Y132M2-6额定数据与性能指标三相笼型感应电动机系列电磁设计

等级: 湖南工程学院

课 程 设 计

课程名称 电机设计 课题名称 三相笼型电动机电磁设计

专 业 电气工程及其自动化 班 级 XXXX 学 号 XXXXXXXXXXXX 姓 名 XX 指导教师 石安乐、陈强、林友杰

2014 年 6 月 23 日

湖南工程学院 课 程 设 计 任 务 书

课程名称 电机设计 课 题 三相笼型电动机电磁设计

专业班级 电气XXXX 学生姓名 XX 学 号 XXXXXXXXXXXX 指导老师 石安乐、陈强、林友杰 审 批

任务书下达日期 2014 年 6 月 23 日 任务完成日期 2014 年 7 月 4 日

湖南工程学院

课程设计任务书

课程名称：《电机设计》

题 目：三相笼型感应电动机系列电磁设计

专业班级：电气工程 XXXX

学生姓名：XX 班级： 电气XXXX 学号： XXXXXXXXXXXX

指导老师：石安乐、陈强 、林友杰

审 批：

任务书下达日期2014年6月23日星期一 设计完成日期7月4日共2周

设计内容与设计要求 一、课程设计的性质与目的 《电机设计》的课程设计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．用计算机（手画也可以）画出定、转子冲片图。完成说明书（不少于0.6万字，16开，计算机打印或课程设计纸手写）。 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。 题 目2：Y132M2-6额定数据与性能指标 1、电机型号Y132M2 -6 2、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=6 6、绝缘等级 B 7、力能指标：效率??0.853 8、功率因数cos??o.78 ?9、最大转矩倍数TM?2.0 ??起动性能：起动电流倍数 Ist?6.5,起动转矩倍数 Tst?2.0 主要尺寸 D1?0.21m Di1?0.148m l?0.18m ??0.35mm Di2?d?0.048m Z1Z2?3633 定子槽形采用斜肩园底梨形槽b01?3.5mm h01?0.8mm

电气信息学院课程设计评分表

评 价 项 目 优 设计方案合理性与创造性（10%） 良 中 及格 差 开发板焊接及其调试完成情况*（10%） 硬件设计或软件编程完成情况（20%） 硬件测试或软件调试结果(10%) 设计说明书质量(20%) 答辩情况(10%) 完成任务情况(10%) 独立工作能力(10%) 出勤情况(10%) * 综 合 评 分 指导教师签名：________________

日 期：________________

注：①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；

②此表装订在课程设计说明书的最后一页。课程设计说明书装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。

目录

第一章 感应电动机设计 ····················· 1 第二章 Y132m2-6型三相感应电动机电磁计算····· 4

附录 参考文献·······························27

第一章 感应电动机设计

一、电机设计的任务

电机设计的任务是根据用户提出的产品规格（如功率、电压、转速等）、技术要求（如效率、参数、温升限度、机械可靠性要求等），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，正确处理设计是遇到的各种矛盾，从而设计出性能良好、体积小、结构简单、运行可靠、制造和使用维修方便的先进产品。 二、感应电机设计时给定的数据 （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 三、电机设计的过程和内容 1、准备阶段

通常包括两个方面的内容：首先是熟悉相关打国家标准，手机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；其次是在国家标准及分析有过资料的基础上编制技术

任务书或技术建议书。 2、电磁设计

本阶段的任务是根据技术任务书的规定，参照生产实践经验，通过计算和方案比较来确定与所设计电机电磁性能有关的的尺寸和数据，选定有关材料，并和算其电磁性能。 3、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。

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

第二章 Y132m2-6型三相感应电动机电磁计算

一、额定数据及主要尺寸 1、输出功率 PN=5.5kW

2、外施相电压 UN?=UN=380V（?接）

PN5.5?1033、功电流 IKW===4.82A

m1UN?3?3804、效率 ?N=85.3% 5、功率因数 cos?N=0.78 6、极对数 p=3

7、定转子槽数Z1=36。Z2=33 8、定转子每极槽数 Zp1=

133Z136Z==6。 Zp2=2==5

22p62p69、定转子冲片尺寸 D1=210mm。Di1=148mm。 Di2=48mm。 D2= Di1-2?=148-2?0.35=147.3mm 定子采用梨型槽，尺寸如下：b11=6.8mm、r21=4.4mm、h01=0.8mm、

h11+h21=11.5mm、 b01=3.5mm

定子齿宽计算如下：

bt'1??(Di1?2h01?2h11?2h21)Z1?2r21??(148?2?0.8?2?11.5)36?2?4.4?6.25mm

bt''1?bt1??(Di1?2h01?2h11)Z1?b11??(148?2?0.8?2?0.95)36?6.8?6.41mm

1'6.41?6.25(bt1?bt''1)??6.33mm 22 转子采用梯形槽，尺寸如下：h02=0.5mm、b12=6.3mm、b22=2.6mm、

h12+h22=20mm、b02=1mm

转子齿宽计算如下：

?[D2?(h02?h12?h22)]Z213?[147.3?(0.5?20)]?b12?bt213?1333?6.3?7.07mm

10、极距 ?=

?Di1??148==77.45mm 2?32p11、定子齿距 t1=12、转子齿距 t2=13、节距 y=6

?Di1??148==12.92mm 36Z1?D2??147.3==14.02mm

33Z214、转子斜槽宽 bsk?t1=12.92mm 15、每槽导体数 Ns1=42 16、每相串联导体数 N?1= N1?17、定子电流初步值 I1'=18、槽满率 （1）槽面积

22r21?b11?r212?4.4?6.8?4.42(h11?h21?h)?(11.5?2)?==104.51As=2222Ns1Z142?36==504 3?1m1a1N?12?504?252 24.82Ikw==7.24A

?Ncos?N0.853?0.78mm2

（2）槽绝缘占面积：由绝缘等级B可知，?i=0.3mm

Ai=?i(2hs'??r21)=0.3(2?11.5??4.4)=11.05mm2

（3）槽有效面积 Aef=As-Ai=104.51-11.05=93.46mm2

Ni1Ns1d21?42?1.332（4）槽满率 Sf?==0.79（符合要求）

93.46Aef19、铁心长 lt=180mm

铁心有效长 lef?lt?2??180?2?0.35?180.7mm 净铁心长 lFe?KFelt?0.95?180?171mm 20、绕组系数Kdp1=Kd1Kp1

q1?2?30sin2?2?0.97 （1）分布系数 Kd1=

?30q1sin2?sin22?（2）短距系数 Kp1=sin??1

2sin21、每相有效串联导体数 N?1Kdp1=504?0.97=488.88

二、磁路计算 22、计算满载电势

'1??L?0.931?0.0108lnPN?0.013p?0.931?0.0108ln5.5?0.013?3?0.91'E1?(1??L)UN??0.91?380?345.8V

23、每极磁通 ??E1345.8??0.00637Wb

4KNmKdp1fN14?1.11?0.97?50?25224、每极齿部截面积

定子 At1?KFeltb?18?06.?33?61tZ1?p0.95转子 At2?KFeltb1Z2p?0.95?18?07.?07?5t232 m64m94.58122 m66m49.3425、轭部截面积

定子轭部计算高度 圆底槽

h'j1?D1?Di1r210?1484.4?hs1?21??(0.8?11.5?4.4)??15.77mm 2323定子轭部截面积 Aj1?KFelth'j1?0.95?180?15.77?2696.67mm2 转子轭部计算高度 平底槽

h'j2?D2?Di22147.3?482?hs2?Dv2??(0.5?20)??0?29.15mm 2323转子轭部截面积 Aj2?KFelth'j2?0.95?180?29.15?4984.65mm2

226、空气隙面积 A???lef?77.4 5.22?518?0.713mm9927、波幅系数

假设饱和系数 Ks'?1.20 由Fs?f(Ks)曲线可知 Fs?1.486 28、定子齿磁密 Bt1?Fs?1.48?60.00637??1.4T6 At16494.?58?610 Ht1?16.3A/cm 29、转子齿磁密 Bt2?Fs?1.48?60.00637??1.4T2 At26649.?34?610 Ht2?13.6A/cm 30、定子轭磁密 Bj1?1?10.00637??1.1T8 62Aj122696?.6?710 Hj1?6.16A/cm

31、转子轭磁密 Bj2?1?10.00637??0.6T4 62Aj224984?.6?510 Hj2?1.91A/cm

32、空气隙磁密 B??Fs?1.48?60.00637 ??0.67T6?6A?13995?.221033、齿部磁路计算长度

r?211.5??4.4?12.97mm 定子 圆底槽 Lt1?(h1?1h)2?111313转子 平底槽 Lt2?h1??220mm 2h234、轭部磁路计算长度

'1?(D1?hj1)1?(210?15.77)定子 Lj1???50.82mm

22p22?3''?(D?h11?(48?29.15)i2j2)转子 L'j2???20.19mm 22p22?335、有效气隙长度 气隙系数计算如下：

K?1?t1(4.4??0.75b01)12.92(4.4?0.35?0.75?3.5)??1.295 22t1(4.4??0.75b01)?b0112.92(4.4?0.35?0.75?3.5)?3.5t2(4.4??0.75b02)14.02(4.4?0.35?0.75?1)??1.032 2t2(4.4??0.75b02)?b0214.02(4.4?0.35?0.75?1)?12K?2?K??K?1K?2?1.295?1.032?1.34

有效气隙长度 ?ef?K???1.3?40.?35mm0. 47136、齿部磁压降 定子 Ft1?Ht1Lt1?16.3?12.?9?71?0 2A1.14 A27.2 转子 Ft2?Ht2Lt2?13.6?20??110?37、轭部磁压降 由Cj?f()曲线可知

?h'j2?h'jh'j1??15.77?0.20 Bj1?1.18T于是Cj1?0.68 77.49?29.15?0.38 Bj2?0.6T4 于是Cj2?0.22 77.49 定子

Fj1?Cj1Hj1L'j1?0.68?6.16?50.82?10?3?0.21A

转子 Fj2?Cj2Hj2L'j2?0.22?1.91?20.19?10?3?0.01A 38、空气隙磁压降 F??39、饱和系数 Ks?K??B??0?1.3?4?30?.35?1074??1?00.676?252.A4 2F??Ft1?Ft2252.42?21.14?27.2??1.19 F?252.42Ks?Ks'1.19?1.20 误差???0.8%??1%（合格）

Ks'1.2040、总磁压降

F0?FF2?F52.42?21.1?4??tF1?tj1?Fj22?27.?2 0A0.?21?0.1300.941、满载磁化电流 Im?2pF0?0.m91N1Kdp12?3?300.98?2.73A6

0?.9?3?2520.97??42、满载磁化电流标幺值 ImIm2.736??0.5 7Ikw4.82

?43、励磁电抗标幺值 Xm?11??1.75 ?Im0.57三、参数计算 44、线圈平均半匝长

定子线圈节距

?y??[Di1?2(h0?h1?)h?21r]21?[14?811??2p2(?0.8?0.95?)2?310.554.4]?87.1mm1 平均半匝长 lc?lB?Kc?v?180?2?15?1.2?87.11?314.53mm 45、单层线圈端部平均长 lB?2d1?Kc?v?2?15?1.2?87.11?134.53mm 46、漏抗系数

Cx?0.263(N1Kdp1)2lefPN2pUN?0.263(252?0.97)2?180.7?5.5?10??10?3?0.036 23?380?347、定子槽比漏磁导

由于的单层绕组，整距，节距漏抗系数KU1?KL1?1.0

?U1?h012h110.82?0.95????0.41 b01b01?b113.53.5?6.8h2111.5?0.95b6.8??1.20 11??0.77 查表可知?L1?0.68 2r212?4.42r212?4.4由于

定子槽比漏磁导 ?s1?KU1?U1?KL1?L1?0.41?0.68?1.09 48、定子槽漏抗 Xs?1?49、定子谐波漏抗

2m1plt?s12?3?3?180?1.09C??0.036?0.02 x22Z1Kdpl36?0.97?180.71efX??1?m1??s2?2?efKdp1KsCx?3?77.45?0.0265?0.036?0.042 22??0.47?0.97?1.250、定子端部漏抗

?XE1?0.2lB134.53C?0.2??0.036?0.006 x22lefKdp1180.7?0.97????51、定子漏抗 X? 20.?042?0.0061?Xs1?X??1XE?10.0?0.06852、转子槽比漏磁导

?U2?h020.5hb20?1.536.3??0.5 由于22??7.10 12??2.42 b021b222.6b222.6查表可知?L2?0.86

转子槽比漏磁导 ?s2??U2??L2?0.5?0.86?1.36 53、转子槽漏抗 Xs?2?2m1plt?s22?3?3?180?1.36Cx??0.036?0.027 Z2lef33?180.7m1??RCx?3?77.45?0.029?0.036?0.043

?2?0.47?1.254、转子谐波漏抗 X??2?55、转子端部漏抗

?XE2?(?2?efKs0.2523Z2DR2m1p0.2523?33?122.72?3?3)()Cx?()()?0.036?0.003

2plef?2pZ22?3?180.7?2?333bsk2?12.922)X?2?0.5?()?0.043?0.018 t214.02??0.5(56、转子斜槽漏抗 Xsk57、转子漏抗

?????X??X?X?X?X2s2?2E2sk?0.27?0.043?0.003?0.018?0.334 ???58、总漏抗 X??X??X1?2?0.068?0.334?0.402

59、定子直流电阻

R1??2N1lc2?252?314.53?6?0.0217?10??2.477? '1.33Nt1Ac1a11??()2?12Ikw4.82?2.477??0.0314 UN?38060、定子相电阻标幺值 R1??R161、有效材料 定子导线重量

Gw?ClcNs1Z1Ac'1Nt1?'1.33?10?32?1.05?314.53?10?42?36??()?1?8.9?103?6.17Kg

2?3硅钢片重量

'GFe?KFelt(D1??)2?Fe?0.95?180?10?3?(210?10?3?5?10?3)2?7.8?103?61.65Kg

62、转子电阻 导条截面积

AB?1111(b02?b12)h12?(b12?b22)h22?(1?6.3)?1.53?(6.3?2.6)?18.47=872222.78mm2

导条电阻折算值

2?34m(NK)Kl4?3?(252?0.97)211dp1'?61.04?135.53?10BBRB???0.0434?10?ABZ287.78?10?633=1.51?

端环电阻折算值

2DRZ24m1(N1Kdp1)R??2?p2ABZ2'R122.7?10?3?334?3?(252?0.97)2?0.0434?10??0.78? 2?62???3?87.78?1033?6?'导条电阻标幺值 RB?RBIkw4.82?1.51??0.019 UN?380Ikw4.82?0.78??0.010 UN?380?'端环电阻标幺值 RR?RR???转子电阻标幺值 R2?RB?RR?0.019?0.010?0.029

四、工作性能计算

63、满载时定子电流有功分量标幺值 I1?p?64、满载时转子电流无功分量标幺值

?X?0.068?1?1??1?1??1.039Xm1.751?N?1?1.17 85.3%???2??2Ix??1X?I1p[1?(?1X?I1p)]?1.039?0.402?1.172?[1?(1.039?0.402?1.17)2]?0.70865、满载时定子电流无功分量标幺值

??I1?Q?Im?IX?0.57?0.708?1.278

66、满载时电势标幺值

?KE?1??L?1?(I1?pR1??I1?QX?1)?1?(1.17?0.099?1.278?0.068)?0.797

'而开始假设KE?1??L?0.91 误差'KE?KE0.91?0.797??12.4%??0.5% 'KE0.91'KE?KE0.797?0.91K?KE??0.797??0.8 重新计算第22~66项

88''E中有关各项：

'22、E1?(1??L)UN??0.80?380?307.8V

23、??E1307.8??0.00567Wb

4KNmKdp1fN14?1.11?0.97?50?252Fs?1.486?0.00567??1.30T Ht1?8.90A/cm At16494.58?10?6Fs?1.486?0.00567??1.28T Ht2?8.36A/cm ?6At26649.34?1028、Bt1?29、Bt2?30、Bj1?31、Bj2?32、B??1?10.00567 ??1.05T Hj1?4.33A/cm2Aj122696.67?10?61?10.00567??0.57T Hj2?1.74 A/cm?62Aj224984.65?10Fs?1.486?0.00567??0.60T A?13995.22?10?636、Ft1?Ht1Lt1?8.9?12.97?10?1?11.54A Ft2?Ht2Lt2?8.36?20??110? A.721637、 Fj1?Cj1Hj1L'j1?0.68?4.33?50.82?10?3?0.15A

Fj2?Cj2Hj2L'j2?0.22?1.74?20.19?10?3?0.008A

38、F??39、Ks?K??B??01.34?0.35?10?3?0.6??224.04A ?74??10F??Ft1?Ft2224.04?11.54?16.72??1.18 F?224.04Ks?Ks'1.18?1.20 误差???1%（合格）

Ks'1.2040、F0?F??Ft1?Ft2?Fj1?Fj2?252.42?21.14?27.2?0.21?0.01?300.98A 41、Im??42、Im?2pF02?3?300.98??2.736A

0.9m1N1Kdp10.9?3?252?0.97Im2.736??0.57 Ikw4.8211??1.75 ?Im0.57m1??s2?2?efKdp1Ks?43、Xm?49、X??1?Cx?3?77.45?0.0265?0.036?0.042 22??0.47?0.97?1.2????51、X??X?X?X1s1?1E1?0.02?0.042?0.006?0.068

54、X?2??m1??R?2?efKsCx?3?77.45?0.029?0.036?0.044

?2?0.47?1.2??0.5(56、Xskbsk2?12.922)X?2?0.5?()?0.044?0.019 t214.02?????57、X??X?X?X?X2s2?2E2sk?0.27?0.044?0.003?0.019?0.336 ???58、X??X?1?X?2?0.068?0.336?0.404 ?X?0.06864?1?1??1?1??1.039Xm1.75???2??2Ix??1X?I1p[1?(?1X?I1p)]?1.039?0.404?1.172?[1?(1.039?0.404?1.17)2]?0.713??65、I1?Q?Im?IX?0.57?0.713?1.283

?66、KE?1??L?1?(I1?pR1??I1?QX?1)?1?(1.17?0.0314?1.283?0.068)?0.797 ''而开始假设KE?1??L?0.8 误差'KE?KE0.8?0.797??0.375%??0.5% 'KE0.8合格。

??67、空载电势标幺值 1??0?1?ImX?1?1?0.57?0.068?0.961

68、空载时定子齿磁密 Bt10?1??00.961Bt1??1.3?1.57T 1??L0.797 Ht10?30.4A/cm 69、空载时转子齿磁密 Bt20?1??00.961Bt2??1.28?1.54T 1??L0.797 Ht20?25.0A/cm 70、空载时定子轭磁密 Bj10?1??00.961Bj1??1.05?1.27T 1??L0.797 Hj10?8.1A/cm 71、空载时转子轭磁密 Bj20?1??00.961Bj2??0.57?0.65T 1??L0.797 Hj20?1.94A/cm

72、空载时气隙磁密B?0?1??00.961B???0.6?0.723T 1??L0.79773、空载定子齿磁压降 Ft10?Ht10Lt1?30.4?12.97?10?1?39.429A 74、空载转子齿磁压降 Ft20?Ht20Lt2?25?20?10?1?50A 75、空载定子轭磁压降

Fj10?Cj1Hj10L'j1?0.68?8.1?50.82?10?3?27.992A

76、空载转子轭磁压降

Fj20?Cj2Hj20L'j2?0.22?1.94?20.19?10?3?0.862A

77、空载气隙磁压降 F?0?78、空载总磁压降

K??B?0?01.34?0.35?10?3?0.723??269.974A

4??10?7F00?F?0?Ft10?Ft20?Fj10?Fj20?269.974?39.429?50?27.922?0.862?388.187A79、空载磁化电流 Im0?2pF002?3?388.187??3.529A

0.9m1N1Kdp10.9?3?252?0.9780、定子电流标幺值 I1??I1?P2?I1?Q2?1.172?1.2832?1.736

定子电流实际值 I1?I1?Ikw?1.736?4.82?8.368A 81、定子电流密度 J1?m1N?1I1I18.368??6.026A/mm2 'a1Nt1Ac11?1??(1.33)22?3?504?8.368?27.226A/mm

??14882、线负荷 A1??Di183、转子电流标幺值 I2??I1?P2?Ix?2?1.172?0.7132?1.370

转子电流实际值

?I2?I2Ikwm1N?1Kdp1Z2?1.37?4.82?3?504?0.97?293.479A

33端环电流实际值 IR?I284、转子电流密度

导条电密 JB?端环电密 JR?Z233?293.479??514.056A 2?p2???3I2293.479??3.343A/mm2 AB87.78IR514.056??5.856A/mm2 AB87.78??2?2?IR?1.736?0.0314?0.095 85、定子电气损耗 PCu111? PCu1?PCu1PN?0.095?5.5?0.523kW

??2?286、转子电气损耗 pAi2?I2R2?1.37?0.029?0.054

pAi2?p?Ai2PN?0.054?5.5?0.297kW 87、附加损耗 ps??0.015（铸铝转子，6极） ps?ps?PN?0.015?5.5?0.0825kW

88、机械损耗 pfw?()2D14?104?()2?2104?104?19.448W 机械损耗标幺值 p??fw3p33pfwPN?19.448?0.004 550089、定子铁耗 （1）定子齿重量

'Gi?2pAi1L'i1?Fe?2?3?6494.58?12.97?7.8?103?3.942Kg

（2）定子轭重量

'Gj?4pAj1L'j1?Fe?4?3?2696.67?50.82?7.8?103?12.827Kg

（3）损耗系数 由Bt10?1.57T和Bj10?1.27T 可知phei?5.98W/Kg 和

phej?3.38W/Kg

（4）定子齿损耗 pFei?pheiGi?5.98?3.942?23.57W （5）定子轭损耗 pFej?phejGj?3.38?12.827?43.36W

（6）定子铁耗 pFe?k1pFei?k2pFej?2.5?23.57?2?43.36?145.65W

? 铁耗标幺值 pFe?pFe145.65??0.026 PN5.5?10390、总损耗标幺值

?p???????P?p?p?p?pCu1Ai2sfwFe?0.095?0.054?0.015?0.004?0.026?0.194??91、输入功率 PN1?1??p?1?0.194?1.194

?p??PN192、效率 ??1??1?0.194?0.838 1.194?'??0.853?0.838 误差'??1.64%??0.5% 重新计算第

?0.85363~92项中有关各项。 63、I1?p?11??1.19 ?''84%???2??264、Ix??1X?I1p[1?(?1X?I1p)]

?1.039?0.404?1.192?[1?(1.039?0.404?1.19)2]?0.732

??65、I1?Q?Im?IX?0.57?0.732?1.302

?66、KE?1??L?1?(I1?pR1??I1?QX?1)?1?(1.19?0.099?1.334?0.068)?0.791

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