毕业设计(论文)- 小型三相异步电动机的设计.doc
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1、本科毕业设计(论文)小型三相异步电动机的设计学生姓名: 学生学号: 院(系): 年级专业: 助理指导教师: 摘要摘 要三相异步电动机是交流电动机的一种,又称感应电机。具有结构简单,制造容易,坚固耐用,维修方便,成本低廉等一系列优点。因其具有较高的效率及接近于恒速的负载特性,故能满足绝大部分工农业生产机械的拖动要求,从而成为各类电机中产量最大,运用最广的一种电动机。本毕业设计是在掌握电机理论和设计原理的基础之上,结合具体设计要求,通过感应电机的电磁设计,从中又细分为额定数据和主要尺寸、磁路计算、参数计算、工作性能计算和起动性能计算五个部分,设计出一台性能合格的小型三相异步电动机。在此成果后,通过
2、改变气隙大小和改变每槽导体数两种优化方案,最终设计得到一台性能优良的小型三相异步电动机。通过本次设计,了解国内外异步电动机的发展状况,掌握电机电磁设计过程并学会查找数据所需相应图表,了解利用计算机设计电机程序的概念,通过具体设计,了解Y系列IP44小型三相异步电动机的主要标准。关键词 三相异步电动机,电机设计,Y系列IP44本科毕业设计(论文)ABSTRACTThe three-phase asynchronous motor is motors one kind. Has the structure to be simple, the manufacture is easy, firm du
3、rable, the service is convenient, cost inexpensive and so on a series of merits. Because it has the high efficiency and approaches in the constant speed load characteristics, it can therefore satisfy the most of the industrial and agricultural production machinery drag requirements, thus becomes in
4、each kind of electrical machinery the output to be biggest utilizes the broadest one kind of electric motor. The graduation project is the availability of electrical theory and design principles the basis of light of the specific design requirements, through the induction motor electromagnetic desig
5、n, from thin into rated data and the main parameters, calculation of magnetic circuit, parameter calculation, Performance computing and calculation of Starting Performance of Starting Performance of five parts, qualified to design a performance of a small three-phase asynchronous motor, by changing
6、the gap size and change the number of conductors per slot two optimization program, the final design with excellent performance by a small three-phase asynchronous motor.Through this design, understanding the development of domestic and foreign asynchronous motor, electromagnetic motor control desig
7、n process and learn to find the corresponding chart data needed to understand the use of computer design concept of motor program, through specific design, understand the Y series of small three-phase asynchronous motor IP44 The main criteria.Key words Motor,Motor Design,Y Series IP44目录目录摘 要ABSTRACT
8、1 绪论12 电机发展史22.1概念引入22.2异步电机32.2.1 异步电机概述32.2.2 异步电机原理32.2.3 异步电动机的分类32.2.4 异步电动机的运用42.3国内外电机发展状况42.3.1 国内发展42.3.1 国外发展53 电机设计63.1电机设计的方案概述63.2 具体电机设计73.3 电机设计的具体方案73.3.1 额定数据和主要尺寸73.3.2 磁路计算163.3.3 参数计算203.3.4 工作性能计算283.3.5 起动性能计算324 优化方案384.1改变气隙大小的设计方案384.2 改变每槽导体数的方案435 电子计算机在电机设计计算中的应用525.1概述52
9、5.2设计分析过程525.2.1 手算程序改变为计算程序525.2.2笼型感应电机设计分析535.3电机自动设计CAD软件55结论56参考文献57附录A:导线规格表58附录B:电机设计图60附录C:Y系列规范64致 谢65I绪论1 绪论电机包括变压器和旋转电机,都用于实现机械能和电能之间的转换。旋转电机分为直流电机和交流电机,交流电机又分为异步电机和同步电机。三相异步电动机隶属交流电动机,又称感应电机。具有结构简单,制造容易,坚固耐用,维修方便,成本低廉等一系列优点。因其具有较高的效率及接近于恒速的负载特性,故能满足绝大部分工农业生产机械的拖动要求。电机设计的任务是根据用户提出的产品规格、技术
10、要求,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各种矛盾,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。我国电机标准在总结以往电机设计、制造和使用经验的基础上,已出台相关国家标准,同时也积极采用国际标准和国外先进标准。通过收集各类书籍,杂志,网络相关资源,了解三相异步电动机在国内外的发展状况;通过电机设计相关教材,结合具体情况设计一台性能优良的小型三相异步电动机。设计一台小型三相异步电动机的意义在于:首先设计电机是电机原理和实践电机相结合的环节,是设计者综合运用所学知识解决所学专业实际问题能力的检验,是学习深化知识
11、和提高的重要过程。其次,三相异步电动机是各行各业生产过程及日常生活中普遍使用的基础设备,使用广泛,值得研究。设计结果在完成中小型三相感应电动机电磁计算过程后,得到一台性能合格的电机,并在此基础上通过改变其部分参数,根据具体设计要求,对其进行方案优化并最终设计得到一台性能优良的小型三相异步电动机。 1电机发展史2 电机发展史 1800年伏特发明电池,是电气出现的开端,电动机的诞生和发展在这之后可分成以下个阶段:1831年,迈克尔.法拉第(Michael Faraday)发明盘式电机(直流电机);19世纪70年代,托马斯.爱迪生(Thomas Edison)开始研制直流发电机;1888年,尼古拉.
12、特斯拉(Nikola Tesla)发明三相感应电动机并申请专利。从1820年一直到整个19世纪末叶,发现的电磁现象以及相关的各种法则,诞生的交流电机原型,确立了电机的工业运用。从20世纪开始一直到1970年,是电动机的成长和成熟期:有刷直流电机、感应电动机、同步电动机和步进电动机等各种电机相继诞生。半导体驱动技术和电子控制概念的引入,带来了变频驱动的实用化。1970年到20世纪末,计算技术 的飞跃发展为发展高性能驱动带来了机会:随着设计、评价、测量、控制、功率半导体、轴承、磁性材料、绝缘材料、制造加工技术的不断进步,电动机本体经历了轻量化、小型化、高效化、高力矩输出、低噪音振动、高可靠、低成本
13、等一系列变革,相应的驱动和控制装置也更加智能化和程序化。进入21世纪,在以多媒体和互联网为特征的信息时代,电动机和驱动装置继续发挥支撑作用,向节约资源、环境友好、高效节能运行的方向发展。2.1概念引入电机,英文electric machinery 泛指能使机械能转化为电能、电能转化为机械能的一切机器。特指发电机、电能机、电动机。电动机,是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置,俗称马达。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。 在电动机的分类中,按工作电源种类划分,可分为直流电机和交流电机;其中交流电机还可分单相电机和三相电机;按结构和工作原理划分,电动机可分为直流
14、电动机、异步电动机和同步电动机。其中,异步电机可划分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又可划分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。按转子的结构划分,电动机可划分为笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)。 2.2异步电机2.2.1 异步电机概述异步电机是一种交流电机,电机的转速(转子转速)小于旋转磁场的转速,从而叫为异步电机。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。它和感应电机基本上是相同,在不致引起误解或混淆的情况下,一般可称感应电机为异步电机。异步电机的定子绕组接交流电网,转子绕组不需与其他电源连接。
15、因此,它具有结构简单,制造、使用和维护方便,运行可靠以及质量较小,成本较低等优点。异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性,从空载到满载范围内接近恒速运行,能满足大多数工农业生产机械的传动要求。2.2.2 异步电机原理 当三相异步电机接入三相交流电源时,三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁场。 旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。 根据电磁力定律,载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用,形成电磁转矩,驱动转子旋转,当电动机轴上带机械负载时,便向外输出机械能。2.2.3 异步电动机的分类 单相异步电动机单相
16、异步电动机由定子、转子、轴承、机壳、端盖等构成。 定子由机座和带绕组的铁心组成。铁心由硅钢片冲槽叠压而成,槽内嵌装两套空间互隔90电角度的主绕组和辅绕组。主绕组接交流电源,辅绕组串接离心开关S或起动电容、运行电容等之后,再接入电源。 转子为笼型铸铝转子,它是将铁心叠压后用铝铸入铁心的槽中,并一起铸出端环,使转子导条短路成鼠笼型。单相异步电动可分为单相电阻起动异步电动机,单相电容起动异步电动机、单相电容运转异步电动机和单相双值电容异步电动机。 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。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
17、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,使电动机旋转。2.2.4 异步电动机的运用异步电动机具有结构简单,制造、使用和维护方便,运行可靠以及质量较小,成本较低等优点。广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。2.3国内外电机发展状况针对本论文设计主要为小型电机,即在叙述国内外电机发展状况过程中,主要针对小型电机。大中型电机,发电机简述或不述。2.3.1 国内发展 国内发展简史20世纪40年代以前,我国电机制造工业极端落后。中华人民共和国成立后,电机工业得到了迅速发展,产品
18、的种类,数量的不断增加,技术水平逐步提高。50年代以前我国主要是仿制国外产品为主,1953年以后多次组织了电机产品的改型设计和系列统一设计,使我国从发电设备、大型交直流电机一直到种类繁多的中小型电机,大多数都有了自己的系列。不但建立了若干产量大、使用面广的基本系列,还建立了应用场合比较特殊的派生系列和专用系列。在电机零部件和安装尺寸、机座好等系列的标准化、系列化、通用化方面也进行了大量工作、已形成自己的体系,还制定了电机专业的许多国家标准,这些标准正逐步接近国际电工委员会的标准。60年代起即走上自行设计的道路;50年代只能生产一般中小型电机,不久后即能生产大型电机设备和特殊用途电机。与此同时,
19、新技术、新材料、新结构和新工艺的日益广泛应用,使我国电机工业的发展走上了更加成熟的道路。在国内中小型电机方面,自1953年进行第一次全国统一设计后,中小型电机的生产开始摆脱过去混乱的局面,走上了统一和系列化的道路。到目前为止我国生产的中小型电机系列,除一般电机或基本系列外,还有防爆、船用、潜水、单绕组多速等派生系列和专用系列。从目前情况来看,一般或基本系列中小型电机已经能够满足国民经济各部门的需要,其技术经济指数也在逐步提高。到2010年,我国平均每年将投产发电装机容量3700万千瓦以上,年均增长7.8%左右。而电动机的需求与发电设备的需求呈1:3.51的正比关系,也就是说,大型、中小型交流电
20、动机产品在国内市场的有效需求会保持稳定增长。 技术状况及发展方向世界电机制造基地正在快速地向中国转移。当前,全球小功率电机年需求量在50亿台以上,随着全球经济一体化进程的加快,小功率电机生产的国际化已基本形成。加入WTO后,国家对中小企业的保护政策如进口关税逐步降低,直到取消关税,国外电机凭借其优越的品质和低廉的价格进入国内市场,而国内出口到国外的电机受到各国行业协会或政府纷纷设置的技术壁垒,让我国电机进入世界电机的争夺战之中。近年来,科学技术突飞猛进。随着电力电子技术、计算机技术和控制理论发展,电机调速技术得到迅速发展,我国对电机绕组、附加损耗、电机测试技术以及超导电技术在电机的应用等方面开
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