【正文】 d the performance of the electrical machinery, and to make the essential adjustment to the designs data, until meets the design requirements. AutoCAD cartography elementary knowledge is also simply introduced in this article.Keywords：induction motor electromagism putation 第一章 中小型電機設(shè)計概述2 設(shè)計技術(shù)要求 設(shè)計原始數(shù)據(jù)電機設(shè)計給定以下原始數(shù)據(jù)： （1）額定功率 動機為軸上輸出機械功率（kw ） 。 （3）相數(shù)與接法 （對交流電機） 。 （5）額定轉(zhuǎn)速或同步轉(zhuǎn)速 (r/min)。 （7）要求的性能指標。 設(shè)計過程及內(nèi)容首先應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品通用標準、技術(shù)條件設(shè)計原始數(shù)據(jù)，然后進行電磁設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求及電磁設(shè)計確定的有關(guān)數(shù)據(jù)，確定電機總體結(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，進行必要的機械計算及熱計算，提出全套生產(chǎn)圖樣。中小型電機生產(chǎn)量大，使用面廣，品種規(guī)格繁多，一般都成系列設(shè)計及制造。 電機主要尺寸 利用系數(shù) 電機利用系數(shù)為電機有效部分單位體積、單位同步轉(zhuǎn)速（或額定轉(zhuǎn)速）的計算視在功率，即 （11）)min/(10016. 3321 kVAABKnlDSCdpNefic ??????式中： 交流電機定子內(nèi)徑或直流電機電樞直徑；i 交流電機定子鐵心有效長度或直流電機電樞長度（m）。 氣隙磁通密度（ T）?B 視在功率cS 對交流電機3=mEIN (kVA)cS?310? 式中 ：m 定子相數(shù)； IN 額定相電流(A )； E 滿載定子繞組每相電動勢（V）.忽略繞組阻抗壓降，則 E= ；NU 電機的利用系數(shù)反映了材料的利用水平，隨著電機冷卻技術(shù)的發(fā)展，材料和工藝水平的改進，電機利用系數(shù)有提高的趨勢。?B )/(21mAaDIZNmWIAisi??式中 W—每相串聯(lián)匝數(shù)； I— 電流（A） —每槽導體數(shù)；sNZ—槽數(shù)；a—繞組并聯(lián)路數(shù)；氣隙磁通密度 )(2TSfWKEBdp???式中 —每極氣隙面積（ ）?Sm繞組電流密度 J 及熱負荷 AJ 直接影響電機繞組用銅量及繞組溫升，熱負荷表示定子（或電樞）圓周單位表面積上繞組電阻損耗，他們都是繞組設(shè)計的重要依據(jù)。4 主要尺寸比 主要尺寸比 為交流電機的定子有效長度與極距之比，而對直流電機常指電樞長度與直徑之?比。 值選擇要點：? （1）高速大型電機的轉(zhuǎn)子直徑受轉(zhuǎn)子材料強度限制，其 值較大，可達 3~4；? （2）轉(zhuǎn)動慣量較小的電機， 值較大；? （3）在合理范圍內(nèi)適當選取較大的 值，可以減少繞組端部用銅量及端蓋等結(jié)構(gòu)件的材料用量； （4） 較大的電機，繞組端部銅損耗及漏抗較小，而槽部銅損耗及漏抗一般較大；? （5） 值過大時，通風冷卻條件變壞，轉(zhuǎn)子剛性可能較差，還會增加沖片沖剪、鐵心疊壓和嵌線的工時。中小型交流電機的 值一般為 。在已知電機的視在功率及轉(zhuǎn)速情況下，1D1i可借助利用系數(shù)的經(jīng)驗值或通過適當?shù)剡x擇電磁負荷，由式（11）計算的 分別求得主要尺寸efilD21與 。1iDefl 1 對應(yīng)于系列電機的每一機座中心高，根據(jù)合理利用機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 。 繞組構(gòu)及成原理 電機繞組要求對稱，即各并聯(lián)支路具有相同的電動勢及阻抗。以保正各相電動勢對稱012（即大小相等、相位互差 電角度）。交流繞組有多種分類方法，按繞組布置分類，有集中繞組及分布繞組；按相帶分類，有 、 、 相帶繞組及混相繞組；按每極每相槽數(shù) q 分類，有整數(shù)槽繞組及012603分數(shù)槽繞組（q 為整數(shù)或分數(shù)）；按槽內(nèi)線圈邊層數(shù)分類，有單層繞組、雙層繞組及單雙層繞組；按線圈形狀和端部連接方式分類，有疊繞組、波繞組以及同心式、鏈式、交叉式繞組。繞組由多個按一定規(guī)律連接的線圈構(gòu)成，每一線圈包括置于于槽中的有效部分及端接部分。 雙層繞組每槽分上下兩層放兩個線圈邊，雙層繞組所有線圈的形狀、幾何尺寸相同，端部排列整齊，可選擇有利節(jié)距以改善電動勢和磁動勢波形。 直流電機主極極弧形狀大致有：（1）均勻氣隙；（2）偏心氣隙，極弧與電樞外圓不同心，使氣隙從中心至極尖逐漸增大；（3）極尖削角的均勻氣隙，氣隙從極弧兩端約 1/6 長度處至極尖逐漸增大。凸極同步電機的磁極極弧形狀大致有兩種： （1）沿極弧范圍內(nèi)氣隙是變化的，得到接近正弦的磁場分布； （2）氣隙均勻，得到近似矩形的磁場分布。磁路計算方法的 依據(jù)是全電流定律，即總磁動勢為磁場強度的線積分。 氣隙的一邊或兩邊有齒和槽，因此，實際的氣隙磁密分布是不均勻的，氣隙磁位降較假定氣隙光滑時的大，它的影響用氣隙系數(shù) 對氣隙長度 加以修正，設(shè)齒寬為 t,槽口寬為 ，則氣隙系?k 0b數(shù) ????t式中 ——對開口槽， ；? ???????????????0205/bb 對半閉口或半開口槽， ][020???徑向通風道使磁通通過氣隙的軸向長度減小，計算氣隙磁密時的實際長度為鐵心的有效長度，式中 為鐵心總長， 及 為通風道數(shù)及其寬度， 。vv 沿齒部磁路不同位置的齒寬 一般是變化的，不同截面處磁密及磁場強度是不同的。實際計算時常加以簡化，取靠近齒部最窄的 1/3 齒高處的磁場強度為 。tH 勵磁磁動勢及勵磁電流 根據(jù)不同電機的磁路結(jié)構(gòu)，由各部分磁位降之和求取所需的勵磁磁動勢。對直流勵磁的電機，勵tcFjF?磁繞組匝數(shù)為 時，空載勵磁電流 （A）對異步電動機，勵磁電流fWWfI?（A）dpmKI2? 電抗 主電抗 與初、次級交鏈的基波互感主磁通在繞組中感應(yīng)電動勢，直接參與能量轉(zhuǎn)換，與基波主磁場相對應(yīng)的電抗稱為主電抗。20???efsdpKlWmfX????式中： ——電機磁路總磁位降與氣隙磁位降之比；39。0?對異步電機，主電抗即為勵磁電抗；對同步電機，主電抗為電樞反應(yīng)電抗。0*2從上式可知，主電抗與 成正比，而氣隙長度增大，則主電抗減小。它能在繞組中感應(yīng)電動勢，該電動勢頻率與產(chǎn)生該磁通的電流頻率相同，通常用漏抗壓降表示，因而每種漏抗都與某一部分漏磁通相對應(yīng)，相應(yīng)的有槽漏抗、端部漏抗、齒端漏抗。 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，和附近的磁性金屬構(gòu)件越靠近，則端部漏磁導愈大；7 齒端漏抗是由齒端漏磁通引起，它是從一個齒頂出發(fā)，沿氣隙到相鄰的另一個齒頂?shù)穆┐磐?，齒端漏抗隨槽口寬度與氣隙長度比值的增大而減小。 諧波漏抗由氣隙中高次諧波磁通引起。 損耗與效率 繞組電阻損耗 它是電流流過繞組產(chǎn)生的損耗（銅耗） ，按我國標準規(guī)定繞組電阻應(yīng)折算到與繞組絕緣等級相對應(yīng)的基準工作溫度。對直流電機，除電樞繞組的電阻損耗外，還應(yīng)包括與之串聯(lián)的換向極繞組及補償繞組的電阻損耗。 基本鐵損耗 基本鐵損耗是鐵心中主磁通交變引起磁滯及渦流損耗。正常運行時，同步電機的磁極主磁通不變，異步電機轉(zhuǎn)子的磁通變化頻率也很低，基本鐵耗均可忽略。 雜散損耗 雜散損耗包括表面損耗和脈振損耗。 效率效率由輸出功率 及在該功率下各種損耗總和 求得2P?P ???21?一般考核在額定輸出功率 下的額定效率，當電機運行在不變損耗和可變損耗相等的負載時，電N機運行效率最高。常用冷卻方式有：表面冷卻、通風冷卻、循環(huán)冷卻、管道通風冷卻等。常用的風扇有離心式和軸流式兩種。9第二章 三相異步電動機設(shè)計（ Y180L6/15kw） 電機主要尺寸及繞組設(shè)計 主要尺寸 異步電動機中心高及相應(yīng)的定子鐵心外徑：Y180L6 型號 中心高為 180mm,定子鐵心外徑290mm，內(nèi)徑 205mm,鐵心長 200mm。? 氣隙 氣隙長度 δ 對電機性能及運行可靠性影響很大，確定 δ 時應(yīng)考慮以下因數(shù)：（1）為降低勵磁電流，改善功率因數(shù)，氣隙應(yīng)盡量??；（2）氣隙小，諧波磁場及諧波漏抗增大，起動轉(zhuǎn)矩降低，雜散損耗增加，溫升可能升高；（3）為保證電機可靠運行，避免氣隙不均引起的定、轉(zhuǎn)子相擦，氣隙不能太小，小型電機氣隙一般不應(yīng)小于 。 定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)選擇選擇定子槽數(shù) Z1 時應(yīng)考慮：(1) 為減少諧波磁動勢，除極數(shù)較多或在系列設(shè)計中兩種極數(shù)沖片通用的情況外，每極每相槽數(shù) q1一般取為整數(shù)。但槽數(shù)增多時，將增加槽絕緣，降低槽利用率，并增加線圈制造及嵌線工時，對高電壓電機尤為顯著。 繞組選擇本課題所選繞組為雙層疊繞組，定子繞組并聯(lián)路數(shù) a=2,每槽導體數(shù) N=34,繞組節(jié)距 y=8,繞組短距系數(shù) Kp1=,繞組分布系數(shù) Kd1=。 電磁計算步驟與程序 電磁計算步驟電磁計算是根據(jù)電機設(shè)計數(shù)據(jù)、電磁參數(shù)、性能等物理量之間的關(guān)系式，核算電磁設(shè)計方案是否滿足設(shè)計要求。截面積 ??1SN查表 取 =1 ?1???1SN=1 ?定子電流初步估算值 = =???????=?1I定子電流密度 ??1= =?18．槽滿率（1）槽面積=221RhbRSS????????????????=S=（2）槽絕緣占面積 ))24159.(58(0????????????SSii bRhC?=（3）槽有效面積 == mm2iSe? = mm2eS（4）槽滿率 ???efdZN=絕緣厚度 iC= =導體絕緣后外徑 d= =槽契厚度 h=2mmh =2mmh19．鐵心長 l鐵心有效長 無徑向通風道=200+2 =???=13凈鐵心長 無徑向通風道 = 200=184mmlKlFe???=184mmFel鐵心壓裝系數(shù) Fel= =20．繞組系數(shù) = =? =（1）分布系數(shù) 查表取 ??????????qKd =式中： 36541???pmQ=???（2）短距系數(shù) ??84.)8sin(9sin????opK?? =式中： 1?pQy 98??21．每相有效串聯(lián)導體數(shù)=306 =?????=?Z(二)磁路計算22．每極磁通 ???dpKZfE? ?式中： = 380=????????? =23．齒部截面積（1）定子 11PFeTQlbS??= 184 9=? =（2）轉(zhuǎn)子 = 184 22/322PFeTl??= =24．軛部截面積14（1）定子 = 184=???1?=式中：定子軛部磁路計算高度圓底槽:?).(93???? RDSi =?h（2）轉(zhuǎn)子 = 184=???=轉(zhuǎn)子軛部磁路計算高度平底槽?2Ch ???? KRidD=?h25．空氣隙面積 = =???=26．波幅系數(shù)= ?平 均最 大?SF =27．定子齒磁密 ?TSTB =28．轉(zhuǎn)子齒磁密 345...22 ?TSTF? =29．定子軛磁密 .???CB =30．轉(zhuǎn)子軛磁密 856..42???S? =31．空氣隙磁密 .?gSgFB =32．查附錄 Vl 得 1Tat2Ct2a33．齒部磁路計算長度定子15圓底槽 +2S1Th???R3=+ =? =?1Th轉(zhuǎn)子平底槽 =??? =?2Th34．軛部磁路計算長度定子 ??????????pDlCC211????==?1Cl轉(zhuǎn)子 )(??????????phlCiC =?2Cl35．有效氣隙長度 21CeKg?= =? =式中： 定、轉(zhuǎn)子卡氏系數(shù) 、1CK2??).(96.. 221????oCbgt =半閉口槽和半開口槽 ??).(74..2????oCbgtK =式中： 齒距 t1= 2=槽口寬 ob1= 2=1mmobob36．齒部所需安匝定子 = ???1T1ThatA?==轉(zhuǎn)子 ??2T2Tat= + ??==1637．軛部所需安匝定子 ???1C1ClatAT= ?==軛部磁路長度校正系數(shù) 1C= =轉(zhuǎn)子 ???2C2ClatAT= ?==校正系數(shù) 2= =38．空氣隙所需安匝 eggBAT??= =? =39．飽和系數(shù) 271..??gTTAF =40．總安匝 gCTATA212=++++==41．滿載磁化電流= =???.?=42．滿載磁化電流標么值 = =.=43．激磁電抗= =? =（三）參數(shù)計算44．線圈平均半匝長（估算）17雙層線圈 =240+2 ????Zl式中： =240+2 20=240??1dl直 線 部 分 長 =240mmBL=??cos2YS???=??????pRhDSSOiY ??).3725(??=?式中： d1=20mm d1=???11iTSbR??. ??45．雙層線圈端部軸向投影長= =?sin??SdCf ?df47．漏抗系數(shù) ??5212106.?UpKZlPfdpefx? = )(.. 522???48．定子槽單位漏磁導 111LUSK????? = + ?