三相感应电机设计_题目+实例

北京交通大学
电机设计任务书
三相笼型感应电动机电磁设计及其运行性能的
有限元电磁场仿真计算
专业班级：班
学生姓名：
学号：
指导老师：
任务下达日期2014年4月21 日
设计完成日期2014年6月13 日
一、课程设计的性质与目的
《电机课程设计》的是电气工程及其自动化专业电机电器及其控制方向（本科）、电机制造（专科）专业的一个重要实践性教学环节，通过电机设计的学习及课程设计的训练，为今后从事电机设计工作、维护的人才打下良好的基础。

电机设计课程设计的目的：一是让学生在学完该课程后，对电机设计工作过程有一个全面的、系统的了解。

另一个是在设计过程培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生查阅表格、资料的能力，训练学生的绘图和阅图能力，为今后从事电机设计技术工作打下坚实的基础。

二、设计内容
1．在查阅有关资料的基础上，确定电机主要尺寸、槽配合，定、转子槽形及槽形尺寸。

2．确定定、转子绕组方案。

3．完成电机电磁设计计算方案。

4．画出定、转子冲片图。

5．完成说明书（16开，计算机打印或课程设计纸手写，计算机打印需提供纸质计算原稿）
6.对已经完成的电磁设计方案建立有限元模型，利用ANSOFT 软件进行运行性能的仿真计算，给出性能分析图表等。

三、课程设计的基本要求
1．求每位同学独立完成一种型号规格电机的全部电磁方案计算过程，并根据所算结果绘出定、转子冲片图。

2．要求计算准确，绘出图形正确、整洁。

3．要求学生在设计过程中能正确查阅有关资料、图表及公式。

四、题目(算例)：Y132M-4 额定数据与性能指标
1、电机型号Y132M -4
2、额定功率 P N =7.5千瓦
3、额定频率f N =50赫
4、额定电压及接法U N =380伏 Δ
5、极数 2P=4
6、绝缘等级 B
7、力能指标：效率0.853η= 0.87 8、功率因数cos .84o ϕ= 0.85
9、最大转矩倍数 2.2M
T *
= 10、起动性能：起动电流倍数 7st
I *=,起动转矩倍数 2.2st T *
= 五、设计题目
题目1： Y132M 1-6 额定数据与性能指标
1、电机型号Y132M 1 -6
2、额定功率 P N =4千瓦
3、额定频率f N =50赫
4、额定电压及接法U N =380 伏 1-Δ
5、极数 2P=6
6、绝缘等级 B
7、力能指标：效率0.84η= 8、功率因数cos .77o ϕ=
9、最大转矩倍数 2.0M
T *
= 起动性能：起动电流倍数 6.5st
I *=,起动转矩倍数 2.0st T *
= 主要尺寸
10.21D m = 10.148i D m = 0.14l m = 0.35mm δ= 20.048i D d m ==；12
36
33
Z
Z =
定子槽形采用斜肩园底梨形槽：
01 3.5b mm = 010.8h mm = 1 6.8s b mm =，130o α=1 4.4s r mm = 111211.5s s h h mm +=
转子采用斜肩平底槽：
021b mm = 021h mm = 21 6.5s b mm =22 2.6s b mm = 0230α= 212220s s h h mm +=
题目2：Y132M 2-6额定数据与性能指标
1、电机型号Y132M 2 -6
2、额定功率 P N =5.5千瓦
3、额定频率f N =50赫
4、额定电压及接法U N =380 伏 1-Δ
5、极数 2P=6
6、绝缘等级 B
7、力能指标：效率0.853η= 8、功率因数cos .78o ϕ=
9、最大转矩倍数 2.0M
T *
= 起动性能：起动电流倍数 6.5st
I *=,起动转矩倍数 2.0st T *
= 主要尺寸
10.21D m = 10.148i D m = 0.18l m = 0.35mm δ= 20.048i D d m ==；12
36
33
Z
Z =
定子槽形采用斜肩园底梨形槽：
01 3.5b mm = 010.8h mm = 1 6.8s b mm = 130o α=1 4.4s r mm = 111211.5s s h h mm +=；
转子采用斜肩平底槽：
021b mm = 021h mm = 21 6.5s b mm =22 2.6s b mm = 0230α= 212220s s h h mm +=
题目3：Y132M-4额定数据与性能指标
1、电机型号Y132M -4
2、额定功率 P N =7.5千瓦
3、额定频率f N =50赫
4、额定电压及接法U N =380 伏 1-Δ
5、极数 2P=4
6、绝缘等级 B
7、力能指标：效率0.87η= 8、功率因数cos .85o ϕ=
9、最大转矩倍数 2.2M
T *
= 起动性能：起动电流倍数 7st
I *=,起动转矩倍数 2.2st T *
= 主要尺寸
10.21D m = 10.136i D m = 0.16l m = 0.4mm δ= 20.048i D d m ==；12
36
32
Z
Z =
定子槽形采用斜肩园底梨形槽：
01 3.5b mm = 010.5h mm = 1 6.7s b mm = 130o α=1 4.4s r mm = 111214.5s s h h mm += 转子
采用斜肩平底槽：
021b mm = 021h mm = 21 5.5s b mm =223s b mm = 0230α= 212225s s h h mm +=
题目4：Y132S-4 额定数据与性能指标
1、电机型号Y132S -4
2、额定功率 P N =5.5千瓦
3、额定频率f N =50赫
4、额定电压及接法U N =380 伏 1-Δ
5、极数 2P=4
6、绝缘等级 B
7、力能指标：效率0.853η= 8、功率因数cos .84o ϕ=
9、最大转矩倍数 2.2M
T *
= 起动性能：起动电流倍数 7st
I *=,起动转矩倍数 2.2st T *
=
主要尺寸
10.21D m = 10.136i D m = 0.115l m = 0.4mm δ= 20.048i D d m ==；12
36
32
Z
Z =
定子槽形采用斜肩园底梨形槽：
01 3.5b mm = 010.8h mm = 1 6.7s b mm = 130o α=1 4.4s r mm = 111214.5s s h h mm +=
转子采用斜肩平底槽：
021b mm = 020.5h mm = 21 5.5s b mm =223s b mm = 0230α= 212225s s h h mm +=
题目5：Y160M 1-8 额定数据与性能指标
1、电机型号Y160M 1 -8
2、额定功率 P N =4千瓦
3、额定频率f N =50赫
4、额定电压及接法U N =380 伏 1-Δ
5、极数 2P=8
6、绝缘等级 B
7、力能指标：效率0.84η= 8、功率因数cos .72o ϕ=
9、最大转矩倍数 2.0M
T *
= 起动性能：起动电流倍数 6.0st
I *=,起动转矩倍数 2.0st T *
= 主要尺寸
10.26D m = 10.18i D m = 0.11l m = 0.4mm δ= 20.06i D d m ==；12
48
44
Z
Z =
定子槽形采用斜肩园底梨形槽：
01 3.2b mm = 010.8h mm = 1 5.3s b mm = 130o α=1 3.85s r mm = 111218.6s s h h mm +=
转子采用斜肩平底槽：
021b mm = 020.5h mm = 21 5.2s b mm =22 2.2s b mm = 0230α= 212219s s h h mm +=
题目6：Y160M 2-8 额定数据与性能指标
1、电机型号Y160M 2 -8
2、额定功率 P N =5.5千瓦
3、额定频率f N =50赫
4、额定电压及接法U N =380 伏 1-Δ
5、极数 2P=8
6、绝缘等级 B
7、力能指标：效率0.85η= 8、功率因数cos .74o ϕ=
9、最大转矩倍数 2.0M
T *
=
起动性能：起动电流倍数 6.0st
I *=,起动转矩倍数 2.0st T *= 主要尺寸
10.26D m = 10.18i D m = 0.145l m = 0.4mm δ= 20.06i D d m ==；12
48
44
Z
Z =
定子槽形采用斜肩园底梨形槽：
01 3.2b mm = 010.8h mm = 1 5.3s b mm = 130o α=1 3.85s r mm = 111218.6s s h h mm += 转子
采用斜肩平底槽：
021b mm = 020.5h mm = 21 5.2s b mm =22 2.2s b mm = 0230α= 212219s s h h mm +=
题目7：Y160M-6额定数据与性能指标
1、电机型号Y160M -6
2、额定功率 P N =7.5千瓦
3、额定频率f N =50赫
4、额定电压及接法U N =380 伏 1-Δ
5、极数 2P=6
6、绝缘等级 B
7、力能指标：效率0.86η= 8、功率因数cos .78o ϕ=
9、最大转矩倍数 2.0M
T *
= 起动性能：起动电流倍数 6.5st
I *=,起动转矩倍数 2.0st T *
= 主要尺寸
10.26D m = 10.18i D m = 0.145l m = 0.4mm δ= 20.06i D d m ==；12
36
33
Z
Z =
定子槽形采用斜肩园底梨形槽：
01 3.8b mm = 010.8h mm = 17.4s b mm = 130o α=1 5.1s r mm = 111216s s h h mm +=
转子采用斜肩园底槽：
021b mm = 020.5h mm = 2 4.2s b mm = 2 2.1s r mm = 0230α= 212225s s h h mm +=
题目8：Y160L-6 额定数据与性能指标
1、电机型号Y160L -6
2、额定功率 P N =11千瓦
3、额定频率f N =50赫
4、额定电压及接法U N =380 伏 1-Δ
5、极数 2P=6
6、绝缘等级 B
7、力能指标：效率0.87η= 8、功率因数cos .78o ϕ=
9、最大转矩倍数 2.0M
T *
= 起动性能：起动电流倍数 6.5st
I *=,起动转矩倍数 2.0st T *
= 主要尺寸
10.26D m = 10.18i D m = 0.195l m = 0.4mm δ= 20.06i D d m ==；12
36
33
Z
Z =
定子槽形采用斜肩园底梨形槽：
01 3.8b mm = 010.8h mm = 17.4s b mm = 130o α=1 5.1s r mm = 111216s s h h mm +=
转子采用斜肩园底槽：
021b mm = 020.5h mm = 2 4.2s b mm = 2 2.1s r mm = 0230α= 212225s s h h mm +=
说明书格式
1．课程设计封面； 2．课程设计任务书；
3．三相感应电动机电磁设计特点及设计思想； 4．三相感应电动机定、转子绕组方案； 5．电磁设计设计单； 6．定、转子冲片图； 7．总结与体会；
参 考 文 献
1.《电机设计》, 陈世坤, 第二版
2.《中小型电机设计手册》，上海电器科学研究所《中小型电机设计手册》编写组，机械工业出版社.1994年
3.《小型三相异步电动机技术手册》，季杏法主编，机械工业出版社 1987
4.《电机设计》，李隆年主编，清华大学出版社
5.《电机学》，汤蕴璆主编，机械工业出版社
算 例
（一）额定数据和主要尺寸：
1. 额定功率：KW P n 5.5=
2. 额定电压：V U U N N 380==Φ （∆接）
3. 功电流：A A mU P I N N kW
82.4380
3105.53=⨯⨯==Φ 4. 效率：853.0'=η 5. 功率因素：78.0cos '=ϕ 6. 极对数：3=p 7. 定转子槽数
每相每极槽数取整数31=q 则363332211=⨯⨯⨯==mpq Z
332=Z 并采用斜肩平底槽
8. 定转子每极槽数
6636
211===p Z Z p 56
33222===
p Z Z p 9．确定电机电机主要尺寸 主要尺寸来确定l D i 和ef l
923
.0931.02013.05.5ln 0108.0931
.0013.0ln 0108.0'=+⨯-=+-=p P K N E 计算功率
KW
P K P N
E 63.778.0853.0105.5923.0cos 3
'
''
'=⨯⨯⨯
==ϕη 初选68.0'=p a ，095.1'Nm K ，96.0'1=dp K 可取m
A A 25600'=，取T
B 67.0'=δ，假定min
1440'r
n =。

3
3
'
'
'''
''00324.01440104.967.025600196.0095.168.01.611.61m n
p B A K K a V dp Nm p =⨯•
⨯•⨯⨯=••=δ 取5.1=λ
则m m V p D il
148.000324.05.16
23
3'=⨯⨯=π
λπ
按定子内外径比求出定子冲片外径
m D D D D i i 2203.064
.0141
.0/11'1=='=
取m D 21.01=
m D D D D i i 148.06.0/21.0)(111==⨯= 铁心的有效长度：m D V l i ef 148.0148
.000324
.0221=== 取铁心长m l i 150.0= 10．气隙的确定
m
m l D i i 333
11035.010)160.0141.074.0(3.010)74.0(3.0---⨯≈⨯⨯+⨯=⨯+=δ
于是铁心有效长度m m l l i ef 151.0)00035.02150.0(2=⨯+=+=δ 转子外径m m D D i 147.0)00035.02148.0(212=⨯-=-=δ 转子内径先按转轴直径：m D i 048.02= 11．极距 m p D i 079.06
148
.021=⨯==
ππτ 12．定子齿距 m Z D t i 0129.036
148
.0111=⨯==
ππ 转子齿距 m Z D t 0140.033
147.0222=⨯==
ππ 13．定子绕组采用单层绕组，交叉式，节距1-9，2-10，11-12
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1t ，于是转子斜
槽宽m b sk 0090.0= 15.设计定子绕组
并联支路11=a .每槽导体数321=s N 16.每相串联匝数 3841
336
3211111=⨯⨯==
Φa m Z N N s 每相串联匝数 1922
384211===ΦN N 17.绕组线规设计
初选定子电密2'10.4mm A J =，计算导线并绕根数和每根导线截面积的乘积。

2
'
11'1'1
113.30
.4152.12mm J a I A N c i =⨯== 其中定子电流初步估计值
A I I KW 52.1278.0853.033
.8cos '
''1=⨯==
ϕ
η 选用截面积相近的铜线：高强度漆包线，并绕根数21=i N ，线径mm d 18.11=，绝缘后直径mm d 25.1=，截面积2'10936.1mm A c =，2'111872.2mm A N c i =
18. 设计定子槽形
m
b Z h h D b s i i 3331
1
11011min 1101.3108.648
]10)924.08.0(2148.0[)]
(2[---⨯=⨯-⨯+⨯+=-++=
ππ
m
102.89104.4248]1014.5)(0.82π[0.1482r Z )]π
h 2(h [D b 33
31
1
2201i1i1min ---⨯=⨯⨯-⨯+⨯+=-++=
取m b i 311000.3-⨯= 19. 槽在面积
2
62
2
1'211102.3824.4)5.05.14(28.64.422)(22--⨯=⨯+
-⨯+⨯=+
-+=m r h h b r A s s s ππ 按槽绝缘采用DMDM 复合绝缘，mm i 3.0=∆，槽楔为mm h 5.0=，复合板，槽绝缘占面积。

2
612108.12)0044.00145.02(0003.0)
2(m r h A i i i -⨯=⨯+⨯⨯=+∆=ππ 槽满率 %4.791.12625.13222
211=⨯⨯==ef s i f A d N N S
20. 绕组系数 11=p K
2879.12
30sin
32303sin 2sin 2sin
1
=⨯==
a q qa K d
其中3036
360321=⨯==
Z p a π
2879.12879.11111=⨯==p d dp K K K 每相有效串联导体数
4952879.1384111=⨯==ΦΦN K N dp 21.设计转子槽形与转子绕组 预计转子导条电流：
A A Z k N I k I dp 45.36033
495
390.890.03211'
11'2=⨯⨯⨯==Φ 其中90.01=k 由资料查出。

初步取转子导条电密2'5.3mm A J b =，
于是导条的截面积：22
''2'
99.1025.345.360mm mm J I A B
B
===
m
m
b Z h h D b s s s i 33321
2
02212max 21089.7105.532]10)5.030.1(214.0[)](2[---⨯=⨯-⨯+⨯-=-+-=
ππ
m
m
b Z h h h D b s s s s i 33322
2
2202212min 21013.610332]10)5.023(214.0[)](2[---⨯=⨯-⨯+⨯-=-++-=
ππ
m
m b b b b b i i i i i 3333min 2max 2max 2221072.6)1013.61089.7(31
1013.6)
(31
3
1----⨯=⨯-⨯+⨯=-+==
导条截面积（转子槽面积）
2
6222
22
121212021045.96)30.123()2553(30.1)2551()2()2(
m m h b b h b b A s s s s s B -⨯=-⨯++⨯+=+++=
估计端环电流
A A p Z I I R 5.625432
64.24522'2
'=⨯==π
π 端环所需面积
22'''9.2971.25.625mm mm J I A R R R
===
其中 端环电密2''1.26.0mm A J J B R
==得端环所需面积为2610250m A R -⨯= （二）磁路计算
22. 满载电势
初设940.0)1('
'=-=L E
k ε V V U E N L 2.357380940.0)1('
1=⨯=-=Φε
23. 每极磁通
初设25.1'=s k
由图3-5查得090.1=Nm k
Wb
Wb fN k k E dp Nm 00889.0192
509598.0090.142
.35741
11
=⨯⨯⨯⨯=
=Φ
为计算磁路各部分磁密，需先计算磁路中各部分的磁导截面 24. 每极下齿部截面积
2331111026.891004.6160.095.0m Z b l k A p i i Fe i --⨯=⨯⨯⨯⨯== 2332221017.881072.6160.095.0m Z b l k A p i i Fe i --⨯=⨯⨯⨯⨯== 25. 定子轭部高度
m
m r
h D D h s s i j 3331
221'1103.191034.410)4.45.148.0(2141.022.032---⨯=⨯+⨯++--=+--=
转子轭部高度
m h D D h s i j 33222'2105.2210)5.023(2
048
.0140.02--⨯=⨯+--=--=
轭部导磁截面积
2323'1110934.2103.19160.095.0m m h l k A j i Fe j --⨯=⨯⨯⨯== 2323'221042.3105.22160.095.0m m h l k A j i Fe j --⨯=⨯⨯⨯== 26. 一极下空气隙截面积
2201809.0163.0111.0m m l A ef =⨯==τδ 27. 波幅系数
47.168
.011'====
p av s a B B F δδ 28. 气隙磁密计算
T T A F B s 722.001809
.000889
.047.1=⨯==
δδφ 29. 定子齿部磁密：
T T A F B i s i 561.110
26.800889
.047.1311=⨯⨯==
-φ 30. 转子齿部磁密
T T A F B i s i 578.110
17.800889
.047.1322=⨯⨯==
-φ 31. 从D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度：
cm A H i 6.321= cm A H i 8.372=
32. 有效气隙长度
m m k ef 331041.0104.0025.1--⨯=⨯⨯==δδδ
其中气隙系数为
023
.1)105.3()105.375.0104.04.4(0123.0)
105.375.0104.04.4(0123.0)75.04.4()
75.04.4(2333332
01
0110111=⨯-⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=
-++=
-----b b t b t k δδδ
0025
.1)101()10175.0104.04.4(0161.0)10175.0104.04.4(0161.0)75.04.4()
75.04.4(2333332
02
0220222=⨯-⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=
-++=
-----b b t b t k δδδ 025.10025.1023.111=⨯==δδδk k k
33. 齿部磁路计算长度
m m r h h L i 321211111097.154.431
5.1431)(-⨯=⨯+=++=
m r h h L i 3212212210233
1
)(-⨯=++=
34. 轭部磁路计算长度
3333'11'
11087.788
)
103.1922.0(2
1
2)(----⨯=⨯-=
⨯-=
m m p
h D L j j ππ
3333'11'
11087.788
)
103.1922.0(2
1
2)(----⨯=⨯-=
⨯-=
m m p
h D L j j ππ
35. 气隙磁压降
A A
B k F 57.23510
4.0104.0722.002
5.16
30
=⨯⨯⨯⨯==
--πμδ
δδδ 36. 齿部磁压降
A A L H F i i i 06.521097.15106.3232111=⨯⨯⨯==- A A L H F i i i 94.86108.37102332222=⨯⨯⨯==-
37. 饱和系数
258.157
.23594
.8606.5257.23521=++=++=
δδF F F F k i i s
误差=
%1%63.0258
.125
.1258.1<=-，合格
38. 定子轭部磁密
T T A B j j 450.110934.2200889
.0213
11=⨯⨯==
-φ 39. 转子轭部磁密
T T A B j j 242.110
42.3200889
.0213
22=⨯⨯==
-φ 40. 从D23磁化曲线找出对应上述磁密的磁场强度：
cm A H j 5.151= cm A H j 8.732=
41. 轭部磁压降：其中轭部磁位降校正系数由资料的附图查出
174.0111
.0103.193'1
=⨯=-τj h , T B j 450.11= 于是410.01=j C A L H C F j j j j 08.501081.78105.15410.032'1111=⨯⨯⨯⨯==
203.0111
.0105.223
'1
=⨯=-τj h ，T B j 242.12=于是410.02=j C A L H C F j j j j 991.81069.271038.7410.032'2222=⨯⨯⨯⨯== 42. 每极磁势
A A F F F F F F j j i i 85.374)99.808.5051.5486.33741.22(2
121=++++=++++=δσ 43. 满载磁化电流：
A A k N m pF I dp m 014.39598
.019239.085
.37449.02111=⨯⨯⨯⨯==
σ
44. 磁化电流标么值
458.058
.6014
.3*===
kW m m I I I 45. 励磁电抗
Ω
=Ω⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==--46.1461041.02258.1111
.0167.0)9598.0192(3104.0504)(43
262
1110ππδτπμef
ef
s dp ms
l p k k N m f X
536.2380
58
.646.146*
=⨯==ΦN kW ms
ms U I X X （三）参数计算
46. 线圈平均半匝长 单层线圈
y c B c K l l τ+==0.195+1.2×0.09929=0.314m
12d l l t B +==0.165+2×0.015=0.195m
τy =p r h h h D i 2/])(2[21211101βπ++++
=π[0.141+2(0.8+0.924)+(14.5-0.924)×10-3+4.4×10-3]β/2×2 =99.29×10-3m
节距比 2/3≤β≤1,取β=0.8
其中d 1是线圈直线部分伸出铁心的长度，取10~30mm 。

k c 是经验系数取1.2 47．单层线圈端部平均长
=+=y c E K d l τ122×0.015+1.2×0.0993=0.150m
48．漏抗系数
C x =2
12110/)(4φμπN N ef dp pU m P l K N f
= 4×π×50×0.4π×10-7（0.9598×192）2×0.163×7.5×10-3/3×2×3802 =0.03787
49．定子槽比漏磁导
11111L L u u s K K λλλ+=
=1×0.410+1×0.830 =1.24
)
(2110111
01011b b h b h u ++=λ =
7
.65.3924
.025.38.0+⨯+
=0.410
1L λ = 0.830 因
4
.42)
924.05.14(22121⨯-=r h =1.543 4
.427
.622111⨯=r b =0.76 其中K u1=K L1=1 50．定子槽漏抗
ef
dp X
s t s l K Z C l p m X 2
11111*
12λ'=
=
163
.09598.03624.1160.02322⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯X
C
=0.440 C x
51．定子谐波漏抗
s
dp ef X
K K SC m X
2121*1
δπτδ∑=
=
368
.19598.01041.0009.0111.03232⨯⨯⨯⨯⨯⨯-πX
C
=0.5877C x
其中∑S=0.009 52．定子端部漏抗
单层交叉式绕组的端部漏抗与分组的单层同心式绕组相近 则：
ef
dp X
y E E l K C l X 2
1*
1)64.0(47.0τ-=
=
2
9598.0163.0)0993.064.0150.0(47.0⨯⨯-X
C
=0.270C x
53．定子漏抗
*1
*
1*11E s X X X X ++=δσ
=（0.440+0.5877+0.27）C x =1.2977C x =0.0491
54．转子槽比漏磁导
23.273.15.0222=+=+=L u s λλλ
5.015.002022===
b h u λ L
L b b h λλ++=
)(2120212
2
=
330
.1)5.51(30
.12++⨯=1.73
h/b 2=7.6， b 1/b 2=1.83 查表得λL =1.330 55．转子槽漏抗
ef
X
s t s l Z C l p m X 2121*
22λ'=
=
163
.03223.2160.032⨯⨯⨯⨯X
C
=0.821C x
56．转子谐波漏抗
s
ef X
K RC m X δπτδ21*
2∑=
=
3
210
41.00150.0111.03-⨯⨯⨯⨯πX
C =0.9023 C x
查表得∑R =0.015
57．转子端部漏抗
ef
X
R t E l C p D l l X )
213
.1(
757.02*
2+
-=条X E2* =
4
163.0132.0757.0⨯⨯X
C
=0.150 C x
58．转子斜槽漏抗
*
2
22
*)(5.0δX t b X sk
sk =
=X C 9023.0)0161
.0013.0(5.02⨯
=0.29C x
59．转子漏抗
**
2*2*2*2sk
E s X X X X X +++=δσ
=(0.821+0.9023+0.15+0.29)C x =2.1633 C x =0.0819
60．总漏抗
*2
*
1*σσσX X X +=
=0.131
61．定子直流电阻 R 1=
1
1112αρc t c
A N l N
=1
100936.12314.01922100217.066⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--
=1.196Ω 62．定子相电阻标幺值
R 1*= φ
N kw U I R 1
=
380
58
.6196.1⨯
=0.0207
63．有效材料
定子导线重量
ρ''=1111c
t s C W A N Z N Cl G =1.05×0.314×32×36×1.0936×10-6×8.9×103 =7.393 kg
式中C 为考虑导线绝缘和引线重量的系数，漆包圆铜线取1.05
ρ'为导线密度 硅钢片重量
G Fe =Fe
t fe Dl l K ρδ'+2)( =0.95×0.163×（0.22+0.005）2×7.8×10-3 =61.897 kg
式中δ为冲剪余量，取5×10-3m 64．转子电阻
导条电阻折算值 R B ′=
2
2
111)(4Z A K N m L K B dp B B ρ
=32
1045.96)9598.0192(34195.004.1100434.062
6⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--
=1.162Ω
式中K B 是叠片不整齐造成导条电阻增加的系数 端环电阻折算值
R R ′=
2
22
1
1122)(Z A p K N m Z D R dp R πρ
=32
10250414.32)9598.0192(34132.032100434.06
26⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-- =0.03716Ω 导条电阻标幺值
R B *= φN kw B
U I R '=380
58.616.1⨯=0.02012
端环电阻标幺值 R R *=
φN KW R
U I R '=380
58.63716.0⨯=0.00643
转子电阻标么值 R 2* =R B * +R R *=0.02655
（四） 工作性能计算
65. 满载时定子电流有功分量标么值
I 1p *=1236.189
.011=='η 66. 满载时转子电流无功分量标么值
I x *=1σσX * I 1p *2[1+(1σσX * I 1p *)2]
=1.0216×0.13944×(1.1236)2×[1+(1.0216×0.1394×1.1236)2] =0.181
1σ =1+
*
1
ms
X X σ =536
.20491.01+=1.0216
67．满载时定子电流无功分量标么值
I 1Q * =I m *+ I x *=0.469+0.143=0.65 68 满载电势标么值
K E =1－L ε
=1－(I 1p *R 1 *+ I 1Q * 1σX *)
=1－(1.1236×0.0207+0.65×0.0491) =0.942
与22项初设值K E 相符 69. 空载时电势标么值
1－0ε=1－I m * 1δX *=1－0.309×0.0419 =0.976 70. 空载时定子齿磁密 B t10=10
)11(
t L
B εε--=58.1)942.0976.0(⨯=1.637T
71. 空载时转子齿磁密
B t20=60.1)942
.0976
.0()11(
20⨯=--t L B εε=1.658T 72 空载时定子轭磁密
B j10=45.1)942
.0976
.0()11(
10⨯=--j L B εε=1.502T 73. 空载时转子轭磁密
B j20=242.1)942
.0976
.0()11(
20⨯=--j L B εε=1.287T 74. 空载时气隙磁密
0δB =722.0)942
.0976.0()11(0⨯=--δεεB L =0.748T
75. 空载时定子齿部磁压降
F t10 =H t10L t1=46.8×102×15.97×10-3=74.74A 76. 空载时转子齿部磁压降
F t20=H t20L t2=53.4×102×23×10-3=122.82A 77. 空载时定子轭部磁压降
F j10=C j1H j10L j1=0.40 ×20.1×102×78.81×10-3=63.36A 78. 空载时转子轭部磁压降
F j20=C j2H j20L j2=0.43 ×8.90×102×27.69×10-3=10.597A 79. 空气隙磁压降
6
3
0104.0104.0748.0025.1--⨯⨯⨯⨯=
=
πμδδδδB K F =244.05A 80. 空载总磁压降
020********δF F F F F F j j t t ++++=
=74.74+122.82+63.36+10.597+244.05 =504.97A
81. 空载磁化电流
1
1100
09.02dp m K N m pF I ⨯=
=
9598
.019239.097
.50422⨯⨯⨯⨯⨯
=4.06A
（四）工作性能计算
82. 定子电流标么值
*
1I =)(12*12*Q p I I +=)65.01236.1(22+=1.249
定子电流实际值
==kw I I I *
11 1.249×6.58=8.51A 83. 定子电流密度 J 1=
2111189.30936.1151
.8mm A A N a I c
t =⨯=' 84. 线负荷
A 1=
m A D I N m i 22132141
.014.351
.832031
1
11=⨯⨯⨯=
πφ
85. 转子电流标么值
I 2* =)(2*12*X p I I + =
)1843.01236.1(22+
=1.139 转子电流实际值 I 2 =2
1
11*
2Z K N m I I dp kw
φ
=32
9598
.0384358.6139.1⨯⨯⨯⨯
=258.96A 端环电流实际值
I R =
4.6592
14.3232
96.258222=⨯⨯⨯=p Z I π A 86. 转子电流密度
导条电密
22685.245
.9696.258mm A A I J B B ===
端环电密
264.2250
4.659mm A A I J R R R ===
87. 定子电气损耗
*
12*1*1R I P cu ==1.2942×
0.0207=0.0347 ==N cu cu P P P *
110.0347×7.5×103=260.25W 88. 转子电气损耗
*
22*2*2R I P Al ==1.1392×
0.02655=0.0344 P Al2 = P Al2* P N =0.0344×7.5×103=258W 89. 附加损耗
铜条转子 P s *=0.02
P s = P s * P N =0.02×7.5×103=150W 90. 机械损耗
二级封闭自扇冷式
P f w = (3/p)2(D 1)4×104= (3/2)2×(0.22)4×104=52.7W 机械损耗标么值
P fw *= P f w / P N =52.7/7.5×103=0.00703 91. 定子铁耗 (1) 定子轭重量
G t =4pA t1L t1Fe ρ'=4×2×2.934×10-3×78.81×10-3×7.8×103=14.43㎏ (2) 定子齿重量
G j =2pA j1L j1′Fe ρ'=4×2×8.26×10-3×15.97×10-3×7.8×103=4.116㎏
(3) 损耗系数 P het =6.8 P hej =5.1 (4) 定子齿损耗
P Fet = K 1 P het G t =2×5.10×14.43=147.2W (5) 定子轭损耗
P Fe j = K 2P hej G j =2.5×6.80×4.116=69.97W (6) 定子铁耗
P Fe = P Fet + P Fej =147.2+69.97=217.17W 对于半闭口槽按经验取 K 1=2 K 2=2.5 铁耗标么值
P Fe *= P Fe / P N =217.17/7.5×103=0.029 92. 总损耗标么值
Σp *= P cu1* +P Al2* +P fw * +P s * +P Fe * =0.0347+0.0344+0.02+0.00703+0.029 =0.1251 93. 输出功率
P N1*=1+Σp *=1+0.1251=1.1251 94. 效率
η=1－Σp */ P N1*=1－0.1251/1.1251=0.869%
(87%－86.9%)/87%=0.115%<0.5% 95. 功率因数
ϕcos =I 1p */I 1*=1.1249/1.294=0.87 96. 转差率
S N =*
*
**
2*
1fw
Fer s Al Al
P P P P P ++++
=
007
.00154.002.00344.010344
.0++++
=0.0319
P Fer *=
N
Feir
Fetr P P P +
=
3
105.797.69)4.01(2.147)5.01(⨯⨯-+⨯-
=0.0154
97. 转速
n N =(60f/p)(1－S N ) =60×50/2×(1－0.0319) =1452r/min 98. 最大转矩倍数
T m *=
)
)((212
*2*1
*
1
δX R
R S N
++-
=
)
)131.00207.0(0207.0(20319
.012
2
++⨯-
=2.74
(五)起动性能计算
99. 起动电流假设值
I st ′=(2.5~3.5) T m *I kw =3×3.157×6.58=59.1A 100. 起动时定转子槽磁势平均值
F st = I st ′(N s1/a 1)0.707[K u1+K d12K p1(Z 1/Z 2)])1(0ε- =59.1×32×0.707×[1+0.95982×1×(36/32)]×976.0
=2836.5A
101空气隙中漏磁场的虚拟磁密
B L =μ0 F st /2
C δβ
=0.4π×10-6×2836.5/2×0.4×10-3×0.9367 =4.757T
C β=0.64+2.5
2
1t t +δ
=0.64+2.51
.163.124
.0+
=0.9367
由B L 查得漏抗饱和系数K z =0.44
102齿顶漏磁饱和引起的定子齿顶宽度的减少
C S1=(t 1－b 01)(1－K z ) =(12.3-3.5)×(1－0.44) =4.93×10-3m
103.齿顶漏磁饱和引起的转子齿顶宽度的减少
C S2=(t 2－b 02)(1－K z ) =(16.1－1)×(1－0.44) =8.456×10-3m
104.起动时定子槽比漏磁导
)(1St S λ=K u1(1u λ－1u λ∆)+K L11L λ
= (0.410-0.185)+ 0.83 =1.055
)5.1)(58.0(
01
11
0111011b C C b h h S S u ++=∆λ
=)5
.35.193.493.4)(924.058.08.0(
⨯++
=0.185
105.起动时定子槽漏抗 X s1(st)* = (
1)
(1S St S λλ)X s1*
=(1.055/1.24)×0.440C X =0.3743C X
106.起动时定子谐波漏抗 X δ1(st)*=K Z X δ1*
=0.44×0.5877 C X
=0.2586C X
107.起动时定子漏抗 X σ1(st)*= X s1(st)*+ X δ1(st)*+X E1*
=(0.3743+0.2586+0.270) C X
=0.0342
108.考虑集肤效应转子导条相对高度
ε=1.987×10-3h B
B
s B f
b b β2 =1.987×10-3×23×10-3√50/0.0434×10-6 =1.551
h B —转子导条高度 h B =23×10-3m b B /b S2—导条宽和槽宽之比 b B /b S2≈1 109.转子电阻增加系数和电抗减少系数 K F =1.7 K X =0.90 110.起动时转子槽比率磁导
)(222)(2L X u u St S K λλλλ+∆-==（0.5-0.447）+0.90×
1.73= 1.61 2u λ∆=(h 02/b 02)[C S2/(C S2+b 02)]
=(0.5/1)×[8.456/(8.456+1)] =0.447
111.起动时转子槽漏抗 X s2(st)* = (
2)
(2S St S λλ)X s2*
=(1.61/2.23)×0.821 C X =0.593C X
112.起动时谐波漏抗 X δ2(st)*=K Z X δ2* =0.44×0.9023 C X =0.397C X
113.起动时转子斜槽漏抗 X SK(st)*=K Z X SK * =0.44×0.29C X =0.1276C X
114.起动时转子漏抗
X σ2(st)*= X s2(st)*+ X δ2(st)*+X E2*+ X SK(st)* =(0.593+0.397+0.1276+0.150) C X
=0.048
115.起动时总漏抗 X σ(St)* =X σ2(St)* +X σ1(St)*
=0.0342+0.048 =0.0822
116.起动时转子总电阻 R 2(st)*=K F R B *+R R *
=1.7×0.02012+0.00643 =0.0406
117.起动时总电阻 R st * =R 1* +R 2(st)*
=0.0207+0.0406 =0.0613 118.起动时总阻抗 Zst*=)(2
*)(2
*)(St St st X R σ+
=)822.00613.0(22+ =0.1121 119.起动电流
I st =I kw /Z st *=6.58/0.1121=58.6A 误差=0.676%
i st = I st /I 1=58.6/8.69=6.75 120.起动时转矩倍数 T St *=( R 2(st)*/ Zst*2)(1－S N ) =(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：
31。