課程設(shè)計---三相異步電動機的電磁設(shè)計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p>　　第一章 緒論4</p><p>　　第二章 三相異步電動機的基本介紹4</p><p>　　2.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2

2、.1.1 定\轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)組成6</p><p>　　2.1.2 工作原理6</p><p>　　2.2 異步電動機存在的缺點6</p><p>　　2.3電機主要尺寸比的選擇及一般方法7</p><p>　　2.3.1主要尺寸比的選擇7</p><p>　　2.3.2確定主要尺寸的一般方法8</p&g

3、t;<p>　　第三章 三相異步電動機的內(nèi)部機構(gòu)構(gòu)設(shè)計9</p><p>　　3.1 磁路計算9</p><p>　　3.1.1電磁負荷匹配9</p><p>　　3.1.2 繞組型式的選擇10</p><p>　　3.1.3氣隙磁壓降的計算11</p><p>　　3.1.4齒軛部磁壓降計算

4、12</p><p>　　3.2定子繞組與鐵心的設(shè)計13</p><p>　　3.2.1 定子槽數(shù)的選擇13</p><p>　　3.2.2 定子繞組形式和節(jié)距的選擇13</p><p>　　3.3 定、轉(zhuǎn)子的設(shè)計15</p><p>　　3.3.1 沖片尺寸的確定15</p><p&g

5、t;　　3.3.2 定子槽形的確定16</p><p>　　3.3.3轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計17</p><p>　　3.4 工作性能計算18</p><p>　　3.4.1定子電流I1的計算19</p><p>　　3.4.2 功率因數(shù)的計算20</p><p>　　3.4.3 效率的計算20</p&

6、gt;<p>　　3.4.4額定轉(zhuǎn)差率的計算20</p><p>　　3.4.5 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)21</p><p>　　3.5 起動性能計算21</p><p>　　3.5.1 感應(yīng)電動機起動時漏磁路飽和效應(yīng)及其對漏抗的影響21</p><p>　　3.5.2集膚效應(yīng)及其對轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響22</p>&l

7、t;p>　　3.5.3 起動電流和起動轉(zhuǎn)矩的計算22</p><p>　　3.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計23</p><p>　　3.6.1 任務(wù)與要點23</p><p>　　3.6.2 絕緣結(jié)構(gòu)24</p><p>　　3.6.3 繞組及鐵心的固定27</p><p>　　3.6.4 鐵心28</p>

8、;<p>　　第四章 結(jié)論與展望30</p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，運用可靠、效率較高，價

9、格低廉，堅固耐用等優(yōu)點。它在工農(nóng)業(yè)和日常生活中獲得最為廣泛的應(yīng)用。在電網(wǎng)的總負荷中，異步電動機用電量約占60%以上。</p><p>　　本文是對三相異步電動機做出深入的剖析與設(shè)計。三相異步電動機是一種具有高效率、低磨損、低噪聲的電機機種.本設(shè)計在介紹三相異步電動機設(shè)計中，關(guān)于相數(shù)、極數(shù)、槽數(shù)及繞組連接方式的選擇方法和應(yīng)遵從的規(guī)律.而且針對電動機結(jié)構(gòu)特點和工作性能，在電樞反應(yīng)理論基礎(chǔ)上設(shè)計出功率為7.5KW的交流

10、電動機。 </p><p>　　關(guān)鍵詞： 三相異步電動機 電磁設(shè)計 結(jié)構(gòu)設(shè)計 電機性能 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Induction motor has a simple structure, easy to manufacture, use, reliable, efficient,

11、 inexpensive, durable and so on. It is in industry, agriculture and daily life to get the most widely used. The total load in the network of the asynchronous motor electricity consumption accounts for about 60%. This ar

12、ticle is a three-phase asynchronous motor in-depth analysis and design. Three-phase asynchronous motor is a high efficiency, low wear, low noise motor models. This design introduces the design o</p><p>　　Key

13、words: Three-phase asynchronous Motor electromagnetic Design of electrical Properties of structural design </p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　三相異步電動機又稱為三相感應(yīng)電動機，感應(yīng)電動機是基于氣隙旋

14、轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電動機。由于轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，因此稱為感應(yīng)電動機。感應(yīng)電動機與其它電動機相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠及重量輕成本低等優(yōu)點。此外感應(yīng)電動機還還便于派生各防護型式以使用不同環(huán)境條件的需要，也有較高的效率和較好的工作特性。由于感應(yīng)電動機具有上述許多優(yōu)點，它是電動機領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種電動機。例如:中小型軋鋼設(shè)備,礦山機械,機床,起重運輸機

15、械,鼓風(fēng)機,水泵,和農(nóng)副產(chǎn)品加工機械等都大部分采用三相異步電動機來拖動。</p><p><b>　　技術(shù)要求</b></p><p>　　1、主要內(nèi)容：三相異步電動機，其轉(zhuǎn)子為籠型轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、成本低廉、效率較高、堅固耐用等優(yōu)點。 </p><p>　　2、主要技術(shù)性能指標：</p><p>　　1）效率

16、 </p><p>　　2）功率因數(shù) cos=0.85</p><p>　　3)相數(shù) m=3（Y接法）；</p><p>　　4)額定轉(zhuǎn)速 nN=1450r/min；</p><p>　　5)額定頻率 fN=50HZ；</p><p>　　6)絕緣等級

17、 B級；</p><p>　　7)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) TN=2.2</p><p>　　第二章 三相異步電動機的基本介紹</p><p>　　2.1三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　三相異步電動機由兩個基本部分構(gòu)成：固定部分—定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子按其結(jié)構(gòu)可分為籠型和繞線型兩種。下面主要是介紹三項籠型異步電動機，其結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示

18、，由圖可看出其結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。結(jié)構(gòu)示意圖如2-2所示。</p><p>　　圖2-1 三相籠型異步電動機結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—定子鐵心；</p><p>　　7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機座；10—后端蓋；11—風(fēng)罩；12—風(fēng)扇</p><p>　　圖2-2 三相電動機的機構(gòu)示意圖

19、</p><p>　　1—定子繞組；2—定子；3—轉(zhuǎn)子；4—機座</p><p>　　2.1.1 定\轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)組成 </p><p><b>　　1.定子的結(jié)構(gòu)組成</b></p><p>　　定子由定子鐵心、機座、定子繞組等部分組成，定子鐵心是異步電動機磁路的一部分，一般由0.5毫米厚的硅鋼片疊壓而成，用壓圈及扣片固

20、緊，各片之間相互絕緣，以減少渦流損耗。</p><p>　　定子繞組是由帶有絕緣的鋁導(dǎo)線或銅導(dǎo)線繞制而成的，小型電機采用散下線圈或稱軟繞組，大中型電機采用成型線圈，又稱為硬繞組。</p><p><b>　　2.轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)組成</b></p><p>　　轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子支架、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等部分組成，轉(zhuǎn)子鐵心和定子鐵心一樣，也是由0.

21、5毫米硅鋼片疊壓而成。鼠籠型轉(zhuǎn)子的繞組是由安放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的裸導(dǎo)條和兩端的環(huán)形端環(huán)連接而成，如果去掉轉(zhuǎn)子鐵心，繞組的形狀象一個籠子；繞線型轉(zhuǎn)子的繞組與定子繞組相似，做成三相繞組，在內(nèi)部星型或三角型。</p><p>　　2.1.2 工作原理</p><p>　　當(dāng)定子繞組接至三相對稱電源時，流入定子繞組的三相對稱電流，在氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的定子旋轉(zhuǎn)磁場，設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向為逆

22、時針，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體時，將在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e2，電動勢的方向根據(jù)右手定則確定。N極下的電動勢方向用表示，S極下的電動勢用表示，轉(zhuǎn)子電流的有功分量i2a與e2同相位，所以既表示電動勢的方向，又表示電流有功分量的方向。轉(zhuǎn)子電流有功分量與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力fem,根據(jù)左手定則，在N極下的所有電流方向為的導(dǎo)體和在S極下所有電流流向為的導(dǎo)體均產(chǎn)生沿著逆時針方向的切向電磁力fem,在該電磁力作用下，使轉(zhuǎn)子受到了逆時

23、針方向的電磁轉(zhuǎn)矩Mem的驅(qū)動作用，轉(zhuǎn)子將沿著旋轉(zhuǎn)磁場相同的方向轉(zhuǎn)動。驅(qū)動轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子軸端拖動的生產(chǎn)機械的制動轉(zhuǎn)矩相平衡，轉(zhuǎn)子將以恒速n拖動生產(chǎn)機械穩(wěn)定運行，從而實現(xiàn)了電能與機械能之間的能量轉(zhuǎn)換，這就是異步電動機的基本工作原理。</p><p>　　2.2 異步電動機存在的缺點</p><p>　　籠型感應(yīng)電動機存在下列三個主要缺點：</p><p>　?。?

24、）起動轉(zhuǎn)矩不大，難以滿足帶負載起動的需要。當(dāng)前社會上解決該問題的多數(shù)辦法是提高電動機的功率容量（即增容）來提高其起動轉(zhuǎn)矩，這就造成嚴重的“大馬拉小車”，既增加購買設(shè)備的投資，又在長期的應(yīng)用中因處于低負荷運行而浪費大量電量，很不經(jīng)濟。第二種辦法是增購液力偶合器，先讓電動機空載起動，在由液力偶合器驅(qū)動負載。這種辦法同樣要增加添購設(shè)備的投資，并因液力偶合器的效率低于97%，因此至少浪費3%的電能，因而整個驅(qū)動裝置的效率很低，同樣浪費電量，更何

25、況添加液力偶合器之后，機組的運行可靠性大大下降，顯著增加維護困難，因此不是一個好辦法。</p><p>　?。?）大轉(zhuǎn)矩不大，用于驅(qū)動經(jīng)常出現(xiàn)短時過負荷的負載，如礦山所用破碎機等時，往往停轉(zhuǎn)而燒壞電動機。以致只能在輕載狀況下運行，既降低了產(chǎn)量又浪費電能。</p><p>　　（3）起動電流很大，增加了所需供電變壓器的容量，從而增加大量投資。另一辦法是采用降壓起動來降低起動電流，同樣要增加添

26、購降壓裝置的投資，并且使本來就不好的起動特性進一步惡化。</p><p>　　2.3電機主要尺寸比的選擇及一般方法</p><p>　　2.3.1主要尺寸比的選擇</p><p>　　在選定線負荷A和氣隙磁密B后，由式</p><p>　　即可確定電機的D2lef。但D2lef相同的電機，可以設(shè)計的細長，也可以設(shè)計的粗短。為了反映電機這種幾何

27、形狀關(guān)系，通常采用主要尺寸比這一概念。的大小與電機的運行性能、經(jīng)濟性、工藝性等均有密切關(guān)系或?qū)λ鼈儺a(chǎn)生一定影響。現(xiàn)在分別說明不同類型電機的值的選擇。</p><p><b>　　若不變而較大：</b></p><p>　　（1）電機將較細長，即較大而D較小。這樣，繞組端部變得較短，端部的用銅(鋁)量相應(yīng)減少，當(dāng)仍在正常范圍內(nèi)時，可提高繞組銅(鋁)的利用率。端蓋，軸承，

28、刷架，換向器和繞組支架等結(jié)構(gòu)部件的尺寸較小，重量較輕。因此，單位功率的材料消耗較少，成本較低。</p><p>　　（2）今電機的體積未變，因而鐵的重量不變，在同一磁密下基本鐵耗也不變。但附加鐵耗有所降低，機械損耗則因直徑變小而減小。再考慮到電流密度一定時，端部銅(鋁)耗將減小，因此，電機中總損耗下降，效率提高。</p><p>　?。?）由于繞組端部較短，因此，端部漏抗減小。—般情況下，

29、這將使總漏抗減小。</p><p>　?。?）由于電機細長，在采用氣體作為冷卻介質(zhì)時，風(fēng)路加長，冷卻條件變差，從而導(dǎo)致軸向溫度分布不均勻度增大。為此必須采取措施來加強冷卻，例如：采用較復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng)。但在主要依靠機座表面散熱的封閉式電機中，熱量主要通過定子鐵心與機座向外發(fā)散，這時電機適當(dāng)做得細長些可使鐵心與機座的接觸面積增大，對散熱有利(對于無徑向通風(fēng)道的開啟式或防護式電機，為了充分發(fā)揮繞組端部的散熱效果，往往將

30、取得較小)。</p><p>　　（5）由于電機細長，線圈數(shù)目常較粗短的電機為少，因而使線圈制造工時和絕緣材料的消耗減少。但電機沖片數(shù)目增多，沖片沖剪和鐵心疊壓的工時增加，沖模磨損加劇，同時機座加工工時增加，并因鐵心直徑較小，下線難度稍大，而可能使下線工時增多。此外，為了保證轉(zhuǎn)子有足夠的剛度，必須采用較粗的轉(zhuǎn)軸。</p><p>　?。?）由于電機細長，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量與圓周速度較小，這對于

31、轉(zhuǎn)速較高或要求機電時間常數(shù)較小的電機是有利的。</p><p>　　2.3.2確定主要尺寸的一般方法</p><p>　　首先根據(jù)電機的額定功率，利用式和式得出計算功率。然后根據(jù)與n，結(jié)合所設(shè)計電機的特點，利用推薦的數(shù)據(jù)或曲線選取電磁負荷，代入式即可得出。計算時，交流電樞若采用單層整距繞組，可預(yù)?。蝗魹殡p層繞組（線圈節(jié)距時），則可預(yù)取。</p><p>　　然后參考

32、推薦的數(shù)據(jù)選用適當(dāng)?shù)?，即可由已算得的分別求得主要尺寸D與lef。對于感應(yīng)電機和同步電機，同時還要確定它們的定子外徑D1。為了充分利用硅鋼片，減少沖模等工藝的規(guī)格與數(shù)量，加強通用性和考慮系列電機功率等級遞增的需要，我國目前規(guī)定了交流電機定子鐵心的標準外徑D1（見表1），當(dāng)D1>99cm時，應(yīng)采用扇形片。算得D1后，需將其調(diào)整至表1的標準直徑，然后對定子內(nèi)徑Di1與鐵心計算長度lef進行必要調(diào)整。</p><p&g

33、t;　　表2-1 交流電機定子的標準外徑D1 單位：cm</p><p>　　第三章 三相異步電動機的內(nèi)部機構(gòu)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　3.1 磁路計算</b></p><p>　　當(dāng)繞組中通過電流，在電機的有效部分、端部及部分結(jié)構(gòu)零件中就激發(fā)了磁場。為了

34、簡化物理圖象及電磁計算，把電機中的磁場分為主磁場及漏磁場。磁路計算的目的在于確定產(chǎn)生主磁場所必需的磁化力或勵磁磁動勢，并進而計算勵磁電流以及電機的空載特性。通過磁路計算還可以校核電機各部分磁通密度選擇得是否合適。</p><p>　　3.1.1電磁負荷匹配</p><p>　　電磁負荷的匹配直接影響電機的溫升。某電機廠在低壓200kW 2極、高壓450kW 2極電動機上試驗，在維持硅鋼片、

35、銅錢用量不變的情況下，將定、轉(zhuǎn)子各部分電密的比例關(guān)系重新分配，使溫升分別降低，19.5～22.6K及11—16K。其主要原因是電密匹配變化后使溫度場的分布趨于合理。 </p><p>　　盡管隨著電機類型不同，溫度場分布亦不盡相同，但仍有一個共同的規(guī)律。就散熱途徑而言，轉(zhuǎn)子熱量有很大一部分要先傳給定子，再經(jīng)機座或通風(fēng)道，與定子熱量匯集在一起傳給周圍介質(zhì)。除特殊產(chǎn)品外，從散熱觀點看定子情況要比轉(zhuǎn)子優(yōu)越得多。

36、 </p><p>　　以前電機設(shè)計，在溫升計算公式中未納入轉(zhuǎn)子電密(它關(guān)系到轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的熱量)，從溫升計算結(jié)果上顯示不出轉(zhuǎn)子電密的影響，致使某些設(shè)計因轉(zhuǎn)子電密偏高而造成溫度場分布不合理，其結(jié)果是銅線并沒少用，但電機溫升偏高。</p><p>　　經(jīng)過對高壓、低壓、IP44、鑄純鋁轉(zhuǎn)子電機的分析、驗證，推薦下列的匹配關(guān)系。</p><p>　　定子電密：轉(zhuǎn)于導(dǎo)

37、條電密：轉(zhuǎn)子端環(huán)電密4：2：1。</p><p>　　銅條轉(zhuǎn)子、繞線轉(zhuǎn)子及鋁合金轉(zhuǎn)子可在維持與上列匹配關(guān)系相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)子銅耗的前提下，按與純鋁之間的電阻率之差選取相應(yīng)的電密。</p><p>　　磁負荷亦應(yīng)遵循類似的規(guī)則，只是轉(zhuǎn)子部分鐵耗很小，轉(zhuǎn)子部分磁密只要在推薦的范圍內(nèi)選取，其損耗可以忽略不計，電機總的鐵耗可以認為僅由定子齒部鐵耗及定子軛部鐵耗兩部分構(gòu)成。當(dāng)鐵心尺寸確定后，鐵耗隨磁密的增加

38、而增加。當(dāng)齒、軛磁密相近肘，由于軛部體積較大，特別是2、4極電機，其鐵耗常常是齒部的好多倍。所以設(shè)計人員常將軛部磁密選得較低，齒部磁密選得較高，這從計算結(jié)果上看是合適的。但在散熱的途徑中齒部的散熱不如軛部，同時，齒部磁密偏高時，還會使其脈振損耗顯著增加，這些從計算結(jié)果上很難察覺，但卻往往導(dǎo)致溫升增高，因此，齒部磁密不宜偏高。對于外裝壓、小容量、多極數(shù)的電機，當(dāng)采用扣片固緊鐵心時，因軛部小，扣片槽對磁路的影響較大，則軛部磁密不宜過高，并且

39、當(dāng)扣片槽與定子槽數(shù)匹配不當(dāng)使磁路不對稱及軛部過窄時還要產(chǎn)生電磁噪聲。</p><p>　　對于某些結(jié)構(gòu)特殊的電機，如氟里昂冷卻或轉(zhuǎn)軸通冷卻液的電機，則未必遵循上述的匹配規(guī)律。</p><p>　　3.1.2 繞組型式的選擇</p><p>　　繞組的型式，連同其結(jié)構(gòu)參數(shù)對電機的所有電氣性能均產(chǎn)生不同程度的影響。不同型式的繞組按照各自的特性有不同的適用范圍。</

40、p><p>　　改善磁動勢波形是指氣隙磁動勢分布波形接近于正弦波，即其諧波含量減少了，由此帶來的效果是附加損耗、電磁噪聲都減小了；T--s曲線的形狀也改善了，即減少了寄生轉(zhuǎn)矩，提高了起動過程中的最小轉(zhuǎn)矩，提高了繞組系數(shù)則意味著使下降，及效率都得到提高，或者保持島不變，可適當(dāng)?shù)販p少匝數(shù)，或者縮短鐵心，即收到節(jié)銅或硅鋼片的效果。：為削弱較強的5次及7次諧波，雙層繞組應(yīng)采用短節(jié)矩，并使短矩比4/5-5/6。</p&g

41、t;<p>　　在雙層疊繞組中，有散嵌線圈及成型線圈。后者還可以做成分爿線圈，它是將截面積較大的導(dǎo)線一分為二，以免導(dǎo)線過粗使線圈加工及嵌線困難；為繞線方便，在較大容量的散嵌線圈中也采用了分爿式，這給采用半開口槽創(chuàng)造了條件，與采用開口槽比可提高電機的。比如，當(dāng)需要選用一根2mm7.1mm的扁銅線時，可以改為兩根2mm3．55mm的線，按2mm3．55mm制造分爿式小線圈，嵌線后再并聯(lián)在一起。</p><p

42、>　　近年來，隨著絕緣導(dǎo)線質(zhì)量和浸漆質(zhì)量的提高，散嵌線圈已逐漸用到功率較大的電機上。但由此帶來匝間電壓增加，這要通過采用加強絕緣的漆包線或另加匝間絕緣的辦法解決。</p><p>　　3.1.3氣隙磁壓降的計算</p><p>　　在電機中，沿電樞圓周方向氣隙磁場不是均勻分布的。為了計算方便，通常計算是最大氣隙磁通密度所在的磁極中心線處的氣隙磁壓降。它等于 （3-1）</p&g

43、t;<p>　　式中 —單邊氣隙的徑向長度</p><p>　　—極中心線處的氣隙磁場</p><p>　　—氣隙系數(shù)，考慮到因槽口影響使氣隙磁阻增加而引入的系數(shù) </p><p>　　又氣隙場強 （3-2）</p><p>　　式中 —空氣磁導(dǎo)率，通?？烧J為它等于真空中的磁導(dǎo)率，即；

44、</p><p>　　將式（3-2）代入（3-1），得 （3-3）</p><p>　　由式，氣隙磁密的最大值 （3-4）</p><p>　　式中 每極磁通可根據(jù)給定的繞組感應(yīng)電勢確定。</p><p>　　對于交流電機，由式，每極磁通 （3-5）</p><p>　　由式（3-3）和（3-4）可知，在已知每極

45、磁通及幾何尺寸的情況下，氣隙磁壓降的計算就在于如何確定計算極弧系數(shù)、電樞的計算長度。</p><p>　　異步電機的氣隙對溫升、性能均有較大影響。選得小，可使勵磁電流降低而提高功率因數(shù)，但差漏抗也隨之增加，使起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩降低。過小的氣隙也容易招致定、轉(zhuǎn)子相擦。但若選得大，則情況剛好相反。這些利弊都是在計算中能“看得見”的。然而由于氣隙減小使諧波磁場增強導(dǎo)致附加損耗增加、噪聲加大，特別是溫升的增高，則很難通過

46、計算得到“預(yù)告”。很多廠家都有通過增加氣隙使溫升明顯降低的經(jīng)歷。如某電機廠在試制100/60kW—4／8極礦用雙速防爆電機時，將氣隙由1．2mm增加到1．4mm，溫升竟降低25K。因此，氣隙的選擇要慎重。</p><p>　　3.1.4齒軛部磁壓降計算</p><p>　?。?）齒部磁壓降計算</p><p>　　當(dāng)齒磁密不超過1.8T時，鋼片的飽和程度不高，齒部的

47、磁導(dǎo)率比槽部的磁導(dǎo)率大得多，因而齒部磁阻比槽部磁阻小得多。在一個齒距范圍內(nèi)的主磁通從空氣隙進入鐵心表面后，將幾乎全部從齒內(nèi)通過。要計算處于主極中心線上的那個齒內(nèi)的磁密Bi，顯然該處一個齒距范圍內(nèi)的氣隙磁密平均值是，氣隙磁通為，若認為i全部進入齒中，則齒中磁密為，對采用梨形槽的小電機，齒磁密為。</p><p>　　當(dāng)齒部磁密超過1.8T，此時齒部磁路比較飽和，鐵的磁導(dǎo)率比較低，使齒的磁阻與槽的磁阻相比差別不是很大

48、。這樣，磁通大部分將由齒中通過，小部分則經(jīng)過槽部進入軛部。因此。</p><p>　?。?）軛部磁壓降的計算</p><p>　　由于一個極距內(nèi)的氣隙磁通分散進入齒部及軛部，所以經(jīng)由齒聯(lián)軛各個截面穿過的磁通是不同的，即沿軛部積分路徑上的磁密分布不均勻，并且在每一處的截面中沿徑向上的磁密也不是均勻分布的。這樣，在計算軛部磁壓降時，必須作適當(dāng)?shù)暮喕?。它包括兩部分：一部分為軛部平均弧長；另一部分

49、為。線段的磁壓降一般比較小，可以忽略不計。所以只需計算軛部平均弧長上的磁壓降。計算時假定在軛部截面上各點磁密沿半徑方向均勻分布。此外，如計算的是感應(yīng)電機負載時的影響也忽略不計。</p><p>　　3.2定子繞組與鐵心的設(shè)計</p><p>　　3.2.1 定子槽數(shù)的選擇</p><p>　　在極數(shù)，相數(shù)既定的情況下，定子的槽數(shù)決定手每極每相槽數(shù)。值的大小對電機的參

50、數(shù)、附加損耗，溫升及絕緣材料消耗量等都有影響。當(dāng)采用較大的值時：</p><p>　　1．由于定子諧波磁場減小，使附加損耗降低，諧波漏抗減小。</p><p>　　2．一方面每槽導(dǎo)體數(shù)減少，使槽漏抗減小，另一方面槽數(shù)多了，槽高與槽寬的比值相</p><p>　　應(yīng)增大，使槽漏抗增大，但這方面影響較小。 </p><p>　　3．槽中線圈

51、邊的總散熱面積增加，有利于散熱。</p><p>　　4．絕緣材料用量和加工工時增加，槽利用串降低。</p><p>　　因此在選槽時要綜合考慮各方面的因素對于一般感應(yīng)電機，q1可在2-6間選取，而且盡量選取整數(shù)，因分數(shù)槽容易引起震動和噪聲。對極數(shù)少、功率大的電機，q1可取得大些；對于極數(shù)多的電機，則q1需取得小些。</p><p>　　3.2.2 定子繞組形式和節(jié)

52、距的選擇</p><p><b>　　a.單層繞組</b></p><p>　　單層繞組的優(yōu)點是：(1)槽內(nèi)無層間絕緣，槽的利用率高；（2）同一槽內(nèi)的導(dǎo)線都屬于同一相，在槽內(nèi)不會發(fā)生相間擊穿；（3）線圈總數(shù)比雙層的少一半，嵌線比較方便。其主要缺點是：(1)在一般情況下不易做成短距，因而其磁勢波形較雙層繞組的為差；(2)電機導(dǎo)線較粗時，繞組的嵌放和端部的整形都比較困難。

53、因此，一般只用在功率較小的感應(yīng)電動機中(如J02系列5號機座和Y系列Y160及以下)。 </p><p>　　單層同心式、鏈式和交叉式繞組僅端接部分形狀，線圈節(jié)距和線圈之間的連接順序不相同。這幾種繞組各有不同的使用范圍和優(yōu)缺點：(1)同心式繞組的線圈兩邊可以同時嵌入槽內(nèi)，嵌線容易，便于實現(xiàn)機械化。一般適用于q1=4、6、8的二極電機中。其缺點是端部用銅較多，一極相組中各線圈尺</p><

54、p>　　寸不同，制作稍復(fù)雜．(2)單層鏈式繞組，各線圈大小相同，但嵌線較用難，一般用于q1=2的4，0，8極電機中。(3)單層交叉式繞組可以節(jié)省端部接線，主要用于q1為奇數(shù)的電機中(q1為偶數(shù)的電機繞組也能做成交叉式，但比起同心式或鏈式來并沒有優(yōu)越性，故很少采用)。</p><p>　　b.雙層疊繞組 </p><p>　　雙層疊繞組通常用子功率較大的感應(yīng)電動機，如J02系列6

55、號機座和Y180及以上的電機，其主要優(yōu)點是，(1)可以選擇有利的節(jié)距以改善磁勢與電勢波形，使電機的電氣性能較好，(2)端部排列方便，(3)線圈尺寸相同，便于制造。缺點是多用了絕緣材料，嵌線也較為麻煩。</p><p>　　c.單雙層繞組和星—三角混合繞組</p><p><b>　　(1)．單雙層繞組</b></p><p>　　雙層繞組采用短

56、距時，某些槽內(nèi)上下層的導(dǎo)體屬于同一相，而某些槽下</p><p>　　層的導(dǎo)體屬于不同相。如果把屬于同一相的上下層導(dǎo)體合起來，用單層繞組來代替，而上下層導(dǎo)體屬于不同相的仍保持原來的雙層繞組，并按同心式繞組端部形狀將其連接起來，這種繞組就是單雙層繞組。</p><p>　　單雙層繞組與單層繞組相比，有雙層繞組的特性，即具有較好的氣隙磁場波形，較好的啟動性能和較低的附加損耗等一系列優(yōu)點。從結(jié)構(gòu)

57、上看，單雙層繞組比雙層繞組在較短的實際節(jié)距下，可以得到較大的有效節(jié)距，從而使基波繞組系數(shù)提高。當(dāng)電機的有效匝數(shù)相等時，可以減少實際匝數(shù)；當(dāng)有效節(jié)距相同時，實際節(jié)距可以縮短，從而節(jié)省繞組用銅，銅損耗也相應(yīng)減小，效率也相應(yīng)提高。其缺點是線圈的幾何尺寸和節(jié)距不等，單層和雙層線圈的匝數(shù)也不相同，制作稍復(fù)雜。</p><p>　　(2).星—三角混合連接繞組</p><p>　　星—三角混合連接繞組

58、是把普通的600相帶三相繞組分成兩套三相繞組：這兩套三相繞組之間在空間相位上彼此相差30o電角度，其中一套采用星型接法，一套采用三角形接法。兩套繞組中的電流在時間相位上也相差300。星—三角混合連接繞組的兩套繞組之間有兩種連接方式：其一為星—三角串聯(lián)繞組；其二為星—三角并聯(lián)繞組。</p><p>　　3.3 定、轉(zhuǎn)子的設(shè)計 </p><p>　　3.3.1 沖片尺寸的確定</p&

59、gt;<p>　　沖片尺寸是指定、轉(zhuǎn)子內(nèi)外徑及槽形(包括沖片上的通風(fēng)孔，前者——沖片“三圓”或“三徑”的選擇)。 </p><p>　　在確定槽形之前，首先遇到的是槽配合。表3-1給出經(jīng)過生產(chǎn)驗證的槽配合。從電機的性能、溫升考慮，定子槽數(shù)多為好，可獲得較好的磁勢波形；繞組能選取較為理想的節(jié)矩，調(diào)整節(jié)矩的余地也大；每槽的發(fā)熱量也小了；因諧波漏抗減小，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩也提高了，但對扭斜的鑄鋁轉(zhuǎn)子

60、來說，槽數(shù)多會使槽部總的橫向“泄漏”電流增加，導(dǎo)致雜散損耗增加。不過這點不利因素從性能、溫升總的收益上權(quán)衡是比較次要的，只是從制造及絕緣材料的消耗上考慮不希望槽數(shù)較多。因此，要根據(jù)對產(chǎn)品的要求及工廠的實際情況選取，盡量選用經(jīng)過生產(chǎn)驗證的槽配合。</p><p>　　有時出于降低雜散損耗及溫升的需要，采用Z2接近于Z1且Z2略少于Z1的“少槽—近槽配合”。但這種槽配合容易產(chǎn)生振動及電磁噪聲，也可能產(chǎn)生同步附加轉(zhuǎn)矩，

61、異步電機很難獲得十分理想的槽配合，特別是極數(shù)少的電機。但在設(shè)計時可通過選用諧波含量少的繞組(如雙層短節(jié)距)、轉(zhuǎn)子斜槽、增大氣隙等措施，使這一弊病得到緩解。</p><p>　　表3-1 基本系列及主要派生系列采用過的近槽配合Z1/Z2</p><p>　　3.3.2 定子槽形的確定</p><p>　　感應(yīng)電動機的定子槽形最常用的有四種：梨形槽，梯形槽，半開口槽，

62、開口槽。</p><p>　　梨形槽和梯形槽是半閉口槽，槽的底部比頂部寬，使齒部基本上平行，這兩種槽形一般用于100KW以下，電壓為500V以下的感應(yīng)電動機中，因為這些電機通常采用由圓導(dǎo)線組成的散嵌繞組。采用半閉口槽可以減少鐵心表面損耗和齒內(nèi)脈振損耗，并使有效氣隙長度減小，功率因數(shù)得到改善。梨形槽與梯形槽相比，前者的槽面積利用率較高，沖模壽命較長，而且槽絕緣的彎曲程度較小，不易損傷，所以用的較為廣泛。</p

63、><p>　　低壓中型感應(yīng)電動機常采用半開口槽，這時繞組應(yīng)為分開的成型的繞組。中型高壓電機則采用開口槽，這是因為線圈的主絕緣需要在下線以前包扎好并進行浸烘處理。這兩種槽形的槽壁都是平行的，因此稱平行槽。開口槽增大了氣隙磁場中的磁導(dǎo)齒諧波分量，為了避免因此引起較大的空載附加損耗，可采用磁性槽楔，但此時槽漏抗將增大。</p><p><b>　　a.定子的槽滿率</b><

64、;/p><p>　　定子槽必須有足夠大的截面積，使每槽所有導(dǎo)體能不太困難的嵌進去。在采用圓導(dǎo)線的半閉口槽中，用槽滿率來表示槽內(nèi)導(dǎo)線的填充程度。槽滿率是導(dǎo)線有 規(guī)則排列所占的面積與槽的有效面積之比，。</p><p>　　3.3.3轉(zhuǎn)子繞組與鐵心的設(shè)計</p><p>　　1.籠型轉(zhuǎn)子的設(shè)計計算</p><p>　　a.轉(zhuǎn)子槽數(shù)的選擇及定轉(zhuǎn)子槽

65、配合問題</p><p>　　籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電機在選取轉(zhuǎn)子槽數(shù)時，必須與定子槽數(shù)有恰當(dāng)?shù)呐浜?，這就是通常所謂的槽配合。如果配合不當(dāng)，會使電機性能感化，例如有可能導(dǎo)致附加損耗、附加轉(zhuǎn)矩、振動與噪聲增加，從而使效串降低、沮升增高、起動性能變壞、嚴重時甚至無法起動。</p><p>　　下面就槽配合對附加損耗，附加轉(zhuǎn)矩，振動與噪聲的影響及共如何選擇等問題作一扼要介紹。</p><

66、;p>　　感應(yīng)電機的附加損耗主要由氣隙諧波磁通引起。這些諧波磁通在定，轉(zhuǎn)子鐵心中產(chǎn)生高頻鐵耗(表面損耗和齒部脈振損耗)，在籠型轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生高頻電流損耗(包括轉(zhuǎn)子籠內(nèi)的高頻電流損耗及斜槽時由導(dǎo)條和鐵心所構(gòu)成的回路中的橫向電流損耗)。其中以定、轉(zhuǎn)子齒諧波磁通的作用最為顯著。</p><p>　　圖3-1表示定，轉(zhuǎn)子槽數(shù)相等時，定子齒諧波磁通在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中感生電勢的情況。由圖可見， 相鄰導(dǎo)條a與b中由定子齒諧波磁通感

67、生的電勢大小 相等，相位相同，因而在它們之間不會產(chǎn)生電流(包括橫向電流)。這表明，在等槽配合時，定子齒諧波磁通不會在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生高頻電流損耗(包括橫向電流損耗)。</p><p>　　圖3-1 定轉(zhuǎn)子槽數(shù)相等時定子齒諧波磁通在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中感生電勢的示意圖</p><p>　　從圖3-1中還可看出，當(dāng)定，轉(zhuǎn)子槽數(shù)很接近時，轉(zhuǎn)子齒頂?shù)膶挾葘⑹纸咏ㄗ育X諧波的波長，因此轉(zhuǎn)子齒中由定子齒諧波磁通引起

68、的脈振較小，脈振損耗也就較小。同理，定子齒中由轉(zhuǎn)子齒諧波磁通引起的脈振損耗也較小。</p><p>　　b.轉(zhuǎn)子槽形的選擇和槽形尺寸的確定</p><p>　　感應(yīng)電機籠型轉(zhuǎn)子的槽形種類很多，目前對于采用鑄鋁轉(zhuǎn)子的中小型電機一般采用平行齒槽、平行槽、凸形槽、刀形槽、閉口槽、雙籠轉(zhuǎn)子槽、梯形槽等各種轉(zhuǎn)子槽形。對于功率較大或轉(zhuǎn)速較高、采用銅條轉(zhuǎn)子的大中型電機，采用半閉口的平行槽。</p&

69、gt;<p>　　轉(zhuǎn)子槽形尺寸對于電動機的一系列性能參數(shù)如：起動電流、起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、起動過程中的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差率、轉(zhuǎn)子銅耗、功率因數(shù)、效率、溫升等都具有相當(dāng)大的影響；此外，槽的各部分尺寸對于這些技術(shù)參數(shù)又有程度不同、性質(zhì)不同的影響。其中起動轉(zhuǎn)矩、起動電流、最大轉(zhuǎn)矩、和轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子槽形尺寸的關(guān)系最為密切，由于起動電流和最大轉(zhuǎn)矩之間存在一定的比例關(guān)系，因此籠形轉(zhuǎn)子槽形尺寸的確定除與定子槽形尺寸的確定有一些相似的原則之外，還必

70、須考慮起動性能的要求。對于鑄鋁轉(zhuǎn)子，槽面積和鋁條的截面積可認定是相等的。</p><p>　　3.4 工作性能計算</p><p>　　在主要尺寸、氣隙以及定轉(zhuǎn)子繞組和鐵心設(shè)計好以后，就要進行工作性能計算和起動性能計算，以便與設(shè)計任務(wù)書或技術(shù)條件中餓規(guī)定的性能指標相比較，在此基礎(chǔ)上對前面的設(shè)計進行必要的調(diào)整。</p><p>　　圖3-2感應(yīng)電機的等效電路</

71、p><p>　　通常三相感應(yīng)電動機工作性能計算只需計算額定數(shù)據(jù)，即額定電流、額定功率因數(shù)、額定效率、額定轉(zhuǎn)差率和最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。</p><p>　　3.4.1定子電流I1的計算 </p><p><b>　　圖3-3 U-I圖</b></p><p>　　由圖3-3可見，定轉(zhuǎn)子電流有功分量相等，定轉(zhuǎn)子無功分量的</p&

72、gt;<p><b>　　關(guān)系如下：</b></p><p>　　定子電流有功分量的標幺值</p><p>　　轉(zhuǎn)子電流有功分量的標幺值</p><p>　　這樣在假設(shè)了電機的效率后，便可求出I*1，于是</p><p>　　3.4.2 功率因數(shù)的計算</p><p>　　從上式可見

73、，功率因數(shù)的高低與定子電流無功分量I1Q的大小直接有關(guān)。若功率因數(shù)太低，不能滿足技術(shù)條件中規(guī)定的指標，應(yīng)設(shè)法降低（縮小定轉(zhuǎn)子槽面積，降低各部分磁密；減小氣隙；增加每槽導(dǎo)體數(shù)NS1；增大Di1，放長li）或（增大定轉(zhuǎn)子槽寬、減小槽高以降低Xd）,使它們的和I1Q降低。</p><p>　　3.4.3 效率的計算</p><p>　　感應(yīng)電動機的效率可按下式計算，寫成標幺值便是</p&g

74、t;<p>　　效率是電機的主要性能指標之一，近幾年來世界各國電機行業(yè)在設(shè)計和制造高效節(jié)能感應(yīng)電動機方面采取的措施除增加有效材料用量和選用優(yōu)質(zhì)材料來降低銅（鋁）損耗和鐵損耗外（有一定限度，因為材料的增加也意味著能源消耗的增加），在分析和降低附加損耗和機械方面損耗進行了不少研究，主要的措施有：選用合適的槽配合，設(shè)計新型繞組以減少諧波引起的附加損耗，改進加工工藝，設(shè)計高效風(fēng)扇等。</p><p>　　3

75、.4.4額定轉(zhuǎn)差率的計算</p><p>　　感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)差率是轉(zhuǎn)子銅（鋁）耗與電磁功率之比，寫成標幺值便有</p><p>　　生產(chǎn)實踐中往往在式中的分母加上鐵心中的附加損耗（空載附加損耗）一項，其大小等于全部鐵損耗減去定子齒部和軛部的基本損耗，叫做旋轉(zhuǎn)鐵耗，是指由于定轉(zhuǎn)子都有齒和槽的存在，當(dāng)電機旋轉(zhuǎn)時便產(chǎn)生脈振損耗和表面損耗。脈振損耗和表面損耗在定子和轉(zhuǎn)子上都會產(chǎn)生，這里假定輸入的有功

76、功率扣除定子銅損耗和基本鐵耗以后，其余的全部傳給了轉(zhuǎn)子。</p><p>　　3.4.5 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)</p><p><b>　　最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為</b></p><p>　　就一般中小型感應(yīng)電機而言，大得多，而（1-SN）的變化不大，因而影響最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)的主要因素是漏抗，設(shè)計中常對電磁負荷A和以及槽形做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整以符合設(shè)計任務(wù)書中提出的最大轉(zhuǎn)

77、矩倍數(shù)指標。</p><p>　　需要說明的是，這里計算最大轉(zhuǎn)矩所用的參數(shù)是額定運行時感應(yīng)電機的參數(shù)。事實上，對應(yīng)與最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率不是很大，因而集膚效應(yīng)對轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響可不考慮，但此時的電流卻大于額定電流（2.5-4.0）倍，漏磁路飽和對參數(shù)的影響就不能不考慮。漏磁路飽和引起定轉(zhuǎn)子漏抗減小，最后使T*ms比不考慮飽和時計算出的T*m增大（15-25）%，對小電動機的影響有時還要大些。</p>&l

78、t;p>　　3.5 起動性能計算</p><p>　　三相感應(yīng)電動機的起動性能主要是指起動轉(zhuǎn)矩和起動電流對相應(yīng)額定值的倍數(shù)。我國國家標準對各種類型感應(yīng)電動機的起動性能都有具體規(guī)定?；\型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機的起動性能則有電機的參數(shù)決定。與正常運行時比較，感應(yīng)電動機起動是有兩個顯著的特點：一是起動電流很大，這使定轉(zhuǎn)子漏磁路高度飽和；二是轉(zhuǎn)子電流頻率等于電源頻率，比正常運行時高很多，使轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流產(chǎn)生集膚效應(yīng)，這兩

79、點對電機起動時的參數(shù)都有影響。</p><p>　　3.5.1 感應(yīng)電動機起動時漏磁路飽和效應(yīng)及其對漏抗的影響</p><p>　　起動瞬間，電動機處于短路運行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子和定子電流大大增加，一般可達額定值的4-7倍。由于定轉(zhuǎn)子繞組的磁勢正比于通過的電流，所以磁勢也大大增加，以致漏磁路的鐵心部分出現(xiàn)高度飽和的現(xiàn)象。漏磁路的飽和主要引起定轉(zhuǎn)子漏抗的減少：電流增加固然引起磁勢成正比的增加，但由于

80、飽和，磁通雖增加，卻增加的很少，這樣單位電流產(chǎn)生的磁鏈實際上減少了，因此漏電流隨著電流的增加而減少。此外，在起動過程中，定轉(zhuǎn)子電流是變化的，鐵心飽和程度也隨之而變，因而漏抗也隨飽和程度的變化而變化。當(dāng)漏磁通磁路高度飽和時，鐵心磁阻大大增加，此時，漏磁通磁路鐵心部分的磁阻相對于漏磁路的其它部分（空氣隙和槽部）磁阻來說，就不能像正常運行時那樣忽略不計了。</p><p>　　由于電機繞組是分布的，由相鄰槽內(nèi)電流建立的

81、齒部漏磁通的方向正好相反，飽和現(xiàn)象并不嚴重，而齒頂和齒尖部分飽和現(xiàn)象卻十分嚴重，繞組的端部漏磁通通過繞組端部周圍的空氣，不存在飽和影響，因此只在槽漏抗，諧波漏抗和斜槽漏抗的計算中要考慮漏磁路飽和的影響。</p><p>　　3.5.2集膚效應(yīng)及其對轉(zhuǎn)子參數(shù)的影響</p><p>　　籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機起動時，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條里會產(chǎn)生集膚現(xiàn)象，集膚效應(yīng)使槽內(nèi)導(dǎo)體有效高度減小，因而電阻增加、槽漏抗減小

82、。利用集膚效應(yīng)可以改善籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機的起動性能，提高起動轉(zhuǎn)矩，降低起動電流。集膚效應(yīng)引起的電阻增加系數(shù)和槽漏抗減小系數(shù)與轉(zhuǎn)子槽形尺寸、轉(zhuǎn)子電流頻率及導(dǎo)條材料的電阻率有關(guān)。</p><p>　　電阻的增加和漏抗的減小可以用交流電磁場理論進行計算，但比較復(fù)雜，不便于工程應(yīng)用。實際上認為集膚效應(yīng)減小了導(dǎo)條的高度，以此來確定轉(zhuǎn)子電阻和槽漏抗的變化。</p><p>　　3.5.3 起動電流和起

83、動轉(zhuǎn)矩的計算</p><p>　　感應(yīng)電動機起動時定子電流很大，定子繞組的阻抗壓降比運行時大得多，因此這時電勢E1比較小，磁化電流還可以忽略不計。從感應(yīng)機等效電路有</p><p>　　用標幺值表示時，起動總阻抗為</p><p>　　此時，以實際值表示的起動電流</p><p><b>　　起動電流倍數(shù)</b><

84、/p><p>　　若由上式計算出的（假定值），說明最初假設(shè)的的值偏小，于是起動時漏磁飽和系數(shù)偏大，低估了起動時漏磁路飽和的影響，計算出的值偏高，最后計算出的值偏小。再次假設(shè)時，應(yīng)取略大于上面求得的值，并重新計算，最后計算值與假定值的誤差不能超過。</p><p><b>　　3.6 結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　電磁設(shè)計完成后便可進行結(jié)構(gòu)設(shè)

85、計。異步電機的總體結(jié)構(gòu)主要包括通風(fēng)冷卻系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及安裝方式。因為電磁參數(shù)與它們密切相關(guān)，所以在設(shè)計的構(gòu)思階段就有了雛形，只待結(jié)構(gòu)設(shè)計時“精加工"。</p><p>　　通風(fēng)冷卻與防護等級密切相關(guān)。決定電磁參數(shù)及總體結(jié)構(gòu)的兩個代表性防護等級是IP23及IP44。異步電機的通風(fēng)冷卻方式有自冷、自扇冷、他冷及水冷，但絕大多數(shù)是防護等級為IP44的自扇冷(1C0141一不帶內(nèi)風(fēng)扇及IC0151一帶內(nèi)風(fēng)扇)的

86、結(jié)構(gòu)型式。</p><p>　　轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有籠型及繞線型，前者居多。</p><p>　　異步電機采用的安裝方式有20余種，但基本安裝方式只有三種，即臥式、立式及懸臂式。三種安裝方式中又以臥式中的B3型最普遍，其次是立式中的V1型及懸臂式中的B5型。 </p><p>　　3.6.1 任務(wù)與要點 </p><p><b>　　

87、a.任務(wù)</b></p><p>　　(1)按照已確定的電磁部分結(jié)構(gòu)、尺寸及構(gòu)思階段形成的雛形繪制總結(jié)構(gòu)圖。該結(jié)構(gòu)圖要按比例繪制，將零部件的形狀、尺寸表達清楚，必要時，還應(yīng)該將主要部件，如接線盒另繪結(jié)構(gòu)圖，以便進行工藝會簽、機械計算、通風(fēng)計算及為施工設(shè)計繪制零部件圖時使用。總結(jié)構(gòu)圖與施工設(shè)計中的總裝配圖不盡相同：它要力求清晰、準確，圖紙幅面大小隨意，后者將零部件間的配合關(guān)系按比例表達清楚即可，幅面應(yīng)按

88、工廠的規(guī)定繪制，但簡單產(chǎn)品可二者合一。</p><p>　　(2)分析、核算支撐件、受力件。</p><p>　　(3)分析、論證零部件的加工工藝性。 </p><p>　　(4)檢查零部件的“三化”程度。</p><p>　　(5)選擇加工公差、配合座及粗糙度，核算尺寸鏈。</p><p>　　(6)按照工藝會

89、簽及來自分析、計算的修改意見修改總結(jié)構(gòu)圖，使各部分的形狀、尺寸與施工設(shè)計時完全吻合。</p><p><b>　　b.要點 </b></p><p>　　為保證質(zhì)量，應(yīng)側(cè)重考慮以下5個方面：</p><p>　　(1)軸承結(jié)構(gòu)(包括軸承的選擇)。</p><p>　　(2)絕緣結(jié)構(gòu)(包括電磁零部件的固定)。<

90、/p><p>　　(3)整體的剛度、強度。</p><p>　　(4)消除產(chǎn)生振動、噪聲的隱患。</p><p>　　(5)便于拆裝、維護。</p><p>　　3.6.2 絕緣結(jié)構(gòu)</p><p>　　繞組是電機的核心，電機能否長期可靠地運行在很大程度上取決于繞組絕緣。</p><p>　　對繞組

91、絕緣的要求是：有足夠的電氣強度和機械強度；良好的耐熱性和散熱能力，便于包繞、槽內(nèi)嵌放及貯存，與絕緣浸漬漆有很好的相容性，對不同環(huán)境，如腐蝕、潮濕等有較好的適應(yīng)性；對于高壓電機，還應(yīng)考慮耐電暈性能。此外，材料應(yīng)立足于國內(nèi)。</p><p>　　繞組絕緣由匝間、相間及對地三個方面絕緣及絕緣浸漬漆構(gòu)成。絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計與繞組型式、工作電壓、選用的材料及繞制、嵌線和絕緣處理有關(guān)。異步電機的繞組有散嵌及成型兩大類，前者用于中

92、小型低壓電機；后者用于中型低壓及高壓電機。</p><p><b>　　匝間絕緣</b></p><p>　　正常運行時異步電機的匝間電壓＝(—相電壓，N一每相串聯(lián)的匝數(shù))并不高，但在開關(guān)操作時要產(chǎn)生過電壓，此電壓又直接施加到相端的首匝上，其最大沖擊電壓峰值有可能達到相電壓的倍或以上；加上嵌線時匝間絕緣容易被損傷，因此在使用過程中，由于濕熱、霉菌、腐蝕及電磁力的作用，

93、極易產(chǎn)生匝間破壓短路事故。相端首匝出現(xiàn)的最大過電壓為。</p><p>　　一般大于正常運行時匝間電壓的20倍，但小于0．35(為額定電壓)。一般將代表達式得到的計算結(jié)果與大多數(shù)實際情況相近。設(shè)計者可根據(jù)的計算值選取匝間絕緣及其試驗電壓。</p><p>　　對于一般用途電機的散嵌線圈，廣泛采用漆包圓線繞制；對于起動頻繁，正反轉(zhuǎn)及在惡劣環(huán)境中使用的電機，宜采用玻璃絲包或玻璃絲包漆包線繞制，

94、使匝間有較厚的絕緣層和較多的掛漆量，以提高匝間的絕緣強度。</p><p>　　對于高壓電機及功率較大的低壓電機，除采用玻璃絲包漆包線或玻璃絲包薄膜繞包線以外，依據(jù)算得的值加匝間墊條(低壓及較小功率的高壓電機可僅在端部加墊條)，并且隨著功率的增加，采用隔匝包及逐匝包，這些都是針對成型線圈采取的措施，見下表。</p><p><b>　　b.相間絕緣</b></p

95、><p>　　異步電機在采用雙層短節(jié)距繞組時，有一部分槽中的上、下層線圈不屬于同一相，它們之間要承受相電壓，所以要加層間絕緣，通稱“中墊”。中墊及端部相與相間的絕緣均應(yīng)按相間絕緣考慮。為了通用，相間絕緣可與槽絕緣選取同樣的材質(zhì)及規(guī)格，只是為了嵌線方便，它們只能用一層，槽絕緣中用于槽口處的補強絕緣可不要。若槽絕緣的主要部分是兩層，相間絕緣及中墊也要盡量用一層，寧可增加厚度。只在端部整形需要相間絕緣柔軟時才選用兩層。&l

96、t;/p><p>　　端部相間絕緣可在線圈端部展開的形狀尺寸上將每邊各加寬3～8mm作相間絕緣的尺寸。有時按嵌線時實測的端部相間絕緣尺寸對設(shè)計者最初給出的尺寸加以修正，或者下料時進行“套裁”，都能達到節(jié)約材料的目的。相間絕緣要與層間絕緣相搭接。</p><p>　　對于包好主絕緣的成型線圈，不需再加相間絕緣：中墊也失去絕緣的意義，主要是使上下層線圈有一定間距，在端部產(chǎn)生空隙，利于通風(fēng)散熱。此外

97、，還借助于變換中墊厚度，調(diào)整不同規(guī)格線圈在槽部的高度差，以保持大致相同的嵌線間隙。成型線圈的中墊厚度為1～4mm即可。</p><p>　　c.鐵心沖片絕緣 </p><p>　　為將鐵心中因渦流產(chǎn)生的損耗降至最小，在鐵心裝配前要對沖片進行絕緣處理。對于異步電機，硅鋼片上的絕緣層主要依靠附在其上的漆膜或氧化膜。漆膜的單面厚約為0.01—0．015mm，鐵心的裝壓系數(shù)為0．92～0．94

98、，氧化膜的單面厚約為0．008～0．013mm，裝壓系數(shù)為0．94—0．96。 漆膜有兩種：一種是硅鋼片出廠時已涂好的；一種是電機廠自行涂敷的。</p><p>　　氧化膜則靠將沖片加熱到550～600℃后通入空氣與蒸汽的混合物使其表面氧化形成的。它的成分是Fe3O4、Fe2O，或FeO。因隨沖片軛部尺寸的增加氧化效果也要逐漸降低，故在較大的2、4極電機中用得較少。但由于氧化處理的鐵心裝壓系數(shù)高，加熱時又能消除沖

99、片在沖制時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使它具有提高硅鋼片利用率及降低鐵損耗的優(yōu)點，近年來通過改進氧化時工藝方法而被逐步擴大了應(yīng)用范圍。</p><p>　　3.6.3 繞組及鐵心的固定</p><p>　　繞組及鐵心是電機的核心部分，也是電機中需要兼顧電磁、機械兩項性能的部件，對電機的性能、質(zhì)量均起著重要作用。繞組及鐵心的設(shè)計包括電磁設(shè)計、絕緣處理及機械固定三個部分。</p><p&

100、gt;<b>　　a.繞組 </b></p><p>　　運行時，繞組要承受來自電磁、機械方面的力，特別是在起動時，要產(chǎn)生很大的電磁力。若兩根長度均為l(m)彼此平行的導(dǎo)線均通有I(A)的電流，當(dāng)它們之間中心距為a時，其相互間的作用力(當(dāng)電流方向相同，為相互吸引；否則，相互排斥)為。</p><p>　　同時，還要在發(fā)熱的狀態(tài)下長期工作，因此要求繞組除了要有足夠

101、的電氣強度(即絕緣性能)、熱穩(wěn)定性及耐潮、抗蝕性能外(這些性能主要通過絕緣處理予以保證)，還要有足夠的機械強度。所以繞組的綁扎、固定很重要。</p><p>　　a.1.定子繞組 </p><p>　　(1)．散嵌繞組 散嵌繞組的端部是否需要綁扎取決于浸漬工藝、端部尺寸及電機的運行方式。若采用真空加壓浸漬無溶劑漆，或者端部軸向長度較短，就不必綁扎。否則，若采用常壓下浸漬有溶劑漆的工藝，

102、且端部較長(如較大容量的2、4極電機)，或者是經(jīng)常起動的電機，端部就應(yīng)該用玻璃絲帶或玻璃絲繩進行綁扎。</p><p>　　槽部靠槽楔緊固即可。當(dāng)浸漆質(zhì)量好，特別是采用真空加壓浸漬無溶劑漆時，槽楔可以用壓成“[”形的0.5mm厚的絕緣紙板代替，并可以提高槽的利用率。</p><p>　　(2)．成型繞組 成型繞組的端部務(wù)必綁扎牢固，線圈之間要用尺寸合適的絕緣墊塊墊好再綁扎。線圈喇叭口的外

103、緣應(yīng)該有玻璃鋼一類的絕緣端箍，或包絕緣的金屬端箍。對于大容量的電機，端箍要固定在絕緣支架上，支架則固定在定子壓圈上。線圈與墊塊、端箍均可用滌綸繩或滌綸帶綁扎。端箍截面以圓形為好，根據(jù)電機的端部尺寸，直徑可在10～16mm之間選取。成型端箍的內(nèi)徑，應(yīng)按線圈計算結(jié)果用作圖法求取。對于大型2極電機，應(yīng)安放2個端箍。</p><p>　　槽部需用槽楔絕緣墊條塞緊，墊條與線圈間的間隙能保證正常嵌線即可，不要留得過大，此間隙

104、通常用中墊的厚度來調(diào)整。</p><p><b>　　a.2.轉(zhuǎn)子繞組</b></p><p>　　因運行時轉(zhuǎn)子繞組除受到電磁力、熱應(yīng)力的作用外，還要承受離心力的作用，所以轉(zhuǎn)子繞組的綁扎不容忽視。目前端部一般都采用無緯絲帶扎緊；也有采用扎鋼絲扎緊的。容量很小的低速電機亦可用滌綸繩或玻璃絲繩扎緊。它們都是在浸漆前扎緊，浸漆后與繞組容為一體。</p><

105、;p><b>　　3.6.4 鐵心</b></p><p>　　異步電機的鐵心按用途可分為定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心，按沖片外形可分為整圓(沖片外徑小于1000mm)鐵心和扇形片鐵心(外徑大于1000mm)，按鐵心中通風(fēng)道的設(shè)置方式可分為軸向、徑向、軸徑向混合及沒有風(fēng)道等四種鐵心，按裝配方式又可分為內(nèi)裝壓和外裝壓兩種鐵心。</p><p><b>　　a.定子

106、鐵心</b></p><p>　　1．外裝壓鐵心 借助于扣片(厚為1．5～2．5mm的薄鋼板)及由lmm薄鋼板沖成的定子端板將沖片緊固成鐵心，嵌線后壓入機座中，再用穿越機座的頂絲將其再次緊固(鐵心與機座的磨擦力已經(jīng)起到緊固作用)。扣片先壓成弧形，展平后應(yīng)比沖片上的鴿尾槽略寬(寬0.1～0.3mm)，這樣，放入壓緊的鐵心上的鴿尾槽中將它打平，會牢牢地將鐵心張緊，端部打彎后使鐵心成一整體。除容量稍大的頻

107、繁起動的或正、反轉(zhuǎn)的電機采用頂絲后還要用鐵心鍵作為周向的再次緊固外，一般只用頂絲固定即可。 </p><p>　　因外裝壓可以平行作業(yè)；機座上無內(nèi)裝壓用的環(huán)形鍵槽，不必增加機座的厚度，嵌線方便及浸烘設(shè)備利用率高，節(jié)省漆等優(yōu)點，近年來逐步擴大其應(yīng)用范圍，國內(nèi)已逐步向沖片外徑為500mm以上的機座號推進：國外，如德國西門子公司，在沖片外徑大于1000mm的機座上也采用外裝壓。</p><p&

108、gt;　　2．內(nèi)裝壓鐵心 內(nèi)裝壓鐵心周向用鍵，軸向用嵌入機座環(huán)形槽中的弧形鍵固定。鐵心兩端除端板外還有壓圈?；⌒捂I可與機座或壓圈點焊在一起。內(nèi)裝壓因嵌線后繞組不易受損傷，沖片無鴿尾槽；鐵心和機座變形小等優(yōu)點，在少量的試制性產(chǎn)品及容量較大的產(chǎn)品上仍用的較多。</p><p><b>　　b.轉(zhuǎn)子鐵心</b></p><p>　　轉(zhuǎn)子有鑄鋁及嵌線(疊裝)型兩種。<

109、/p><p>　　1．鑄鋁轉(zhuǎn)子 鑄鋁轉(zhuǎn)子與軸配合有三種——滾花、熱套及鍵。前兩種可用于小容量的電機上。中、大型低速電機的鑄鋁轉(zhuǎn)子也有用支架與軸配合在一起的，此時支架與軸及支架與鑄鋁轉(zhuǎn)子在周向、軸向均用鍵固定。鑄鋁轉(zhuǎn)子借助鍵壓到軸上的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子應(yīng)與軸點焊在一起。 因鑄鋁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)緊湊而堅固、散熱好：在調(diào)整電磁性能時隨意性好，成本又低，故應(yīng)用范圍逐年擴大。德國西門子公司在80年代的產(chǎn)品更新?lián)Q代中，將原來采用銅條的籠型轉(zhuǎn)子