三相鼠笼式异步电动机设计.doc
《三相鼠笼式异步电动机设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《三相鼠笼式异步电动机设计.doc(53页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date三相鼠笼式异步电动机设计三相鼠笼式异步电动机设计一、毕业设计的要求和内容(包括原始数据、技术要求、工作要求)1、 原始数据 型号: Y 额定功率: 额定电压: 额定转速: 额定频率:2、 主要性能指标 效率: 功率因数: 最大转矩倍数: 起动转矩倍数: 起动电流倍数:3、 设计中选用的基值 电压基准值:V 为电动机额定相电压 功率基准值:=55KW 为电动机额定功率
2、电流基准值: 为电动机每相的功电流 阻抗基准值: 转矩基准值: 为电动机额定转矩 4、 设计指标要求 效率: 计算值,修改值 饱和系数: FT修改值, F计算值,满载电势标么值: (1-l)修改值,(1-L)计算值起动电流倍数: IST修改值,IST计算值5、 电磁设计中若干参数的选择及经验数据 槽满率: sf=75% -80% 槽绝缘厚:采用聚脂薄膜和聚脂无纺布复合材料(DMD,DMD+M和DMDM) H80H112 Ci=0.25(mm) H132H160 Ci=0.3(mm) H180H280 Ci=0.35(mm) 槽楔厚h: 槽楔采用新型软槽楔和3240环氧玻璃布压板,计算时厚度h=
3、2mm: 叠压系数:H80-H160 定子冲片不涂漆时 =0.95 H180-H280 定子冲片涂漆时 =0.92 冲剪余量:=0.5cm 转子斜槽:为一个定子齿距 定子绕组型式:H160及以下全部采用单层软绕组;H180及以上采用双层迭绕组 硅钢片材料:采用D23硅钢片, 导电材料:定子绕组采用QZ-2型高强度聚脂漆包圆铜线;转子铸铝,采用AL-1;线径为0.63-1.0(mm)时,漆膜双面厚度计算时取0.06mm;线径为1.0-1.6(mm)时,漆膜双面厚度计算时取0.08mm; 设计时杂散损耗假定值:6、 设计要求 复算原设计方案; 上机设计三个方案: 在原复算方案的基础上节省材料;在原
4、复算方案的基础上提高性能;在原复算方案的基础上既节省材料,又提高性能; 将最好的一个方案的全部设计步骤、计算过程写出来(要有文档、电子版本及幻灯片); 将三个方案进行比较,并用已学过的理论进行分析。三、本课题研究内容: 中小型三相感应电动机电磁计算程序是根据技术条件或技术任务书(技术建议书)的规定,参照生产实践经验,通过计算和方案比较,来确定与所设计电机电磁性能有关的尺寸和数据,选定有关材料,并核算其电磁性能。其主要内容包括以下四个步骤,分别是:a) 额定数据及主要尺寸的计算;b) 磁路计算;c) 参数计算;d) 起动计算。四、本课题研究方案:在核算原方案的基础上,进一步设计三个方案,其中多个
5、方案亦有不同的要求,从而找出最佳方案:方案一:节省材料,将铁芯缩短5毫米,尽量减少定子绕组用铜量、用硅铜量、用铁量和转自绕组用铝量。方案二:提高性能,提高效率、减少起动电流、增大起动转矩和最大转矩。方案三:既节省又提高性能。目 录摘 要IABSTRACTII绪 论1第1章 异步电机概念21.1异步电机的类型、特点和用途21.2异步电机的发展趋势3第2章 三相异步电动机的基本结构和工作原理52.1 三相异步电动机的基本结构52.2三相异步电动机的铭牌数据与主要系列62.3三相异步电动机的工作原理82.4 三相异步电动机的机械特性和工作特性9第3章 电机设计基本理论103.1电机制造与设计的概况1
6、03.2电磁设计10第4章 毕业设计手算程序及优化方案134.1手算程序134.2优化方案32结 论36参考文献37附录I.CAD图39 -表1-1 三相异步电动机的分类分类方式类别按转子绕组形式笼型、绕线型按电机尺寸中心高H/mm(定子铁芯外径D1/mm)大型中型小型 630 (1000)355-630(500-1000)80-315(120-500)按防护形式开启式(IP11),防护式(IP22、IP23),封闭式(IP44)按通风冷却方式自冷式,自扇冷式,他扇冷式,管道通风式按安装结构形式卧式,立式,带底脚,带凸缘按绝缘等级E级、B级、F级、H级按工作定额连续,短时,周期性,非周期性 按
7、用途防爆,潜水,起重等第2章 三相异步电动机的基本结构和工作原理2.1 三相异步电动机的基本结构三相异步电动机主要是由定子和转子两大部分组成,转子有鼠笼型及绕线型转子两种。定子与转子之间有气隙,中小型三相异步电动机的气隙一般为0.22mm。1、 定子异步电动机的定子是用来产生磁场的,它一般由定子铁心、定子绕组和外壳组成。(1)定子铁心 定子铁心一般由圆形铁心冲片、齿压板和压圈等零件压装后,经扣片或焊接紧固定成一体。铁心冲片一般由相互绝缘的0.5mm厚的硅钢片冲成,常用的硅钢片有D22、D23等型号。冲片内圈有均匀分布的槽,用来嵌放定子绕组。定子铁心的槽及开口三种。中小型低压电机一般采用半闭口槽
8、。(2)定子绕组 三相异步电动机的定子绕组由对称的三个绕组组成,每个绕组异步电动机的定子绕组由许多线圈接一定的规律连接而成。中小型低压电动机的线圈由高强度漆包线绕制、线圈与槽壁之间垫以槽绝缘。定子绕组在槽内的布置分为单层绕组和双层绕组两种基本形式。10kw以下的小容器异步电动机常用单层同心式、链式或交叉式绕组。双层绕组的优点是可以灵活选择节距以改善电动势和磁通式波形,因此容量大的异步电动机都采用双层短距叠绕组或波绕组。绕组嵌好后用槽楔锁口压紧,槽楔用竹、胶布板和环氧玻璃布板等非磁性材料组成。(3)外壳 外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部件。小型机座通常用灰铸铁铸成。大、中型箱式电动机
9、机座由钢板焊接而成。端盖是支承轴并受径向和轴向负荷的重要部件,由灰铸铁铸成。有的机座的端盖与外轴承盖铸成一体,具有装配方便、节省工时等优点。2、转子异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。(1)转子铁心 转子铁心是用0,5mm厚的硅钢片叠成的圆柱体,另一种是绕线转子。笼型转子是铸铝的或铜条焊接的笼型转子,整个铁心固定在转轴或转子支架上,如果去掉铁心,整个绕组的外形就像一个松笼子,所以习惯上又称笼型转子为鼠笼转子。(2)转子绕组 转子绕组分为笼型和绕线型两种结构。笼型绕组有双笼型及深槽型,这两种转子可改善异步电动机的启动性能,主要用于100kw以上的大中型电动机。绕线转子绕组与定子绕组一
10、样,也是由对称三相绕组构成,一般接成星形联结,三根引出线分别接到与转轴绝缘的三个滑环(又称集电环)上,通过电刷装置可与外电组或其他控制器相连接,以改善电动机的启动性能和调速性能。为了减少电刷与集电环的磨损,中等容量以上的绕线转子电动机装有举刷装置,电动机启动后,可将电刷提起,同时将三个集电环短接。(3)转轴 转轴一般用中碳钢制成,转子铁心套在转轴上或通过压圈套在轴上,它支持着转子,使转子在定子内腔均匀地旋转,并传导三相电动机所输出的转矩。3、气隙 如同其他旋转电机一样,异步电机的定子与转子之间必须有一气隙。由于气隙是电机磁路的一部分,气隙的大小对异步电动机的运行性能有很大影响。气隙越大,磁阻越
11、大,要产生同样大小的旋转磁场,就需要较大的励磁电流,从而使异步电动机的功率因素下降。为了提高功率因素,气隙应尽可能的小。但是的最小值常由制造工艺和运行安全可靠性等因素决定。从减少附加损耗并减少高次谐波磁通势产生的磁通来看,气隙稍大一点也有其有利的一面。但总的来说,异步电动机的气隙比同步电机的小得多,在中小型异步电动机中,气隙大约为0,2mm1.5mm。2.2三相异步电动机的铭牌数据与主要系列每台电动机的外壳上都应有一块铭牌,铭牌上标出这台电动机额定值及其他必要事项。1、三相异步电动机的铭牌额定数据(1)型号 Y系列国产三相异步电动机型号是按国际电工委员会IEC标准设计生产的新系列三相电动机,它
12、是以电动机中心高为依据编制型号谱的,如:“Y180M-2”Y:异步电动机;180:中心高 180mm;M:中机座(L-长机座,S-短机座);2:2极。(2)额定功率 指电动车在额定运行时,轴端输出的机械功率,单位为瓦(W)或千瓦(KW)。(3)额定电压 指电动机在额定运行时,加在定子绕组上的线电压,单位为伏(V)。如果铭牌上标有两个电压数据,如220V/380V,表示电动机定子绕组在两种不同联结时的线电压。(4)额定电流 指电动机在额定电压下,轴端输出额定功率时,定子绕组中的线电流,单位为安(A)。如果铭牌上标有两个电流数据,表示的定子绕组在两种不同联结时的输入电流。(5)额定频率 指输入交流
13、电(即电网)的频率,我国规定的电网频率为50HZ,除出口电动机(多为60HZ)外,国内用的异步电动机的额定频率都是50HZ。(6)额定转速 指电动机在额定频率、额定电压下,且轴端输出的额定功率时,转子每分钟的转速,单位为转/分(r/min)。(7)额定功率因数 指电动机额定运行时,定子相电压与相电流之间的相位差。 (8)额定效率 指电动机在额定运行时的效率。(9)绝缘等级 指电动机在额定运行时,绕组允许的温度升高值(即绕组的温度比周围空气稳定高出的数值)。允许温升的高低取决于电动机使用的绝缘材料。绝缘材料的耐热等级见表2-1,也有些电动机制造厂在铭牌上直接给出电动机的允许温升。表2-1 绝缘材
14、料的耐热等级耐热等级YA E B F H C最高工作温度()90105120130155180180(10)标准符号 至电动机产品按这个标准生产,技术数据能表达到这个标准的要求。(11)工作制或定额 指三相电动机的运行状态,即允许连续使用的时间,分为连续、短时、断续周期三种。连续工作制(S1)的电动机在铭牌规定的额定负数范围内允许长期连续使用。短时工作制(S2)的电动机在铭牌规定的条件下,只能在规定的时间内短时运行,短时运行的持续时间标准有四种:10min、30min、60min及90min,达到规定的时间后必须停机,待三相电动机完全冷却后才可以开机运行。断续周期工作制(S3)的电动机在铭牌规
15、定的额定值下只能周期性使用,断续运行常以负载持续率百分数表示,标准负载持续率分为四种:15%、25%、40%、60%,每周期为10min。(12)联结 指三相电动机定子绕组的六根引出线头的接线方式,即接成Y还是。接线时必须注意电动机电压、电流、联结三者之间的关系。2、异步电动机的主要系列我国生产的异步电动机种类很多,主要系列产品有:Y系列为小型笼型全封闭的自冷式三相异步电动机,取代老产品J02系列。用于金属切削机床、通用机械、矿山机械和农业机械等,也可用于拖动静止负载或惯性负载较大的机械,如压缩机、传送带、锤击机、粉碎机、小型起重机和运输机械等。额定电压为380,功率范围为0.5590kw,同
16、步转速为7503000r/min,外壳防护型式为IP44、B级绝缘。J2、J02和J02-L系列为小型鼠笼式三相异步电动机。其中,J2是防护式结构,J02、J02-L(铝)是封闭式结构,额定电压为380V,同步转速为600300r/min采用E级绝缘。JQ2和JQ02系列是高起动转矩异步电动机,用于起动静止负载或惯性负载较大的机械上。JQ2是防护式,JQ02是封闭式。JD2和JD02系列是从J2、JQ02系列派生出来的,为防护式和封闭式多速笼型异步电动机,主要用于机床和起重设备中需多种速度的传动装置。JN系列是中型防护式笼型异步电动机。其他类型异步电动机可参阅产品目录。2.3三相异步电动机的工
17、作原理三相异步电动机的定子装有三相对称绕组,当接至三相交流电源时,流入定子绕组的三相对称电流在电机的气隙内产生一个以同步转速n1旋转的磁场。转子导体嵌放在转子铁心槽内,两端被导电环短接。当旋转磁场以逆时针方向旋转时,转子导条切割磁力线产生感应电动势,其方向可用右手定则来判别。转子上半部导体中的电动势方向都是进入纸面,下半部导体中的电动势方向都是穿出纸面。在转子回路闭合的情况下,转子导体中就有电流流通。如不考虑转子绕组电感,那么电流的方向与电动势的方向相同。三相对称的绕组通过三相对称的电流产生旋转的磁场,其转速即为同步速n1=60f/p;转子直流励磁产生固定磁极;辅助电动机起动转子旋转,当转子转
18、速接近同步n1时,其异性磁极就被旋转磁场拉住,即定子旋转磁场就拖着固定磁场(转子)以转速n(nn1)旋转,实现电能转换为机械能,故称为三相异步电动机。转差率(s):同步转速n1和电动机转子转速n之差与同步转速n1的比值。转差s是异步电动机的一个非常重要的变量。当负载变化时,转子的转差率s也随之变化,通常异步电动机额定负载时的转差率2%6%左右。其实,异步电机有三种运行状态:(a)电动机运行;(b)发电机运行;(c)电磁制动运行。具体如下:(a)电动机状态(0s1):辅助电动机起动转子旋转,当转子转速接近同步n1时,其异性磁极就被旋转磁场拉住,持续以转速n(nn1)旋转。电机从电网吸收电功率,经
19、过气隙的耦合作用从轴上输出机械功率。(b)发电机状态(s0):原动机械动转子以n(n1):转子逆着磁场方向旋转(n0),电机既从电网吸收电功率又从轴上吸收机械功率,消耗在电机内部。 2.4 三相异步电动机的机械特性和工作特性1、三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性是指电动机转速n与电磁转矩M之间的函数关系,即n=f(M)。2、三相异步电动机的工作特性 三相异步电动机的工作特性是指在电动机的定子侧加额定电压,电压的频率又为额定值时,电动机的转速、定子电流、功率因数、电磁转矩、效率等与输出功率的关系。电机空载时,随着输出功率的增加,效率也增加,当铁损耗与机械损耗之和等于定、转子铜损耗之
20、和时,电动机的效率达到最大。但当负载继续增大时,效率反而降低。一般来说,电动机的容量越大,效率越高。电动机运行是必须吸取滞后无功功率,其功率因素总小于1。空载时,功率因数很低,不超过0.2。当负载增大时,定子电流中的有功电流增加,使功率因数提高,额定负载时最高,如负载再增大,功率因数又反而减少。第3章 电机设计基本理论3.1电机制造与设计的概况在我国,电机制造工业的发展趋势大概为产品品种、规格不断增加,单机容量迅速增大,技术经济指标逐步提高;积极采用新技术、新材料、新结构和新工艺;标准化、系列化和通用化程度不断提高;积极开展电机理论、测试技术和新型发电方式的研究。电机设计的任务可归纳为四要点:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 三相 鼠笼式 异步电动机 设计
限制150内