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1、 基于ANSOFT的三相异步电机电磁设计（Y280M-4）课程设计学生姓名： 学 号： 专业班级：电气工程及其自动化 指导教师： 2019年11月16 日目 录1.课程设计目的32.课程设计题目描述和报告内容33.课程设计报告内容41. 课程设计目的（1）尝试进行电机设计，将所学知识进行实践（2）深入了解异步电机内部的结构（3）学习使用Ansoft，并掌握基本的用法2. 课程设计题目描述和报告内容2.1题目描述（1） 课程设计题目：基于ANSOFT的三相异步电机电磁设计（Y280M-4）（2） 型号：Y280M-4（3） 使用使用软件：Ansoft、AutoCAD等2.2主要步骤（1）决定额定
2、数据及主要尺寸（2）将基本参数和主要尺寸导入Ansoft软件进行仿真（3）从Ansoft软件输出结果（5）对输出结果进行处理，比对设计要求（5）总结报告3. 课程设计报告内容3.1基本参数型号：Y280M-4额定功率：额定电压：绕组连接方式：三角极数：额定转速：频率：杂散损耗：风摩损耗：运行温度：75 摄氏度运行方式：电动机负载类型：恒定负载3.2 决定额定数据及主要尺寸并运算（1）型号：Y280M-4 （2）输出功率：（3）外施相电压： （4） 功电流：=（5） 效率：（6）功率因数：（7）极数：（8）定、转子槽数：（9）定子每极槽数： 转子每极槽数：（10） 定子、转子冲片尺寸如下图3.2
3、-1，3.2-2：图3.2-1 定子冲片尺寸单位：mm 比例：11图3.2-2 转子冲片尺寸单位：mm 比例：11（11） 极距：（12） 定子齿距：（13） 转子齿距：（14） 节距：（15） 转子斜槽宽：（16） 每槽导体数：（17） 每相串联导体数：式中，。(18)绕组线规：导线并绕根数与截面积之积式中，定子电流初步估算值，且 定子电流密度，按经验选用，选取 根据值，查表得，选取五根直径为1.3mm导线并绕。(19)槽满率槽尺寸示意如下图3.2-3：图3.2-3 槽尺寸示意图槽面积槽绝缘占面积：槽有效面积槽满率式中，绝缘厚度取；导体绝缘后外径；槽楔厚度取。（20） 铁芯长度铁芯有效长度净
4、铁芯长式中，铁芯压装系数。（21） 绕组系数分布系数式中，短距系数（22） 每相有效串联导体数3.3软件仿真将以上结果及基本参数导入Ansoft软件进行仿真如下：图3.3-1 主设计图图3.3-2 基本数据4极三相感应电机，风摩损耗1000W，杂散损耗1800W。图3.3-3 定子数据定子外径445mm，内径300mm，槽数60，长度325mm。图3.3-4 定子槽 图3.3-5 定子绕组双层绕组，4条并联支路，跨距为14，每根导体由5根直径1.3mm，绝缘厚度0.08mm的导线绞合而成。图3.3-6 定子端/绝缘槽楔厚度为2，槽满率上限选取0.8。绝缘厚度3mm。图3.3-7 转子数据转子外
5、径为298.2mm，内径100mm，槽数50，长度325mm。图3.3-8 转子绕组图3.3-9 运行条件运行方式为电动机，接恒定负载，温度75摄氏度。图3.3-10 接线方式接线方式为Delta，即三角接线，频率为工频50Hz3.4软件输出报告得出以下结果 基本参数额定功率：额定电压：绕组连接方式：三角极数：额定转速：频率：杂散损耗： 摩擦损耗： 风阻损耗： 运行方式：电动机负载类型：恒定负载运行温度： 定子参数定子槽数：定子外径：定子内径：槽型：2定子冲片如图3.2-1所示顶部齿距：底部齿距：定子铁芯长度：定子铁芯压装系数：铁芯材料：分层扇区数1压板厚度：0磁压板无并联支路数：线圈类型：2
6、1线圈节距：每槽导体数：每导体导线数：5导线直径：导线绝缘厚度：槽楔厚度：槽衬厚度：0层间绝缘厚度：槽面积：净槽面积：槽满率：槽满率上限：线电阻率：导线长度调整：0端长度校正因数：1端漏抗校正因数：1 转子参数 转子槽数：气隙宽度：转子内径：转子冲片如图3.3-2所示铸造转子：是半槽：是转子铁芯长度：转子铁芯压装系数：铁芯材料：斜槽度： 杆端长度：0端环高度：端环宽度：75摄氏度下转子铁芯电阻率：75摄氏度下转子环电阻率：磁力轴：无 材料消耗电枢铜密度：转子棒料密度：转子环材料密度：电枢铁芯钢密度：转子芯钢密度：电枢铜重：转子棒料重量：转子环材料重量：电枢铁芯重量：定子芯钢重量：净总重量：电枢
7、铁芯用钢量：转子芯钢消耗量： 额定负载运行参数 定子电阻：20摄氏度下定子电阻：定子漏抗：转子电阻：20摄氏度下转子电阻：转子漏抗：电阻对应铁芯损耗：磁化电抗：定子相电流：电流对应 铁芯损耗：磁化电流：转子相电流：定子绕组铜耗：转子绕组铜耗：铁芯损耗：风摩损失：杂散损耗：总损耗：输入功率：输出功率：机械转矩：效率：功率因数：额定转差率：额定转速： 空载参数空载定子电阻：空载定子漏抗：空载转子电阻：空载转子漏抗：空载定子相电流：空载铁芯损耗：空载输入功率：空载功率因数：空载转差率：空载额定转速： 分解操作最大转差率：最大转矩：最大转矩比：最大相电流：356.767 转子锁操作 起动转矩：起动电流
8、：起动转矩比：起动电流比：锁定转子后的定子 电阻： 漏抗：锁定转子电阻：锁定转子漏抗： 额定运行详细数据 定子槽漏抗：定子端部绕组漏抗：定子差动漏抗：转子槽漏抗：转子端部绕组漏抗：转子差动漏抗：斜槽漏抗：定子绕组系数：定子齿磁通密度：转子齿磁通密度：定子磁轭磁通密度：转子磁轭磁通密度：气隙磁通密度：定子齿安匝：转子齿安匝：定子磁轭安匝：转子磁轭安匝：气隙安匝：定子磁轭的电路长度磁校正系数：转子磁轭的电路长度磁校正系数：齿饱和系数：齿和磁轭的饱和系数：诱导电压系数：定子电密：比电负载：定子热负荷：转子条电流密度：转子环电流密度：定子绕组半匝长度： 绕线布置三相两层绕组可以布置在15个槽中，如下所
9、示：每槽角度：A相轴线：第一槽中心： 暂态 FEA 输入数据 对于定子绕组的一个相位： 圈数： 并联支路数： 端电阻： 端漏电感：一侧两杆之间的转子端环： 等效环电阻： 等效环电感：二维等价值： 等效模型深度： 等效定子叠加系数： 等效转子叠加系数：估计转子惯性矩：3.5描述电机性能的图表图3.5-1 相电流与转速图3.5-2 效率与转速图3.5-3 输出机械功率与转速图3.5-4 功率因数与转速图3.5-5 转矩与转速图3.5-6 相电流与输出功率图3.5-7 效率与输出功率图3.5-8 功率因数与输出功率图3.5-9 转差率与输出功率图3.5-10 转矩与输出功率图3.5-11 漏阻抗与转
10、差率图3.5-12 转矩与转差率图3.5-13 输入电流弱磁控制图3.5-14 频率弱磁控制图3.5-15 输出功率弱磁控制图3.5-16 转差率弱磁控制图3.5-17 输出转矩弱磁控制图3.5-18 相电压弱磁控制3.6部分参数对比参数标准实际是否符合额定功率符合额定电压符合满载电流符合定子齿磁密符合定子轭磁密符合转子齿磁密符合转子轭磁密符合定子电密符合转子电密符合端环电密不符合热负载符合定子电阻符合定子铜耗符合转子铝耗符合铁耗符合杂散损耗符合风摩损耗符合总损耗符合定子铜量/台/台符合符合硅铜片重/台/台符合符合效率符合功率因数符合起动电流倍数5.45符合最大转矩倍数符合磁化电流不符合3.7
11、 结论与心得3.7.1数据分析（1） 主要参数如输出功率、效率等基本课程设计符合要求，此次课程设计基本成功。（2） 未达到或不符合预期的参数有：端环电流、磁化电流端环电密比预期大了18.33%，主要原因是端环高度不够，下图为其它条件不变，时的电密参数，表中最后一栏为端环电密，此时，符合课程设计预期。图3.7-1 端环高度时电密输出参数磁化电流过小。可以通过改变定子绕组绕线方式改善。将全波绕组改为半波绕组后磁化电流显著上升，如图3.7-2：图3.7-2 半波绕组磁化电流3.7.2总结此次课程设计，主要目的是回顾之前学习的电机学知识并结合实际进行实践，以加深对于专业知识的理解。同时学习Ansoft等专业软件的使用方法。在过程中，我充分回顾了电机学的知识点，在解决问题的过程中，对学过的知识运用得更加熟练对于如何进行自主学习也有了更深刻的体会。参考文献：1 李发海. 电机学M，北京：科学出版社，2004.52 陈世坤. 电机设计M，北京：机械工业出版社，2005.93 戴文进. 电机设计M，北京：清华大学出版社，2010.64 贾好来. 电机CAD技术M，北京：中国电力出版社，2010.25 戴文进. 电机设计理论与实践M，北京：清华大学出版社，2013.86 电机工程手册M，北京：机械工业出版社
