电磁设计VB编程

1引言1.1电机介绍电机（英文：Electricmachinery，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。在电路中用字母M（旧标准用D）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母G表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电。电机按结构和工作原理可划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。1）同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。2）异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。本次设计的是三相异步电动机。三相异步电动机的结构与单相异步电动机相似，其定子铁心槽中嵌装三相绕组（有单层链式、单层同心式和单层交叉式三种结构）。定子绕组成接入三相交流电源后，绕组电流产生的旋转磁场，在转子导体中产生感应电流，转子在感应电流和气隙旋转磁场的相互作用下，又产生电磁转柜（即异步转柜），使电动机旋转。1.2电机在社会中的作用和发展。电机生产技术向集约化、柔性化、自动化、专业化以及生产协作配套网络化发展。“柔性”可以克服以多品种小批量为特点的微电机生产组织上的困难，生产方式集约化、生产自动化和专业化、生产协作配套网络化则可以使以大批量生产为特点的微电机实现规模化经济。此外，电机的设计会有效地利用系统软件把设计分析、设计综合、优化紧密地联系起来，还将信息管理、图形显示、专家系统等有机地联系起来，构成一个新的集成软件体系，计算越来越精确。电机效率的提高对家电产品用能的减少有决定性作用，因此，在中国“十一五”规划提出单位国内总产值能源消耗降低20%左右的目标的大背景下，如何使电机效率更高更节能，已经成为电机发展最重要的方向。现在社会中，电能是使用最广泛的一种能源，在电能的生产、输送和使用等方面，作为动力设备的电机是不可缺少的发电机主要用于移动电源、风力发电、小型发电设备中；三相异步电动机在生产和交通运输中得到广泛使用，电机是把电能转换成机械能或者机械能转换为电能的设备，它分布于各个用户处。在工业方面，它被广泛用于拖动各种机床。水泵、压缩机、搅拌机、起重机械等。在农业方面，他被广泛用于拖动排灌机械、脱粒机及各种农产品的加工机械。在家用电器和医疗器械和国防设施中，异步电动机也应用十分广泛，作为拖动各种机械的动力设备。随着科学技术的不断创新和工农业的迅猛发展，电气化与自动化水平不断提高，国民经济各部门对异步三相异步电动机的需求量日益增加，对其性能，质量，技术经济指标也相应地提出了越来越高的要求。因此，对三相异步电动机性能提出了许多新的更新的要求，必须适时实地做出更新与发展，以适应各个新兴工业领域不同的特殊要求，特别是对需求量最大的中小型三相异步电动机，在保证其质量运行，寿命长和能满足使用要求的同时，进一步节约铜、铁等 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 ，提高效率和功率因数，以提高其经济技术指标与降低耗电。而在当前，尤其是近些年来，随着研制开发技术的不断创新、迅速发展和完善，如集成化技术、智能化技术、网络化技术、虚拟技术等，设计出“更快、更精、更净”的产品。同时节能减排越来越受到国家重视，电机作为用电大户，节能潜力巨大。电机生产企业应该开发超高效率电机、高效永磁同步电机、中型高低压电机、再生能源配套发电机等新产品的技术攻关和开发，以环保指标作为开发新产品的要求，大力降低噪声,提高行业技术水平。电机正向着小型、微型化方向发展，很多企业纷纷转型，改进生产技术，开发新产品，微电机市场规模迅速扩大，微电机市场前景广阔。电动汽车受益于国家产业政策，发展迅速，带动电动汽车电机行业快速发展。1.2介绍1.2.2型号含义YZ系列电机为派生电机，用于冶金起重的电机。此电动机具有良好的密封性，用于一般场所的电动机防护等级为IP44，用于冶金场所的电动机防护等级为IP54.YZR系列为绕线转子三相异步电动机，YZ系列为鼠笼转子三相异步电动机。型号含义：如YZ-200L-8:“YZ'表示电机的型号，为派生电机的一种，“200”表示中心高，“L”表示机座长短号，““8”表示极数，通过这个型号可以了解自己所要设计电机的基本要求。型号含义：如Y2-200L2-6E:“丫2'表示异步电动机第二次改型设计，“200”表示中心高，“L”表示机座长短号，“2”表示铁心长度序号，“6”表示极数，“E”表示第二种设计。1.2.3结构简介YZ系列电动机机座外轮廓呈四方形兼圆形，散热片呈垂直，水平平行分布，全部采用铸铁结构。另外H63-112还兼有铝合金压铸结构。本系列电动机采用浅端盖结构，增加了内部加强筋的数量和尺寸，全部采用铸铁结构，另外H6A112还兼有铝合金压铸结构。为方便用户使用和检修，H180及以上增设了不停机的注油装置。接线盒防护等级为IP44。为了减轻电机重量，H63-280接线盒用铝合金压铸（也可用铸铁件），H31A355使用铸铁件。且盒内设有专用的接地装置，H160及以上机座考虑有热保护装置的安装位置，电源进线孔采用双孔进线，并有两种密封结构：一种为加密封盖，另一种为锁紧密封。接线盒一般位于机座顶部，并可以四面出线，另外H8旷355铸铁机座的接线盒还可以位于机座侧面2电机的设计与任务2.1设计任务与给定数据电机设计的任务：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，正确处理设计时遇到的矛盾，从而设计出性能好，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。本设计的任务是设计符合上述要求的三相异步电动机。电机设计所给定的数据：输出功率Pn=45KW额定电压Un=380V，F级绝缘，连续工作制，封闭式，相数m,=3，频率fN=50Hz,极对数P=2,效率n=92.8%,功率因数cos'=0.87，起动电流倍数I；<6,起动转矩倍数Ts*_2.5，最大转矩倍数-2.5.2.2电机设计的过程2.2.1准备阶段通常包括两方面 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ：首先是熟悉国家标准，收集相近电机的产品样本和技术 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 ，并听取指导老师的意见和要求；然后在国家标准有关规定及分析相应资料的基础上，编制技术任务书。2.2.2电磁设计本阶段的任务是根据任务书的规定，参照生产实践经验，通过计算和 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 比较，来确定与所设计电机电磁性能有关的尺寸和数据，选定有关材料，并核算其电磁性能。本次设计的电磁计算部分见后。2.2.3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。2.3设计过程中的理论分析本应用程序的用途即是依据估算的设计参量，求出各项性能参数。因此，三相感应电动机的电磁计算程序是本设计中最为关键，最为重要的组成部分。2.3.1额定数据和主要参数尺寸计算过程中的理论分析a）定子冲片设计1）槽形功率在100KW以下，电压在500V以下的感应电动机，常用梨形槽与梯形槽。因为这些电机通常采用由圆导线饶成的散嵌绕组。采用半闭口槽可以减少铁心表面损耗和齿内脉振损耗，并使有效气隙长度减小，功率因数得到改善。梨形槽与梯形槽是半闭口槽，槽的底部比顶部宽，使齿壁基本平行。常用梨形槽与梯形槽相比，前者的槽面积利用率较高，冲模寿命较长，而且槽绝缘的弯曲程度较小，不易损伤，所以用的较为广泛。本设计程序所选用的定子槽即为梨形槽。2）槽满率定子槽必须有足够大的截面积，使每槽所有导体能比较容易的嵌进去。在采用圆导线的半闭口槽中，用槽满率来表示槽内导线的填充程度。槽满率是导线有规则排列所占的面积与槽的有效面积之比，即：SfMiNsid2Aef100%较高的槽满率不仅可以缩小槽面积（铁心尺寸也可以相应缩小），而且有利于槽内导线的散热；但是却给嵌线带来了困难并增加嵌线工时。槽满率太高了在嵌线时极易引起绝缘损坏。所以槽满率不能太高，一般控制在75%-80流右。3）槽形尺寸的确定确定槽形尺寸时除了考虑上述槽满率外，还要求齿部和轭部磁密要适当；齿部有足够的机械强度，轭部有足够的刚度。槽口尺寸主要由电气性能，冲模制造，冲压和下线等因素决定。一般去槽口宽boi=2.5〜3.0mm,为了嵌线方便，boi应比线径大1.2〜1.6mm在机械化嵌线时，槽口还需适当放宽。槽口高度h0i=0.5〜2.0mmai角一般采用30度左右。b）转子槽形的选择和槽形尺寸的确定1）转子槽形常用的转子槽形有平行齿、平行槽、梯形槽、刀形槽和凸形槽。平行槽的集肤效应对改善起动性能有利，结合电动机的具体特性，本次设计选用平行槽作为转子槽形。2）转子槽形尺寸确定转子槽形尺寸对于电动机的一系列性能参数如：起动电流，启动转矩，最大转矩，起动过程中的转矩，转差率，转子铜耗，功率因数，效率，温升等都有相当大的影响；此外，槽的各部分尺寸对这些技术参数又有程度不同，性质不同的影响。其中起动转矩，起动电流，最大转矩和转差率与转子槽形尺寸的关系最密切，由于起动电流和最大转矩之间存在一定的比例关系，因此笼型转子尺寸的确定除与定子槽形尺寸的确定有一些相似的原则之外，还必须着重考虑起动性能的要求。c）铁心长度的确定参考同类型电机，通过暂设铁心长度为i75mmd）气隙的确定通常气隙选取得尽可能小，以降低空载电流，因为感应电动机的功率因数cos「主要决定于空载电流。但是气隙不能过小，否则除影响机械可靠性外，还会使谐波磁场及谐波磁抗增大，导致起动转矩和最大转矩减小，谐波转矩和附加损耗的增加，进而造成较高温升和较大噪声。气隙的数值基本上决定于定子内径，轴的直径和轴承间的转子长度。且取:.=0.55mme）端环的确定端环外径通常比转子外径小3mmr8mm本设计取端环外径比转子外径小5mn参考同类型电机，取端环面积A=300rfif）定转子槽数的选择选择定子槽数应考虑：为减少谐波磁动势，每极每相槽数一般取整数，异步电机一般取为2〜5。为降低杂散损耗和提高功率因数，应选用较多的槽数。选择转子槽数应考虑：要与定子槽数配合确定，应使电机起动正常、运行性能良好，起动运转时无显著振动、电磁噪声。根据电机设计中定转子槽配合的理论知识，为减小附加损耗，采取少槽近槽配合，取每极每相槽数q=3，则定子槽数乙=48，转子槽数乙=38。g）电流密度的选择电流密度Ji的选择对电机的性能和成本影响极大，所以必须全面考虑电机的具体情况。选用较大的Ji值，导体截面减小，可节省材料降低成本，但同时却导致损耗增大，效率降低同时电机的温升增高，寿命和可靠性都降低。故初选J1=4.510^A/m2h）导线线规一般来说，小型电机的支路数应该少些，以免极间连线太多。因此取并联支路数ai=2，并选择直径为0.8mm的铜导线。i）定子绕组型式的选择三相感应电动机绕组的型式很多，常用的有单层同心式，单层链式，单层交叉式，双层叠绕组等。双层叠绕组常用于功率较大的感应电动机。其主要优点是1）可以选择有利的节距以改善磁势与电势波形，使电机的电气性能较好；2）端部排列方便；3）线圈尺寸相同，便于制造。缺点是多用了绝缘材料，嵌线也比较麻烦。对于中小容量的交流电机，为了实现线圈制作和线圈嵌线的自动化，常采用单层整节距绕组。所以综合还是选择双层叠绕组。j）选择节距根据电机设计中节距选取的知识，结合电机的特性，对于中心高在180以上的电机设计，为改善电动势和磁动势的波形，本次设计选用双层叠绕组。k）确定定子内外经根据电机的额定功率求出计算功率，利用计算功率和同步转速求出体积，选取适当的主要尺寸比计算出定子内径初算值，利用定子内径初算值和定子内外径比计算出定子外径，而后根据标准直径最终确定定子外径，进而确定定子内径。上述的各个参量是进行电磁计算所必须确定的，要根据相关理论知识和初步计算结果，结合设计题目的具体特性和要求做出初步选取，而后在计算中验证其准确性和合理性。初步确定以上设计参量的数值后，按照相应的电磁计算公式，逐步进行电机的额定数据和主要尺寸计算、磁路计算、参数计算、工作性能计算和起动性能计算。计算过程中要做到计算准确，查阅图表和读取曲线准确，选用公式正确，参量计算值与标准值之间的误差在允许范围内，某些影响计算顺利进行的关键参量的计算结果要合适等以确保电磁计算顺利完成。如读取图线可以采用两点间求平均值的方法读取数据，从而使读数更准确；在因并绕根数和并联支路数不同而计算公式不同时，要选取设计具体适用的计算公式来求取数据；满载电势、饱和系数、效率和起动电流等性能指标要多次迭代计算直至误差在允许范围之内；槽形尺寸、各部位磁通密度等关键参量要计算准确且数据合理合适以确保电磁计算的顺利进行。在电磁计算的计算准确、公式正确选用和读图查表准确等方面，设计过程中作的比较好，但也出现了问题，主要是槽满率过大，由于在初算的过程中线经取得太长而导致槽满率过大，后来就降低线经，从而是槽满率达到了要求。为此设计时可根据实际情况选取适合的调整 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 ，使电机的性能指标合格、合理、良好。3电磁计算已知数据：Pn=11KWUn=380VfN=50HZ2P=8n=86%cosJ=0.75l；』6T；-2.5T；-2.53.1额定数据和主要尺寸1•额定功率Pn=15KW2•额定电压Un=380VUn：：严Un=380V3•供电流|kw=—^」=!^匹=13.1579AmUN①3汉3804.效率’按照任务书规定取=89%5•功率因数cos」按照任务书规定取cos：:=0.81极对数p=3定转子槽数每极每相槽数取整数。5=3,则乙=2gpq1=2X3x3X3=54.再按《电机设计》表10—8取Z2=44,并采用转子斜槽定转子每极槽数Zp1=互=54=92p6Zp2=Z22p4^_226=39•确定电机主要尺寸满载电势标幺值为:KE=0.0108ln&-0.013p0.931=0.0108In11-0.01340.931=0.905由式（10-7）则计算功率为P'=0.9053111030.850.75=15.434103VA初选的*=0.68、KNm=1.10、Kdpi=0.92（双层），由图10-2取A'=27000A/m;气隙磁密B6=0.677T,假定n-750r/min6.1Iii二pKdpiKNmx：1P'3=0.0097m由表10-2取■=2得A'Ban'按定子内外径比求出定子冲片外径0.234D1=Di1/(Di1/D)==0.339m0.69根据参考类似电机资料，最后确定直径D1=0.34mDr则Di1=D1(丄)=0.340.69m=0.235m:0.24mD铁心的有效长度lef=-V2=0.097=0.171Di10.24取铁心长度li=0.175m。（按生产要求，铁心通常采用5mm进位）。*10.气隙的确定参考类似产品或经验公式，得S=0.3（0.4+7.Dj^t）X10‘=0.3（0.4+7.0.240.175）x10^=0.538x10’：0.550X10“m于是铁心有效长度lef=lt+2S=(0.175+2X.0005)=0.176m转子外径D2=Di1—2S=0.24-0.0011=0.239mDi2=0.08m，实际用0.14m。转子内径先按转轴直径决定（以后在校验转子轭部磁密）11.极距T=旦=0.205=0.1073377m2p612.定子齿距t1=Di10205=0.01192641m54D2:::0.2041f转子齿距t2=2==0.0145727mZ24413•定子绕组采用双层叠绕组，同心式节距1~914•为了消弱齿谐波磁场的影响，转子采用斜槽，一般斜一个定子齿距，于是转子斜槽宽bsk=0.01192641m*15•设计定子绕组每相串联导体数III卜cos护Di1A_0.86汉0.755沃0.2恥27000_453.56554°mJkw3X9.65其中由《电机设计》图10—2取A=27000A/m取支路数印=2，可得每槽导体数“，_maN©_3汇2汉454Ns1=—72=37.8取Ns1=38,于是每线圈匝数为1916•每相串联导体数N1=也=竺卫4=306mia13=<217•绕组线规设计初选定子电密J；=4.5A/mm，计算导线并绕根数和每根导线截面积的乘积。NMAC1^^=^mm2=1.66mm2aj24.5其中电子电流初步估计值'kw1='cos'9.650.850.75A=14.96A在《电机设计》附录二中选用截面积相近的铜线：高强度漆包线，并绕跟数Nt1=2线径d1=1.12mm绝缘后直径d=1.20mm截面积AC1=0.9852mm2,Ni1AC1=1.9704mm218.设计定子槽形0.01050.68m=0.005368m初步设B'i=1.4T,估计定子宽由《电机设计》表10-1取Ba=0.68To初步取B'j1=1.25T,估计定子轭部计算高度11可apB花hj1=pj2KFeBj10.0940.680.68=m=0.0183m20.951.25bti=tiB、.KFeBt10.951.4按齿宽和定子轭部计算高度的估算值做出定子槽形。由表三可知b01=3.2mmhb1=1.0mmb11=5.0mm,h]1=1.0mm,r21=3.3mm,h21=27mma=30心齿宽计算如下:「兀(Di1+2h°1+h21)兀(0.24十0.002+0.002+0.054)ccccccccc—bt1=--—-2⑵='‘-20.0033=0.00634mZ172兀(Di1+2h°1+hn)n(0.24+0.004)门cc厂c““厂bt1=-b1仁-0.005=0.00565mZ172齿部基本平行，齿宽bt仁(0.00634+0.00565)/2=0.00599m*19.槽满率槽面积人=空」hs-h•玉122槽满率32N“N“d22381.210Ni1Ns1d=6=0.755（符合要求）Aef145.71020.绕组系数.qa.420sinsinKd1=2=2=0.9598TOC\o"1-5"\h\z•a20qsin3sin22其中a=p乙—60=2072Kdpi=Kd1Kp1=0.9560.9848=0.945每相有效串联导体数NKdp1=306X0.945=289.17*21.设计转子槽形与转子绕组预计转子导条电流:I2=KiI1'3N1Kdp1=0.82X14.92X3436A=276A2Z258其中Ki由《电机设计》表10-10查出。初步取转子导条密度JB=3.5A/mm，于是导条截面积AB=也_二耳6=78.9mm2JB3.5初步取Bt2=1.3T，估算转子齿宽b；2=t2氐=0.0129968=0.007们KpeBt20.951.3初步取B；2=1.25T,估算转子轭部计算高度h吕=SS°183m20.951.25为获得较好的起动性能，采用平行槽，槽形图如下附图所示，取槽口尺寸b°2=1mmh02=O.8mm,hi2=1.4mm,h22=28mm,bi2=3.5mm,r=2.3mm齿壁不平行的槽形尺宽计算如下:bt2：3D2_23h02^^12h22j二(0.239-40.0302)-0.003558=0.00726m导条截面积（转子槽面积）2b02b2202b12h22也「22=+222(0.001+0.0035)x0.0014+0.0035x0.0028x0.0023222=109.46X10-6m2估计端环电流IR=l2Z2=27658A=637A2中8兀端环所需面积AR=J^=637mm2=303mm2Jr2.1其中端环电密Jr=0.6Jb=2.1A/mm2。按照工艺要求有所需面积确定端环内半径及厚度如附图，得端环面积Ar〜30010^m2。3.2磁路计算计算满载电势初设Ke=（1-；L）=0.935,E1=(1-；L)Un：：，=0.935X380V=355.3V初设Ks=1.20，由《电机设计》图3-5查得心皿=1.095,Ei352.325.定子轭部计算高度h'一D1-Di1h.r21=hj1=—-hs1y=生0.0317+竺型13①=1=Wb=0.00753Wb4KNmKdp1fN141.0950.959850228为计算磁路各部分磁密，需先计算磁路中各部分的导磁截面:*24•每极下齿部截面积622At1=KFelibt1Zp1=6.58169184910m=mA2=KFeltbt2Zp2=0.95X0.0175X0.00726X29/4m2=8751X10」m2=19.4X10"m转子轭部计算高度hj2=穿》亍0^』0301+°T=19.8X10^m轭部导条截面积Aj1=KFelth'j1=0.95X0.175X19.4X10"m=322X10»mAj2=KFelthj2=0.95X0.175X19.8Xio'm=329伙10“m26.一极下空气隙截面积A.=tlef=0.094X0.175=16450X10“m227.磁路计算所选的回路是通过磁极中心线的闭合回路，该回路上的气隙磁密是最大值B、.。为此，先由《电机设计》图3-5，找出计算极弧系数ap=0.68，由此求的波幅系数Fs=-^=1=丄=1.47B、avap'0.68Fs—M7O.。0735t=0£568TB=A、1645010^29•气隙磁密最大处的定子齿部磁密Zp2Ai1.470.00735803210^=1.3452T转子齿部磁密Bt2=1.470.00735At2875110"T=1.2347T从《电机设计》附录五的D23磁化曲线上找出对应上述的磁密的磁场强度Ht1=10.4A/cm；Ht2=7.27A/cm有效气隙长度、ef=K.、=1.286X0.55X10^m=0.707X10'm其中气隙系数如4.4、0.75b01)_1.054.40.0550.750.3222=1.254以4.4、0.75boJ-b：11.054.40.0550.750.32-0.322t2(4.4、0.75bc2)_1.294.40.0550.750.122=1・025t2(4.4、.0.75b02)-bg1.294.40.0550.750.1-0.12K=K；1K；2=1.2541.025=1.286齿部磁路计算长度P10‘m=29.1X10'm」(h12+h22)弋10^=30.2X10‘m34.轭部磁路计算长度L'j12p二°34一。0194=68.86X10'm28Lj2二Di2hj2°14O.。198=31.38X10讣2282pF=K、B「=1.30.65680.5510-0.8106A=358.5Ad卩0齿部磁压降23Ft^Ht1Lt1=10.41029.110A=30.26AFt^Ht2Lt2=7.2710230.210”A=21.96A饱和系数计算KsFFt1&=35&53°2621・96=1.146F.358.512_1146与初设值Ks=1.20相比较，误差-——.—=4.74%>1%较大1.146计算出的Ks=1.146,比原假设值Ks=1.20小,说明原假设的Ks偏高，在此基础上计算出的气隙磁密最大值B、..齿部磁密Bt1,Bt2都偏低，致使计算出的Ks低于实际值。再次假设时取Ks>K；00再次假设KS=1.14重新计算第23-37项中有关各项：K；=1.14，由图3-5查得KNm=1.098;①=0.00734ap=0.675;Fs=1.48B、=0.6604TBt1=1.352TBt2=1.24仃Ht1=10.6A/cm；Ht2=7.41A/cmF=375.7AFt厂Ht1Lt1=29.39AFt^Ht2Lt2=22.38A114—1138Ks=1.138，误差.—=0.02%<1%合格1.138定子轭部磁密计算Bji©=0.00735Aj123225106=1.14T39.转子轭部磁密计算Bj20.00735—・=6Aj223291106=1.12T40.从《电机设计》附录五的D23磁化曲线上找出对应上述的磁密的磁场强度Hj1=5.52/cm；Hj2=5.51A/cm41.计算轭部磁压降，其中轭部磁压降校正系数见《电机设计》图附1-3c5=嘛=°.205，Bj1=「14T，于是CT68Fj^Cj1Hj1L'j1=0.68X5.5210268.8610‘A=28.85AhJi=0^^=0.2n,b1.12T，于是Cj2=0.690.094jjFj^Cj2Hj2L'j2=0.69X5.410231.3810‘A=11.28A42.每极磁势F°=F.已Ft2Fj1-Fj2=358.5+30.26+21.96+28.85+11.28=450.85A43.满载磁化电流2pF。二2乂4汉450.850.9mN1Kdp1=0.930.9598228=6.104A44.计算满载磁化电流I；乩二6104=0.6326Ikw9.6545.励磁电抗计算2Xms=4^器吃工厂设计计算时,近似计算方法X「xIkwmsmsE1IKWUN*丨KWIKW1海理-一=1.581gUn*1mUn*1m1m0.63263.3参数计算46.线圈平均半匝长=58.64Q=4^50^4兀xIO^汇3疋(228x0.9598(x0.175x0.094兀X1.14X4X0.707M10&380xms=xms山=58.649.65=1.489定子线圈节距0.2422.010"(273.3)10"0.852=0.09178m其中节矩比B=0.852直线部分长度lB=lt2dj=0.17520.015=0.205m其中d1是线圈直线部分伸出铁心的长度，取0.015m平均半匝长sinb11+2r21=5+6.6=0.479b11+2r21+2bi15+6.6+2汇6.3cosj=、.1-sin2：=、1-0.4792=0.878CB2cos:0.09178=0.052320.878lc=IB2CB=0.20520.0523=0.31m47.端部平均长：轴向投影长fd=CBsin：=0.05230.479=0.0251m48.感应电机定子绕组漏抗为pq除以阻抗基址Zkw=1KW，便可得定子漏抗标么值pN式中二，1二’s1.'.1■'E1,Cx为漏抗系数，等于4二f%(N1Kdp1)2lefPNmpuNCxu7234二504-102280.95980.1751110v.=0.0420134380249•定子槽比漏磁导。因为是双层绕组，整距，节距漏抗系数TOC\o"1-5"\h\z3P+190+7ku1=0.889kL10.917416s1二KuruiKL1L1=0.889X0.5564+0.917X1.88=2.219其中=尬2h11=0.5564b°1bc1■bn■L1=1.88，因—21274.05，—11-0.762r2123.32r2123.3只在铁心部分有槽漏抗，因而计算槽漏抗时要乘上上:lefCx=0.8029Cx2EPIh[_6沃4汉0.175沃2.2192I—/-s1CX=2乙ef727.9598汉0.175考虑到饱和的影响，定子谐波漏抗计算:2gp,f-s1Cx乙Kdp12mi|P乙Kdp1-2CxefKKdp1KsCxCx=0.4964Cx30.0940.01292_320.707100.959821.14其中vS=0.0129由《电机设计》图4-10以q1=3，B=0.852查出定子端部漏抗X，E1=1^^)Clef1.2(0.015+0.50.0251：Cx0.175=0.189Cx53.定子漏抗标幺值X］二Xs1X1Xei=0.8029+0.4964+0.189=1.4883Cx=0.059854.转子漏抗标幺值与定子漏抗标幺值的计算相近，但要将转子漏抗折算到定子边。将转子数据N2」,pq22Z1丝二丄代入《电机设计》式4-38,乘以阻抗系数2m2224miNiKdpiK二P和除以阻抗基值，便有Z2X才尹/xZ255.转子槽比漏磁导的计算见《电机设计》附录四's2=U2…也=0.8+3.33=4.13其中'U202=0.8b02■L2理+2.71=3.33bo2+021+3.5h28b35h=2.71由一^==6.087―.一=0.761查曲线得到2r2222.32r2222.356.转子槽漏抗标么值X*2gph234S2乙lef584.13Cx=1.709Cx57.转子谐波漏抗标幺值X厂皋efKsZ2mjERC_3^0.094X0.0157CefKs1.140.070710=0.5566Cx其中aR=0.0157由《电机设计》图4-11以空=58=7.25查出。2p858.转子绕组端部漏抗标幺值x；2（器:叫竽心；757Fc2plef2pZ2lef2p0.7570.07%=0.叫80.17559.转子斜槽漏抗X；k=0.5（且"&=0.5汇f0.014it220.012920.5566Cx=0.3278Cx60.转子漏抗标幺值X-^Xs2X2Xe2Xsk=0.55660.32781.7090.108Cx=0.113561.定转子漏抗标幺值之和X^Xc^+XC2=0.0598+0.1135=0.173362.定子绕组直流电阻-62化=巻誥春严g其中匚=0.021710®E为B级绝缘平均工作温度75C时铜的电阻率63.定子绕组相电阻标幺值R；=RkwUN牛0.77849.65380-0.019771164.有效材料的计算感应电动机的有效材料是指定子绕组导电材料和定转子铁心导磁材料，电机的成本主要由有效材料的用量决定。定子铜的重量'_63Ccu=ClcN1Z1AC1Nircu=1.050.3138722100.98528.910kg=15.62kg其中C是考虑导线绝缘和引线重量的系数，漆包圆铜线C=1.05；?cu=8.9103kg/m3是铜的密度。2硅钢片重量GFe=gitQ+芬）氐23=0.950.1750.340.00557.810kg=9.84kg其中=0.005m是冲剪余量；心十7.8103kg/m3是硅钢片密度65.折算至定子边计算转子电阻的折算值2R2V衆)啤丄RbRr乙DrZ2其中KB是考虑铸铝转子因叠片不整齐，造成槽面积减小，导条电阻增加，常取Kb=1.04。-62RB==0.8375'?0.0434101.040.20543(2280.9598)-6Rb「RbUN血』83759・6540213门380RR-109.461065862门=0.1687-J0.0434100.20743380(2280.9558)I；q=imI；=0.6326+0.2544=0.887满载电势标幺值Ke=1-；l=1-(IipRiIiqX.-1)=1-1.16280.019770.8870.0598=0.9240927_0924与初设值KE=0.927比较，误差.—=0.3%<0.5%合格。0.92470•空载电势标幺值1-；0=1一第打=1-0.63260.0598=0.9622假定饱和系数不变，波幅系数不变，于是空载时定子齿部磁密及磁场强度Bt1^^°Bt1=0.96221.3452=1.40仃;Ht10=12.62A/cmTOC\o"1-5"\h\z1-;L0.924空载时转子齿部磁密及磁场强度1-筑0.9622Bt200Bt2=1.2347=1.285T;Ht20=8.49A/cm1-；L0.924空载时定子轭部磁密及磁场强度1-备0.9622Bj100Bj1=1.17=1.187T;Hj10=5.255A/cm1-®L0.924空载时转子轭部磁密及磁场强度1_备0.9622Bj200Bj2=1.12=1.166T;Hj20=5.93A/cmj1-;LJ20.924J20空气气隙磁密B、0=1-p1-；LB二0^6220.9240.6604=0.6876T空载时定子齿部磁压降_32Ft10=Ht10Lt1=12.6229.11010-36.72A空载时转子齿部磁压降Ft2^Ht20Lt2=8.4930.210^10^25.64A78.79.80.81.82.3.483.84.85.86.空载时定子轭部磁压降，此时Cji=0.655Fji0=Cj1Hj10L'j1=0.6556.25510268.8610JA=28.21A空载时转子轭部磁压降，此时Cj2=0.665Fj2^Cj2Hj20L'j2=0.6655.9331.3810；10^12.37A空载时气隙磁压降匕昌=1%0.4二10占1.2860.5510”0.6568=371.64A空载时每极磁降Fj.0■Ft10'Ft20'Fj10'Fj20=371.6436.7225.6428.2112.37=474.58A空载磁化电流2PF000.9m1N1Kdp124474.580.932280.9598-6.426A工作性能计算定子电流标幺值I；=、l；P*l；Q=1.162820.8872=1.4625Ah=l；lkw=1.46259.65A=14.11A定子电流密度J111；14.113.58A/mm2a1Ni1Ac121.9704定子线负荷Di1345614.11"0.2425601A/m转子电流标幺值I；i；2=1.162820.25442=1.1903A导条电流实际值87.88.89.I2jlkw端环电流实际值m,N1Kdp11.19039.6534560.9598260.03AZ2转子电流密度导条电密JB端环电密JRZ2AbAR定子铜损耗的标幺值Pu1PCU15826°.°358=600.08A260.03109.46600.08300ml；R2PnITIiIKWZkw2=2.376A/mm2=2A/mm『R=1.462520.01977=0.0423PCU1二PcuR=0.042311103W=465.1W转子铝损耗的标幺值**2*2pA12=l2R=1.19030.0256=0.03627pA12=Pa12Pn=0.0362711103W=398.97W90.负载时的附加损耗按规定8极时取戌=0.01Ps二PsR=0.0111103W=110W91.机械损耗Pfw=(3)2(Di)4104=30.344104=75.17WP14丿*PfwPfw-PnV07517=0.006811铁损耗先计算基本损耗，再乘以经验系数得全部铁损耗定子轭部铁耗PFej二k2PhejGj=22.8327.71=156.8W式中k2按经验取为2；轭部重量G^4pAj1L'j^-Fe=44322510"668.8610」7.810^27.71kgPhej是轭部铁损耗系数，根据Bj10".166T从《电机设计》附录六查得Phej=2.83W/kg定子齿部铁耗pFei=k1pheiGi=2.54.2114.58W=153.5W式中k1对于半闭口槽按经验取2.5齿部重量G^2pAt1Lt^?Fe=24803210"629.110“7.810^14.58kgPhei是齿部铁损耗系数，根据B10=1.401T从《电机设计》附录六查得于是全部铁损耗Phei=4.21W/kgpFe=pFejpFei=156.8W+153.5W=310.3WPFepFePn310.310”11-0.028总损耗标幺值二P=PCu1'pA12pspfwpFe=0.0423+0.0363+0.001+0.0068+0.028=0.1234输入功率标幺值=1…二p166.=89%,I1P1.1236=1+0.1234=1.123495.十亠1Pn10.12341.1234-89.02%误差=二89.02>0.5%0.8967.68.69.83.84.85.86.87.88.89.93.94.95.96.97.98.I*x=0.2369l*g=0.8701-；L二0.926I*,=1.4211I,T3.71A2Jj=3.48A/mmA=24875A/cmI*2=1.1483A,I2=250.85A,Ir=578.9AAJB=2.292A/mm2,JR=1.9297A/mm2p*Cu1=0.0399,pCu1=439.19Wp*A12=0.03376,pA1^=371.32W'、p*=0.1185p*N1=1.11858941—89二89.41%,-^"45%".5%'合格功率因数皿"7951.4625额定转差率Sn-pA121P；12pFerPsPfw0.033810.03380.01550.020.0683.14%-0.0155-1/2156.81-1/2.5153.510’pN额定转速60汉50(1-SN)1-0.0314；=726r/minp499.最大转矩倍数*Tm二1_Sn2(R,R2X；)1-0.031420.01977.0.0197720.17332=2.4953.5起动性能计算100.假设起动电流1st二(2.5-3.5)仁1臥=二32.4959.65A=72.23A101.起动时产生漏磁的定转子槽磁势平均值FT2.23380.7。7O.8890.959821g由此磁势产生的虚拟磁密=2.161T40Fst_0.4兀X1935X10』Bl232、：020.55101.023其中修正系数=0.642.5Lt0.64+2.5匸0.55Y10.5+12.9=1.023起动时漏抗饱和系数Kz由《电机设计》图10-18查出Kz=0.82,1-Kz=0.18漏磁路饱和引起的定子齿顶宽度的减小Cs1二魚—")(1—Kz)=10.5—3.20.1810”=1.29610‘m104.漏磁路饱和引起的转子齿顶宽度的减小Cs2二花-b°2)(1-Kz)=12.9-10.1810’=2.14210‘m105.起动时定子槽比漏磁导s1(st)二KuJd—uJKL1L1=0.5564—0.1050.9171.88=2.124其中b)1/Cs1、_1.58()Cs11.5b013.2I1.296j1.2961.53.2106.起动时定子槽漏抗Xs1(st)心1(st)'s1s1=2.1240.8029Cx2.219=0.7685CX107.108.109.110.111112.113.114.115.起动时定子谐波漏抗乂应⑶)=KzXs=0.82x0.4964Cx=0.407CX起动时定子漏抗X&(st)=X；1(st)+X*1(st)+X；1=(0.7685+0.407+0.189)Cx=0.0573考虑集肤效应的转子导条相对高度；=1.98710孰bBf=1.98710"0.0303；506=2.0435PBY0.0434"0其中hB=0.028+0.0023=0.0303m是导条高度。集肤效应引起的电阻增加系数Kf和漏抗减小系数Kx从《电机设计》图4-23查出KF旦=2.475R0Kx”13.根据《电机设计》附录四计算起动时转子槽比漏磁导的减小二0.54541.0.2.1421.0h02(鱼)=竺2.142bg2Cs2'bg2于是起动时转子槽比漏磁导s2(st)=Cu2—‘U2)Kx'l2=0.8—0.54540.8133.33=2.9619起动时转子槽漏抗Xs2(st)s2(st)Xs2s22.96194.13X1709C^1.2256Cx起动时转子谐波漏抗X三(st)=KzX=0.820.5566Cx=0.4564Cx起动时转子斜槽漏抗X；g)二KzX；k=0.820.3278Cx=0.268辽起动时转子漏抗X；_2(st)=Xs2(st)■X-2(st)■Xsk(st)■Xe2=1.22560.45640.26880.108C^2.0588Cx=0.0865起动时总漏抗X*(st)=X](st)X*2(st)=0.0573+0.0865=0.1438起动时转子电阻R*2(st)二kFR*BR*r=2.4750.02130.0043=0.057起动时总电阻化二R*R2(st)=0.057+0.01977=0.07677起动时总阻抗*:*2*2I22Zst二、Rs2X；st)=.0.0767720.14382=0.163起动电流st丨KW*Zst9.650.163=59.2AA误差==仃72.23,=18%山|3%，太大不合格重新计算100.l；t=60A101..Fst=1607.4A,B=1.7883TKZ=0.83,1KZ=0.17Cs1=1.24110-3mCS2=2.02310-3m「“=0.1014,(2)=2.1285X；(st)=0.7702CxX：(st厂KzX：=0.412Cx.__****108.X；：1(st)二Xs1(st)X、.1(st)XE1=0.0576111.虫儿2=()=0.5354,扎S2(st)=(亦2-山町2)+©扛2=2.9719b02cs2+b02112.Xs2(st^—i-1Xs2=1.2298Cx打2**113.X创st)=Kz汇X浮=0.462Cx114.Xsk(st)=KzXsk=0.2721Cx115.X浮(st)=Xs2(st)+X挈st)*Xsk(st)+XE2=0.08704116.X曲）=Xgt）+X浮（st）=014464119.Zst=jRst+Xg(st)=0.1637120.1st=^=58.95A,误差=60_58.95=1.77%卜3%合格Zst58.95iststIl58.9513.71=4.3121•起动电流倍数122.起动转矩倍数*Tst=(1_SN)Zst0.0570.16372(1-0.0314)=2.163.6定转子冲片图及定子绕组展开图（见附图）4计算机辅助设计VisualBasic6语言简介在利用VisualBasic进行编程开发工作之前，对VisualBasic的发展过程和程序适用范围及其实现的功能有一个大概的了解是必要的。本节将提供这方面的内容。VisualBasic的发展Basic语言是20世纪60年代由Dartmouth学院的两位教授johnG.Kemeny和ThomasKuntz发明的。发明Basic最初的目的是为了方便计算机教学，相对于速度和效率，他们更强调简洁性。Basic语言对程序的结构及变量的使用要求不严格，是一种直观的非结构化语言，易于理解易于学习使用。但是，早期Basic这种解释性语言的易于使用是以它的速度为代价的。在程序运行的时候，必须先将Basic语言翻译成计算机可以理解的代码解释执行，而不是预先编译为机器码生成可执行文件来执行。因此，它的早期版本运行起来都很慢。Basic语言甚至被认为只是一种“玩具”语言，不适合重要工作。直到20世纪80年代末，被誉为“VisualBasic之父”的AlanCooper在Basic语言基础上成功的建立了很多Windows开发工具的思想和概念，将Basic的易学易用与可视化编程方法及事件驱动集合起来，VisualBasic才日趋流行起来。现在，VisualBasic已经成为Windows编程的几大设计软件之一，受到广大研究开发人员的青睐。4.1.2程序适用范围及其实现的功能电机设计的计算机程序可以分为“设计分析”、“设计综合”和“设计优化”三类。“设计分析”程序是按照设计人员预先估算的设计参量，依一定的程序步骤来计算产品的性能。“设计综合”程序是根据已知的性能要求，决定电机各设计参量的程序。它与“设计分析”的区别主要是：它可在规定的产品性能和技术条件下，自动选择适当的技术参数和结构尺寸，从而得出可行的设计方案。“设计优化”程序是对设计问题提出明确的数学模型，然后依据现代数学的寻优理论并采用优化方法，自动得到较优或最优方案的程序。本次设计编写的程序属于“设计分析”，是以电磁计算为依据，按步骤计算产品参量和性能，当结果不符合技术要求时，需要人为调整数据为下次计算做准备。本程序适用于计算机计算分析和人为调整设计数据相结合对中小型三相异步电动机进行电磁设计，主要的性能指标结果包括：效率、功率因数、起动转矩倍数、最大转矩倍数和起动电流倍数。程序的功能是在一些设计数据给定的前提下，计算出参量数值和性能指标，可以对有误差要求的参量按照指定公式迭代计算，使其满足误差要求，还可以人为调整设计数据计算出多套合格的供选方案。运行程序前，把所要改换的数据输入程序当中，如匝数、铁心长、气隙等，然后点击启动，如果所输入的数据使程序没有出错，那么计算机就会根据每次所输入的不同数据得到不同符合标准的方案，反之它会提醒某些地方出错了需要重新调试才行，通过调试直到获得符合要求的方案，再把符合要求的不同方案通过分析比较，可以选出经济技术指标最合理、性能指标最优良的设计方案。4.2设计方法应用计算机设计电机一般分为几个步骤：选定目标，数学描述，数值处理，编制程序，整理输入数据，调试程序和输出结果分析。对于优化设计程序，首先的是明确优化目标，其次是选定优化方法。对于综合设计程序则必须确定哪些参数作为主要变量，其变化范围以及性能的合格标准和容差。电动机的电磁设计分析程序，从本质上说，它是由手算程序转化而来的。由手算变到机算的最突出问题是曲线和图表的处理。在工程设计中经常要根据曲线或图表查定某一设计参量的数值。手算时这一问题可以很方便地用寻找坐标的方法来解决；但目前在计算机上尚无法直接按这样的步骤去工作。所以必须对曲线和图表进行必要的处理，使其逻辑能为机器所接受。我们通常采用的方法是插值法。其次就是迭代的处理。一个电机设计程序中迭代过程的处理方法大致相同，但细节可各异。需要迭代的各参数初值，根据经验统计资料而定。计算值与假设值之间的误差如超过允许范围，则要提出再设值，重新计算这段迭代过程。这时应分析这段迭代过程,确定再设值应在计算值与假设值之间还是之外。如增大假设值，通过整个迭代过程的计算，使计算值减小，则再设值应在计算值与假设值之间；否则再设值应比计算值还要大。4.3程序流程图4.4计算机程序4.4.1计算机程序PrivateSubCommand1_Click()ConstUN=380Constf=50ConstZ1=48ConstZ2=38Constn=3.14159265358979ConstPN=45000Constm1=3Constn1=0.928ConstCos©=0.87Constp=2Constb01==4.5Consth01==1.0Consth11==1.2Constb11==8.5Consth21==22Constr21=5.7ConstS=0.8Constb02==1.5Consth02==1.6Consth12==1.6Consth22==13.4Consth32==31Constb12==4.3Constb22==4.3Constb32==5.3Constb42==3ConstD1=368ConstDi1=245ConstD1=368ConstDi2=80ConstNs1:=26Constal=4ConstNil=2Constd11==15Constd111=1.8Constd222=1.88Const△i=:0.35ConstIt=175ConstKFe=0.95ConstB1=0.852Consth=2ConstKU1=0.889ConstKL1=0.917Constpcu=8.9*10A3ConstpFe=7.8*10a3Constq=3Const刀s=0.0129Constpcuw=0.0217*10a-6a=p*2*n/Z1UN)=UN/1.732Ikw=PN/(m1*UN©)Zp1=Z1/(2*p)Zp2=Z2/(2*p)D2=Di1-2*St=n*Di1/(2*p)t1=n*Di1/Z1t2=n*D2/Z2bsk=t1N©1=Ns1*Z1/(m1*a1)N1=N©1/2Ac11=2.5447hss=h21+h11bt111=n*(Di1+2*h01+2*h11+2*h21)/Z1-2*r21bt211=n*(Di1+2*h01+2*h11)/Z1-b11bt11=(bt111+bt211)/2Ass=(2*r21+b11)/2*(hss-h)+n*r21a2/2Aef=