毕业设计（论文）-Y180M-2 22KW三相鼠笼式异步电动机设计.doc

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1、NANCHANG UNIVERSITY 学学 士士 学学 位位 论论 文文 THESIS OF BACHELOR (20032007 年) 题 目: Y180M-2 22KW 三相鼠笼式异步电动机设计 学 院： 信息工程学院 系： 电气与自动化 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电机与电器 03(3)班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 起讫日期： 2007.3.26 2007.6.10 本科生毕业设计任务书本科生毕业设计任务书 （工科及部分理科专业使用） 题 目： Y180M-2 22KW 三相鼠笼式异步电动机设计 题目来源：省部级以上 校级 横向 自选 题目性质：理论研究 应用与理论

2、结合研究 实际应用研究 学 院： 信息工程学院 系：电气与自动化 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电机与电器 03（3）班 学 号： 6101103244 学生姓名： 起讫日期： 2007.3.262007.6.10 指导教师： 芬 职称： 教 授 系分管主任： 审核日期： 2007.3.14 说说 明明 1. 设计任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下达到学生。 2. 进度表由学生填写，每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕 业设计工作检查的主要依据。 3. 学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，3 周内提交 给指导教师批阅。 4. 本任务书在毕业设计完成后，与论文一起

3、交指导教师，作为论文 评阅和毕业设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主 要内容之一。 1 一、毕业设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求）一、毕业设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求） 1、原始数据 型号： Y 额定功率：22 N Pkw 额定电压： 额定转速：VUN380 1500 /min N nr 额定频率：HzfN50 2、主要性能指标 效率： 功率因数： 最大转矩倍88.5%cos0.89 数： 2.2 m N T T 倍 起动转矩倍数： 起动电流倍数：2 st N T T 倍倍7 N st I I 3、设计中选用的基值 电压基准值：V 为电动机额定

4、相电压 380 N U 功率基准值：=22KW 为电动机额定功率 N P 电流基准值： 为电动机每相的功电流 kw I 1 22000 19.29825 3 380 N kw N P IA mU 阻抗基准值： 2 2 1 3 380 19.69091 22000 NN N kwN UmU Z IP 转矩基准值： 为电动机额定转矩 N T 22 9550955070.0333 3000 N N N P TN m n A 4、设计指标要求 效率： 计算值，修改值 005.0 饱和系数：01 . 0 T TT F FF FT修改值， F计算值， 满载电势标么值： 005 . 0 1 )1 ()1 (

5、 L LL （1-l）修改值， （1-L）计算值 起动电流倍数： IST修改值，IST计算值0.01 0.03 stst st II I 2 5、电磁设计中若干参数的选择及经验数据 槽满率： sf=75% -80% 槽绝缘厚：采用聚脂薄膜和聚脂无纺布复合材料（DMD，DMD+M 和 DMDM） H80H112 Ci=0.25(mm) H132H160 Ci=0.3（mm） H180H280 Ci=0.35（mm） 槽楔厚 h： 槽楔采用新型软槽楔和 3240 环氧玻璃布压板，计算时厚度 h=2mm： 叠压系数：H80-H160 定子冲片不涂漆时 =0.95 H180-H280 定子冲片涂漆时

6、=0.92 冲剪余量：=0.5cm 转子斜槽：为一个定子齿距 定子绕组型式：H160 及以下全部采用单层软绕组；H180 及以上采用双 层迭绕组 硅钢片材料：采用 D23 硅钢片， 导电材料：定子绕组采用 QZ-2 型高强度聚脂漆包圆铜线； 转子铸铝，采用 AL-1； 线径为 0.63-1.0(mm)时，漆膜双面厚度计算时取 0.06mm; 线径为 1.0-1.6(mm)时，漆膜双面厚度计算时取 0.08mm; 设计时杂散损耗假定值： 6、设计要求 复算原设计方案； 上机设计三个方案：在原复算方案的基础上节省材料； 在原复算方案的基础上提高性能； 在原复算方案的基础上既节省材料，又提高性能；

7、将最好的一个方案的全部设计步骤、计算过程写出来（要有文档、电子 版本及幻灯片） ； 将三个方案进行比较，并用已学过的理论进行分析。 3 二、毕业设计图纸内容及张数二、毕业设计图纸内容及张数 1、三相异步电动机总装备图 1 张 2、定子冲片图 1 张 3、转子装备图 1 张 4、绕组联接图（只画一相） 1 张 三、毕业设计实物内容及要求三、毕业设计实物内容及要求 4 四、毕业设计进度计划四、毕业设计进度计划 序号各阶段工作内容起讫日期备注 1 查阅资料，写开题报 告 3.26 4.6 2复算原设计方案4.9 4.27 3设计调试三个新方案4.30 5.11 1.省材料 2.提高性能 3.最优化

8、4AutoCAD 绘图5.14 5.18 5 查阅外文资料；整理 毕业论文 5.21 6.8 6 毕业答辩6.11 6.15 五、主要参考资料五、主要参考资料 1 小型三相异步电动机技术手册 ，季杏法主编，机械工业出版社 2 电机学 ，戴文进等编著，航空工业出版社 3 电机设计 ，陈世坤主编，机械工业出版社 4 中小型三相异步电动机电磁设计手算程序 ，南昌大学电气自动化系电机 教研室 5 六、毕业设计进度表六、毕业设计进度表（本表每两周由学生填写一次，交指导教师签署审查意见） 第一、二周 （ 月 日至 月 日） 学生主要工作： 指导教师审查意见： 年 月 日 第三、四周 （ 月 日至 月 日）

9、 学生主要工作： 指导教师审查意见： 年 月 日 第五、六周 （ 月 日至 月 日） 学生主要工作： 指导教师审查意见： 年 月 日 6 第七、八周 （ 月 日至 月 日） 学生主要工作： 指导教师审查意见： 年 月 日 第九、十周 （ 月 日至 月 日） 学生主要工作： 指导教师审查意见： 年 月 日 第十一、十二周 （ 月 日至 月 日） 学生主要工作： 指导教师审查意见： 年 月 日 7 七、其他（学生提交）七、其他（学生提交） 1开题报告 1 份 2外文资料译文 1 份（2000 字以上，并附资料原文） 3论文 1 份（8000 字以上） 指 导 教 师： 学科组负责人： 学生开始执行

10、 任务书日期： 学 生 姓 名 ： 送交毕业设计日期： 毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告 题 目： Y180M-2 22KW 三相鼠笼式异步电动机设计 学 院： 信息工程学院 系 电气与自动化 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电机与电器 03(3)班 学 号： 6101103244 姓 名： 方 榕 指导教师： 胡 泳 芬 填表日期： 2007 年 4 月 6 日 1 一、选题的依据及意义：选题的依据及意义： 21世纪的世界潜伏着严重的能源危机，能源短缺的后果极其严重，它可能 导致能源危机和引发经济危机。20世纪八十年代以来，随着改革开放带来的经 济高速发展，我国能源需

11、求显著增加，能源供应的增长速度难以满足迅速增长 的需求，单位产值能耗居高不下，能源短缺日益明显。为改变这种局面，降低 能耗，国家能源法已明确规定：“能源节约与能源开发并举，把能源节约放在首 位的方针”。 虽然经济增长对能源、电力依赖关系的规律在一定时期内不会逆 转，能源消费增长快于人口增长、电力消费增长快于能源增长的趋势仍将长期 持续下去。 发电机把机械能转化为电能，电动机把电能转化为机械能。发电机生产的 电能有一半以上是通过电动机转变为机械能后方才加以利用。电动机作为各种 用途的生产机械的动力元件，功率从几瓦到几万千瓦，每分钟转速从几十到几 千转，应用十分广泛。电动机主要分同步电动机、异步电

12、动机与直流电动机三 种，分别应用于不同的场合，而其中又以三相异步电动机的使用最为广泛。 在工业、农业、交通运输、国防军事设备及日常生活中，广泛地应用着电 机传动。过去直流电动机调速系统在传动领域中一直占统治地位，但因其机械 接触式换向器不但结构复杂，制造费时，而且在运行中容易产生火花，以及换 向器的机械强度不高，电刷易于磨损等问题的存在，在运行中需要经常性的维 护检修，另外，对环境的要求也比较高，不能适用于化工、矿山等周围环境中 有粉尘、腐蚀性气体和易燃、易爆气体的场合。特别是由于换向问题的存在， 直流电动机无法做成高速大容量的机组，容量较大的直流电机往往要做成双电 枢式，远远不能适应现代生产

13、向高速大容量化发展的要求。因此交流电机在现 代工业中所起的作用不言而喻，也是我们研究和发展的重点。近年来，空气压 缩机、大型鼓风机、电动发电机组等一些对调速没有要求的大功率生产机械越 来越倾向于应用功率因数高的同步电动机，但同步电动机无法满足大多数生产 机械对调速的要求，所以异步电动机在当今绝大多数领域中得到应用。据统计， 全世界每年发电量的70%-80%消耗在各种类型的电机上，其中0.55100KW的 中小型异步电动机的用电量占全国总发电量的40%左右。尤其在某些工业部门 中，异步电动机应用极广，例如在纺织工业中，异步电动机的用电量占 99.8%，此外，在综合性中小工业和大型机械加工工业中，

14、异步电动机也应用 得最为频繁3。除此之外，特殊的工业和科研领域不断对电机性能提出了特殊 的要求，如转数在10万转以上的高频高速电机，高精度小步长的步进电机等， 2 都对电机制造行业的不断发展提出了更高的要求。 交流异步电动机按转子结构分绕线式异步电动机和鼠笼式异步电动机1。 交流异步电动机，尤其是鼠笼式电动机，由于结构简单，制造方便，价格低廉， 而且坚固耐用4，运行效率较高和具有适用的工作特性，惯量小，运行可靠， 很少需要维护，可在恶劣环境正常工作等优点，在工农业生产和民用电器中得 到了极广泛的应用，特别是作为矿山机械的驱动设备，正发挥着越来越重要的 作用。 因此，我们在通过电机专业课程的学习

15、已基本掌握电机学、电机设计和电 机优化设计等课程的知识，对电机理论有较好的理解的前提下，在毕业设计中 选择选择三相异步电动机设计的课程既是对所学专业知识的巩固和检验，也是 未来实践的必然要求。 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）国内外研究现状及发展趋势（含文献综述） 提高国内电机的可靠性和经济性指标被列为“十五”计划基本任务的两项重 要内容6。国内电机质量和技术水平差距的其中两个体现方面就可靠性差，经 济指标落后5。对电机进行细微的失效机理分析，采用新的设计方案、新的原 材料及加工工艺是提高电机可靠性和经济指标的根本途径。 已有研究表明，世界发电量的 60%-70%是通过各种电动机消耗

16、的。随着机 电行业及铁心制造工艺的进步，尤其是节约能源的需要，要求电机产品向小型 化、高精度化方向发展，美国早在二十世纪 70 年代就对变压器和机电产品推行 了“损耗评价制度”，并以此作为评价电器产品质量和制定价格的依据；80 年代 末，4-9KW 的小电动机已有 1/3 是高效率电动机；90 年代初通过颁布能源政策 和法令明文规定，自 1997 年 10 月 24 日起，在美国不允许生产和使用一般效率 的电动机，与此同时，日本为了节约资源制定了“月光计划”，使电动机效率也 都在开发和使用高效率电动机。让人稍感乐观的是，近年来我国已开始研究、 设计、生产高效率电动机。随着我国加入 WTO 及机

17、电行业产业结构和产品结 构的调整，高效率电动机将成为市场需求的主导产品。电机关键设备旨在衡量 电机性能好坏的重要技术经济指标之一。随着电机功率的增大，单位功率损耗 相对减小，效率提高。普通大容量电机效率一般为 95%-98%，小容量电机一般 为 80%-92%。所谓高效率电动机，只有一个定性的概念，即设计制造出的电机 效率较普通标准电机效率高出一定水平。例如美国 70 年代研制并推广到欧洲和 日本的高效率电动机的平均效率比普通电动机提高了 2%-3%，其现行 NEMA 高效率电动机较我国 Y 系列和 Y2 系列电机效率高 2%-8%9。 3 在对异步电动机的研究方面，于 2003 年提出的通过

18、利用三相异步电动机的 额定数据对其参数进行分离的方法，所得到的参数是唯一确定的。这对于准确 测定三相异步电动机的参数具有特别重要的意义8。 随着科学技术的发展和人类环保意识的加强，人们越来越重视环境的噪声 污染问题。因此，电机的噪声成为考核产品竞争力的一个重要因素。为提高电 动机的品质，必须采取措施削弱电磁噪声7。 一些特种电动机也有很大的发展，如变频调速异步电动机。变频调速异步 电动机运行可靠，无需维护，具有高效的驱动性能和良好的控制特性，还可以 节约大量电能，有良好的发展前景。目前，在美国市场有近 50%的调速电动机 为变频调速电动机，其市场份额还有上升趋势。在国内市场上，变频散关系调 速

19、异步电动机的应用也呈现出强劲的上升势头。因此，开发设计专用的变频调 速异步电动机具有很好的发展前景10。 随着电子计算机的不断发展，特别是小型和微型电子计算机在我国的迅速 普及和应用，采用计算机进行机电产品或其他一些产品的设计工作己成为一种 必然的发展趋势，计算机辅助设计，简称CAD (Computer Aided Design)正在逐 步受到人们的重视，并且日益完善。出于生产技术和科学研究的进一步发展， 对电机产品的设计和制造提出了更高的要求。人们希望电机产品具备更高的技 术经济指标，以更少的材料和能量消耗得到更加可靠、优良的质量。这就要求 电机产品的设计从传统的，以经验设计为主的较粗糙的手

20、工计算，逐步转入以 计算机计算为主的比较精密的科学计算。电子计算机不仅作为高速运算工具来 代替繁杂的手工计算，而且可以发挥其存储和逻辑判断功能，使人们有条件提 出更加符合实际的数学模型，改进现有的设计计算公式。在另一方面，随着经 济的发展和新技术的开发，要求电机产品的新品种新要求也不断增多，以满足 各种不同的需要。为了迅速更新电机产品，缩短设计周期，也迫切要求电机设 计工作从手工计算中解放出来。采用计算机辅助电机设计后，可以使设计周期 大大缩短.设计质量大为提高。产品的技术经济指标也有很大改善。 在计算机迅猛发展的同时。数学领域中的应用数学理论、运筹学、数学规 划和计算方法等也得到了迅速的发展

21、，尤其是最优化方法这一领域更得到数学 家们的青睐。从1965年以来国际上有大量的专门性论文陆续发表，最优化理论 和方法的专著达数百种，并且发行了专门性的最优化刊物。毫无疑问，计算数 学和计算技术的迅速发展必将给电机的计算机辅助设计和优化工作带来新的活 力和促进2。 三、本课题研究内容本课题研究内容 4 中小型三相感应电动机电磁计算程序是根据技术条件或技术任务书（技术 建议书）的规定，参照生产实践经验，通过计算和方案比较，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。 其主要内容包括以下四个步骤，分别是： a)额定数据及主要尺寸的计算； b)磁路计算； c)参数计

22、算； d)起动计算。 四、本课题研究方案四、本课题研究方案 在核算原方案的基础上，进一步设计三个方案，其中对各方案亦有不同的 要求，从而找出一个最佳方案： 方案一：节省材料，尽量减少定子绕组用铜量、用硅铜量、用铁量和转子 绕组用铝量。 方案二：提高性能，提高效率、减小起动电流、增大起动转矩和最大转矩。 方案三：既节省材料又提高性能。 五、研究目标、主要特色及工作进度：五、研究目标、主要特色及工作进度： 1.研究目标：该课题研究的主要内容是中小型三相异步电动机电磁计算， 其目标是通过三相异步电动机电磁计算来确定所设计电机的额定数据，主要尺 寸，重要参数，空载特性，起动性能，使各项指标达到设计的要

23、求。在各项参 数和性能指标符合有关规定的情况下，设计一个性能符合标准的电机，最大程 度的发挥电机的性能，提高电机的效率，节省材料的使用，提高产品的技术附 加值。 2.主要特色：该设计主要是通过查表获得数据并按照中小型三相异步电动 机电磁计算程序手动计算设计（它要求设计人员必须全面地、综合地看问题， 并能因时因地制宜，针对具体情况采取不同地解决方法） 。在设计过程中，除了 要满足设计的有关规定，还应该结合实际，从提高电机的效率，改善电机的功 率因数及其调速性能等等方面出发，设计一台符合实际生产需要的电动机。 3、工作进程： 5 序号各阶段工作内容起讫日期备注 1复算原设计方案4.9 4.27 2

24、设计调试三个新方案4.30 5.11 1.省材料 2.提高性能 3.最优化 3AutoCAD 绘图5.14 5.18 4 查阅外文资料；整理 毕业论文 5.21 6.8 5 毕业答辩6.11 6.15 六、参考文献：参考文献： 1.电机学，李发海、朱东起编著，科学出版社 2.电机的计算机辅助设计与优化技术，王冲权著，上海交通大学出版社 3.电力系统分析，何仰赞、温增银著，华中科技大学出版社 4.电机设计，陈世坤主编，机械工业出版社 5.中小型电机“十五”发展战略，傅丰礼、倪文乞著，中小型电机 6.三相异步电动机可靠性和经济分析，刘宝友、方攸同著，中小型电机 7.降低三相异步电动机电磁噪声，胡新

25、晚著，大电机技术 8.三相异步电动机参数的确定，张建华、杨鹏著，中小型电机 9.高效率三相异步电动机研究与应用情况综述，李景灿著，中小型电机 10.变频调速异步电动机设计研究，胡虔生、黄平林著，理论与设计 南南 昌昌 大大 学学 学士学位论文原创性申明学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。 除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写 的成果作品。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本 人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期：2007. 5.30 学位

26、论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大 学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密。 （请在以上相应方框内打“”） 作者签名： 日期：2007.6.11 导师签名： 日期： NANCHANG UNIVERSITY 学学 士士 学学 位位 论论 文文 THESIS OF BACHELOR (20032007 年)

27、题 目: Y180M-2 22KW 三相鼠笼式异步电动机设计 学 院： 信息工程学院 系： 电气与自动化 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电机与电器 03(3)班 学 号： 6101103244 学生姓名： 方 榕 指导教师： 胡 泳 芬 起讫日期： 2007.3.26 2007.6.10 I Y180M-2 22kW 三相鼠笼式异步电动机的设计三相鼠笼式异步电动机的设计 专业：电气工程及其自动化 学号：6101103244 学生姓名：方 榕 指导老师：肖倩华 摘 要 本文为毕业论文，是关于三相异步电动机的设计。本文介绍了异步电机的 特征、类型和用途，从而引出三相异步电动机的类型和结构

28、，进一步阐述了三 相异步电动机的额定数据、技术要求、工作原理、功率平衡关系、机械特性和 工作特性等。这些都是为下一步的电动机设计做准备的。 电动机设计是个复杂的过程，需要考虑的因素和确定的尺寸、数据很多， 因此遇到错综复杂的矛盾。而本文全面地、综合地看待了这个问题，充分协调 了电动机的耗材量与各项性能之间以及技术指标和经济指标之间的关系。作者 先按照电动机的手算程序进行手算工作，了解了国家的有关标准规定，熟悉了 电动机各项指标之间的大致关系，为优化方案打了个基础。方案一中在追求节 省材料时，会导致电机性能降低。方案二中采取措施提高效率、功率因数也会 使起动电流变大。因此，综合考虑各方面得失，最

29、后得出一个既节省材料又提 高性能的方案。 最后，为了使本设计直观，也为了便于生产，用 CAD 绘制了定子冲片图、 转子装配图、绕组连接图和总装图，附在论文附录中。 关键词：关键词：异步电动机；设计；优化；绘图 II Y180M-2 22kW Construct three phase squirrel-cage asynchronous motor Abstract It is a disquisition of Bachelor on constructing three phase squirrel-cage asynchronous motor. This paper shows the

30、 character, type and usage of induction motor. In succession, it introduces the type and framework of three phase squirrel- cage asynchronous motor, and farther set forth its rated data, technical specification, operation theory, power equation, mechanism speciality, running speciality and so on Thi

31、s is the groundwork to the design of motor. Constructing a motor is a complexity. The designer must consider many factors and ascertain lots and lots of sizes and datas, and therefore barge up against reticula illogicality. However, this study treats the problem all-sided and synthetically, and that

32、 well harmonizes the material wastage, capabilities, technical datas as well as economical datas. After the handworked count, the designer has known about the national criterion and is up on the rough connections among the specifications, which grounds for the next work In the first optimized projec

33、t, aspiring after economizing the materials will deteriorate the motor capabilities. In the second optimized project，taking measures for augmenting efficiency and power will make the starting current largen. Consequently, after considering all factors synthetically, the designer has gotten a project

34、 to both economize materials and improve capabilities. At last, in order to understand the motor intuitionistic and manufacture the motor expedite, the designer plot stator develop film graph, rotor constructional graph, coil coupling graph and general install graph. These graphs have been deposited

35、 in the excursus of this thesis. keywords:induction motor；design；optimize；plot 目 录 摘 要 I ABSTRACTII 绪 论1 第一章 异步电机概述2 1.1 异步电机的特点、类型和用途2 1.2 异步电机的发展趋势3 第二章 三相异步电动机的结构和原理4 2.1 三相异步电动机的类型4 2.2 三相异步电动机的结构4 2.3 三相异步电动机的额定数据与技术指标6 2.4 三相异步电动机的工作原理7 2.5 三相异步电动机的功率平衡关系8 2.6 三相异步电动机的机械特性和工作特性9 第三章 电机设计基本理论12

36、 3.1 电机制造与设计的概况12 3.2 电磁设计12 第四章 毕业设计要求及结果分析15 4.1 手算程序15 4.2 优化方案15 总 结20 参考文献（REFERENCES）.21 致 谢22 附录 I.三相异步电动机 Y180M-2 22KW 手算步骤与结果.1 附录 II.外文资料原文及译文.1 附录 III.CAD 图1 1 绪绪 论论 电机在当代各个领域中得到了广泛的应用电动机是工农业中生产机械和日 常生活中各种电器最重要的原动力和驱动装置。异步电动机是其中应用最广、 需要量最大的，据统计，全世界每年发电量的70%-80%消耗在各种类型的电动 机上，而其中中小型异步电动机的用电

37、量占总发电量的40%左右。尤其纺织、 大型机械加工等特殊工业部门中，异步电动机的用电量占70%以上。异步电动 机结构简单、运行可靠、坚固耐用，具有适用的工作特性，但缺点是功率因数 较差，在运行时，必须从电网吸收滞后性的无功功率。 因此，对异步电动机深入研究是非常必要和有意义的，要尽量节省异步电动机的材料 用量，改善效率和功率因数等性能，使其能更好地适用于生产需要。 2 第一章 异步电机概述 异步电机的转速与气隙中基波旋转磁场的转速之间存在一定差异，即不同 步(或称异步)，因此被起名为异步电机。异步电机的工作原理是通过气隙旋转 磁密与转子绕组中感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现能量转换的。由

38、 于异步电机转子绕组的电动势和电流是通过感应产生的，所以异步电机又称感 应电机。 1.1 异步电机的特点、类型和用途异步电机的特点、类型和用途 异步电机与直流电动机、三相同步电动机不同，其转子绕组无需与其它电 源连接，因此具有结构简单、使用方便、运行可靠，以及制造容易，成本低廉 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。异步电机还便于派生成 各种防护型式，以适应不同环境条件的需求。 异步电机运行时必须从电网吸取无功功率，这将使电网的功率因数变差， 因此空气压缩机、驱动球蘑机、大型鼓风机、电动发电机组等对调速没有要

39、求 的大功率生产机械常采用功率因数高的同步电动机。异步电动机由于电网的功 率因数可以用别的办法进行补偿，因而这一点并不妨碍异步电动机的广泛使用。 由于异步电动机的转速 n 与其旋转磁场转速 n1有一定的转差关系，其调速 性能较差，对要求较宽广和平滑调速范围的交通运输机械、印染及造纸机械等， 采用直流电机较经济、方便。但近一、二十年来，以电力电子器件和微型计算 机为基础发展起来的异步电动机交流调速系统，使异步电动机的调速性能得以 改善，因而其用途更加宽广。异步电动机由于电网的功率因数可以用别的办法 进行补偿，因而这一点并不妨碍异步电动机的广泛使用。 异步电机的系列、品种、规格众多，归纳起来可从定

40、子相数、电源频率、 转子结构、额定功率、防护形式、绝缘等级、运行方式、尺寸和用途等不同的 角度来分类。按电源相数分有“单相”异步电机、 “双相”异步电机、 “三相”异步电 机；按电机的尺寸或额定功率分有“大型”、 “中型”、 “小型”和“小功率”电机；按电 机的防护形式分为“开启式”、 “防护式”、 “封闭式”；按转子结构型式分有笼型、 绕线型和换向器电机；按运行方式分有异步发电机和异步电动机等。 异步电机主要用作电动机，将电能转换为机械能，用来驱动各种用途的生 3 产机械。机械制造工业、冶金工业、煤炭工业、石油工业、轻纺工业、化学工 业及其他各工矿企业中，广泛地应用各种异步电动机。在农业生产

41、方面，电力 排灌设备、打谷机、碾米机、榨油机、饲料粉碎机等大都由异步电动机拖动。 在交通运输和航运航空工业，国防、文教、医疗及日常生活中，异步电机的应 用也日益增多。据统计，在电网的动力负载中，异步电动机约占 85%，可以说 各个领域都有采用它作驱动设备。 1.2 异步电机的发展趋势异步电机的发展趋势 提高国内异步电机的可靠性和经济性指标被列为“十五”计划基本任务的两 项重要内容。国内异步电机质量和技术水平差距的其中两个体现方面就可靠性 差，经济指标落后。对电机进行细微的失效机理分析，采用新的设计方案、新 的原材料及加工工艺是提高电机可靠性和经济指标的根本途径。 近年来我国已开始研究、设计、生

42、产高效率异步电机。随着我国加入 WTO 及机电行业产业结构和产品结构的调整，高效率异步电机将成为市场需求的主 导产品。电机关键设备旨在衡量电机性能好坏的重要技术经济指标之一。随着 电机功率的增大，单位功率损耗相对减小，效率提高。普通大容量电机效率一 般为 95%到 98%，小容量电机一般为 80%到 92%。所谓高效率电机，只有一个 定性的概念，即设计制造出的电机效率较普通标准电机效率高出一定水平。例 如美国 70 年代研制并推广到欧洲和日本的高效率电动机的平均效率比普通电动 机提高了 2%到 3%，其现行 NEMA 高效率电动机较我国 Y 系列和 Y2 系列电机 效率高 2%到 8%。 随着

43、科学技术的发展和人类环保意识的加强，人们越来越重视环境的噪声 污染问题。因此，电机的噪声成为考核产品竞争力的一个重要因素。为提高电 机的品质，必须采取措施削弱电磁噪声。 4 第二章第二章 三相异步电动机的结构和原理三相异步电动机的结构和原理 2.1 三相异步电动机的类型三相异步电动机的类型 目前，我国以三相电动机的功率划分大类，并以其电源性质、性能、用途、 结构特征、形式等作为补充细分。例如，中小型电动机的功率范围是 1- 1000KW，其中 1-100KW 是小型三相电动机,100-1000KW 为中型三相电动机。 异步电动机按其电源性质和结构特征，较详细的分类如下： 异步电动机分为：三相异

44、步电动机和单相异步电动机两大类； 三相异步电动机又分为：绕线型和鼠笼型两种； 三相笼型异步电动机又包括深鼠笼型、双鼠笼型和单鼠笼型三种； 单相异步电动机又分为：交直流两用式、罩极式、电容式和分相式。 三相异步电动机是应用最为广泛的一种电动机，它的主要分类见表 2-1： 表 2-1 三相异步电动机的分类 2.2 三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构 三相异步电动机主要是由定子和转子两大部分组成，转子有鼠笼型及绕线 型转子两种。定子与转子之间有气隙，中小型三相异步电动机的气隙一般为 0.22mm。 1定子 异步电动机的定子是用来产生磁场的，它一般由定子铁心、定子绕组和外 分类方式类别 按转子绕

45、组形式笼型、绕线型 大型中型小型按电机尺寸 中心高 H/mm (定子铁心外径 D1/mm) 630 (1000) 355-630 (500-1000) 80-315 (120-500) 按防护形式 开启式（IP11） ，防护式（IP22、IP23） ，封闭式 （IP44） 按通风冷却方式自冷式，自扇冷式，他扇冷式、管道通风式 按安装结构形式卧式，立式，带底脚，带凸缘 按绝缘等级E 级、B 级、F 级、H 级 按工作定额连续，短时，周期性，非周期性 按用途防爆，潜水，起重等 5 壳等主要部件组成。定子铁心一般由圆形铁心冲片、齿压板和压圈等零件压装 后，经扣片或焊接紧固或焊幅筋固定成一体。铁心冲片

46、一般由相互绝缘的 0.5mm 厚的硅钢片冲成,冲片内圈有均匀分布的槽,用来嵌放定子绕组。定子铁心 的槽及开口槽三种。中小型低压电机一般采用半闭口槽。 三相异步电动机的定子绕组由对称的三个绕组组成，每个绕组由许多线圈 按一定的规律连接而成。中小型低压电动机的线圈由高强度漆包线绕制，线圈 与槽壁之间垫以槽绝缘。定子绕组在槽内的布置分为单层绕组和双层绕组两种 基本形式。绕组嵌好后用槽楔锁口压紧。槽楔用竹、胶布板和环氧玻璃布板等 非磁性材料组成。 外壳包括机座、端盖、轴承盖、接线盒及吊环等部件。小型机座通常用灰 铸铁铸成。大、中型箱式电动机机座由钢板焊接而成。端盖是支承轴承并受径 向和轴向负荷的重要部

47、件，由灰铸铁铸成。有的机座的端盖与外轴承盖铸成一 体，具有装配方便、节省工时等优点。 2转子 转子由转.轴、转子铁心、转子绕组等零部件组成。 转子铁心是用 0.5mm 厚的硅钢片叠成的圆柱体，另一种是绕线转子。笼型 转子是铸铝的或铜条焊接的笼型转子，如果去掉铁心，整个绕组的外形就像一 个松鼠笼子，所以习惯上又称笼型转子为鼠笼转子。 为了节约用铜和提高生产率，中小容量的笼型电动机都采用铸铝转子。这 种转子的铝导条、端环及风叶一次铸成。此外笼型绕组还有双笼型及深槽型， 这两种转子可改善异步电动机的启动性能，主要用于 100KW 以上的大中型电 动机。绕线转子绕组与定子绕组一样，也是由对称三相绕组构成，一般接成星 形联结，三根引出线分别接到与转轴绝缘的三个滑环（又称集电环）上，通过 电刷装置可与外电阻或其他控制器相连接，以改善电动机的启动性能和调速性 能。为了减少电刷与集电环的磨损，中等容量以上的绕线转子电动机装有举刷 装置，电动机启动后，可将电刷提起，同时将