Y802-2三相鼠笼式异步电动机电磁计算及其优化.doc
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密级：
NANCHANGUNIVERSITY
学士学位论文
THESISOFBACHELOR
（2009—2013年）
题目:
Y802-21.1kW三相鼠笼式异步电动机电磁计算及其优化
学院:
信息工程学院系别:
电气信息及其自动化
专业:
电机电器
班级:
091
学生姓名:
陈振
学号:
6100309002
指导老师:
戴文进
起讫日期:
2012年12月24日－2013年5月4日
毕业设计任务书
题目：
Y802-21.1kW三相鼠笼式异步电动机
电磁计算及其优化
学院：
信息工程学院系：
电气信息及其自动化
专业：
电机电器
班级：
091
学号：
6100309002
学生姓名：
陈振
起讫日期：
2013.3.24~2013.6.4
指导教师：
戴文进职称：
教授
系分管主任：
审核日期：
..
说明
1.毕业设计任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下达到学生。
2.进度表由学生填写，每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕业设计工作
检查的主要依据。
3.学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，3周内提交给指导教师
批阅。
4.本任务书在毕业设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文评阅和毕业
设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要内容之一。
一、毕业设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求）
1、原始数据
①型号：
Y②额定功率：
=1.1KW
③额定电压：
④额定转速：
⑤额定频率：
2、主要性能指标
①效率：
②功率因数：
③最大转矩倍数：
④起动转矩倍数：
⑤起动电流倍数：
3、设计中选用的基值
①电压基准值：
V为电动机额定相电压
②功率基准值：
=1.1KW为电动机额定功率
③电流基准值：
为电动机每相的功电流
④阻抗基准值：
⑤转矩基准值：
为电动机额定转矩
4、设计指标要求
①效率：
—计算值，′—修改值②饱和系数：
FT′—修改值，Fт—计算值，
③满载电势标么值：
（1-εl）′—修改值，（1-εL）—计算值
④起动电流倍数：
IST′—修改值，IST—计算值
5、电磁设计中若干参数的选择及经验数据
①槽满率：
sf=75%-80%
②槽绝缘厚：
采用聚脂薄膜和聚脂无纺布复合材料（DMD，DMD+M和DMDM）
H80—H112Ci=0.25（mm）
H132—H160Ci=0.3（mm）
H180—H280Ci=0.35（mm）
③槽楔厚h：
槽楔采用新型软槽楔和3240环氧玻璃布压板，计算时厚度h=2mm：
④叠压系数：
H80-H160定子冲片不涂漆时=0.95
H180-H280定子冲片涂漆时=0.92
⑤冲剪余量：
δ=0.5cm
⑥转子斜槽：
为一个定子齿距
⑦定子绕组型式：
H160及以下全部采用单层软绕组；H180及以上采用双层迭绕组
⑧硅钢片材料：
采用D23硅钢片，
⑨导电材料：
定子绕组采用QZ-2型高强度聚脂漆包圆铜线；
转子铸铝，采用AL-1；
线径为0.63-1.0（mm）时，漆膜双面厚度计算时取0.06mm;
线径为1.0-1.6（mm）时，漆膜双面厚度计算时取0.08mm;
⑩设计时杂散损耗假定值：
6、设计要求
①复算原设计方案；
②上机设计三个方案：
在原复算方案的基础上节省材料；
在原复算方案的基础上提高性能；
在原复算方案的基础上既节省材料，又提高性能；
③将最好的一个方案的全部设计步骤、计算过程写出来（要有文档、电子版本及幻灯片）；
④将三个方案进行比较，并用已学过的理论进行分析。
二、毕业设计图纸内容及张数
1、三相异步电动机总装备图1张
2、定子冲片图1张
3、转子装备图1张
4、绕组联接图（只画一相）1张
三、毕业设计实物内容及要求
（1）三相异步电动机手算设计程序，主要是根据电机的额定数据及主要尺寸进行电机基本的磁路计算和参数计算及起动性能计算，要求计算结果误差在允许范围内。
（2）编制程序进行调试并在此基础上综合设计。
（3）提出电动机的效率优化设计方案，采用程序进行优化。
（4）绘制电机定子、转子冲片图，定子绕组图，转子装配图，电机总装配图纸。
四、毕业设计进度计划
序号
各阶段工作内容
起讫日期
备注
1
选择课题，查阅资料，撰写开题报告
3.24~4.4
2
复算原设计方案，反复检查设计中存在的问题
4.7~4.25
3
设计调试三个新方案
4.28~5.9
1.省材料
2.提高性能
3.最优化
4
AutoCAD绘图
5.12~5.16
5
整理资料，完成毕业论文
5.19~6.6
6
毕业答辩
6.9~6.13
五、主要参考资料
⑴：
《中小型三相异步电动机电磁计算程序》第一机械工业部上海电器科
学研究所
⑵：
《三相异步电动机设计原理与实验》沈阳工业大学电机系
⑶：
《小型三相异步电动机技术手册》机械工业出版社季杏法主编
⑷：
《电机学》航空工业出版社戴文进等编著
⑸：
《电机设计》机械工业出版社陈世坤主编
⑹：
《电机设计与计算》龙门联合书局程福秀译
⑺：
《中小型三相异步电动机电磁设计手算程序》南昌大学电气自动化系
电机教研室
⑻：
《电机绕组手册》辽宁科学技术出版社彭友元主编
⑼：
《中小型电机设计手册》机械工业出版社
六、毕业设计进度表（本表每两周由学生填写一次，交指导教师签署审查意见）
第一、二周
（月日至月日）
学生主要工作：
指导教师审查意见：
年月日
第三、四周
（月日至月日）
学生主要工作：
指导教师审查意见：
年月日
第五、六周
（月日至月日）
学生主要工作：
指导教师审查意见：
年月日
第七、八周
（月日至月日）
学生主要工作：
指导教师审查意见：
年月日
第九、十周
（月日至月日）
学生主要工作：
指导教师审查意见：
年月日
第十一、十二周
（月日至月日）
学生主要工作：
指导教师审查意见：
年月日
第十三、十四周
（月日至月日）
学生主要工作：
指导教师审查意见：
年月日
第十五、十六周
（月日至月日）
学生主要工作：
指导教师审查意见：
年月日
第十七、十八周
（月日至月日）
学生主要工作：
指导教师审查意见：
年月日
七、其他（学生提交）
1、开题报告1份
2、外文资料译文1份（2000字以上，并附资料原文）
3、论文1份（8000字以上）
指导教师：
学科组负责人：
学生开始执行
任务书日期2013.03.24
学生姓名
送交毕业设计日期2013.06.07
本科生毕业设计（论文）开题报告
题目：
Y802-21.1kw三相鼠笼式异步电动机
电磁计算及其优化
学院：
信息工程系电机电器
专业：
电机电器
班级：
091
学号：
6100309002
姓名：
陈振
指导教师：
戴文进
填表日期：
年月日
一、选题的依据及意义：
电机是一种机电能量转换或信号转换的电磁机械装置。
就能量转换的功能来看，电机可以分为发电机和电动机两大类。
发电机用以把机械能转换为电能。
在发电站中，通过原动机先把各类一次能源（燃料发出的热能、水的位能、原子能、风能等）蕴藏的能量转换为机械能，然后通过发电机把机械能转换为电能，再经输、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种场合供公众使用。
电动机把电能转换为机械能，用来驱动各种用途的生产机械和装置，满足不同的需求。
另外，电力变压器则是将一种交流电压、电流转换成同频率的另一种电压、电流的静止电器。
根据应用场合的要求和电源不同，电动机有直流电动机、交流同步电动机、交流感应电动机，以及满足不同要求的特种电动机[1]。
纵观电机的发展，其应用范围不断扩大，使用要求不断提高，结构类型不断增多，理论研究也不断深入，技术水平逐步提高。
二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：
在大型机组及其采用的某些新材料、新结构的基础上，在充分保证可靠性和足够的运行经验的前提下，稳步发展更大机组；于此同时，努力寻求更好的绝缘材料和结构，以提高电压等级；并采用更为合理的励磁系统与冷却系统，以提高运行的稳定性和在可供应的转子锻件范围内提高单机容量等等。
20世纪60年代以来，一些主要工业国家还相继发展了中小型电机的新系列，或对原有系列进行了改型，其共同点如下：
应用电子计算机进行设计，从而提高了计算精度，缩短了设计周期。
功率等级和安装尺寸尽量与国际电工委员会的标准接近。
由注意“小型轻量化”（减轻重量、降低中心高）转为注意“省能化”和“无公害化”，提高效率和降低噪声。
积极采用新材料。
目前B级绝缘的电极所占的比重日益增大，E级减少，而且呈现向F级过渡的趋势、有的为了提高电机的使用寿命和可靠性，把F级当作B级，留有较大的温升裕度；在同一系列中，按电机温升高低或机座号大小，分别采用E、B、F级绝缘、在电机中普遍采用无硅低碳冷轧电工钢片、半冷轧无取向硅钢片和磁性槽楔。
另外，有的国家还发展铝线电机新系列。
扩大原有的功率划分范围，改进结构，提高通用化程度，注意维修使用方便。
中小型同步电机和感应电机都大量采用箱型结构或通用定子，小型电机采用密封轴承，中型电机采用不停机添加润滑脂的滚动轴承并有甩油盘自动排除废油
三、本课题研究内容
电机设计是一个非线性数值计算问题，且变量很多，一台三相感应电动机设计参数多达几十个，因此，电机设计要建立合理的数学模型，并运用先进的计算工具和设计方法，以及丰富的设计经验，需要经过设计、调整、再设计的多次反复，才能得到满意结果[3]。
计算机在电机设计中的应用经历了从简单到复杂的三个阶段，即从“校核计算”到“综合设计”最后进入“优化设计”[4]。
感应电动机设计紧紧围绕“用户要求——主要尺寸关系——磁路计算——参数计算（饱和和集肤效应）——损耗计算——机械、结构设计——工作性能及启动性能计算”这一主线进行[5]。
电机的电磁计算可以采用磁路法进行手算或利用电机的计算机辅助设计计算。
另外，还可以采用场的思想，建立合理的数学模型利用有限元法进行计算。
采用磁路法依赖于计算者的个人经验且很难考虑到磁路的饱和效应以及转子起动时的集肤效应。
而采用场的思想，利用有限元法，，只需给定输入的电压或电流，就可以计算电机内部实际的电磁场分布，而电机内部各部分的实际饱和情况、转轴上的负载变化、采用各种槽楔时的影响都可以被直接考虑进去[6]。
MATLAB是新一代的科学与工程计算软件，不仅具有传统的交互编程功能，而且提供了丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据处理、信号与图象处理等工具。
MALAB在电机的电磁计算、电机运行特性仿真以及电机控制仿真中应用广泛，通过MATLAB仿真可以作出电机的工作特性曲线，以分析电机的性能。
四、本课题研究方案
（1）三相异步电动机手算设计程序，主要是根据电机的额定数据及主要尺寸进行电机基本的磁路计算和参数计算及起动性能计算，要求计算结果误差在允许范围内。
（2）编制程序进行调试并在此基础上综合设计。
（3）提出电动机的效率优化设计方案，采用程序进行优化。
（4）绘制电机定子、转子冲片图，定子绕组图，转子装配图，电机总装配图纸。
五、研究目标、主要特色及工作进度：
序号
各阶段工作内容
起讫日期
备注
1
选择课题，查阅资料，撰写开题报告
3.24~4.4
2
复算原设计方案，反复检查设计中存在的问题
4.7~4.25
3
设计调试三个新方案
4.28~5.9
1.省材料
2.提高性能
3.最优化
4
AutoCAD绘图
5.12~5.16
5
整理资料，完成毕业论文
5.19~6.6
6
毕业答辩
6.9~6.13
六、参考文献：
⑴：
《中小型三相异步电动机电磁计算程序》第一机械工业部上海电器科
学研究所
⑵：
《三相异步电动机设计原理与实验》沈阳工业大学电机系
⑶：
《小型三相异步电动机技术手册》机械工业出版社季杏法主编
⑷：
《电机学》航空工业出版社戴文进等编著
⑸：
《电机设计》机械工业出版社陈世坤主编
⑹：
《电机设计与计算》龙门联合书局程福秀译
⑺：
《中小型三相异步电动机电磁设计手算程序》南昌大学电气自动化系
电机教研室
⑻：
《电机绕组手册》辽宁科学技术出版社彭友元主编
⑼：
《中小型电机设计手册》机械工业出版社上海电器科学研究所编著
学士学位论文原创性申明
本人郑重申明：
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
作者签名：
日期：
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在年解密后适用本授权书。
本学位论文属于
不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）
作者签名：
日期：
导师签名：
日期：
NANCHANGUNIVERSITY
学士学位论文
THESISOFBACHELOR
（2009—2013年）
题目:
Y802-21.1KW三相鼠笼式异步电动机电磁计算及其优化
学院:
信息工程学院系别:
电气信息及其自动化
专业:
电机电器
班级:
091
学生姓名:
陈振
学号:
6100309002
指导老师:
戴文进
起讫日期:
目录
摘要 I
ABSTRACT II
绪论 1
第1章异步电机概念 2
1.1异步电机的类型、特点和用途 2
1.2异步电机的发展趋势 3
第2章三相异步电动机的基本结构和工作原理 5
2.1三相异步电动机的基本结构 5
2.2三相异步电动机的铭牌数据与主要系列 6
2.3三相异步电动机的工作原理 8
2.4三相异步电动机的机械特性和工作特性 9
第3章电机设计基本理论 10
3.1电机制造与设计的概况 10
3.2电磁设计 10
第4章毕业设计手算程序及优化方案 13
4.1手算程序 13
一、额定数据及主要尺寸 13
二、磁路计算 16
三、参数计算 19
四、起动计算 26
4.2优化方案 28
结论 31
参考文献 32
附录I.CAD图 34
.
Y802-21.1kW三相鼠笼式异步电动机电磁计算及其优化
摘要
本文阐述了三相异步电动机的设计，介绍了异步电动机的特点、类型和用途，从而引出三相异步电动机的类型和结构，进一步阐述了三相异步电动机的铭牌数据、技术要求、工作原理、机械特性和工作特性等，这些都是为下一步的电动机设计做准备的。
电动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，因此遇到错综复杂的矛盾。
而本文全面地、综合地看待了这个问题，充分协调了电动机的耗材量与各项性能之间以及技术指标和经济指标之间的关系。
作者先按照电动机的手算程序进行手算工作，了解了国家的有关标准规定，熟悉了电动机各项指标，为优化方案打了个基础。
方案一中在追求节省材料时，会导致电机性能降低。
方案二中采取措施提高效率、功率因数也会使起动电流变大。
综合考虑各方面得失，最后得出一个既节省材料又提高性能的方案。
最后，为了使本设计直观，也为了便于生产，用CAD绘制了定子冲片图、转子装配图、绕组连接图和总装图，附在论文附录中。
关键词：
异步电动机；设计；优化；绘图
..
TheElectromagneticCalculationandOptimizationofThree-phaseSquirrel-cageAsynchronousMotorY802-21.1kW
Abstract
Thispaperexpoundsthedesignofthreephasesquirrel-cageasynchronousmotor.Thispapershowsthecharacter,typeusageofinductionmotor.Insuccession,itintroducesthetypeandframeworkofthreephasesquirrel-cageasynchronousmotor,andfarthersetforthitsrateddata,technicalspecification,operationtheory,mechanismspecialty,run
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