Y132S-4型三相异步电动机的设计.doc
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1、 毕业设计(论文)题 目: Y132S-4型三相异步电动机的设计 姓 名: 学 号: 学 院: 专 业: 年 级: 指导教师: (签名) 年 月 日Y132S-4型三相异步电动机的设计 概述 Y132S-4型三相异步电动机的毕业设计是应用电机学,电机设计等课程基本知识与生产实际相结合,进行设计计算。通过设计要求达到:1. 进一步了解和掌握三相异步电动机的电磁过程和各物理量之间的关系,为今后更好地设计,制造和使用异步电动机打下坚实的基础。2. 初步了解电机制造工业的基本要求,如电机的基本尺寸等,对电机的标准化,通用化,系列化有初步的认识。3. 进一步了解异步电动机的结构特点,材料性能及其选用,了
2、解电动机制造工艺要求。4. 通过设计,查阅有关异步电动机设计资料,掌握设计图表使用规侓,建立异步电动机参数的数量概念。设计任务: 设计一台三相异步电动机,连续运行方式,结构为封闭式,转子为铸铝鼠笼绕组,B级绝缘。额定数据及性能指标:型号: Y132S-4功率: 5.5KW接法: 线电压: 380V频率: 50HZ同步速: 1500r/min效率: 85.5%功率因数: 0.84起动电流: 7倍额定电流起动转矩: 2.2倍额定转矩最大转矩: 2.2倍额定转矩难点:在做电机设计时对完成方案的确定,包括定子内径,定子外径,转子外径,转子内径,气隙,铁心长,定转子槽数,绕组形式及数据,端环尺寸的确定是
3、电机设计的难点,还要完成电机额定数据及主要尺寸的计算,同时按顺序完成电机磁路计算,参数计算,及起起动计算。看所完成的计算是否能满足设计要求,并选出最佳方案,完成设计。Y132S-4型三相异步电动机的设计摘要:本设计主要根据设计任务书的要求完成设计,在论文中对三相异步电动机的历史发展,电机的基本理论和计算方法进行了简要的介绍和论述,并按照要求着重完成Y132S-4型三相异步电动机的方案设计,包括对电机主要参数之间的关系的计算,额定数据及主要尺寸的计算,磁路计算,参数计算,工作性能计算,起动性能计算,并对相关方案进行对比,得出最佳方案,总结设计过程。关键词:额定数据及主要尺寸的计算 磁路计算 参数
4、计算 工作性能计算 起动性能计算ABSTRACT: This design main basis designs the project description the request to complete the design, in the paper to the three-phase asynchronous motor historical development, the electrical machinery elementary theory and the computational method has carried on the brief introductio
5、n and the elaboration, and defers to the request emphatically to complete the Y132S-4 three-phase asynchronous motor the plan design, including to between the electrical machinery main parameter relations computation, the fixed data and the main dimension computation, the magnetic circuit computatio
6、n, the parameter computation, the operating performance computation, the starting performance computation, and carries on the contrast to the correlation plan, obtains the preferred plan, summarizes the design process.Key word:Fixed data and main dimension computation magnetic circuit Computation pa
7、rameter computation operating performance computation Starting performance computation目录第一章 绪论6第二章 三相异步电动机的概述7第三章 三相异步电动机的结构8第四章 旋转电机的设计10第五章 Y132S-4型异步电动机的设计14 第一节 电磁计算14 第二节 方案比较29第六章 设计的结论30附录31第一章 绪论电机(eletrical machine),是一种将能量或信号进行变换的电磁装置(electromagnetic device),它的工作原理是基于电磁感应定律和电磁力定律。电能是现代能源中应用
8、最广的二次能源,它的产生和变换比较经济,传输和分配比较容易,使用和控制比较方便。而电能的生产、变换、传输、分配、使用和控制等,都离不开电机。因此,电机在国民经济中占有重要地位。在电力工业中,发电机和变压器是电站和变电所中的主要设备;在机械、冶金、石油、煤炭和化学工业及其他工业企业中,广泛地应用电动机去拖动各种生产机械;在交通运输业中,随着城市交通运输和电气铁道的发展,需要大量的牵引电动机;在航运和航空业中,需要船用电机和航空电机;随着农业机械化的发展,电力排灌、脱粒、榨油等农业机械的日趋广泛,都要规格不同的电动机;在自动控制技术中,各种各样的控制电机作为检测、放大、执行和解算元件;在日常生活中
9、,也离不开各种各样的小功率电机。电机品种繁多,按其功能来看,可分为(1) 发电机 把机械能转换成电能。(2) 电动机 把电能转换成机械能。(3) 变压器、变流机、变频机、移相器分别用于改变电压、电流、频率及相位(4) 控制电机 作为控制系统中的元件按其电源性质,可分为直流电机(包括直流发电机、直流电动机和直流控制电机)及交流电机(包括交流发电机、交流电动机和交流控制电机),而后者又有异步电机和同步电机之分。在电机使用场合中,应用脉冲电源的电动机,称为步进电动机。当然,也有直流电机通以交流电源的电机,即所谓“交流换向器电机”,或称交直流电机。当前,我国生产的汽轮发电机有6、12、25MW的空冷系
10、列;50、100、200、300、600MW的氢外冷和氢内冷系列(200、300MW为定子水冷,转子氢冷);双水内冷汽轮发电机有12、25、50、100、125、300MW系列,600MW的双水内冷汽轮发电机也即将投入生产。电力变压器方面,主要系列为220KV级产品,近来还生产500KV级。由于输配电工程需要,也生产10、35、110KV等系列变压器,目前变压器容量能达360MVA。在直流电机方面,系列生产的有中小型、中型和大型感应电机和同步电机,其中最重要的是按国际电工委员会(IEC)标准自行设计的Y系列中小型感应电动机,取代了JO2系列。此外,为满足工农业及国防工业的发展要求,还生产数以千
11、种的控制电机及特殊电机。目前,我国有关科研部门,正在研制和生产从Y系列异步电机派生的YX系列节能电机,在变极节能、变频调速方面,也取得可喜成绩。 第二章 三相异步动机的概述交流旋转电机可分为同步电机和异步电机两大种类,如果电机转子的转速n与定子旋转磁场的转速n1相等,转子与定子旋转磁场在空间同步地旋转,这种电机就称为同步电机(synchronous electric machine)。如果电机转子的转速n不等于定子旋转磁场的转速n1,转子与定子旋转磁场在空间旋转时不同步,这种电机就称为异步电机(asynchronous machine) 异步电机主要用来作为电动机,它具有结构简单、制造容易、价
12、格便宜、运动可靠、维护方便、效率较高等优点,因此得到广泛的应用。据估计,90%左右的电动机均为异步电动机,在电网总负荷中,异步电动机用电量占60%以上。 异步电动机的缺点是功率因数较低,运行时必须从电网吸收感性无功电流来建立磁场,故其功率因数小于1,大量的异步电动机在电网中运行,使电网的功率因数降低,必须用其它的办法进行补偿。小型异步电动机在机械工业中应用最广泛,目前,其基本系列是Y系列,小型异步电动机从50年代到现在已经过三次全国统一设计。Y系列,该系列采用B级绝缘材料和D22、D23硅钢片,是80年代取代JO2系列的更新换代产品。Y系列效率高,节能,起动转矩高,噪声低,振动小,运行安全可靠
13、。为了适应各种生产机械的不同需要,在Y系列基础上派生出许多特殊的系列,例如:能变极变速的YD系列;采用电磁调整的YCT系列;能自制动的YEP系列等等。每一台异步电动机,在其机座上都有一块铭牌,铭牌上标注着该电动机的额定值,额定值规定了该电动机的正常运行状态和条件,它是选用、安装和维护电动机的依据。异步电动机的铭牌包含下列额定值: (1) 额定功率PN 指电动机在额定运行时,轴上输出的机械功率(KW)。 (2) 额定电压UN指额定运行时,加在定子绕组上的线电压(V)。 (3) 额定电流IN指电动机在额定电压和额定频率下,输出额定功率时,定子绕组中的线电流(A)。 (4) 联结 指电动机在额定电压
14、下,定子三相绕组采用的联结方法,一般有三角形()和星形(Y)两种联结,老式电动机若铭牌上标有220V/380V两种额定电压,联结标明为/Y,则表示在三相线电压为220V时为联结;线电压为380V时为Y联结。 (5) 额定频率fN 表示电动机所接的交流电源的频率,我国电力网的频率规定为50Hz。 (6) 额定转速nN 指电动机在额定电压、额定频率和额定输出功率情况下,电动机的转速(r/min). (7) 绝缘等级 指电动机绕组所用的绝缘材料的绝缘等级,它决定了电动机绕组的允许温升。 (8) 定额 按电动机在定额运行时的持续时间,定额分为“连续”、“短时”、“断续”三种,“连续”表示电动机可以按铭
15、牌规定的各项额定值,不受时间的限制连续运行。 此外,对绕线转子异步电动机,则铭牌上还应标有转子绕组的联结、转子绕组额定电压和转子的额定电流,作为配用起动电阻时的依据。 第三章 三相异步电动机的结构三相异步电动机主要由定子和转子两大部分构成,定子与转子之间有一个很小的空气隙。此外,还有端盖、轴承、风扇等零部件。下面介绍各主要零部件的结构及作用。一、 定子三相异步电动机的定子是由机座、定子铁心和定子绕组三个部分组成。1 定子铁心定子铁心是电动机磁路的组成部分。旋转磁场对定子铁心以同步速度旋转,故对铁心内某一点来讲,磁通是交变的,为了减少铁心损耗,定子铁心采用0.5mm厚的硅钢片叠压而成,硅钢片上冲
16、有槽形,称为定子冲片,对于小容量电动机。由于片间的涡流电压较小,利用硅钢片本身的氧化层电阻即可以减少涡流损耗;对于容量较大的电动机,片间涡流电压较大,必须在硅钢片两面涂以绝缘漆,以减少涡流损耗。因为在一般情况下,硅钢片的宽度为1m,当铁心冲片外径小于1m时,冲片可为整圆形;当冲片外径大于1m时,可采用扇形冲片。2 定子绕组 定子绕组有成型硬绕组与散嵌软绕组两种,散嵌软绕组多用于小容量电动机,它是由高强度漆包圆铜线(或铝线)绕制,绕线时将一相线圈一次绕成,嵌线时将三相线圈按一定的规律依次嵌入定子槽中,即形成三相定子绕组。3 机座 机座的作用是支撑定子铁心和固定端盖。在中小型电动机中,端盖兼有轴承
17、座的用,则机座还要支撑电动机的转子部分,故机座必须有足够的刚度和强度,以保证工作时不变形和断裂,避免电动机运行时气隙尺寸发生变化。小型电动机一般采用铸铁机座。二、 气隙定子铁心与转子铁心之间的气隙,从磁路来考虑,它是起着重大影响的一部分,气隙大则磁阻大,励磁电流大,电机的功率因数降低,从这一角度来考虑,气隙应取教小的数值,但电机带负载运行时,转轴有一定的挠度,气隙太小,就可能会发生定、转子铁心相擦;另外,从减少高次谐波磁势产生的磁通,减少附加损耗及改善起动性能来考虑,则气隙应大一些。总的来说,在中小型异步电动机中,气隙一般在0.21.5mm左右,比同容量的直流电动机的气隙小得多。三、 转子异步
18、电动机的转子可分为两大类,一种是绕线转子,另一种是笼型转子。笼形转子由转子铁心、转子绕组及转轴等组成;绕线转子除铁心、绕组及转轴外,还有滑环等部件。1 转子铁心 转子铁心也是电动机磁路的一部分,一般是用0.5mm厚的硅钢片叠压而成,硅钢片上冲有槽孔,作为安放转子绕组,转子铁心固定在转轴上,或固定在转子支架上,转子支架再套装固定在转轴上。2 转轴转轴是支持转子铁心和输出转矩的零件,它必须具有足够的刚度和强度,以保证负载时气隙均匀及转轴本身不致断裂,转轴一般用中碳钢棒料车削加工而成,轴伸端铣有键槽,用来固定皮带轮或联轴器。3 转子绕组转子绕组有笼型和绕线转子型两种。(1) 笼形转子绕组 按结构型式
19、可分为单笼和双笼两种,按制造绕组使用的材料可分为铜料焊接和铝料铸造两种。笼型绕组是一个自己短路的绕组,每槽只放一根导体,导条两端伸出转子铁心端面之外,由两个端环把所有的导条短路,如果把铁心去掉,绕组就像一个笼子,故常称为笼型绕组。小容量异步电动机为了节省铜料和提高生产率,采用铸铝工艺,将熔化的铝液浇铸到安放在铸铝模中的转子铁心的槽里,并同端环、风扇一起铸成。(2) 绕线转子绕组 绕线转子绕组和定子绕组一样,也是一个用绝缘导线绕成的三相对称绕组,而且其极数应与该台电动机的定子绕组的极对数相同,三相绕组的三条引出线分别联到三个滑环上,再经由一套电刷装置引出,使转子绕组能与外电路联通,当起动或调速时
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