单鼠笼异步电机计算程序
鼠笼式异步电动机起动方式浅析(1)
师范学院本科毕业论文（设计）题目：鼠笼式异步电动机起动方式浅析鼠笼式异步电动机起动方式浅析摘要：分析了鼠笼式异步电动机的各种起动方式及其优缺点，降压起动，星行(Y)-三角形(△)变换降压启动，自耦变压器降压启动,软起动，变频起动。
通过分析可以知道各种起动方式的方法及优缺点，为我们对电动机启动方式的选择提供了一定的作用。
关键字：鼠笼式异步电动机，直接起动，降压起动，软起动Squirrel-cage asynchronous motor starting way isanalysedAbstractthe author analyzes the squirrel-cage asynchronous motor and its advantages and disadvantages of different kinds of starting, step-down start, star line (Y) - triangle (delta) transform step-down start, autotransformerstep-down start, soft start, inverter starting. Through the analysis can know all kinds of way of starting methods and the advantages and disadvantages, the choice of motor start way for us to provide the certain effect.Key wordssquirrel-cage asynchronous motor, the direct starting, step-down start, soft start.目录鼠笼式异步电动机起动方式浅析 (2)摘要 (2)关键字 (2)Abstract.....................................................................3 Keywords (3)目录 (4)绪论 (5)绪论电动机的作用是将电能转换为机械能。
电机学 chap10三相异步电动机的起动和调速
斜槽
对谐波磁场，相 当于分布绕组的 作用
槽配合
定转子一阶齿谐波
Z1 1 Z2 1
p
p
即：Z1 Z2 , Z1 Z2 2 p
为要消除齿谐波同步转矩，定子齿数与
转子齿数不应相等，它们之间的差数也 不应等于极数。
异步电动机的调速与制动
一、异步电动机调速方法
异步电动机的转速
n 60 f 1 s
第10章 异步电动机的起动、 调速和制动
异步电动机的起动性能
1. 起动电流倍数 2. 起动转矩倍数 3. 起动时间 4. 起动时能量消耗与发热 5. 起动设备的简单性和可靠性 6. 起动中的过渡过程
一、起动电流和起动转矩
起动：从禁止不动到加速到工作转速的过程
要求：在起动时有较大的起动转矩（倍数），较小 的起动电流（倍数）
内层鼠笼有较大的漏抗，电流较小，功率因数较 低，所产生的电磁转矩也较小。
外层鼠笼仅有非常小的漏抗，电流较大，且电阻 较大，起动时所产生的电磁转矩也较大。层鼠笼 又称起动鼠笼。
2．起动过程结束后
转子电流的频率很小，内层鼠笼的漏抗很小， 两个鼠笼转子的电流分配决定于电阻。
内层鼠笼电阻较小，电流较大，运行时在产生 电磁转矩方面起主要的作用，内层鼠笼称为运 行鼠笼。
•由于电流的分布不均匀，等效槽导体的 有效面积减小——集肤效应使槽导体电阻 增加；
•集肤效应作用使槽漏磁通有所减少，转 子漏抗也有所减少，二者均促使起动转矩 增大，改善了起动特性。
•启动瞬间，由于磁路饱和，转子漏抗将 明显减小。
等效截面
深槽式异步电动机
2．正常运行时 在正常运行时，由于转子电流的频率很低，槽导体的 漏抗比电阻小得多，槽中电流将依电阻而均匀分布， 转子电阻恢复到固有的直流电阻。
鼠笼异步电动机电磁噪声的仿真分析
徽 １机 ｌ ｝
Ｍ Ｉ ＲＯ Ｍ ０Ｔ０Ｒ
Ｊ １２ １ ｕ ． ０１
鼠笼 异 步 电动机 电磁 噪声 的仿 真 分 析
王 荀，邱 阿瑞
（ 清华大 学 电机工程与应用 电子技术 系 ，北 京 １０ ８ ） ０ ０ ４ 摘 要 ：依据 鼠笼异步 电动机 电磁 噪声产 生的机理 ，该文从 电磁力 、机械振 动和声辐射 特性三个 方面进行仿 真得到 电磁 噪声 。利用电压作为输入 的场 路耦 合时 步有 限元模 型计 算 电流 、磁 场和径 向电磁力 ，并 分析 径 向电磁力 的谐 波 ；基于机械有 限元模 型研究定子振动模态 以及在电磁力激励下 的振动 响应 ；利 用声学边 界元模 型计算 电动机 的辐 射声场 。试验 测量结果验证 了电磁 噪声仿 真计 算的有效性 。基于该文 电磁 噪声仿 真方法 可在设计 阶段对 电磁 噪声进 行定量预估 ，有助于低噪声 电动机 的设计研 发。 关键 词 ：异步电动机 ；电磁噪声 ；振动模 态 ；有 限元法 ；边界元法
ｔ ｒ ｌｃｒ ｍａ ｎ ｔｃ ｎ ｉｅ ｗａ ａｃ ｌｔ ｄ ｂ ａ ｓ ｏ ｉ ｌｔｎ ｈ ｌｃｒ ｍａ ｎ ｔｃ ｆ ｒｅ，ｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｖ— ｏ ，ｅｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｏ ｓ ｓ ｃ ｌ ｕ ａｅ ｙ ｍｅ ｎ ｆ ｓｍｕ ａｉ ｇ ｔ ｅ ｅｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｏ ｃ ｃ ａ ｉａ ｉ ｂ ａｉ ｎ ａ ｉｅ ｒ ｄｉｔｏ ｎ ｔ ｉ ｐｅ ．Ｔｈ ｕｒｅ ｔ ｒ ｔｏ ｎｄ ｎｏｓ ａ ａ ｉｎ ｉ ｈ ｓｐａ ｒ ｅ ｃ ｒ ｎ ，ｍａ ｎ ｔ ｅｄ ａ ｄ ｒ ｄ ａ ｌｃ ｒ ｍａ ｎ ｔｃ ｆ ｒｅ ｗｅ ｅ ｇ ｅ ｉ ｆ ｌ ｎ ａ ｉｌｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｏ ｃ ｒ ｃｉ ｃ ｌ ｕ ａｅ ｓｎ ｈｅｆｅｄ・ ｉｃ ｉ ｃ ｕ ｌ ｄ ｔｍｅ－ｔｐ ｉ ｇ ｆｎ ｔ ｌｍｅ ｔｍｏ ｌｗｉ ｏｔ ｇ ｎ ｕｔａ ｄ ｈ ｒ ｎ ｃ ａｃ ｌｔ ｄ ｕ ｉ ｇ ｔ ｌ － ｒ ｕ ｔ ｏ ｐ ｅ ｉ － ｅ ｐ ｎ ｉ ｅ ｅ ｎ ｄｅ ｔ ｖ ｌａ ｅｉ ｐ ｎ ａ ｍｏ ｉｓ ｉ ｃ ｓ ｉ ｅ ｈ ｏ ａ ｉｌｅｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｏ ｃ ｓａ ａｙ ｅ ｆｒ ｄ ａ ｌ ｃｒ ｍａ ｎ ｔ ｆｒ ｅ ｉ ｎ ｌ ｚ ｄ．Ｔｈ ｔｔ ｒｖｂ ａｉ ｎ ｍｏ ａ ｎ ｉ ｒ ｔｏ ｅ ｐ ｎ ｅ ｕ ｄ ｒｅ ｅ ｔｏ ｃ ｅ ｓａｏ ｉｒ ｔｏ ｄ ｌａ ｄ ｖ ｂ ａ ｉｎ ｒ ｓ ｏ ｓ ｎ ｅ ｌｃｒ — ｍａ ｎ ｔ ｏ ｃ ｘ ｉａｉｎ ｗｅ ｅ ｓｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓ ｏ ｃ ａ ｉａ ｎ ｔ ｌ ｍｅ ｄ １ ｇ ｅ ｉ ｆｒ ｅ ｅ ｃｔｔｏ ｒ ｔ ｄｉｄ ｏ ｈ ａ ｉ ｆｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｆ ｉｅ ｅｅ ｎｔｍｏ ｅ ．Ｔｈ ｏ ｎｄ ｆｅｄ ｒ ｄ — ｃ ｉ ｅ ｓ ｕ ｌ ａ ｉ ｉ ａ ｅ ｏ ｈｅ ｍｏ ｏ ｓｃ ｌ ｕ ａｅ ｓｎ ｃ ｕ ｔｃ ｂ ｕ ｄ ｒ ｌｍｅ ｄ １ ｔ ｄ ｆ ｒ ｔ ｔｒｗａ ａｃ ｌｔ ｄ ｕ ｉ ｇ ａ ｏ ｓｉ ｏ ｎ ａ ｙ ｅ ｅ ｎｔｍｏ ｅ ．Ｔｈ ｅ ｔ ｇ ｒ ｓ ｌｓ ｖ ｒｆ ｈ ｌ ｍ ｅ ｔ ｓｉ ｅ ｕｔ ｅ ｙ ｔ ｅ ｅ － ｎ ｉ ｆ ｃｉ ｅ ｅ ｓ ｏ ｉ ｌ ｔｏ ｆｅ ｅ ｔｏ ｇ ｔｃ ｎ ｉｅ ｅ ｔｖ ｎ ｓ ｆｔ ｓｍｕ ａｉｎ ｏ ｌｃ ｒ ｍａ ｎｅｉ ｏｓ ．Ｔｈ ｉ ｌｔｎ ｔ ｏ ｆｅｅ ｔｏ ｇ ｔｃ ｎ ｉｅ ｐ ｏ ｉ — ｈｅ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｇ ｍｅｈ ｄ ｏ ｌ ｃｒ ｍａ ｎｅｉ ｏｓ ｒ ｖｄ ｅ ｕ ｎ ｉａｉｅ ｅ ｔｍａ ｉｎ ｏ ｌｃ ｒ ｍａ ｎｅｉ ｏ ｓ ｔｄ ｓｇ ｔ ｇ ｎ ｏ ｒｂ ｔｓ ｔ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｏ ｄ ｑ ａ ｔｔｔｖ ｓｉ ｔｏ ｆｅ ｅ ｔｏ ｇ ｔｃ ｎ ｉｅ ａ ｅ ｉｎ ｓａ ｅ ａ ｄ ｃ ｎｔ ｕ ｅ ｏ ｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｌ ｗ ｉ
第五章异步电机
原因：起动时 n=0 ，转子导条切割磁力线速度很大。
转子感应电势
转子电流
定子电流
影响： 频繁起动时造成热量积累 大电流使电网电压降低
电机过热
影响其他负载工作
二、三相异步机的起动方法：
（1） 直接起动。二三十千瓦以下的异步电动机一般 采用直接起动。
（2） 降压起动。 Y－ 起动
自耦降压起动 （3）转子串电阻起动。
T U2
单位 （N .m）
5.3.2 机械特性
T
K
sR2 U12 R22 (sX 2s )2
在U1 及R 2 一定时， T 仅随 S 变化
将 s n1 n 代入上式 n1
得特性曲线：
得特性曲线：
T T f (S)
n n f (T )
n
s1
0
1
T
最大转速n=n1时
启动时n=0
三个重要转矩
启动前的漏磁感抗
5 转子功率因数
cos2
R2
R22 X 22
R2 R22 (sX 2s )2
6 定子电流和定子功率因数
空载时，转子电流约为零，定子电流很小主要用来励磁。 当带上负载后，转子电流增加，定子电流随之增加，这 一点与变压器类似。
电动机的功率因数即为定子功率因数，功率因数角即为 U1 与 I1 的夹角。
Tst
K
R2U
2 1
R22
X
2 20
R2 Tst
第五章 异步电机
5.1 三相异步电动机的结构与工作原理 5.2 三相异步电动机的电磁转矩与机械特性 5.3 三相异步电动机的启动、调速和制动
5.1 三相异步电动机的结构及工作原理
电动机的分类 交流电动机
异步电机1-异步电机的基本理论
I1
r1
x1
U1
E1
m1, N1, kw1, f1
I2 sx20 r2 E2 m2 , N2 , kw2 , f2
17
二、什么是异步电动机的频率折算？
✓异步电动机转子的频率为 f2=s f1为了统一电路，必须先统一频率。 ✓转子堵转时s =1，f2 = f1 。 ✓用一个不动的转子代替一个 转差率为 s 的实际旋转转子，就可以统一频率。 ✓ 折算的方法是：将异步电动机的转子电阻增加到 r2/s 。 ✓ 转子电阻的增加量为 r2/s － r2 = (1-s)r2 / s 。 ✓ 这一电阻称为附加电阻。分析证明：附加电阻上消耗的电功率等于电机的机械功率。
x20
r2
P1 U1
rm
PM
1s s r2
P
P2
xm
P1 m1U1I1 cos 1 PM P1 pCu1 pFe pCu2 m1I22r2
PCu1 m1r1I12
PFe
m1rm
I
2 m
m1
I
2 2
r2 s
P
m1I22 1 s s r2
P2 P p p
22
二、异步电动机的功率平衡方程是怎样的？
P1 m1U1I1 cos 1 PM P1 pCu1 pFe pCu2 m1I22r2
解： （1）从负载转速判断，其定子旋转磁场的转速为1500r/min,其极数为：
（2）转差率：
2 p 2 60 f 4 n1
s n1 n 0.0267 n1
（3）工作电流估算: ( cosj = 0.8 , cosNN
11
13－3 异步电动机电势平衡
I1L
I2 ki
16
鼠笼式异步电机
03
电机启动困难
• 检查电源电压和频率，确保符合电机要求
• 检查电机绕组阻值，排除绕组故障
鼠笼式异步电机的日常维护与保养
清洁保养
检查保养
润滑保养
• 定期清理电机表面灰尘和杂物
• 定期检查电机绕组绝缘性能
• 定期润滑电机轴承
• 检查电机通风散热情况，保持清洁
• 检查电机轴承润滑情况，及时补充
• 选择合适的润滑剂，保证轴承运行
转子旋转
• 电磁转矩驱动转子旋转
• 转子旋转时，鼠笼导条切割磁场线，产生感应电动势
• 感应电动势与电流相互作用，维持转子的恒定转速
鼠笼式异步电机的性能特点
效率高，功率因数低
• 鼠笼式异步电机具有较高的运行效率
• 但由于转子电流与电源频率有关，功率因数较低
结构简单，制造容易
• 定子和转子采用简单的圆柱形结构，便于加工制造
产业升级需求
• 随着工业自动化和绿色发展的推进
• 对高效、环保、智能电机的需求不断增长
新兴市场机遇
• 如新能源汽车、机器人等领域的快速发展
• 为鼠笼式异步电机提供了广阔的市场空间
国际合作机会
• 随着全球经济一体化的推进
• 与国际企业的合作与交流，提高电机技术水平和市场份额
⌛️
鼠笼式异步电机的行业发展趋势与展望
畅通
润滑剂
良好
04
鼠笼式异步电机的节能与环保应用
鼠笼式异步电机的节能技术
01
高效电机技术
• 采用高性能铁芯和绕组材料，提高电机效率
• 优化电机结构设计，降低机械损耗和磁场损耗
02
变频调速技术
• 采用变频器等控制装置，实现电机转速的无级调节
单相异步电动机的基本结构和工作原理
由此可得出结论：
（1）在脉动磁场作用下的单相异步电动机没有启动能力，即启 动转矩为零；
（2）单相异步电动机一旦启动，它能自行加速到稳定运行状态， 其旋转方向不固定，完全取决于启动时的旋转方向。
因此，要解决单相异步电动机的应用问题，首先必须解决它的 启动转矩问题。
二、单相异步电动机的启动方法 单相异步电动机在启动时若能产生一个旋转磁场，就可以建立
3）将励磁电路转换开关QB投合到2的位置，励磁绕组与直流 电源接通，转子上形成固定磁极，并很快被旋转磁场拖入同步；
4）用变阻器调节励磁电流，使同步电动机的功率因数调节到 要求数值。
四、同步电动机的特点 1. 由于同步电动机的是双重励磁和异步启动，故它的结构复杂；
2. 由于需要直流电源、启动以及控制设备，故它的一次性投入 要比异步电动机高得多；
5．7 单相异步电动机的基本结构和工作原理 特点： 1. 为小容量的电动机，从几瓦到几百瓦；
.. 2. 由单相交流电源供电的旋转电机；
3. 具有结构简单、成本低廉、运行可靠等一系列优点。
所以单相异步电动机被广泛用于电风扇、洗衣机、电唱机、吸 尘器、医疗器械及自动控制装置中。
一、 单相异步电动机的磁场 单相异步电动机的定子绕组为单相，转子一般为鼠笼式 。 当接入单相交流电源时，它在定、转子气隙中产生一个如图所
值得指出，欲使电动机反 转，不能像三相异步电动机那 样掉换两根电源线来实现，必 须以掉换电容器C的串联位置 来实现，如图所示，即改变QB 的接通位置，就可改变旋转磁 场的方向，从而实现电动机的 反转。洗衣机中的电动机，就 是靠定时器中的自动转换开关 来实现这种切换的。
4．8 同步电动机的基本结构和工作原理 一、同步电动机的基本结构
鼠笼异步风力发电机运行维护手册说明书
0EB.460.55446 运行和维护手册鼠笼异步风力发电机2021年7月印制客服电话：*************传真：*************目录目录 (1)1安全规范 (3)1.1 注意 (3)1.2 定义，警告 (3)1.3 安全和应用规范 (4)1.4 报废处理方法 (5)2 描述 (6)2.1 用途 (6)2.2 解释 (6)3 安装/装配 (10)3.1 运输，存储 (10)3.2 吊装 (11)3.3 固定 (11)3.4 连接 (12)3.5 定子绕组连接 (13)3.6 接地电缆连接 (14)3.7 辅助电路连接 (14)3.8 收尾工作 (14)3.9 螺栓联接的拧紧扭矩 (15)3.10 在长时间停机或存储之后检查轴承润滑 (16)4 试车 (17)4.1 准备 (17)4.2 接通电源 (18)5 极限温度参数 (21)6 操作 (22)6.1 接通电源 (22)6.2 停机期间 (22)7 维护 (23)7.1 维护 (23)7.2 维护时间表 (23)7.3 常规清理和维护检查 (24)7.4 维护轴承 (25)8 发电机使用环境条件和技术参数 (27)8.1 环境条件 (27)8.2 技术参数 (27)9 备件、质保清单 (28)9.1 备件（易损易耗件）清单 (28)9.2 质保清单 (28)10 检查证书/工作日记 (29)10.1 投运 (29)10.2 售后服务工作 (29)10.3 事故/故障 (30)1210.4 变更 .............................................................................................................................. 31 10.5 检验证书 ...................................................................................................................... 31 附件一：双馈风力发电机定子绝缘检测操作指导书 ................................................................. 32 附件二：轴承润滑脂更换作业指导书 ......................................................................................... 34 附件三：风力发电机接地碳刷装配维护手册 .. (36)注意：本运行维护手册涉及的技术条款如有修改，本公司保留不另行通知用户的权利。
单相鼠笼式异步电动机的工作原理
单相鼠笼式异步电动机的工作原理问：单相鼠笼式异步电动机是怎样工作的？答：单相鼠笼式异步动机由单相电源供电，它直接接到220伏单相交流电源上就能工作，但要采取一定的措施，否则启动不起来。
我们日常生活用的一些家用电器，如空调器、电冰箱、洗衣机、电扇等广泛应用着单相异步电动机。
单相异步电动机根据其启动方法或运行方法的不同，可分为单相电容运行电动机；单相电容启动电动机；单相罩极式电动机等。
下面分别介绍。
单相异步电动机容量一般较小，运行性能较差。
(a)接线图(b)电流相量图图1 单相电容运行异步电动机原理图图1是单相电容运行异步电动机工作原理图。
单相电容式异步电动机的定子铁芯上嵌放两套绕组：主绕组U1—U2（主绕组又称工作绕组）和副绕组Z1—Z2（副绕组又称启动绕组）。
两套绕组在空间的位置上互差90度电角度。
在启动绕Z1—Z2中串入一个电容器C后再与工作绕组并联，然后接到单相电源上。
设流过启动绕组Z1－Z2的电流为iz,流过工作绕组U1—U2的电流以为iu,当接上电源后，流过两套绕组的电流iz与iu在相位上相差90度，如图2所示。
设电动机两个绕组接上交流电源后，电流为正值时，电流从绕组的头端进去尾端出来；电流为负值时，电流从绕组的尾端进去头端出来。
从图2可看到：在t＝0瞬间，iz=0，绕组Z1—Z2中无电流流过；而这瞬时iu为负值，绕组U1—U2中电流由U2进Ul出。
用右手定则可判断，此时电动机中会产生如图2所示磁场，其合成磁场方向向下。
从图2可看到：在ωt=π/2瞬间，iu＝0，绕组U1—U2中无电流流过；这瞬间iz为负值，绕组Z1-Z2中电流从Z2进Z1出。
此时电动机内磁场分布如图2所示，其合成磁场方向较t=0时刻顺时针方向旋转了一定角度。
依此类推，可看到单相鼠笼式异步电动机中iz与iu两个电流在单相异步电动机中产生的合成磁场也是旋转磁场，如图2所示。
单相鼠笼式异步电动机转子也是鼠笼式转子，即转子绕组是两端由短路环连接的鼠笼条。
中小型三相感应电动机(单笼转子)电磁计算程序
中小型三相感应电动机（单笼转子）电磁计算程序一． 额定数据及主要尺寸1． 输出功率P N2． 外施相电压U N ф，Y 接法3N N U U =φ，Δ接法N N U U =φ3． 功电流 φN NKW U m P I 1=4． 效率 η’ 按照设计任务书的规定 5． 功率因数cos φ’ 按照设计任务书的规定 6． 极对数p7． 定转子槽数 Z 1、Z 2 8． 定转子每极槽数 pZ Z p 211=9． pZ Z p 222= 10．定转子冲片尺寸（见图1）11． 极距 pD i 21πτ=12． 定转子齿距 111Z D t i π=222Z D t π=13． 节距 y —— 以槽数计14． 转子斜槽宽 b sk （一般取一个定子齿距t 1，也可按需要设计） 15． 每槽导体数 双层线圈 N s1 =2×每线圈匝数单层线圈 N s1 =每线圈匝数 16． 每相串联导体数 11111a m Z N N s =φ 17． 绕组线规（估算）11111''''J a I A N c t =I ’1（定子电流初步值）= 'cos 'ϕηKWI18． 槽满率⑴槽面积 2)'(222211121r h h b r A s s π+-+=⑵槽绝缘占面积双层绕组 )22(112121'b r r h A s t t +++∆=π 单层绕组 )2(21'r h A s t t π+∆=⑶槽有效面积 t s ef A A A -=⑷槽满率 %100211⨯=efs t f A d N N S19． 铁心长l t铁心有效长 无径向通风道 δ2+=t ef l l定转子径向通风道不交错 '11v v t sf b n l l -=定转子径向通风道交错 )('22'11v v v v t sf b n b n l l +-='v b 由图9查出净铁长 无径向通风道 t Fe Fe l k l =有径向通风道 )(v v t Fe Fe b n l k l -= 20． 绕组系数 111p d dp K K K =⑴分布系数 2sin2sin111ααq q K d =⑵短距系数 βπ2sin1=p K21． 每相有效串联导体数 11dp K N φ二． 磁路计算22． 每极磁通11111122.24dp dp Nm K fN E fN K K E φφ≈=其中φεN L U E )1('1-= （假设'1'L E K ε-=） 23． 每极齿部截面积 定子 111p t t Fe t Z b l K A =转子 222p t t Fe t Z b l K A =对于非平行齿，则b t 取离最窄齿三分之一齿高处的齿24． 轭部截面积 11'j t Fe j h l K A =定子轭部计算高度圆底槽 3221111'1rh D D h s i j +--=平底槽 111'12s i j h D D h --=转子 21'j t Fe j h l K A = 转子轭部计算高度 圆底槽 222222'23232v s i j d r h D D h -+--=平底槽 2222'2322v s i j d h D D h ---=对于2极电机，D i2以三分之一D i2代入25． 空气隙面积 ef l A ⋅=τδ 26． 波幅系数 avs B B F δδ=（可先假定饱合系数K ’s ，再从图2中查出F s ） 27． 定子齿磁密 11t t A Fs B φ=28． 转子齿磁密 22t t A Fs B φ=29． 定子轭磁密 1121j j A B φ⋅=30． 转子轭磁密 2221j j A B φ⋅=31． 空气隙磁密 δδφA FB s =32． 根据B t1、B t2、B j1、B j2、B δ从磁化曲线（表2或表3）中查出H t1、H t2、H j1、H j2 33． 齿部磁路计算长度定子 圆底槽 212111131r h h L t ++= 半开口平底槽 21111h h L t +=开口平底槽 11s t h L =转子 圆底槽 222212231r h h L t ++= 平底槽 22122h h L t += 34． 轭部磁路计算长度 定子 212)'('111⨯-=ph D L j j π转子 212)'('222⨯-=ph D L j j π35． 有效气隙长度 δδδδ21K K ef =半闭口槽和半开口槽 2000)75.04.4()75.04.4(b b t b t K -++=δδδ开口槽 200)5()5(b b t b t K -++=δδδ 36． 齿部磁压降 定子 111t t t L H F = 转子 222t t t L H F = 37． 轭部磁压降 定子 1111'j j j j L H C F = 转子 2222'j j j j L H C F = C j1、C j2从图3查出 38． 空气隙磁压降 0μδδδδB K F =39． 饱合系数 δδF F F F K t t s 21++=（s K 值与26项中假定的's K 应相符，否则重新假定's K ，并重新计算26～39项中各有关量，直至相符。
异步电动机
第一节异步电动机电动机是一种将电能转换为机械能的动力设备，能带动生产机械工作。
电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。
交流电动机有分为异步电动机和同步电动机，异步电动机又分为鼠笼式异步电动机和绕式电动机。
因为异步电动机具有结构简单、价格低廉、工作可靠、维修方便等优点，所以煤矿广泛利用。
一、电动机的构造与工作原理三相异步电动机也叫三相感应电动机，主要有定子和转子两部分组成。
转自又可分为鼠笼式和绕线式两种。
1、异步电动机的结构（1）属龙是异步电动机钩子比较简单，主要有定子和转子及轴承端盖等构成。
机座是由钢板焊制或是生铁铸制而成，定子铁芯是由冲有线槽的硅钢片叠成，利用径向通风槽把铁芯隔成几段，然后用压环和支撑链固定在机座上。
定子线圈是三相的，用导线绕制，嵌在铁芯线槽里。
定子出线端引到出线盒内的绝缘板上。
转子铁芯也是用冲有外线槽硅钢片叠成。
为了通风，也要分段组成，然后直接压组装在轴上。
转子线圈使用铜棒穿入线槽，然后把两端各焊在一个短路环上，形似鼠龙所以叫鼠龙型电动机。
100KW以下的转子线圈多数是用熔铝直接浇铸的。
轴承端盖分装在机座的两端，用来支持转子在轴承里转动和保护定子线圈的。
（2）绕线式异步电动机构造和鼠笼式电动机的差别仅仅在于转子部分。
他的定子和鼠笼式是完全一致的，只是转子构造不同，转子铁芯线槽里嵌的是三相线圈，采用星形接发把三个端线引到与轴绝缘的三个滑环上，利用三个电刷把转子线圈和一个三相变阻器联到一起。
有的在滑环一端的外壳上装有一个手把，当转动他的时候，能把电刷提起同时把三个滑环短路。
2、异步电动机的工作原理当异步电动机的定子绕组通以对称三相电流时，则产生一个旋转磁场，其转速为n1。
当磁场掠过转子的闭合导体时，导体切割磁力线，则产生感应电势和电流。
感应电流的方向根据右手定则来确定，电流与旋转磁场相互作用，产生电磁力，其方向按左手定则来确定。
上述电磁力对转子形成了与同n1方向的电磁力矩，在此力矩的作用下，转子就以n的转速顺着n1的方向旋转，带动负载。
相鼠笼式异步电动机
鼠笼式异步电动机的基本结构有定子和转子两大部分。定子主要由定子铁心、三 相对称定子绕组和机座等组成，是电动机的静止部分。三相定子绕组一般有六根 引出线，出线端装在机座外面的接线盒内，如图8-1所示，根据三相电源电压的 不同，三相定子绕组可以接成星形(Y)或三角形(△)，然后与三相交流电源相连。 转子主要由转子铁心、转轴、鼠笼式转子 定子绕组接线盒三相定子绕组绕组、风扇等组成，是电动机的旋转部分。小容量 鼠笼式异步电动机的转子绕组大都采用铝浇铸而成，冷却方式一般都采用扇冷式。
4. 三相鼠笼式异步电动机的起动
鼠笼式异步电动机的直接起动电流可达额定电流的4～7倍，但持续时间很短， 不致引起电机过热而烧坏。但对容量较大的电机，过大的起动电流会导致电网电 压的下降而影响其他的负载正常运行，通常采用降压起动，最常用的是Y－△换 接起动，它可使起动电流减小到直接起动的1/3。其使用的条件是正常运行必须 作△接法。
e. 实验完毕, 按控制屏停止按钮，切断实验线路三相电源。
(2) 采用220V三相交流电源
调节调压器输出使输出线电压为220V，电动机定子绕组接成△接法。
按图8-5接线，重复(1)中各项内容，记录之。
5. 异步电动机的反转
电路如图8-6所示，按控制屏启动按钮，起动电动机，观察起动电流及电动 机旋转方向是否反转。
a. 按图8-4接线，电动机三相定子绕组接成Y接法；供电线电压为380V； 实 验线路中Q1及FU由控制屏上的接触器KM和熔断器FU代替,学生可由U、V、W端子开 始接线, 以后各控制实验均同此。
图 8-4 Y
接图 8-5 ∆
接图 8-6 反转
电工实习报告--鼠笼式异步电动机的正反转控制
电⼯实习报告--⿏笼式异步电动机的正反转控制⿏笼式异步电动机的正反转控制⼀、实验⽬的1．了解交流接触器、热继电器和按钮等⼏种常⽤控制电器的结构，并熟悉它们的联接⽅法。
2．通过实验操作，加深理解⿏笼式电动机直接启动控制线路的⼯作原理及各环节的作⽤。
3．了解复式按钮的结构、联接⽅法及其所起的作⽤，通过实验加深理解⿏笼式电动机正反转控制线路的⼯作原理，明确控制线路中两个接触器联锁的必要性。
4．了解⾏程开关的⼯作原理及其在控制电路中所起的作⽤，并⽤⾏程开关设计⾏程控制和⾃动循环控制。
⼆、实验仪器与设备1．三相交流电源⼀个2．三相⿏笼式异步电动机⼀台3．交流接触器两个4．热继电器⼀个5．按钮三个6．万⽤表⼀块三、预习要求1．了解三相异步电动机铭牌数据的意义。
2．了解⼏种常⽤控制电器的结构、⽤途和⼯作原理。
3．复习⿏笼式三相异步电动机直接启动控制电路的⼯作原理，并理解⾃锁及点动的概念，以及短路保护、过载保护和零压保护的概念。
4．复习三相⿏笼式异步电动机正反转控制线路的⼯作原理，弄清实现正反转时各控制元件动作过程。
为什么必须保证两个接触器不能同时⼯作？采取什么措施可以解决这⼀问题？5．复习⾏程开关和通电延时的时间继电器的⼯作原理，并独⽴设计⾏程控制和时间控制的实验控制线路图。
四、实验内容与步骤1.三相⿏笼式异步电动机的直接起动控制图1 直接起动控制电路在切断电源的情况下，按图 1 接线。
通常先⽤粗线接好主电路，然后再⽤细线接控制电路，并且按“先接串联电路、后接并联电路”的⽅法进⾏接线。
要求在任⼀联接点上不超过两根导线，以保证接线的牢靠、安全。
线路接好后，仍按先主电路后控制电路的顺序依次检查。
对所接线路的检查核对也可⽤万⽤表在不带电的情况下，通过各触点闭合或断开时电路阻值的变化来判断，同学可按⾃⾏拟定的检查程序进⾏检查。
在确认所接线路正确⽆误后，便可通电进⾏控制操作。
（1）点动实验：不接KM 的⾃锁触点，按2 SB 。
鼠笼式变频调速异步牵引电机的计算程序
Ｃａ ｃ ｌ ｔｏ ｒ ｇ ａ ｏ ｑ ｉ ｒ ｌ ｃ ｇ ａ ｉ ｂ ｅ－ｒ ｑ ｅ ｃ ｐ ｅ ｏ ｔ ｏ ｌｕ ａ ｉ ｎ ｐ ｏ ｒ ｍ ｆ ｒｓ ｕ ｒ ｅ－ ａ ｅｖ ｒａ ｌ － ｅ ｕ ｎ ｙ ｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｆ ａ ｖ ｃ ｒ ｎ ｕ ｒ ｃ ｉ ｎ ｍ ｏ ｏ ｓ ｎ ｈ ０ ０ ｓｔ ａ ｔｏ ｔ ｒ
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・研 究 开 发 ・
鼠笼式变频调速异步牵 引电机 的计算程序
周黎 民
（ 洲南车 电机股份有 限公 司，湖 南 株 洲 ４ ２ ０ ） 株 １０ １
摘 要： 基于变频调速异步牵引电机的技术特点， 详细介绍其计算程序的主要算法， 并简单介绍该程序在牵引电机开
１ 变频异步 电动机 的特 点
变频异 步电动机 的计算 较之普通 异步 电机 有 以下特
点：
电流的 １ ２ ， ． 倍 且电源频率较低 ， 常无需考 虑电机漏 ５— 通
磁路 的过度饱 和 。
可见 ，变频异步电机的计算不能采用传统的计算方
法。 本文针 对 鼠笼式变频异步牵 引电机 的特点 ， 详细介 绍
侧； 为磁 抗ｓ转 率 为 正 数 ｔ鲁） ）ｍ 电 ； 差 ； 校 系 （ ｌ 。 ｘ励 为 ＋ ＝
图 １ Ｆ 型电路
作 者简介 ： 周黎民（９ １ ）男 ， １７ 一 ， 翻到 币 １９ 年毕业于西安交通大学 电机专 业 ， ，９３ 从事变频异步牵引电机 、 工业 民用 电机 的研发 Ｔ作 。
了其 电路模 型的选取 、 计算流程及 相关算 法 。
１变频 异步 电机 由逆 变器供 电 ， ） 电源频率 范 围大 ， 最 低 １ ｚ 右 ， 高达 到 ２０Ｈ ； 左 Ｈ 最 ０ ｚ普通 异步 电机 电源 频率
上海电机鼠笼型大型异步电机产品手册说明书
产品手册OURKeep in T ouch联系我们************555 Jiangchuan Road, Minhang Shanghai China中国上海闵行江川路555号Y 鼠笼型大型异步电机系列产品图片产品参数行业应用及优势产品系列：Y鼠笼型大型异步电机系列Y鼠笼型大型异步电机系列中心高范围：710mm-1120mm 功率范围：630kW-12000kW 极数范围：4P-16P电压范围：6000V-13800V 冷却方式：IC611/IC616/IC666/IC81W等防护等级：IP23/IP55安装方式：IMB3 结构形态：卧式起动方式：直接/降压/变频起动运行方式：工频/变频运行绝缘及温升等级：F/B 样本数据详见:暂无适用行业：电力、冶金、矿山、石化、水利、建材、市政、军工、核电、科研等特点：范例：Y X /Y S 鼠笼型大型异步电机系列产品图片产品参数行业应用及优势产品系列：YX/YS鼠笼型大型异步电机系列中心高范围：710mm-1000mm 功率范围：630kW-20000kW 极数范围：4P-16P电压范围：6000V-13800V 冷却方:IC611/IC616/IC666/IC81W等 防护等级：IP23/IP55安装方式：IMB3 结构形态：卧式起动方式：直接/降压/变频起动运行方式：工频/变频运行绝缘及温升等级：F/B 样本数据详见:暂无适用行业：电力、冶金、矿山、石化、水利、建材、市政、军工、核电、科研、船舶等特点：Y R 绕线式大型异步电机系列产品图片产品参数行业应用及优势产品系列：YR绕线式大型异步电机系列中心高范围：710mm-1000mm 功率范围：1250kW-7400kW 极数范围：4P-16P电压范围：6000V-13800V 冷却方式：IC01/IC616/IC666/IC81W等防护等级：IP23/IP55 安装方式：IMB3 结构形态：卧式起动方式：转子外接水电阻起动运行方式：工频运行绝缘及温升等级：F/B 样本数据详见:暂无适用行业：冶金、矿山、建材等特点：Y鼠笼型大型异步电机系列 YX/YS鼠笼型大型异步电机系列 YR绕线式大型异步电机系列YSR绕线式大型异步电机系列YL老立式大型异步电机系列YL立式大型异步电机系列YSL立式大型异步电机系列YTM磨煤机配套大型异步电机系列YSTM磨煤机配套大型异步电机系列YZBP/YLZBP 轧线变频调速大型异步电机系列YK/YKOS 2极大型异步电机系列YGF/YCH 4极大型异步电机系列大型异步系列01大型异步系列Y 2P单鼠笼卧式中型异步电机系列Y 4-16P单鼠笼卧式中型异步电机系列Y 双鼠笼卧式中型异步电机系列Y 4-16P单鼠笼立式中型异步电机系列Y绕线式中型异步电机系列Y轧线变频调速中型异步电机系列YS/YX 1.0 2P单鼠笼卧式中型异步电机系列YS/YX 1.0 4-16P单鼠笼卧式中型异步电机系列YS/YX 1.0双鼠笼卧式中型异步电机系列YS/YX 1.0 4-16P单鼠笼立式中型异步电机系列YS/YX 1.0绕线式中型异步电机系列YS/YX 1.0轧线变频调速中型异步电机系列Tmeic 2P单鼠笼卧式中型异步电机系列Tmeic 4-16P单鼠笼卧式中型异步电机系列YX 2.0 2P单鼠笼卧式中型异步电机系列YX 2.0 4-16P单鼠笼卧式中型异步电机系列中型异步系列- 01- 01- 01- 02- 02- 02- 03- 03- 03- 04- 04- 04YFJ/YBFJ筋外冷异步电动机系列YBJC/YBBP筋外冷高压隔爆异步电动机系列YB高效高压隔爆型异步电动机系列YAKK/KS增安型、YZKK/KS正压型高压异步电动机系列YWG管线用高速自润滑高压无火花型防爆异步电动机系列防爆异步系列- 10- 10- 11- 11- 11YFKKY单鼠笼型风力异步发电机系列YFKSY空水冷型风力异步发电机系列YFSKY双馈型风力异步发电机系列风电异步系列- 12- 12- 12Z直流电动/发电机系列ZK高速直流电动机系列ZD2/ZF2直流电动机/发电机系列ZKD高速直流电动机系列ZZJ轧机辅传动直流电动机系列ZT 调速直流电机系列ZD/ZF直流电动机/发电机系列ZKTD直流矿井提升机系列直流系列- 18- 18- 18- 19- 19- 19- 20- 20- 05- 05- 05- 06- 06- 06- 07- 07- 07- 08- 08- 08- 09- 09- 09- 10T/TWS同步电机系列TD同步电机系列TDMK/TMW/TMBW磨机同步电机系列TDZGS 高线轧机同步电机系列TDZBS变频轧机同步电机系列TDBS矿井提升机同步电机系列TL/TLKS大型立式同步电机系列TG灯泡贯流式同步电机系列TK同步电机系列TFH核电站用同步发电机系列TF 同步发电机系列TZW正压型防爆同步电机系列TAW增安型同步电机系列二极汽轮发电机系列四极汽轮发电机系列同步系列- 13- 13- 13- 14- 14- 14- 15- 15- 15- 16- 16- 16- 17- 17- 17目 录范例：我公司自主研发设计制造YKK1120-6 9300kW引风机电机，型式试验中各项性能指标优异，振动噪声远优于国标限定值。
鼠笼式异步电机matlab仿真实验和计算(江苏大学)
（为了方便学弟学妹，我这里贡献一下下，至于每个程序的R1该取什么值，丫的，学了半年电机我也没搞清。
如果有知道的，不吝赐教。
嘿嘿，可以给我的百度ID发消息告诉我！）四、仿真实验（1）根据空载、短路试验计算出异步电动机的T型等效电路各参数；程序部分：clear;Uk=68.76;Ik=0.480/sqrt(3);Pk=25.9;%堵转试验，额定电流时数据U0=220;I0fai=0.1397 ;P0=23.67 ;%空载试验，额定电压时数据R1=44.6;%20.5℃Pfe=8.9;Pmec=12.3;Pomega=Pmec;Zk=Uk/Ik;Rk=Pk/(3*Ik^2);Xk=sqrt(Zk^2-Rk^2);R2=Rk-R1;X2=1/2*Xk;X1=X2;Z0=U0/I0fai;R0=P0/(3*I0fai^2);X0=sqrt(Z0^2-R0^2);Xm=X0-X1;Rm=Pfe/(3*I0fai^2);fprintf('\n');fprintf('电动机参数：\n');fprintf('温度：20.5℃\n');fprintf('R1=%5.3fΩ X1=%5.3fΩ\n',R1,X1);fprintf('R2=%5.3fΩ X2=%5.3fΩ\n',R2,X2);fprintf('Rm=%5.3fΩ Xm=%5.3fΩ\n',Rm,Xm);fprintf('Pfe=%5.3fW PΩ=%5.3fW\n',Pfe,Pomega);输出结果：电动机参数：温度：20.5℃R1=44.600ΩX1=110.595ΩR2=67.813ΩX2=110.595ΩRm=152.011ΩXm=1411.430ΩPfe=8.900W PΩ=12.300W（2）用MATLAB编程计算该电机在额定运行情况下的转速、转差率、定子电流、转子电流、定子功率因数、电磁转矩、输出转矩、输入功率、输出功率及效率；程序部分：clear;Pn=100; m=3;p=2;f=50;Un=220;Pomega=12.3;Pdelta=140.2*0.005;R1=54.1135;X1=110.595;R2=67.81;X2=110.595;Rm=152.011;Xm=1411.430;%R1为75度时电阻Z1=R1+j*X1;Zm=Rm+j*Xm;fprintf('额定点计算迭代过程:\n');s0=0.001;K=0;P2=0;s=s0;while abs(P2-Pn)/Pn>1e-6Z2=R2/s+j*X2;I11=Un/(Z1+Z2*Zm/(Z2+Zm));I1=abs(I11);COSfai=cos(angle(I11));P1=m*Un*I1*COSfai;I2=I1*abs(Zm/(Zm+Z2));Im=I1*abs(Z2/(Zm+Z2));Pcu1=3*I1^2*R1;Pfe=3*Im^2*Rm;Pcu2=3*I2^2*R2;P2=P1-(Pcu1+Pfe+Pcu2+Pomega+Pdelta);s=s*(Pn/P2);K=K+1;fprintf('K=%d\t',K);fprintf('P2=%5.2fW\n',P2);endEta=P2/P1*100;N=(3000/p)*(1-s);Te=(m*I2^2*((1-s)/s)*R2)/(2*pi*N/60);T2=P2/(2*pi*N/60);fprintf('\n额定点数据输出:\n');fprintf('转速:n=%5.2fr/min\n',N);fprintf('转差率s=%5.3f\n',s);fprintf('定子电流:I1=%5.2fA\n',I1);fprintf('转子电流:I2=%5.2fA\n',I2);fprintf('功率因数:cosΦ=%5.2f\n',COSfai);fprintf('电磁转矩: Te=%5.3fN.m\n',Te);fprintf('输出转矩: T2=%5.3fN.m\n',T2);fprintf('输入功率：P1=%5.2fW\n',P1);fprintf('输出功率:P2=%5.2fW\n',P2);fprintf('效率:η=%5.2f%%\n',Eta);输出结果：额定点计算迭代过程:K=1 P2=-11.18WK=2 P2=-29.71WK=3 P2=37.82WK=4 P2=100.89WK=5 P2=100.18WK=6 P2=100.04WK=7 P2=100.01WK=8 P2=100.00WK=9 P2=100.00WK=10 P2=100.00W额定点数据输出:转速:n=1381.86r/min转差率s=0.079定子电流:I1= 0.28A转子电流:I2= 0.22A功率因数:cosΦ= 0.77电磁转矩: Te=0.781N.m输出转矩: T2=0.691N.m输入功率：P1=143.55W输出功率:P2=100.00W效率:η=69.66%（3）用MATLAB编程计算：a、固有机械特性；b、降压人工机械特性（至少三组）；c、转子电阻增加人工机械特性（至少三组）上对应的临界转差率、最大转矩、起动转矩和起动电流，并输出机械特性图；(a)程序部分：clear;R1=44.6;X1=110.595;R2=67.813;X2=110.595;Rm=152.001;Xm=1411.430;U0=220;%以上根据电机参数输入m=3;p=2;f=50;Ns=60*f/p;c=1+X1/Xm;sm=c*R2/sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2);Tmax=m*U0^2/((2*pi*Ns/60)*(2*c*(R1+sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2))));Tst=m*U0^2*R2/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2)^2+(X1+c*X2)^2));Ist=U0/(Xm*(c+X1/X2))+U0/sqrt((R1+c*R2)^2+(X1+c*X2)^2);s=0:0.01:1;L=length(s);for k=1:L;n(k)=(1-s(k))*Ns;Te(k)=m*U0^2*R2/s(k)/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2/s(k))^2+(X1+c*X2)^2)); endplot(n,Te,'k-');xlabel('转速 n(r/min)');ylabel('转矩 Te(N.m)');grid on;fprintf('\n');fprintf('临界转差率: sm=%5.3f\n',sm);fprintf('最大转矩: Tmax=%5.2fN.m\n',Tmax);fprintf('起动转矩: Tst=%5.3fN.m\n',Tst);fprintf('起动电流: Ist=%5.2fA\n',Ist);输出结果：临界转差率: sm=0.312最大转矩: Tmax= 1.54N.m起动转矩: Tst=0.940N.m起动电流: Ist= 0.93A05001000150000.20.40.60.811.21.41.6转速 n(r/min)转矩 T e (N .m )(b)程序部分：clear;R1=44.6;X1=110.595;R2=67.813;X2=110.595;Rm=152.001;Xm=1411.430;U0=[100 160 190 220];%以上根据电机参数输入，电压值由小到大任意选择四个%若取得电压值是x 个，则把最后以后for 语句改为i=1:4即可L1=length(U0);for i=1:L1;m=3;p=2;f=50;Ns=60*f/p;c=1+X1/Xm;sm(i)=c*R2/sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2);Tmax(i)=m*U0(i)^2/((2*pi*Ns/60)*(2*c*(R1+sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2)))); Tst(i)=m*U0(i)^2*R2/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2)^2+(X1+c*X2)^2));Ist(i)=U0(i)/(Xm*(c+X1/X2))+U0(i)/((R1+c*R2)^2+(X1+c*X2)^2);s=0:0.01:1;L2=length(s);for k=1:L2;n(k)=(1-s(k))*Ns;Te(k)=m*U0(i)^2*R2/s(k)/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2/s(k))^2+(X1+c*X2)^2)); endplot(n,Te,'K-');xlabel('转速 n(r/min)');ylabel('转矩 Te(N.m)');grid on;hold on;endfprintf('\n\n');fprintf(' 线电压临界转差率最大转矩起动转矩起动电流\n');fprintf(' U0/V sm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A \n');for i=1:4;fprintf(' %5.1f %5.3f %5.3f %5.3f %5.3f\n',U0(i),sm(i),Tmax(i),Tst(i),Ist(i));end输出结果：线电压临界转差率最大转矩起动转矩起动电流U0/V sm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A100.0 0.312 0.318 0.194 0.036160.0 0.312 0.813 0.497 0.057190.0 0.312 1.147 0.701 0.068220.0 0.312 1.538 0.940 0.07805001000150000.20.40.60.811.21.41.6转速 n (r/m i n )转矩 T e (N .m )190V 220V160V 100V（c ）程序部分：clear;R1=44.6;X1=110.595;X2=110.595;Xm=1411.430;U0=220 ;R2=[67.813 85 110 150];L3=length(R2);%以上电阻数据任意输入四个，如果不是四个，修改方式如answer3b 相同for i=1:L3;m=3;p=2;f=50;Ns=60*f/p;c=1+X1/Xm;sm(i)=c*R2(i)/sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2);Tmax(i)=m*U0^2/((2*pi*Ns/60)*(2*c*(R1+sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2))));Tst(i)=m*U0^2*R2(i)/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2(i))^2+(X1+c*X2)^2));Ist(i)=U0/(Xm*(c+X1/X2))+U0/((R1+c*R2(i))^2+(X1+c*X2)^2);s=0:0.01:1;L4=length(s);for k=1:L4;n(k)=(1-s(k))*Ns;Te(k)=m*U0^2*R2(i)/s(k)/((2*pi*Ns/60)*((R1+c*R2(i)/s(k))^2+(X1+c*X2)^2));endplot(n,Te,'k-');xlabel('转速 n(r/min)');ylabel('转矩 Te(N.m)');grid on;hold on;endfprintf('\n\n');fprintf(' 转子电阻临界转差率最大转矩起动转矩起动电流\n');fprintf(' R2/Ω sm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A \n');for i=1:4;fprintf(' %5.3f %5.3f %5.2f %5.3f %5.2f\n',R2(i),sm(i),Tmax(i),Tst(i),Ist(i));end输出结果：转子电阻临界转差率最大转矩起动转矩起动电流R2/Ωsm Tmax/N.m Tst/N.m Ist/A67.813 0.312 1.54 0.940 0.9385.000 0.391 1.54 1.100 0.90110.000 0.507 1.54 1.279 0.86150.000 0.691 1.54 1.453 0.7905001000150000.20.40.60.811.21.41.6转速 n(r/min)转矩 T e (N .m )150V110V85V67.813V（4） 绘制异步电机工作特性曲线，即电动机在额定电压、额定频率下输入功率1P 、定子电流1I 、效率η、功率因数ϕcos 及转差率s 与输出功率2P 的关系曲线；程序部分：clear;Pomega=12.3;Pdelta=140.2*0.005;R1=44.6;X1=110.595;R2=67.813;X2=110.595;Rm=152.001;Xm=1411.430; U0=220;%以上依据电机参数输入Z1=R1+j*X1;Zm=Rm+j*Xm;m=3;p=2;f=50;Un=220;Ns=60*f/p;c=1+X1/Xm;sm=c*R2/sqrt(R1^2+(X1+c*X2)^2);s=0:0.001:1;L=length(s);for k=1:L;Z2(k)=R2/s(k)+j*X2;n(k)=(1-s(k))*Ns;c=1+X1/Xm;I11(k)=U0/(Z1+Z2(k)*Zm/(Z2(k)+Zm));I1(k)=abs(I11(k));cosfai(k)=cos(angle(I11(k)));P1(k)=m*U0*I1(k)*cosfai(k);I2(k)=abs(Zm/(Zm+Z2(k)))*I1(k);Im(k)=abs(Z2(k)/(Zm+Z2(k)))*I1(k);Pfe(k)=m*Im(k)*Im(k)*Rm;Pcu1(k)=m*I1(k)*I1(k)*R1;Pcu2(k)=m*I2(k)*I2(k)*R2;P2(k)=P1(k)-(Pcu1(k)+Pcu2(k)+Pfe(k)+Pomega+Pdelta);Te(k)=m*I2(k)*I2(k)*((1-s(k))/s(k))*R2/(2*pi*n(k)/60);T2(k)=P2(k)/((2*pi*n(k))/60);eta(k)=P2(k)/P1(k)*100;if(s(k)<sm-0.12)%这里的0.12是为了使电机能稳定运行而引入的一个范围 P12(k)=P1(k);%不包含不稳定运行时电机的相关参数值I12(k)=I1(k);eta2(k)=eta(k);cosfai2(k)=cosfai(k);P22(k)=P2(k);s2(k)=s(k);endendfigure(1);plot(P22,P12,'k-');xlabel('输出功率 P2/W');ylabel('输入功率 P1/W');axis([0,180,0,300]);grid on;hold on;figure(2);plot(P22,I12,'k-');xlabel('输出功率 P2/W');ylabel('定子电流 I1/A');axis([0,180,0,0.6]);grid on;hold on;figure(3);plot(P22,eta2,'k-');xlabel('输出功率 P2/W');ylabel('额定效率η/%');axis([0,180,0,80]);grid on;hold on;figure(4);plot(P22,cosfai2,'k-'); xlabel('输出功率 P2/W'); ylabel('功率因数 cos φ'); axis([0,180,0,0.90]); grid on ; hold on ; figure(5);plot(P22,s2,'k-'); xlabel('输出功率 P2/W'); ylabel('转差率 s'); axis([0,180,0,0.25]); grid on ; hold on ;输出结果：02040608010012014016018050100150200250300输出功率 P2/W输入功率 P 1/W0204060801001201401601800.10.20.30.40.5输出功率 P2/W定子电流 I 1/A0204060801001201401601801020304050607080输出功率 P2/W额定效率 η/%0204060801001201401601800.10.20.30.40.50.60.70.80.9输出功率 P2/W功率因数 c o s φ0204060801001201401601800.050.10.150.20.25输出功率 P2/W转差率 s（5）使用MATLAB中的Simulink工具及SimMechanics工具，绘制起动过程中转速、转差率、转矩、起动电流等参数随时间的变化曲线（普通班选做）；起动：（6）使用MATLAB中的Simulink工具及SimMechanics工具，绘制调速过程中转速、转矩随时间的变化曲线（普通班选做）。
第5章 鼠笼异步电动机变频调速
第5章 鼠笼型异步电动机变频调速原理应交流电动机无级调速的需要诞生了变频技术，交-直-交（AC-DC-AC ）变频电路是一种应用最广和最具有发展前景的交流调速方法。
例如，在煤矿井下使用的交流电牵引采煤机的牵引系统、交流运煤车的牵引系统等，都采用变频调速控制。
到目前为止，变频电路应用的电力电子器件有D （电力二极管）、SCR （晶闸管）、GTO （门极可关断晶闸管）、GTR （电力晶体管）、IGBT （绝缘栅双极型晶体管）和智能模块IPM （Intelligent Power Module ）等，而IGBT 应用的最多。
IGBT 的工作频率可在10kH Z ~20kH Z 之间，与GTR （工作频为2kH Z 以下）相比，工作频率高出一个数量极，IGBT 的电流浪涌耐量、导通电流密度、栅极驱动功耗等各相指标均已超过GTR 。
新一代的变频器上，其逆变电路部分基本上由IGBT 所占据。
整流部分有采用D ，SCR 或IGBT 的。
IGBT 在低压变频器中，380V 级，可达540kVA ；600V 级，达700kVA ，最高输出频率可达400H Z ~650H Z ，能对中频电动机进行调频控制；3kV/6.3kV ，最大容量可达7000kVA 。
IPM 智能功率模块，是以IGBT 为开关器件，同时含有驱动电路和保护电路的一种功率集成器件，其上的保护功能有过电流、欠电压、过电压和过热等，还可以实现再生制动。
5.1 变频调速的基本概念1. VVVF 控制从变频器控制方式的发展来看，经历了3代的研发过程。
VVVF 控制是第1代变频器，采用恒压频比11/U f 的控制方式。
由异步电动机转速方程()1601f n s p=-（n 电动机轴输出的转速；s 为转差率；1f 为电源的频率；p 是电机的磁极对数）可以看出，改变电源的频率1f 就可调节异步电机的转速。
但是，由三相异步电动机定子每相电压方程的有效值111114.44N m U E f N k φ≈=（1U 为定子每相绕组相电压；1E 为气隙磁通在定子每相绕组中感应电动势的有效值；1N 定子每相绕组串联匝数；1N k 基波绕组系数；m φ为每极气隙磁通）看出，在1U ，1N ，1N k 确定的条件下，调节1f 时磁通m φ发生变化，当1f ↑（增加）→m φ↓（减小）→电磁转矩T ↓→电机拖动负载的能力减弱；当1f ↓→m φ↑→虽然电磁转矩T 有所增大，但铁芯饱和→励磁电流↑→电机过热，严重时会烧坏电机，这是不允许的。
鼠笼异步电机电磁计算【发电机and电动机】
<一>、额定数据1、额定输出功率kw 280P N ＝2、额定电压380U N＝3、额定频率Hz 50f N＝4、相电压△接V 380U U N ＝＝φY接3/U U N＝φ5、 极对数P ＝6、相输出功电流A 61.245U 310P I 3N k w ＝＝φ⨯7、同步转速/r 3000Pf 60n Ns ＝＝<二>、定转子铁心主要尺寸8、定子铁心外径mm 580D 1＝9、定子铁心内径m m 330D 1i ＝10、定子槽数48Z 1＝11、极距3628.518121415926.3330P2D 1i ＝＝＝⨯⨯πτ12、定子每极每相槽数mp2Z q 11＝＝13、定子齿距mm5984.21481415926.3330Z D t 11i 1＝＝＝⨯π14、定子槽宽mm 17b a 1s ＝ 大型异步电机定子槽为矩形平底槽15、定子槽深m m60h 1s ＝16、定子槽口宽mm 5.6b 1o ＝17、定子槽口高mm2h a 1s ＝18、转子铁心外径m m323D 2＝19、转子铁心内径m m 125D 2i ＝20、转子槽数40Z 2＝21、转子每极每相槽数mp 2Z q 22＝＝22、转子齿距mm3684.25401415926.3323Z D t 222＝＝＝⨯π23、转子槽宽mm 5.10b a 2s ＝24、转子槽深mm 8.32h 2s ＝25、转子槽口宽mm 5.2b 2o ＝26、转子槽口高mm3h a 2s ＝27、定子铁心总长mm 6.573l 1t ＝28、转子铁心总长m m6.57856.5735l l 1t 2t ＝＝＝++29、铁心平均长()m m 1.576l l 5.0l 2t 1t t ＝＝+802.530、定子铁心铁长m m92.5446.57395.0l K l 1t Fe 1Fe ＝＝＝⨯⨯76031、转子铁心铁长m m 67.5496.57895.0l K l t2Fe 2Fe ＝＝＝⨯⨯764.75 32、转子沿轭高方向的轴向通风孔排数1m k ＝0 33、转子轴向通风孔直径m m42.28d k ＝034、转子轴向通风孔每排上的孔数12n k ＝0<三>、定子绕组数据 35、每槽导体数6322N 1s ＝每线圈匝数＝＝⨯⨯436、每相并联支路数a 1＝2散匝下线排线37、绕线线规()()9321.0502.14.1b a b a ＝＝裸线’’裸线⨯⨯裸a ⨯带绝缘皮’b a ⨯可选步骤计算5： ―――――――――――――――――――――――――――――2并绕根数42N 1＝―――――――――――――――――――――――――――――――――38、每相每支路串联匝数2426648a 6N Z w 11s 11＝＝＝⨯⨯39、每根导线截面积221m m 5394.1496.11415926.344.1S ＝＝＝⨯π40、每支路导线截面积2111a mm 6548.645394.142S N S ＝＝＝⨯⨯41、绕组所跨的槽数个＝14y 1绕组节距比％＝＝33.581002414⨯β绕组节距m m3610.30233.58y 11＝％＝＝ττβ⨯42、绕组短距系数7934.0902414sin K 1p ＝＝⎪⎭⎫⎝⎛︒⨯43、绕组分布系数9556.08308sin 5.0q 30sin q 5.0K 111d ＝＝＝⎪⎭⎫⎝⎛︒⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛︒ 44、定子绕组系数.0K K K 1d 1p 1dp ＝＝⨯槽面积222<四>45、转子导条高度m m2.29h B ＝46、转子导条宽度m m 1.5b 1B ＝47、转子导条长度m m664l B＝ 48、转子导条截面积2B m m 31.217S＝ 49、端环截面积高m m 42a R＝端环宽m m30b R ＝ 50、端环截面积R R R m m 12604230b a S ＝＝＝⨯⨯51、端环平均直径m m28142323a D DR 2R ＝＝＝--<五>、定转子槽类型确定:通过点击按钮来选取绝缘槽楔定子开口槽 Kfe＝2.2二 磁路计算<一>、磁路各部分尺寸Ⅰ、气隙部分 52、气隙5.3＝σ 53、气隙有效长()()b b 5t b 5t k 21o 1o 11o 11＝＝-++σσσ()()b b 75.04.4t b 75.04.4t k 22o 2o 22o 22＝＝-++σσσm m 8657.3k k 21ef ＝＝σσσσ⨯⨯54、铁心有效长m m1.5835.321.5762l l t ef＝＝＝⨯++σ 55、每极下气隙面积2ef mm 5735.302210l S ＝＝-⨯⨯τσⅡ、定子齿部分56、31m 11.041365m 13.01826-24.059625b Z h 31h h 2D b 311s 11b 1sa 1s 1i 311T ＝＝＝-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+++π57、21m 11.142827m 13.953-25.095827b Z h 21h h 2D b 211s 11b 1s a 1s 1i 211T ＝＝＝-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛+++π58、每极定子齿截面积2221Fe 311T 1311T m 1443.9985m 121092.54411.0413654810l b P 2Z S ＝＝＝⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--2221Fe 211T 1211T m 1457.2678m 121092.54411.1428274810l b P 2Z S ＝＝＝⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--59、定子齿路长cm 1210h 2L 11s 1T ＝＝-⨯Ⅲ、定子轭部分 60、定子轭高65602330580h 2D D h 1s 1i 11j ＝＝＝---- 61、定子轭截面积222Fe1j11j mm 198.3541092.5446510l h S =⨯⨯=⨯⨯--＝62、定子轭磁路长()()80.8960cm 102655801415926.310P2h L 11j11j1=⨯-=⨯-=--D πⅣ、转子齿部63、转子齿宽14.6585mm 7.851-22.50951b Z h 21h h 2D b212s 22s2b s2a 2212T ＝＝＝-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯-π642222Fe 212T 2212T m 1611.4675m 210549.6714.658540P210l b Z S＝＝＝--⨯⨯⨯⨯⨯⨯65、转子齿路长56.610h 2L 12s 2T ＝＝-⨯Ⅴ、转子轭部66、转子轭高88.9200m md m 32h 2D31D h k k 2s 2i 22j ＝＝---67、转子轭截面积22Fe22j 2j 488.7666mm 10549.6788.920010l h S ＝＝＝--⨯⨯⨯⨯68、转子轭磁路长()26.4648cm10P2h h 2D L 12j 2s 22j ＝＝-⨯--π<二>、励磁安匝与励磁电流计算假定01.1K Z ＝1090.1K ＝φ 635.0i＝α69、定子空载感应电动势φU K E 10⨯Ｚ＝70()Wb 09198597.01090.17582.024504380005.0982.0K K w f 4U K 1dp 1=⨯⨯⨯⨯-=ΦφφN z ＝71T 479259798.0105735.3022635.009198597.010S B 44i ＝＝＝⨯⨯⨯Φσσα 72、定子齿磁密 T 003185220.1109985.4431635.009198597.010S B 44311T i 311T ＝＝＝⨯⨯⨯ΦαT 994050615.0102678.4571635.009198597.010SB 44211T i 211T ＝＝＝⨯⨯⨯Φα73T 898930923.0104675.1611635.009198597.010SB44212T i 212T ＝＝＝⨯⨯⨯Φα74T 298510592.110198.354209198597.010S 2B 44j11j ＝＝＝⨯⨯⨯Φ75T 0.94100099107666.488209198597.010S 2B 44j22j ＝＝＝⨯⨯⨯Φ76279362.96425786.380.479259791600B 1600F ef ＝＝＝⨯⨯⨯⨯σσσ77、定子齿磁场强度 1T H 使用311T B小-B B-H 表小-H B-H 表经过插值处理后的270857.2H 1T ＝78、转子齿磁场强度2T H 使用212T B小-B B-H 表小-H B-H 表经过插值处理后的853219.1H 2T ＝79250284.2712270857.2L H F 1T 1T 1T ＝＝＝⨯8012.15711756.6853219.1L H F 2T 2T 2T ＝＝＝⨯81()0133.1279362.2964157117.12250284.27279362.2964F F F F K T2T1Z ＝＝＝实际值++++σσ显然()|K K |Z Z -实际值差值＝()|K K |Z Z -实际值差值小于0.01，显然符合迭代精度要求82、定子轭磁场强度1j H 使用1j B小-B B-H 表小-H B-H 表经过插值处理后的113473.5H 1j ＝83、转子轭磁场强度2j H 使用2j B小-B B-H 表小-H B-H 表经过插值处理后的006448.2H 2j ＝84、定子轭励磁安匝＝1j 1j 1j L H F84、转子轭励磁安匝＝2j 2j 2j L H F8523470.57567F F F F F F 2j 1j T2T1＝＝++++∑σ86、励磁电流623.70K W 26FP I 1dp 1m ＝＝∑π87、励磁电流标么值287541224.061.245623.70I I i k w m m =＝＝88、励磁电抗477762202.3287541224.01i 1x m m ＝＝＝Ke-实际 1.02298000329127 ke-差 4.98000329126991E-03三 参数计算89、漏抗系数.136732384989556计算16()()098535426.010803130.758224583.1280056.110PU 3K W l P f 6.1C 62226221dp 1ef N N 2x ＝＝＝⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ππφ <一>、定子参数90、可根据给定的额定电压智能选取1A 和2C Y 参数计算17定子线圈伸出铁心的直线部分长m m 30A 1＝定子线圈鼻部的圆弧半径mm10Y 2C＝91、定子绕组端部斜边倾斜角.011.04136525.829.105.829.10312b R 2b R2b Sin T1b1S b 1S ＝＝＝⨯+⨯+⨯++++α.0Sin 1Cos 2＝＝αα-928.33＝α92、定子绕组实际跨距()()()()mm1613.359 .0128.553.470.97223302PR h h h 2D 1s1b a 1s 1i y ＝＝＝⨯⨯++++++++πβπτ 93m m 4319.216829733.021613.3592Cos T y1＝＝＝⨯ατ94m m 8038.120558161.04319.216Sin T M 11＝＝＝⨯⨯α95()()mm0072.22904601026.5732304319.16244h Y 2l 2A T 4l 1s 2C 1t 111w ＝＝＝⎪⎭⎫ ⎝⎛++⨯++⎪⎭⎫ ⎝⎛++++ππ96、定子相电阻[F 级绝缘温升以B 级考核电机标准工作温度可取75℃]Ω⨯⨯⨯⨯⨯--0092232196.06548.642100072.2290240217.0S a 10l W R 31a 131w 111＝＝＝ρ97、定子相电阻标么值14530840600596.038061.2450092231029.0U I R r k w 11＝＝＝⨯φ为获得最大合成电动势选取60度相带，定子绕组为60度相带绕组。