电机及设计.doc
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电机及设计.doc
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题目6:
Y160M2-8额定数据与性能指标
1、电机型号Y160M2-82、额定功率PN=5.5千瓦
3、额定频率fN=50赫4、额定电压及接法UN=380伏1-Δ
5、极数2P=86、绝缘等级B
7、力能指标:
效率8、功率因数cos
9、最大转矩倍数
起动性能:
起动电流倍数,起动转矩倍数
主要尺寸
;
定子槽形采用斜肩园底梨形槽:
转子采用斜肩平底槽:
电机设计的具体方案:
(一)额定数据和主要尺寸:
1、额定功率:
2、额定电压及接法:
3、功电流:
4、效率:
5、功率因数:
6、极数:
7、定转子槽数:
;
8、定转子每极槽数:
;
9、确定电机主要尺寸:
求出计算功率:
初选,,可取,取,假定。
取
则
按定子内外径比求出定子冲片外径
取
铁心的有效长度:
取铁心长
10、气隙确定:
取
于是铁心有效长度:
转子外径:
转子内径先按转轴直径:
11、极距:
12、定子齿距:
转子齿距:
13、定子绕组采用单层叠绕,线圈节距=6,即1-7。
14、为了削弱齿谐波磁场的影响,转子采用斜槽,一般斜一个定子齿距,于是转子斜槽宽。
15、设计定子绕组:
每相串联导体数:
取并联支路,则每槽导体数
取,于是每线圈匝数为40。
16、每相串联导体数:
每相串联匝数:
17、绕组线规设计:
初选定子电密,由下式计算得导线并绕根数和每根导线截面积的乘积:
其中定子电流初步估计值
查附录A表A1选用截面积相近的铜线:
高强度漆包线,并绕根数,线径,漆膜厚度~,取,故绝缘后直径,截面积,。
18、设计定子槽型:
估计定子轭部计算高度:
式中,——定子轭部磁密;因轭部磁路较长,体积较大,因此一般取得比略低,以保证合理的铁心损耗和空载电流。
一般在~之间。
本设计中初选。
一般取槽口宽~。
为了嵌线方便,应比线径大1.2~1.6mm。
槽口高度~。
按齿宽和定子轭部计算高度的估算值作出定子槽形如图3.1,槽形尺寸参考类似产品决定,取,。
图3.1定子槽型图
齿宽计算如下:
齿部基本平行,齿宽(平均值)。
19、计算槽满率:
槽面积:
槽绝缘采用DMDM复合绝缘,,槽楔为h=5mm层压板,槽绝缘占面积:
槽有效面积
槽满率符合要求
20、绕组系数:
其中
每相有效串联导体数
21、设计转子槽型与转子绕组:
转子采用斜肩平底槽:
初步取,估算转子轭部计算高度
槽形的齿宽计算如下:
导条截面积(转子槽面积)
其中由资料查出。
估计端环电流:
端环所需面积
其中端环电密得端环所需面积为
(二)磁路计算
1、计算满载电势:
初设,由下式,得
2、计算每极磁通:
初设,Ks`=1.10由图3.3查得,由下式得
图3.3感应电机的及曲线
3、每极下齿部截面积:
4、定转子轭部计算高度:
定子:
转子:
轭部导磁面积
5、一极下空气隙截面积:
6、磁路计算所选的是通过磁极中心线的闭合回路,该回路上的气隙磁密是最大值。
由此计算极弧系数,此求得波幅系数:
。
7、计算气隙磁密:
8、对应气隙磁密最大值处的定子齿部磁密
9、转子齿部磁密
10、对应上述磁密的磁场强度
;
11、有效气隙长度
其中气隙系数按下式计算
12、齿部磁路计算长度按下式计算:
13、按下式计算轭部磁路计算长度
14、计算气隙磁压降:
15、齿部磁压降:
16、饱和系数:
与初设值相比较,误差,合格。
17、定子轭部磁密:
18、转子轭部磁密:
19、对应上述磁密强度:
20、计算轭部磁压降,其中轭部磁位降校正系数如图3.4所示。
,,于是
,,于是
21、每极磁势:
22、计算满载磁化电流:
23、磁化电流标幺值:
34、励磁电抗按下式计算:
(三)参数计算
1、线圈平均半匝长:
定子线圈节距
定子线圈图
其中节距比:
直线部分长度:
其中,是线圈直线部分伸出铁心的长度,取10~30mm,本设计中0.02m。
平均半匝长:
其中是经验系数,2极取1.16,4、6极取1.2,8极取1.25。
2、端部平均长:
3、漏抗系数:
4、定子槽比漏磁导:
其中:
5、定子槽漏抗
6、定子谐波漏抗:
其中由,可查表得。
7、定子端部漏抗:
8、定子漏抗标幺值:
9、转子槽比漏磁导:
其中:
由、得。
10、转子漏抗标幺值:
11、转子谐波漏抗标幺值:
其中:
。
12、转子绕组端部漏抗标幺值:
13、转子斜槽漏抗:
14、转子漏抗标幺值
15、定转子漏抗标幺值之和:
16、定子绕组直流电阻:
其中为B级绝缘平均工作温度75°时铜的电阻率。
17、定子绕组相电阻标幺值:
18、有效材料的计算:
定子铜的重量
其中C是考虑导线绝缘和引线重量的系数,漆包圆铜线C=1.05,是铜的密度。
硅钢片重量
其中是冲剪余量;是硅钢片密度。
19、转子电阻:
导条电阻折算值
式中KB是叠片不整齐造成导条电阻增加的系数
端环电阻折算值
导条电阻标幺值
端环电阻标幺值
转子电阻标么值
(四)、工作性能计算
1、满载时定子电流有功分量标么值
2、满载时转子电流无功分量标么值
3、满载时定子电流无功分量标么值
4、满载电势标么值
与22项初设值KE相符
5、空载时电势标么值
6、空载时定子齿磁密
7、空载时转子齿磁密
Bt20==1.3157T
8、空载时定子轭磁密
Bj10==0.6656T
9、空载时转子轭磁密
Bj20==0.5293T
10、空载时气隙磁密
==0.7061T
11、空载时定子齿部磁压降
Ft10=Ht10Lt1=46.8×102×15.97×10-3=74.74A
12、空载时转子齿部磁压降
Ft20=Ht20Lt2=53.4×102×23×10-3=122.82A
13、空载时定子轭部磁压降
Fj10=Cj1Hj10Lj1=0.40×20.1×102×78.81×10-3=63.36A
14、空载时转子轭部磁压降
Fj20=Cj2Hj20Lj2=0.43×8.90×102×27.69×10-3=10.597A
15、空气隙磁压降
=244.05A
16、空载总磁压降
=74.74+122.82+63.36+10.597+244.05
=504.97A
17、空载磁化电流
=
=4.06A
(五)工作性能计算
1、定子电流标么值
===1.527
定子电流实际值
1.527×4.82=7.36A
2、定子电流密度
J1=
3、线负荷
A1=
4、转子电流标么值
I2*=
=
=1.2293
转子电流实际值
I2=
=
=249.74A
端环电流实际值
IR=A
5、转子电流密度
导条电密
端环电密
6、定子电气损耗
=1.5272×0.0385=0.0898
0.0898×5.5×103=493.9W
7、转子电气损耗
=1.22932×0.0328=0.0496
PAl2=PAl2*PN=0.0496×5.5×103=272.6W
8、附加损耗
铜条转子
Ps*=0.02
Ps=Ps*PN=0.02×5.5×103=110W
9、机械损耗
二级封闭自扇冷式
Pfw=(3/p)2(D1)4×104=(3/4)2×(0.27)4×104=29.89W
机械损耗标么值
Pfw*=Pfw/PN=29.89/5.5×103=0.00543
9、定子铁耗
(1)定子轭重量
Gt=4pAt1Lt1=4×2×0.006362×25×10-3×7.8×103=19.85㎏
(2)定子齿重量
Gj=2pAj1Lj1′=4×2×4.063×10-3×47.92×10-3×7.8×103=24.30㎏
(3)损耗系数
Phet=6.8Phej=5.1
(4)定子齿损耗
PFet=K1PhetGt=2×5.10×19.85=202.47W
(5)定子轭损耗
PFej=K2PhejGj=2.5×6.80×24.30=413.1W
(6)定子铁耗
PFe=PFet+PFej=202.47+413.1=615.57W
对于半闭口槽按经验取
K1=2K2=2.5
铁耗标么值
PFe*=PFe/PN=615.57/5.5×103=0.112
10、总损耗标么值
Σp*=Pcu1*+PAl2*+Pfw*+Ps*+PFe*
=0.0898+0.0496+0.02+0.00543+0.112
=0.16483
11、输出功率
PN1*=1+Σp*=1+0.16483=1.16483
12、效率
=1-Σp*/PN1*=1-0.16483/1.16483=0.8585
(85%-85.85%)/85%=-1%<0.5%
13、功率因数
=I1p*/I1*=1.1764/1.527=0.77
14、转差率
SN=
=
=0.0455
PFer*=
=
=0.0154
15、转速
nN=(60f/p)(1-SN)
=60×50/4×(1-0.04545)
=715r/min
16、最大转矩倍数
Tm*=
=
=1.8516
(六)起动性能计算
1、起动电流假设值
Ist′=(2.5~3.5)Tm*Ikw=3×1.8516×4.82=26.77A
2、起动时定转子槽磁势平均值
Fst=Ist′(Ns1/a1)0.707[Ku1+Kd12Kp1(Z1/Z2)]
=26.77×(40/0.69)×0.707×[1+0.96592×1×(48/44)]×
=2144.03A
3、空气隙中漏磁场的虚拟磁密
BL=μ0Fst/2
=0.4π×10-6×2144.03/2×0.4×10-3×0.6824
=3.9542T
=0.64+2.5
=0.64+2.5
=0.6824
由BL查得漏抗饱和系数Kz=0.44
4、齿顶漏磁饱和引起的定子齿顶宽度的减少
CS1=(t1-b01)(1-Kz)
=(11.3-3.2)×(1-0.44)
=4.536×10-3m
5、齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少
CS2=(t2-b02)(1-Kz)
=(12.3-1)×(1-0.44)
=6.102×10-3m
6、起动时定子槽比漏磁导
=Ku1(-)+KL1
=(0.25-0.2359)+0.367
=0.3811
=
=0.2359
7、起动时定子槽漏抗
Xs1(st)*=()Xs1*
=(0.3811/0.617)×0.3291CX
=0.2033CX
8、起动时定子谐波漏抗
Xδ1(st)*=KZXδ1*
=0.44×1.9447CX
=0.855668CX
9、起动时定子漏抗
Xσ1(st)*=Xs1(st)*+Xδ1(st)*+XE1*
=(0.2033+0.855668+0.2702)CX
=0.0528
108.考虑集肤效应转子导条相对高度
=1.987×10-3hB=1.987×10-3×23×10-3√50/0.0434×10-6=1.551
hB—转子导条高度hB=23×10-3m
bB/bS2—导条宽和槽宽之比bB/bS2≈1
109.转子电阻增加系数和电抗减少系数
KF=1.7KX=0.90
110.起动时转子槽比率磁导
=(0.5-0.447)+0.90×1.73=1.61
=(h02/b02)[CS2/(CS2+b02)]=(0.5/1)×[8.456/(8.456+1)]=0.447
111.起动时转子槽漏抗
Xs2(st)*=()Xs2*=(1.61/2.23)×0.821CX=0.593CX
112.起动时谐波漏抗
Xδ2(st)*=KZXδ2*=0.44×0.9023CX=0.397CX
113.起动时转子斜槽漏抗
XSK(st)*=KZXSK*=0.44×0.29C=0.1276CX
114.起动时转子漏抗
Xσ2(st)*=Xs2(st)*+Xδ2(st)*+XE2*+XSK(st)*=(0.593+0.397+0.1276+0.150)CX=0.048
115.起动时总漏抗
Xσ(St)*=Xσ2(St)*+Xσ1(St)*=0.0342+0.048=0.0822
116.起动时转子总电阻
R2(st)*=KFRB*+RR*=1.7×0.02012+0.00643=0.0406
117.起动时总电阻
Rst*=R1*+R2(st)*=0.0207+0.0406=0.0613
118.起动时总阻抗
Zst*===0.1121
119.起动电流
Ist=Ikw/Zst*=6.58/0.1121=58.6A
误差=0.676%
ist=Ist/I1=58.6/8.69=6.75
120.起动时转矩倍数
TSt*=(R2(st)*/Zst*2)(1-SN)=(0.0406/0.11212)×(1-0.0319)=2.458
下面将本台电机的主要性能指标与技术条件中的标准作一比较:
标准值
计算值
偏差
1.效率
0.85
0.8585
-0.115%
2.功率因数
0.74
0.77
+2.3%
3.最大转矩倍数
2.0
1.8516
+19.7%
4.起动转矩倍数
2.2
2.458
+10.5%
5.起动电流倍数
7
6.75
-3.6%
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- 电机 设计