【正文】 安匝 、 定子 軛部磁路長度修正系數(shù) 、 轉(zhuǎn)子軛部磁路長度修正系數(shù) 、 齒飽和系數(shù) 、 感應(yīng)電壓系數(shù) 、 定子電流密度 、定子線負(fù)荷 、 定子熱負(fù)荷 、 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流密度 、 轉(zhuǎn)子端環(huán)電流密度 和 定子繞組半匝長 。 設(shè)計(jì)者可根據(jù)設(shè)計(jì)輸出確定電機(jī)的修正或優(yōu)化方案。為了加工方便 ， 參考頻率為 50Hz 的 Y2 系列電機(jī) 的相關(guān)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì) 本文參考的電機(jī)型號(hào)為 Y2280M4。 由于電機(jī)的額定 頻率不同，其功率發(fā)生了變化。 根據(jù)異步電機(jī)定子端感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)公式： 1 1 1 14 .4 4 mE j f N k?? ? ? 在定子電流頻率 1f 增加的情況下，要保證電機(jī)內(nèi)部主磁通 m? 基本不變，則需減少定子線圈匝數(shù) 1N 。 由于減少了每條導(dǎo)體數(shù)，起動(dòng)電流增加。本設(shè)計(jì)通過改變轉(zhuǎn)子槽型，達(dá)到改善起動(dòng)性能的目的。除上述問題外，設(shè)計(jì)中還牽涉到電機(jī)各部 分磁密、電流密度、效率、輸出轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)等諸多方面的限制。 13 電磁計(jì)算 給定值與性能指標(biāo) 電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)要求，而一般的三相感應(yīng)電機(jī)應(yīng)滿足下列性能指標(biāo)： （ 1）效率 ? （ 2）功率因數(shù) cos? （ 3）最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) /mNTT （ 4）起動(dòng)電流倍數(shù) /st NII （ 5）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) /st NTT （ 6）啟動(dòng)過程的最小轉(zhuǎn)矩 minT 同時(shí)通常給定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的下列額定數(shù)據(jù)與標(biāo)幺值： （ 1）額定功率 NP 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率 （ 2）額定電壓 NU 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)所接的電源電壓 （ 3）額定頻率 Nf 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的電源頻率 （ 4）額定轉(zhuǎn)速 Nn 電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速，通常為同步轉(zhuǎn)速 根據(jù)這些性能指標(biāo)，我們得出了所設(shè)計(jì)的 150Hz 三相感應(yīng)電機(jī)的復(fù)算方案如下： 額定數(shù)據(jù)和主要尺寸 1 額定功率 NP =200kW 2 額定電壓 380NNU U V???(? 接 ) 3 功電流1 NKWNPIAmU??? 4 效 率 ??? ％ 5 功率因數(shù) cos? =％ 6 極對(duì)數(shù) p=2 7 定 轉(zhuǎn)子槽數(shù) 12/ 60 / 50ZZ? 8 定轉(zhuǎn)子 每極槽數(shù) 1pZ = 1Z /2p=15 2pZ = 2Z /2p= 9 確定電機(jī)主要尺寸 取鐵心長 il =270mm 定子外徑 1D =445mm 14 定子內(nèi)徑 1iD =300mm 10 氣隙的確定 氣隙長 ? = 轉(zhuǎn)子外徑 2D =299mm 轉(zhuǎn)子內(nèi)徑 2iD =100mm 11 極距 ? = ? 1iD /2p= 12 定子齒距 1t =? 1iD / 1Z = 轉(zhuǎn)子齒距 2t =? 2iD / 2Z = 13 定子繞組采用雙層疊繞，節(jié)距 1~16 14 為了削弱齒諧波磁場(chǎng)的影響，轉(zhuǎn)子采用斜槽，斜 個(gè)轉(zhuǎn)子齒距。 初步取 1tB? =,估計(jì)定子齒寬 1tb =1t B?? / FeK 1tB? = *初步取 1jB? =,估計(jì)定子軛部計(jì)算高度為 1jh? =? a? B?? /2 FeK 1jB? =**按齒寬和定子軛部計(jì)算高度的估算值作出定子槽型，槽口尺寸參考類似產(chǎn)品決定，取 Bs0=， Hs0=。 Hs1: 。 Bs1: 。 37 定子軛部磁密計(jì)算 1jB =? /2/ 1jA = 38 轉(zhuǎn)子軛部磁密計(jì)算 2jB =? /2/ 2jA = 39 從 DR510 磁化曲線上找出對(duì)應(yīng)上述磁密的磁場(chǎng)強(qiáng)度 1jH =； 2jH =40 計(jì)算軛部磁壓降 1jF = 1jC 1jH 1jL? = 2jF = 2jC 2jH 2jL? = 其中， 1jC 、 2jC 為校正系數(shù)， jC = javH / jH 。 1jC =， 2jC = 41 每極磁勢(shì) 0F =F? + 1tF + 2tF + 1jF + 2jF = 42 計(jì)算滿載磁化電流 mI = 01 1 1dppFmNK = 43 磁化電流標(biāo)幺值 19 *mI =mI / KWI = 44 勵(lì)磁電抗計(jì)算 msX =4 21 1 10()dpef s efm N Kfu l Kp???=? *msX = msX KWI / NU? = 工廠計(jì)算時(shí)，往往采用近似的計(jì)算方法 *msX =1/ *mI = 參數(shù)計(jì)算 45 線圈平均半匝長 定子線圈節(jié)距 y? = 1 0 1 1 1 2 1 2 1[ 2 ( ) ]2iD h h h rp? ?? ? ? ? 其中節(jié)距比 ? =1。機(jī)座大，極數(shù)少者取較大值。 46 端部平均長 El =2 1d + cK y? =2*+*= 47 感應(yīng)電機(jī)定子繞組的漏抗為 1X? =4 2101 ef iNflpq? ? ?? 除以阻抗基值 KWZ = 21 /NNmU P? ,便可得定子漏抗標(biāo)幺值 *1X? = xC ( 112112 dpmpZK ??) 式中 1?? = 1s? + 1?? + 1E? , xC 為漏抗系數(shù)，等于 xC = 20 1 1214 ( )dp ef NNf N K l Pm pU???= 48 計(jì)算定子槽比漏磁導(dǎo)。 20 1s? = 1VK 1V? + 1LK 1L? = 其中， 1V? = 0101hb + 1101 112hbb? =+= 1L? =，因 21 21/2hr=， 11 21/2br= 49 只在鐵心部分由槽漏抗，因而計(jì)算槽漏抗時(shí)要乘 /i efll： *1sX = 112112 i sxdp efm pl CZ K l ?= xC 50 考慮到飽和影響，定子諧波漏抗可計(jì)算如下： *1X? = 1221ef dp smsKK???? xC = xC 其中 s? = 可由 1q =5， ? =1查表得出 51 雙層疊繞組的端部漏抗計(jì)算如下 *1EX =（ 1 ddf? ） xC /efl = xC 52 定子漏抗標(biāo)幺值 *1X? = *1sX + *1X? + *1EX = 53 轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值的計(jì)算與定子漏抗標(biāo)幺值的計(jì)算相似，但要將轉(zhuǎn)子漏抗折算到定子邊。 55 轉(zhuǎn)子槽漏抗標(biāo)幺值 *2sX = 122 iefmplZl 2s? xC = xC 56 考慮飽和影響，轉(zhuǎn)子諧波漏抗標(biāo)幺值為 *2X? = 12 ef smRK???? xC = xC 其中 R? = 以 2/2Zp= 查表得出。 58 轉(zhuǎn)子斜槽漏抗計(jì)算 *skX =（ skb / 2t ） ^2 *2X? = xC 59 轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值 *2X? = *2sX + *2X? + *2EX + *skX = 60 定轉(zhuǎn)子漏抗標(biāo)幺值之和 *X? = *2X? + *1X? = 61 定子繞組直流電阻計(jì)算為： 1R = ?? 11 1 12 ctcNlNAa? =? 其中 ?? =* 610 m? ?? 為 B 級(jí)絕緣平均工作溫度 75 攝氏度時(shí)銅的電阻率。定子銅的重量 CuG = 1 1 1 1c s c t CuCl N Z A N ?? = 其中， C是考慮導(dǎo)線絕緣和引線重量的系數(shù)，漆包圓銅線 C=； Cu? =* 310 kg/ 3m是銅的密度。 Fe? =7650kg/ 3m 是硅鋼片密度。 ?? =* 610 m? ?? 是 B 級(jí)絕緣平均工作溫度 75 攝氏度時(shí)鋁的電阻率。 69 計(jì)算空載電勢(shì)標(biāo)幺值 10? =1 **1mIX? = 70 假定飽和系數(shù) sK 不變，波幅系數(shù) sF 不變，于是空載時(shí)定子齒部磁密及磁場(chǎng)強(qiáng)度 10tB = 0 111 tL B???? =； 10tH = 71 空載時(shí)轉(zhuǎn)子齒部磁密及磁場(chǎng)強(qiáng)度 20tB = 0211 tL B????=； 20tH =72 空載時(shí)定子軛部磁密及磁場(chǎng)強(qiáng)度 10jB = 0111 jL B????=； 10jH =73 空載時(shí)轉(zhuǎn)子軛部磁密及磁場(chǎng)強(qiáng)度 20jB = 0211 jL B????=； 20jH =74 空載氣隙磁密 0B? = 011 LB?????= 75 空載時(shí)定子齒部磁壓降 10tF = 10 1ttHL= 76 空 載時(shí)轉(zhuǎn)子齒部磁壓降 23 20tF = 20 2ttHL= 77 空載時(shí)定子軛部磁壓降，此時(shí) 1jC = 10jF = 1 10 1j j jC H L? = 78 空載時(shí)轉(zhuǎn)子軛部磁壓降，此時(shí) 2jC = 20jF = 2 20 2j j jC H L? = 79 空載時(shí)氣隙磁壓降 0F? = 00/KB????= 80 空載時(shí)每極磁勢(shì) 00F =+ 10tF 20tF + 10jF + 20jF + 0F? = 81 空載磁化電流 00 1 1 dppFI m N K?= 感應(yīng)電機(jī)的空載電流 0I 可認(rèn)為近似等于空載磁化電流。 工作性能計(jì)算 82 計(jì)算定子電流標(biāo)幺值 *1I = * 2 * 211PQII? = 1I =*1I KWI = 83 定子電流密度 1J = 111tcIaNA? =84 定子線負(fù)荷 1A = 1 1 11imN ID?? =25273A/m 85 轉(zhuǎn)子電流標(biāo)幺值 *2I = * 2 * 21PXII? = 導(dǎo)條電流實(shí)際值 2I = *2 1 1 1 2m/KW dpI I N K Z? = 24 端環(huán)電流實(shí)際值 RI = 222ZI p? = 86 轉(zhuǎn)子電流密度 導(dǎo)條電密 BJ = 2/ BIA=端環(huán)電密 RJ = /RRIA=87 定子銅 損耗的標(biāo)幺值 *1CuP = *2 *11IR=, 1CuP = *1CuP NP = 88 轉(zhuǎn)子鋁損耗的標(biāo)幺值 *2AlP = *2 *22IR= 2AlP = *2AlP NP = 89 負(fù)載時(shí)的附加損耗取 *sP = sP = *sP NP =2021W 90 機(jī)械損耗參考同類型相近規(guī)格電機(jī)由空載試驗(yàn)分析計(jì)算得出的 數(shù)據(jù) fwP = *fwP = fwP / NP = 91 鐵損耗 此部分由于電機(jī)頻率為 150Hz，普通經(jīng)驗(yàn)公式不適用，此部分由軟件計(jì)算為 FeP = *FeP = FeP / NP = 92 計(jì)算總損耗標(biāo)幺值 *P? = *1CuP + *2AlP + *sP + *fwP + *FeP = 93 輸入功 率標(biāo)幺值 *1NP =1+ *P? = 94 可求出效率為 ? =1 *P? / *1NP =% 誤差 ? %，合格 95 功率因數(shù) cos? = *1PI /*1I = 25 96 額定轉(zhuǎn)差率計(jì)算 Ns = *A l2* * * *A l2 F er s fWP1 + P + P + P + P=% 97 額定轉(zhuǎn)速