毕业设计(论文)-150hz三相异步电机设计与实验[管理资料]

目录
中文摘要 (1)
英文摘要 (1)
1 绪论 (2)
2 Ansoft RMxprt简介 (5)
Ansoft RMxprt概述 (5)
Ansoft RMxprt使用说明 (6)
3 异步电机电磁设计 (11)
概述 (12)
电磁计算给定值与性能指标 (12)
额定数据和主要尺寸 (13)
磁路计算 (16)
参数计算 (18)
工作性能计算 (23)
起动性能计算 (24)
4 电机仿真结果 (27)
(27)
定子相关数据 (28)
转子相关数据 (28)
材料消耗 (29)
额定运行数据 (29)
空载运行数据 (30)
最大转据点数据 (31)
堵转数据 (31)
额定工况下的电机参数 (31)
电机性能曲线仿真 (32)
电机动态有限元分析 (35)
结论 (37)
致谢 (38)
参考文献 (40)
150Hz三相异步电机设计与实验
摘要：异步电机是工农业生产中应用最广泛的电机，，阐述中小型电机的设计方法与步骤，介绍了电磁设计的步骤与计算程序，也述及电机的优化设计。

电磁设计是根据设计技术要求确定电机的电磁负荷，计算转子、定子冲片
和铁心各部分尺寸及绕组数据。

继而核算电机各项参数及性能，并对设计
数据做必要的调整，直到达到设计要求。

本文也简单介绍了ANSOFT RMxprt软件的基础知识。

ANSOFT RMxprt。

电
机设计领域应用最广泛的软件之一。

学会使用ANSOFT RMxprt进行电机的
设计与仿真。

关键词：电动机；设计；性能优化；Ansoft RMxprt。

Abstract: The induction motor is the most widespread electrical machinery in the
industry and agriculture production. Its performance enhancement has the
vital this article,the elementary knowledge of the induction motor designs
is briefly method and the step of the middle and small scale electrical
machinery design is also electromagnetism design step and the design
computational procedure is introduced.
The optimized design of the electric motor is also RMxprt is the
computer-aided design domain applies one of most widespread brief uses
in the motor design and simulation is introduced in this article. Keywords:The electric motor;Design;The performance optimizes;Ansoft RMxprt.
1 绪论
异步电动机的用途与分类
异步电机是一种交流电机。

根据电机的可逆原理，它可作电动机，也可作发电机。

但由于做发电机工作性能较差，故主要作为电动机使用。

它可以是三相的，也可以是单相的，前者主要用于工农业生产，后者则广泛用于各种民用电器和电动工具。

异步电机与其他各种电机相比，具有结构简单，运行可靠，价格低兼等优点，所以它的用途十分广泛。

在电网的总负荷中，异步电机的用量约占60％以上。

但是，异步电机也有一些缺点，主要是：不能经济地在宽广的范围内调速，必须从电网吸取滞后的电流、使电网的功率因数降低。

随着电子技术的发展，半导体变流调速系统的出现，异步电机的应用范围进一步扩大，一些采用直流电机的调速系统正在被异步电机所替代。

异步电机运行时，气隙中的旋转磁场与转子绕组之间存在相对运动，依靠电磁感应作用使转子绕组中感应电流．产生电磁转矩，从而实现机电能量转换。

由于转子转速与旋转磁场转速之间存在差异，故称异步电机。

又因转子电流是靠电磁感应产生的，因此异步电机也称为感应电机。

从电磁关系方面看，异步电机和变压器很相似，研究变压器的许多方法可以用于异步电机。

异步电动机的种类很多，从不同的角度考虑，有不同的分类方法。

按照相数来分，有单相异步电动机，三相异步电动机。

大功率机械拖动时，一般都用三相异步电动机，又包括单鼠笼式异步电动机、双鼠笼式异步电动机和深槽式异步电动机。

按机壳的保护方式分，有防护式异步电动机、封闭式异步电动机，以及防爆式异步电动机。

按定子频率分，有低频电动机，中频电动机和高频电动机。

本文主要讨论了中频异步电动机的设计，与普通50Hz电机相比，具有转速高、体积小、单位输出功率大、振动小、转速稳定、噪声小并可变频变速等优点。

它可用高速钻孔、精密磨削、气流纺纱、激光通讯、测距、水下摄影、驱动分子式真空泵高速叶轮、导航设备和各种驱动装置。

电机设计的任务是根据用户提出的产品规格、技术要求、结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计时遇到
的各种矛盾，从而设计出性能好、体积小、结果简单、运行可靠、制造和使用方便的先进产品。

在设计前和设计过程中，设计人员还应认真进行调查研究，听取有关人员的意见和建议。

注意理论与实际，设计与工艺相结合。

例如深入现场，访问用户和查询有关技术资料等，一边以便对所设计电机的技术要求、现状、发展趋势、生产经验与现有加工条件等有所了解，从而为具体的设计打下坚实的基础，减少设计差错。

电机设计是个复杂的过程，需要考虑的因素和确定的尺寸、数据很多，这就难免会遇到错综复杂的矛盾。

因此设计人员必须全面的、综合的看问题，并能因时因地制宜，针对具体情况采取不同的解决方法。

电机设计时通常会给定下列数据：（1）额定功率；（2）额定电压；（3）相数及相间连接方式；（4）额定频率；（5）额定转速或同步转速；（6）额定功率因数。

对电机的技术要求通常在有关的国家标准或技术条件中规定，其内容视具体电机而异。

电机设计的过程可分为：
（一）准备阶段
通常包括两方面内容。

首先是熟悉国家标准，收集相近电机的产品样本和技术资料，并听取生产和使用单位的意见和要求；然后在国家标准有关规定及分析相应资料的基础上，编制技术任务或技术建议书。

如果没有适当的国家标准，便需编制所设计产品的技术条件。

技术条件在一定程度上可以看作是制造厂与用户间的一种技术协议，它是指导全部设计工作和产品验收时的技术依据。

技术条件可按单个产品制定，也可根据整个系列或某种型式的电机来制定。

（二）电磁设计：
本阶段的任务是根据技术任务书的规定，参考生产实践经验，通过计算和方案比较，来确定与所设计电机电磁性有关的尺寸和数据，选定有关材料，并核算电磁性能。

（三）结构设计：
结构设计的任务是确定电机的机械结构、零部件尺寸、加工要求与材料的规格及性能要求，包括必要的机械计算及通风和温升计算。

通常，首先根据技术条件或技术任务书中规定的防护型式，安装方式与冷却方式，再考虑电磁计算中所选负荷的高低，来选取合适的通风冷却系统；然后安排产品的总体结构，绘制总装配草图。

最后分别绘制部件的分装配图和零件图，并对总装配草图进行必要的修改。

结构设计通常在电磁设计后进行，但有时也和电磁设计平行交叉的进行，以便相互调整。

对于新产品或重大产品，根据需要，设计过程还可再细分成若干小阶段，例如在准备阶段之后，增加初步设计或扩大初步设计阶段。

异步电动机性能指标有：
（1）效率：电动机输出机械功率与输入电功率之比，通常用百分数表示。

（2）功率因素：电动机输入有效功率与视在功率之比。

（3）起动电流：电动机在额定电压、额定频率和转子起动时从供电回路输入的最大稳态方均根电流。

（4）起动转矩：电机在额定电压、额定频率和转子起动时所产生的转矩的最小测得值。

（5）最大转矩：电动机在额定电压、额定频率下所能产生的最大稳态异步转矩。

（6）噪声：电机在空载稳态运行时的A计权声功率级（dB），以及在额定负载运行时超过空载运行的噪声声功率级增量。

（7）振动：电动机在空载稳态运行时振动速率有效值。

2 Ansoft RMxprt简介
Ansoft RMxprt概述
RMxprtTM是旋转电机专业设计软件，能快速计算各种电机（感应电机、同步电机、电子或机械换向电机等）的性能指标。

RMxprtTM还能快速地对成百上千种设计方案进行评估，并可对预选方案进行设计优化，优化设计后的方案可根据模型的对称性，自动生成合理的二维/三维电磁场有限元分析模型。

RMxprtTM为工程人员在产品设计过程中及时地评估和平衡设计方案提供了有效工具。

随着电机应用领域的不断拓展，工程设计人员在产品小型化、高效率以及高性能方面面临越来越多的挑战。

RMxprtTM帮助电机制造者，在设计过程的初始阶段制定成百上千种方案，同时对其性能进行评估，从中优选出最佳、合理的设计方案。

RMxprt与Ansoft的Maxwell集成在同一设计环境中，设计者可单独使用RMxprtTM，也可将其优选出的设计方案自动生成二维/三维有限元分析模型，用Maxwell对电机进行更精确的电磁场分析设计, 实现电机解析-有限元自动设计流程。

RMxprt具有以下特点：
（1）Windows风格介面，模版化参数输入: 工作条件,几何尺寸, 材料特性等（2）基于经典的电机分析理论和等效磁路法的快速解析分析
（3）提供美国、中国材料库和公制、英制单位
（4）自动排列多种绕组型式或用户自定义任意绕组连接方式
（5）无刷电机、开关磁阻电机和永磁同步电动机的驱动线路类型、控制方式及开关管参数可设定
（6）直流电机详细的换向器和电刷参数可设定
（7）输入数据自动验证功能
（8）提供丰富的预设计电机模型库
（9）自动设计功能: 槽形尺寸、线圈匝数、线规、起动电容等
（10）求解时考虑材料非线性Ｂ–Ｈ特性、三维斜槽和端部效应
（11）参数化和优化设计功能：尺寸等参数无需指定，可用一定变化范围的变量表示
（12）数据、图形、自定义结果输出模式
（13）多种负载种类
Ansoft RMxprt使用说明
RMxprt一般流程
RMxprt一般流程
RMxprt在三相感应电机设计中的应用
感应电机分析方法
三相感应电机的定子绕组通常连接到对称的三相电源上。

定子绕组由 p 对极，在空间成正弦分布。

定子电流产生旋转磁场。

转子绕组一般为鼠笼型，其极数自动与定子绕组保持一致。

转子导条中感应的电流反过来又产生第二个旋转磁场。

这两个旋转磁场在电机气隙中产生合成磁场。

气隙合成磁场与转子导条电流相互作用产生电磁转矩，使转子按磁场旋转的方向旋转，同时有大小相同方向相反的转矩作用于定子上。

定子绕组分为 p 组线圈，每一组都按三相对称分布，在电机中占据πD/2p 空间，此处D为气隙直径。

因而气隙磁场有p个周期，定子绕组具有p对极。

由于三相对称，可建立如图一所示的一相等值电路,对三相感应电机进行性能分析。

异步电机等效电路
图中，R1和R2分别为定子电阻和转子电阻；X1为定子漏电抗包括槽漏抗、端部漏抗和谐波漏抗；X2为转子漏电抗包括槽漏抗、端部漏抗、谐波漏抗和斜槽漏抗。

由于漏磁场有饱和现象，X1和X2为非线性参数。

等值电路的各项参数均与定子电流、转子电流有关。

，且随转差率s 变化。

所有转子参数都折算到定子侧。

分布参数等效电路
在激磁支路中，Xm 为激磁电抗，RFe 为铁心损耗所对应的电阻。

Xm 是经过线性化处理的非线性参数，其数值随主磁场的饱和程度而变化。

外施相电压 U1时，可方便地由电路分析得出定子电流I1和折算到定子侧的转子电流I2。

电磁功率（或称气隙功率）可由下式确定：
m P = 3*22
I *2R /s 电磁转矩为：
m T = m P /
式中ω为同步转速，单位：rad/s
轴端输出机械转矩为：
2T =m T -fw T
式中fw T 为风阻和摩擦转矩
输出功率为：
2P =2T *2ω
式中2ω=ω*（1-s ）为转子转速，单位：rad/s
输出功率：
1P =2P +fw P +2Cu P +Fe P +1Cu P +s P
式中，fw P 为风摩损耗，2Cu P 为转子铜损耗，Fe P 为铁心损耗，1Cu P 为定子铜
损耗，s P 为杂散损耗。

功率因素由下式确定：
PF =1P / (3*1U *1I )
效率由下式确定：
eff =2P /1P *100%
RMxprt 设计感应电机的主要特点
（1） 线圈和绕组的排布优化设计
当设计者采用全极式单层绕组式 RMxprt 将自动对绕组按链式(当q=2)或交叉式(当q ≥3的奇数) 进行排布，以减少绕组端部长度。

（2） 支持任何单、双层绕组设计的绕组编辑器
对于具有交流多相绕组的电机，除常用的链式、叠式、同心式和交叉式单、双层绕组外，RMxprt 还提供一种非常灵活的绕组编辑器，使用户可以根据自己的需要，设计出各种特殊绕组，如单双层混合绕组、大小相待变极多速绕组、三相正弦绕组等。

在绕组编辑器中，通过改变每个线圈的相属Phase 、匝数Turns 、入边槽号Out Slot ，可排布出任意所需的单、双层绕组分布形式。

（3） 支持二十多种槽型单、双层鼠笼转子设计
将鼠笼转子槽分为1圆肩梨形、2斜肩梨形、3斜肩梯形、4圆肩梯形等四种槽型，配以双层式（上层Top 、下层Bottom ）和半槽式 (Half Slot) 处理，可设计出二十多种槽型。

（4） 任何运行工况下都考虑非线性参数和分布参数的影响
由于主磁场存在饱和现象，激磁电抗Xm 为非线性参数。

漏磁场亦有饱和现象，
定、转子漏电抗X1和X2也为非线性参数。

由于集肤效应，R2和X2均为由分布参数电路导出的等效值，且随转子滑差s变化。

RMxprt对电机的任何运行工况都考虑了饱和与集肤效应的影响，因而非线性参数计算和分布参数计算准确度高。

RMxprt设计输入
（1）主要性能设计
在相关窗口中输入额定输出功率、额定电压、极数、频率、额定转速、杂散损耗、风磨损耗、铁心长度、铁心叠压系数、硅钢片牌号与其B-H曲线、电机工作温度、绕组联结方式和负载类型。

（2）设计定子铁心和定子绕组
在定子选项中输入定子内径、定子外径、槽数、槽型、槽型尺寸、绕组类型、槽绝缘厚度、线圈伸出铁心直线部分长度、并联支路数、每槽导体数、线圈跨距、并绕根数、导线漆膜厚度、导线直径和线规代号。

（3）设计转子铁心和转子鼠笼绕组
在转子选项中输入径向气隙长度、转子内径、转子槽数、槽型与槽形尺寸、转子材料、槽型的组合变化、通风槽形式、斜槽（转子槽距的倍数）、导条伸出铁心长度、端环径向高度、端环轴向宽度、导条电阻率和端环电阻率。

RMxprt设计输出
点击RMxprt的Analyze All选项，观察仿真结果。

仿真结果包括：
（1）主要性能数据
（2）定子数据
（3）转子数据
（4）额定运行数据
包括定子电阻、定子漏抗、转子电阻、转子漏抗、铁损等效电阻、激磁电抗、定子相电流、铁损电流、激磁电流、转子相电流、定子绕组铜损、转子绕组铜损、铁心损耗、风摩损耗、杂散损耗、输入功率、输出功率、输出转矩、效率、功率因素、额定转差率和额定转速。

（5）空载运行数据
包括空载定子电阻、空载定子电抗、空载转子电阻、空载转子漏抗、空载定子电流、空载铁心损耗、空载输入功率、空载功率因数、空载转差率和空载转速。

（6）最大转矩点数据
包括最大转差率、最大转矩、最大转矩与额定转矩比和最大转矩点的相电流。

（7）堵转数据
包括堵转转据、堵转相电流、堵转转矩与额定转矩比、堵转电流与额定电流比、堵转定子电阻、堵转定子漏电抗、堵转转子电阻和堵转转子漏电抗。

（8）额定工况下的电机参数
包括定子槽漏抗、定子绕组端部漏抗、转子槽漏抗、转子绕组端部漏抗、转子绕组谐波漏抗、斜槽漏抗、槽满率、定子绕组系数、定子齿磁通密度、转子齿上部磁通密度、转子齿部磁通密度、转子轭部磁通密度、气隙磁通密度、定子齿安匝、转子齿部安匝、定子轭部安匝、转子轭部安匝、气隙安匝、定子轭部磁路长度修正系数、转子轭部磁路长度修正系数、齿饱和系数、感应电压系数、定子电流密度、定子线负荷、定子热负荷、转子导条电流密度、转子端环电流密度和定子绕组半匝长。

（9）性能曲线
包括转速-输入电流曲线、转速-效率曲线、转速-功率因数曲线、转速-输出功率曲线、转速-转矩曲线。

设计者可根据设计输出确定电机的修正或优化方案。

3 异步电机电磁设计
概述
本文设计的电机额定频率为150Hz 。

为了加工方便，参考频率为50Hz 的Y2系列电机的相关尺寸进行设计
本文参考的电机型号为Y2-280M-4。

采用的主要尺寸及相关参数如下： 铁心长度： 270mm 气隙长度： 定子冲片外径： 445mm 定子冲片内径： 300mm 转子冲片内径： 100mm 并联支路数： 4根，△联结 绕组型式： 双层叠绕 线圈跨距： 15 顶转子槽数（Z1/Z2）: 60/50
为了设计方便，定子槽型及尺寸参考已有电机。

由于电机的额定频率不同，其功率发生了变化。

本文所设计电机的功率定为200kW 。

根据异步电机定子端感应电动势公式：
11114.44m
E j f N k ω=-Φ
在定子电流频率1f 增加的情况下，要保证电机内部主磁通m Φ基本不变，则需减
少定子线圈匝数1N 。

为保证一定的槽满率，需增加定子线径。

由于减少了每条导体数，起动电流增加。

同时由于额定频率增加，起动转矩会大幅下降。

本设计通过改变转子槽型，达到改善起动性能的目的。

电机设计是一个复杂的过程。

除上述问题外，设计中还牵涉到电机各部分磁密、电流密度、效率、输出转矩、功率因数等诸多方面的限制。

要使所设计的电机性能更加优越，则需要一系列详细的计算与设计者的设计经验。

电磁计算给定值与性能指标
电机设计时应满足设计任务书规定的各项指标要求，而一般的三相感应电机应满足下列性能指标：
（1）效率η （2）功率因数cos ϕ （3）最大转矩倍数/m N T T （4）起动电流倍数/st N I I （5）起动转矩倍数/st N T T （6）启动过程的最小转矩min T
同时通常给定感应电动机的下列额定数据与标幺值：
（1）额定功率N P 电动机在额定运行时转轴上输出的机械功率 （2）额定电压N U 电动机在额定运行时所接的电源电压 （3）额定频率N f 电动机在额定运行时的电源频率
（4）额定转速N n 电动机在额定运行时的转速，通常为同步转速
根据这些性能指标，我们得出了所设计的150Hz 三相感应电机的复算方案如下：
额定数据和主要尺寸
1 额定功率N P =200kW
2 额定电压380N N U U V Φ==(∆接)
3 功电流1175.44N
KW N P I A mU Φ==
4 效率96.14η'=％
5 功率因数 cos ϕ=％
6 极对数p=2
7 定转子槽数12/60/50Z Z = 8 定转子每极槽数 1p Z = 1Z /2p=15 2p Z = 2Z /2p=
9 确定电机主要尺寸 取铁心长i l =270mm 定子外径1D =445mm 定子内径1i D =300mm 10 气隙的确定 气隙长δ=
转子外径2D =299mm 转子内径2i D =100mm 11 极距τ= π1i D /2p= 12 定子齿距1t =π1i D /1Z = 转子齿距2t =π2i D /2Z =
13 定子绕组采用双层叠绕，节距1~16
14 为了削弱齿谐波磁场的影响，转子采用斜槽，。

于是转子斜槽宽sk b = 15设计定子绕组 每槽导体数1S N =8 每线圈匝数为4
每相串联导体数1N Φ=1Z 1S N /1m 1a =40 每相串联匝数1N =40/2=20 16 绕组线规设计 并绕根数为5
17 设计定子槽型
因定子槽型为圆导线散嵌，故采用梨形槽，齿部平行。

初步取1t B '=,估计定子齿宽
1t b =1t B δ
'/Fe K 1t B '= * 初步取1j B '=,估计定子轭部计算高度为
1j h '=τ
a 'B δ'/2Fe K 1j B ' =** 按齿宽和定子轭部计算高度的估算值作出定子槽型，槽口尺寸参考类似产品决定，取Bs0=，Hs0=。

定子槽型
相关尺寸为：
Hs0: 1mm; Hs1: ; Hs2: Bs0: 4mm; Bs1: ; Bs2: 定子齿宽计算： 定子上部齿宽1t b =
定子下部齿宽1t b =
齿部基本平行，齿宽1t b =（平均值） 18 槽满率 槽面积S A =2mm
因此槽满率f s =（符合要求） 19 绕组系数 分布因数1p K =1 节距因数1d K = 定子绕组系数1dp K =
每相有效串联导体数1N 1dp K =40*= 20 设计转子槽型与转子绕组 相关尺寸为：
Hs0：2mm ； Hs01：0mm ； Hs1：； Hs2：25mm Bs0：； Bs1：； Bs2：； Rs ：0mm
转子槽型
转子齿宽由相关公式计算得：2t b = 导条截面积B A =2mm
由工艺及电流密度确定端环高度: 端环宽度： 由此计算出的端环电流密度为R J =2mm
磁路计算
21 计算满载电势
初设E
K '=，得 1E =*380V= 22 计算每极磁通 初设s K '=，查得Nm K =，得 m Φ=1E /4Nm K 1dp K f 1N = 23 每极下齿部截面积 1t A =Fe K i l 1t b 1p Z =***15=2m 2t A =Fe K i l 2t b 2p Z =***=2m
24 定子轭部计算高度
1j h '=
112i D D --1s h + 213r = [0.4450.32--（1++）* 3
10-+ 35.3*103-]m =（+）m=
转子轭部计算高度
2j h '=2
222223i S D D r h --+=[30.2990.1
(20.4925)*102---++]m =（）= 轭部导磁截面积
1j A =Fe K i l 1j h '=**=2m
2j A =Fe K i l 2j h '=**=2m 25 一极下空气隙截面积 A δ=τi l =*2m =2m 26 找出计算极弧系数p a '= 由此求得波幅系数s F = 27 气隙磁密计算 B δ=s F Φ/A δ=
28 对应于气隙磁密最大值处得定子齿部磁密
1t B =s F Φ/1t A =
29 转子齿部磁密
2t B =s F Φ/2t A =
30 从DR510的磁化曲线上找出对应上述磁密的磁场强度 1t H =； 2t H =
DR510磁化曲线
31 有效气隙长度 ef δ=K δδ=
其中，气隙系数由相关公式计算得K δ= 32 齿部磁路计算长度计算得
1t L =11h +21h +1/3（21r ）=[(+)+]mm= 2t L =02h +12h +22h =（2++25）mm=
33 轭部磁路计算长度计算得
1j L '=11()2j D h p π'-*1/2=(0.4450.04587)
2*2*2π-m=
2j L '=
22()
2i j D h p
π'+*1/2=
(0.10.072)
2*2*2
π+m=
34 计算气隙磁压降 F δ=K δB δδ/0μ= 35 齿部磁压降 1t F =1t H 1t L = 2t F =2t H 2t L =
36 饱和系数计算
s K =（F δ+1t F +2t F ）/F δ= 与初设值刚好符合，故假设合格。

37 定子轭部磁密计算 1j B =Φ/2/1j A = 38 转子轭部磁密计算
2j B =Φ/2/2j A =
39 从DR510磁化曲线上找出对应上述磁密的磁场强度 1j H =；2j H = 40 计算轭部磁压降 1j F =1j C 1j H 1j L '= 2j F =2j C 2j H 2j L '=
其中，1j C 、2j C 为校正系数，j C =jav H /j H 。

其值可查表求得。

1j C =，2j C =
41 每极磁势
0F =F δ+1t F +2t F +1j F +2j F = 42 计算满载磁化电流
m I =0
11120.9dp pF m N K =
43 磁化电流标幺值
*
m I =m I /KW I =
44 励磁电抗计算 ms X =42
1110()dp ef
s ef
m N K fu l K p τπδ=Ω
*ms X =ms X KW I /N U Φ=
工厂计算时，往往采用近似的计算方法
*ms X =1/*m I =
参数计算
45 线圈平均半匝长
定子线圈节距y τ=
101112121[2()]
2i D h h h r p
πβ++++
其中节距比β=1。

直线部分长度B l =i l +21d =+2*
其中，1d 是线圈直线部分伸出铁心的长度，取10-30mm 。

机座大，极数少者取较大值。

平均半匝长 c l =B l +c K y τ= 式中c K 是经验系数，。

46 端部平均长 E l =21d +c K y τ=2*+*= 47 感应电机定子绕组的漏抗为
1X σ=42
101
ef i N f l pq πμλ∑
除以阻抗基值KW Z =2
1/N N mU P Φ,便可得定子漏抗标幺值
*
1X σ=x C (11
211
2dp m p Z K λ∑) 式中1λ∑=1s λ+1δλ+1E λ,x C 为漏抗系数，等于 x C =20112
14()dp ef N
N f N K l P m pU πμΦ
= 48 计算定子槽比漏磁导。

因为是整距双层绕组，节距漏抗系数1V K =1L K =1。

1s λ=1V K 1V λ+1L K 1L λ=
其中，1V λ=
0101h b +11
0111
2h b b +=+= 1L λ=，因2121/2h r =， 1121/2b r =
49 只在铁心部分由槽漏抗，因而计算槽漏抗时要乘/i ef l l ：
*1s X =112
112i
s x dp ef m pl C Z K l λ=x C 50 考虑到饱和影响，定子谐波漏抗可计算如下： *1X δ=122
1ef dp s
m s
K K τπδ∑x C =x C 其中s ∑=1q =5，β=1查表得出
51 双层叠绕组的端部漏抗计算如下
*1E X =（10.5d d f +）x C /ef l =x C
52 定子漏抗标幺值
*1X σ=*1s X +*1X δ+*1E X =
53 转子漏抗标幺值的计算与定子漏抗标幺值的计算相似，但要将转子漏抗折算到定子边。

则有
*2X σ=21x m pC λ∑/2Z
54 转子槽比漏磁导的计算
2s λ=22V L λλ+=
其中2V λ=02h /02b = 2L λ=120212
2h b b ++L λ=+=，L λ= 12/b b =，2/h b =。

55 转子槽漏抗标幺值
*2s X =122i ef
m pl Z l 2s λx C =x C 56 考虑饱和影响，转子谐波漏抗标幺值为
*2X δ=12ef s
m R K τπδ∑x C =x C 其中R ∑=2/2Z p =。

57 转子端部漏抗标幺值
*2E X =0.7572R ef D l p
x C =x C 其中R D =。

58 转子斜槽漏抗计算
*sk X =（sk b /2t ）^2*2X δ=x C
59 转子漏抗标幺值
*2X σ=*2s X +*2X δ+*2E X +*sk X =
60 定转子漏抗标幺值之和
*X σ=*2X σ+*1X σ=
61 定子绕组直流电阻计算为：
1R =ωρ11112c t c
N l N A a '=Ω
其中ωρ=*610m -Ω•为B 级绝缘平均工作温度75摄氏度时铜的电阻率。

62 定子绕组相电阻标幺值
*1R =1R /KW N I U Φ=
63 有效材料的计算
感应电机的有效材料是指定子绕组导电材料和定转子铁心导磁材料，电机的成本主要由有效材料的用量决定。

定子铜的重量
Cu G =1111c s c
t Cu Cl N Z A N ρ'= 其中，C 是考虑导线绝缘和引线重量的系数，漆包圆铜线C=；Cu ρ=*310kg/3m 是铜
的密度。

硅钢片重量
Fe G =21()Fe i Fe K l D δρ+=
其中，δ=。

Fe ρ=7650kg/3m 是硅钢片密度。

64 计算转子电阻并将其折算至定子边
2R '≈ωρ(B B B K l A +2
22R R Z D p A π)21112
4()dp m N K Z =Ω 其中，B K 是考虑铸铝转子因叠片不整齐，造成槽面积减小，导条电阻增加，通常取B K =。

ωρ=*610m -Ω•是B 级绝缘平均工作温度75摄氏度时铝的电阻率。

*2R =2R 'KW I /N U Φ=
65 定子电流有功分量标幺值计算
*1P I =1/η'=
66 转子电流无功分量标幺值计算
*X I =**2**21111()[1()]P P X I X I σσσσ+=
其中系数1σ=1+*1X σ/*m X δ=.
67 定子电流无功分量标幺值计算
*1Q I =*m I +*X I =
68 满载电势标幺值计算
E K =1-L ε=1-(****1111P Q I R I X σ+)=
与第21项初设值E
K '=%，合格。

69 计算空载电势标幺值
1-0ε=1-**1m I X σ=
70 假定饱和系数s K 不变，波幅系数s F 不变，于是空载时定子齿部磁密及磁场
强度
10t B =0111t L
B εε--=；10t H = 71 空载时转子齿部磁密及磁场强度
20t B =0211t L
B εε--=；20t H = 72空载时定子轭部磁密及磁场强度
10j B =0111j L
B εε--=；10j H = 73 空载时转子轭部磁密及磁场强度
20j B =0211j L
B εε--=；20j H = 74空载气隙磁密
0B δ=011L
B δεε--= 75 空载时定子齿部磁压降
10t F = 101t t H L =
76 空载时转子齿部磁压降
20t F = 202t t H L =
77 空载时定子轭部磁压降，此时1j C =
10j F =1101j j j C H L '=
78 空载时转子轭部磁压降，此时2j C =
20j F =2202j j j C H L '=
79 空载时气隙磁压降
0F δ=00/K B δδδμ=
80 空载时每极磁势
00F =+10t F 20t F +10j F +20j F +0F δ=
81 空载磁化电流 00111
20.9m dp pF I m N K ==
感应电机的空载电流0I 可认为近似等于空载磁化电流。

感应电动机从空再到额定负载，感应电势变化不大，不必计算整条空载特性曲线，只要计算额定负载和空载两种状态下的磁化电流即可。

工作性能计算
82 计算定子电流标幺值
*1I
1I =*1I KW I =
83 定子电流密度
1J =111t c
I aN A '=2mm 84 定子线负荷
1A =1111
i m N I D πΦ=25273A/m 85 转子电流标幺值
*2I
导条电流实际值
2I =*21112m /KW dp I I N K Z Φ=
端环电流实际值
R I =222Z I p
π= 86 转子电流密度
导条电密 B J =2/B I A =2mm
端环电密 R J =/R R I A =2mm
87 定子铜损耗的标幺值
*1Cu P =*2*11I R =,
1Cu P =*1Cu P N P
= 88 转子铝损耗的标幺值
*2Al P =*2*22I R =
2Al P =*2Al P N P
=。