Ansoft感应电机设计算例.docx
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Ansoft感应电机设计算例
Ansoft-感应电机设计算例
11kW、380V、3相感应电机
（未标注长度单位：
mm）
1、电机数据
1.1额定数据
额定功率PN=11kW；
额定电压UN=380V；
相数m=3相；
频率f=50Hz；
极对数p=2；
额定转速：
1460r/min
定子绕组接法：
∆接；
B级绝缘；封闭型自扇冷却，主要技术指标按技术条件JB3074-82的规定
1.2主要尺寸
定子外径D1=260；
定子内径Di1=170；
转子外径D2=169；
转子内径Di2=60；
铁心长度lt=155；
定子槽数Z1=36；
转子槽数Z2=26。
1.3定子数据
定子槽数数据：
见图1
图1定子槽型数据
槽绝缘厚度：
0.3
定子绕组数据：
单层交叉时，节距：
1~9、2~10、11~18
每线圈匝数：
29；
线规：
2⨯1.3，漆层厚度：
0.08（双边）
并联支路数：
1
每相串联匝数：
174
绕组端部直线部分长度：
15
75︒C时铜线电阻率：
0.0217⨯10-6Ω.m
硅钢片密度：
7.8⨯103kg/m3
铜材密度：
8.9⨯103kg/m3
1.4转子数据
转子槽型及端环数据：
见图2
转子内径：
60
a）b）
图2转子槽型及端环数据
75︒C时铝材电阻率：
0.0434⨯10-6Ω.m
1.5其他数据
杂耗系数：
0.02
机械损耗：
102.8W
铁心材料：
D23
图3绕组排列（可以得到端部连接）
铝材的编辑结果需要看最后的计算结果（SolutionData），在SolutionData中给出的是铝材75︒C时的电阻率（单位：
Ω.mm2/m）,但铝材输入编辑时给定的是75︒C时的电导率（单位：
Siemens/m）:
1Siemens/m=1/Ωm。
正常铝在75︒C时的电阻率为0.0434Ω.mm2/m=0.0434⨯10-6Ωm，化为电导率为23041475Siemens/m，因此在编辑铝材时需要赋23041475Siemens/m时的电阻率。
2.2计算结果
2.2.1Performance
2.2.2DesignSheet
2.2.3Curve
2.2.4课本计算与RmxPrt计算结果比较
课本手算结果
RmxPrt
Maxwell
一般计算
定子线圈平均半匝长
340
322.7
槽满率（%）
76
74.16
基波绕组系数
0.9598
0.9598
铜消耗（kg）
8.80
7.96
铁消耗（kg）
80.66
79.64
铝消耗（kg）
2.44
参数计算
定子电阻（75︒C,Ω）
0.9674
0.918
转子电阻（75︒C,Ω）
0.861952
定子漏抗（Ω）
2.6348
2.285
转子漏抗（Ω）
4.499
空载计算
气隙磁密（T）
0.7218
定子齿磁密（T）
1.524
定子轭磁密（T）
1.337
转子齿磁密（T）
1.384
转子轭磁密（T）
1.296
定子电流（A）
4.39
4.372
负载计算
气隙磁密（T）
0.6884
0.71
定子齿磁密（T）
1.453
1.486
定子轭磁密（T）
1.275
1.29
转子齿磁密（T）
1.320
1.283
转子轭磁密（T）
1.236
1.251
额定转速（r/min）
1460
1460
定子电流（A）
12.63
12.26
12.12
电机转矩（Nm）
71.91
71.91
71.77=72.45（电磁转矩）-0.673（机械转矩，根据RmxPrt）
效率（%）
89.07
89.7
功率因数
0.858
0.862
定子铜耗（W）
463
414
转子铜耗（W）
323
299
铁耗（W）
233
227.0
机械耗（W）
102.8
102.8
杂耗（W）
220
220
定子电流密度（A/mm2）
4.76
4.618
线负荷（A/mm）
24.69
23.96
热负荷（A/mm3）
117.52
110.67
转子导条电流密度（A/mm2）
3.26
3.135
转子端环电流密度（A/mm2）
2.22
2.03
起动性能计算
起动电流倍数
5.87
6.18
起动转矩倍数
2.07
1.829
最大转矩倍数
2.275
2.85
3．2D-FEM计算（由RmxPrt导入）
3.1计算过程
运行完RmxPrt项目后，执行RMxprt/AnalysisSetup/CreateMaxwellDesign
Ansoft12版本可以采用一键式将RmxPrt模型直接导入到2D截面中，自动完成几何模型的绘制、材料定义、激励源添加、边界条件给定、网络剖分和求解参数设置等前处理项，用户只需进行简单进行求解和后处理即可。
注意这一一键式导入方式仅限于2D的瞬态场，若进行其他场分析需要用户自己设置。
这一软件自动生成的瞬态计算模型，对应的计算为转子在额定转速（1460r/min）时的恒速运行，所模拟的是额定速度下三相绕组电流和转子上的电磁转矩。
经过较长的时间得到结果：
3.2输出结果
3.2.1电流波形和转矩波形和大小
双击Results中的WindingCurrents和Torque，得到图4和图5所示的三相电流和转矩波形。
注意：
软件自动给的工况是转子在0时刻已经被拖至额定转速，然后在0时刻突然加电，因此电流和转矩在开始时都有一个明显的冲击，所以只观察电流转矩稳定时的值即可。
，
图4三相电流波形
图5转矩波形
从图4可以得到平均转矩值，从图5可以得到稳定后的有效值。
以计算电流有效值为例，方法如下：
在图形区单击右键，
给出有效值大小。
3.2.2
后处理
42D-FEM计算（直接进行Ansoft瞬态场分析）
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