【正文】 ...................................... 1 異步電動(dòng)機(jī)的用途及分類 ............................................................................................ 1 ........................................................................................ 1 電機(jī)設(shè)計(jì)的過程 .......................................................................................................... 2 異步電動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo) ............................................................................................ 3 第二章 電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)備 ................................................................................................ 4 電機(jī)主要尺寸，繞組構(gòu)成和原理 .................................................................................. 4 主磁路 ........................................................................................................................ 5 電抗 ............................................................................................................................ 6 損耗與效率 ................................................................................................................. 7 通風(fēng)散熱 ..................................................................................................................... 8 電機(jī)設(shè)計(jì)要求 .............................................................................................................. 8 第三章 電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算程序 ............................................................................................ 11 額定數(shù)據(jù)和主要尺寸 ....................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 磁路計(jì)算 ......................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 啟動(dòng) 性能的計(jì)算 .............................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 第四章 總結(jié) ................................................................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 37 II 摘 要 三相異步電動(dòng)機(jī)又稱為三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 。由于轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，因此稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。此外 ， 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還還便于派生各防護(hù)型式以使用不同環(huán)境條件的需要，也有較高的效率和較好的工作特性。在 中小型軋鋼設(shè)備 、 礦山機(jī)械 、 機(jī)床 、 起重 運(yùn)輸機(jī)械 、 鼓風(fēng)機(jī) 、 水泵 和農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械大多 采用三相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)。 相比于單相異步電動(dòng)機(jī) ，三相異步 電動(dòng)機(jī) 運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。調(diào)節(jié)變阻器 電阻 可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。但其作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)性能較差，故很少采用。異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，運(yùn)行可靠，堅(jiān)固耐用，易于控制，因而是電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用得最為廣泛的一種。 異步電動(dòng)機(jī)具有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運(yùn)行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)要求。隨著電力電子器件以及交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，由異步電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速器組成的交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能以及經(jīng)濟(jì)性已可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美，且使用維護(hù)簡(jiǎn)便，因而應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。 異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，從不同的角度考慮，有不同的分類方法。大功 率機(jī)械拖動(dòng)時(shí)，一般都用三相異步電動(dòng)機(jī)，日常生活和工業(yè)控制裝置則多用單相異步電動(dòng)機(jī)。 按機(jī)殼的保護(hù)方式分，有防護(hù)式異步電動(dòng)機(jī)、封閉式異步電動(dòng)機(jī)，以及防爆式異步電動(dòng)機(jī) [3]。 轉(zhuǎn)子按其結(jié)構(gòu)可分為鼠籠型和繞線型兩種。 定子繞組是由帶有絕緣的鋁導(dǎo)線或銅導(dǎo)線繞制而成的，小型電機(jī)采用散下線 2 圈或稱軟繞組，大中型電機(jī)采用成型線圈，又稱為硬繞組。鼠籠型轉(zhuǎn)子的繞組是由安放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的裸導(dǎo)條和兩端的環(huán)形端環(huán)連接而成，如果去掉轉(zhuǎn)子鐵心，繞組的形狀象一個(gè)籠子；繞線型轉(zhuǎn)子的繞組與定子繞組相似，做成三相繞組，在內(nèi)部星型或三角型。 N 極下的電動(dòng)勢(shì)方向用 ⊕ 表示， S 極下的電動(dòng)勢(shì)用 ⊙ 表示，轉(zhuǎn)子電流的有功分量 i2a與 e2同相位，所以 ⊕ 和 ⊙ 既表示電動(dòng)勢(shì)的方向，又表示電流有功分量的方向。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子軸端拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩相平衡，轉(zhuǎn)子將以恒速 n 拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能之間的能量轉(zhuǎn)換，這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。 準(zhǔn)備階段：通常抱過兩方便內(nèi)容：首先是熟悉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，收集相近電機(jī)的產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料，并聽取生產(chǎn)和使用單位的意 見與要求；然后在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定及分析相應(yīng)資料的基礎(chǔ)上，編制技術(shù)任務(wù)或技術(shù)建議書。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，零部件尺寸，加工要求與材料的規(guī)格及性能要求，包括必要的機(jī)械計(jì)算及通風(fēng)和升溫計(jì)算。 （ 2）功率因素：電動(dòng)機(jī)輸入有效功率與視 在功率之比 。 （ 4）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子起動(dòng)時(shí)說產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的最小測(cè)得值 。 （ 6）最大轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率下說能產(chǎn)生的最大穩(wěn)態(tài)異步轉(zhuǎn)矩。 （ 8）振動(dòng) 。 4 第二章 電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)備 首先應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品通用標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行電磁設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求及電磁設(shè)計(jì)確定的有關(guān)數(shù)據(jù)，確定電機(jī)總體結(jié)構(gòu)、零部件尺寸、材料及加工要求，繪制總裝圖及零部件圖，進(jìn)行必要的機(jī)械計(jì)算及熱計(jì)算，提出全套 生產(chǎn)圖樣。中小型電機(jī)生產(chǎn)量大，使用面廣，品種規(guī)格繁多，一般都成系列設(shè)計(jì)及制造。 電機(jī)主要尺寸 ，繞組構(gòu)成和原理 主要尺寸指定子鐵心外徑 1D 、內(nèi)徑 1iD 以及鐵心長(zhǎng)度。參照定子內(nèi)外徑比的經(jīng)驗(yàn)值可估算定子外徑 1D 。N 6 .1p N m dqD l nP K K A B??? () 對(duì)應(yīng)于系列電機(jī)的每一機(jī)座中心高，根據(jù)合理利用機(jī)座徑向空間及考慮硅鋼片的合理套裁 等要求，確定合理的定子沖片外徑 1D 。 電機(jī)繞組要求各并聯(lián)支路具有相同的電動(dòng)勢(shì)及阻抗。同時(shí)要求繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和 產(chǎn)生磁動(dòng)勢(shì)的基波分量盡可能大，而諧波分量盡可能小。 5 直流電樞繞組一般按繞組元件與換向片之間連接規(guī)律不同而分為疊繞組、波繞組和蛙繞組。若各相帶的某些槽的線圈有規(guī)則地改屬另一相，即為混相繞組。 主磁路 空載氣隙磁場(chǎng)在直流電機(jī)和同步電機(jī)中由磁極繞組的直流勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)建立，而在異步電機(jī)中則由定子繞組的交流磁動(dòng)勢(shì)建立。后兩種電樞形狀可抑制電樞反應(yīng)所引起的氣隙磁場(chǎng)畸變。 磁路計(jì)算是按給定的電機(jī)端電壓求得每極磁通，進(jìn)而求取磁路各部分磁通密度（磁密）和磁位降，計(jì)算所需的磁動(dòng)勢(shì)、勵(lì)磁電流以及空載特性。實(shí)際計(jì)算是通過求各段磁路，如氣隙、齒、軛、極身等部分磁位降的總和代替積分求得總磁動(dòng)勢(shì)。 如定轉(zhuǎn)子均有通風(fēng)道，兩者交錯(cuò)時(shí)應(yīng)分別考慮；兩者對(duì)齊且相等 時(shí)， vk 式中應(yīng)以 2vb 代替 vb 。計(jì)算齒磁位降時(shí)，沿齒高分段越多，計(jì)算結(jié)果也越準(zhǔn)確。若齒寬不連續(xù)變化，則應(yīng)在不連續(xù)處分 段計(jì)算。 隱極同步電機(jī)及異步電機(jī) 1 1 2 2t j t jF F F F F F?? ? ? ? ? () 式 （ ） 中， tcF 為主極補(bǔ)償齒磁位降， jF? 為磁極裝配間隙磁位降。多相交流繞組的每相主電抗 20 e f39。sK —— 電機(jī)磁路總磁位降與氣隙磁位降之比； 0? —— 氣隙磁導(dǎo)率。/NNUI為基 準(zhǔn)值的主電抗標(biāo)么值 0*39。 漏磁通是繞組產(chǎn)生總磁通的一部分，一般只與初、次級(jí)中一側(cè)交鏈，不參與能量轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)中常把某種與初、次級(jí)都交鏈的互感磁通也歸入漏抗，如諧波漏抗。例如 槽漏抗由橫向穿過槽壁的漏磁通引起；端部漏抗由端部漏磁通引起，與繞組端部結(jié)構(gòu)及尺寸有關(guān)，端部越長(zhǎng)，和附近的磁性金屬構(gòu) 件越靠近，則端部漏磁導(dǎo)愈大 。對(duì)氣隙較小的電機(jī)，如異步電機(jī)可忽略齒端漏抗。有時(shí)把諧波漏抗劃分為齒諧波漏抗及相帶諧波漏抗。其中銅耗 是電流流過繞組產(chǎn)生的 焦耳熱 損耗 ，按我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定繞組電阻應(yīng)折算到與繞組絕緣等級(jí)相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)工作溫度。對(duì)直流電機(jī)，除電樞繞組的電阻損耗外，還應(yīng)包括與之串聯(lián)的換向極繞組及 補(bǔ)償繞組的電阻損耗。 基本鐵損耗是鐵心中主磁通交變引起磁滯及渦流損耗。正常運(yùn)行時(shí)，同步電機(jī)的磁極主磁通不變，異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁通變化頻率也很低，基本鐵耗均可忽略。 雜散損耗包括表面損耗和脈振損耗。 8 效率由輸出功率 2P 及在該功率下各種損耗總和 P? 求得 21 PPP? ?? ??? () 一般考核在額定輸出功率 NP 下的額定效率，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行在不變損耗和可變損耗相等的負(fù)載時(shí)，電機(jī)運(yùn)行效率最高。常用冷卻方式有：表面冷卻、通風(fēng)冷卻、循環(huán)冷卻、管道通風(fēng)冷卻等。常用的風(fēng)扇有離心式和軸流式兩種。 電機(jī)設(shè)計(jì)要求 Y系列電動(dòng)機(jī) 為全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，是按照國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，具有國(guó)際互換性的特點(diǎn)。適用于無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。 通用 Y系列的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表 21所示。 表 2— 2Y 系列電動(dòng)機(jī)安裝代號(hào) 安裝型式 基本安裝型 由 B3派生安裝型 B3 V5 V6 B6 B7 B8 示意圖 中心高(mm) 80～ 280 80～ 160 安裝型式 基本安裝型 由 B5派生安裝型 基本安裝型 由 B35派生安裝型 B5 V1 V3 B35 V15 V36 示意圖 中心高(mm) 80～ 225 80～ 280 80～ 160 80～ 280 80～ 160 綜上所述，本文設(shè)計(jì)的 Y160M4 型三相異步電動(dòng)機(jī)基本數(shù)據(jù)如下： 額定功率 PN=4kW（ 似乎沒有對(duì)上， 下文應(yīng)當(dāng) 以 11KW 的額定功率重新 計(jì)算 ）（ 若待設(shè)計(jì)電機(jī)的 額定功率為 4KW， Y112M4型中心高 112mm，