ysk366单相电容运转异步电动机的设计.doc
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1、 湖南工程学院毕业设计毕 业 设 计 论 文题 目 YSK-36-6单相电容运转异步电动机的设计 (院)系 电气与信息工程系 专业电机制造与运行班级0211班学号 0201221138 学生姓名 李 彪 导师姓名 彭 晓 教 授 完成日期 2005年6月19日 湖南工程学院毕业设计任务书设计(论文)题目: YSK-36-6单相电容运转异步电动机的设计 姓名 李彪 系别 电气与信息工程系 专业 电机制造与运行班级 0211班 学号 0201221138号 指导老师 彭 晓 教研室主任 石安乐 一、基本任务及要求:1. YSK-36-6单相电容运转异步电动机的设计:根据电机体积与容量关系的确定;2
2、定、转子主要尺寸及冲片尺确定;定、转槽数确定;主绕组设计计算;参数计算;3铁耗和机械损耗计算;副绕组设计;起动点的性能计算;过载能力的性能计算;4结构设计(主要零部件设计如:定子冲片、定子线圈展开图形及接线原理图,转子冲片图;5 电机性能满足JB4270-86标准。 二、进度安排及完成时间:1、4月28日:布置任务,下达设计任务书。 2、5月7日-5月15日:查阅资料,撰写文献综述 3、5月15日-5月26日:毕业实习,撰写实习报告。 4、5月27日-6月8日:电机磁路设计及特定工作点变频时电机性能计算, 中期检查。 5、6月9日-6月14日:结构设计和变频电路的选用,撰写毕业设计说明书。 6
3、、6月15日-6月17日:修改、装订毕业设计说明书。 7、6月18日-6月20日:毕业设计答辩 目录第1章 摘 要4前言5第2章 单相电容运转空调风扇电机概述72.1风扇电机的工作原理及特点 72.2单绕组异步电动机的双旋转磁场分析 82.3电容运转异步电动机的特点122.4单相异步电动机的特点13第3章电容运转电动机电磁方案设计 153.1数据与技术要求153.2重要尺寸及冲片153.3主绕组设计173.4主相参数计算193.5磁路计算253.6铁耗和机械风摩耗计算293.7副绕组设计303.8起动性能计算313.9运行性能计算333.10有效材料用量48第4章分变频部分494.1变频调速的
4、原理494.2单相电容电机变频调速器控制原理494.3解决好既变频又变压504.4变频调速系统的实现514.5使用中应注意的问题514.6抽头调速和变频调速的性能比较52第5章单相电容运转空调风扇电机噪音及控制53第6章556.1 控制单相电容电机过载能力和起动转距提高电机性能556.2经济技术和可行性分析55结束语56致谢57第1章Summary : Summary : Operation principle and characteristic of the fan electrical machinery; Revolve round pair of the group electric
5、al machinery magnetic field analysis only; The pulse shakes the analysis of the magnetism tendency; Characteristic of the single different step motor; The electric capacity operates the main winding of characteristic of the asynchronous motor is designed; The main parameter is calculated; The iron d
6、awdles the wind dawdles and calculates; One pair of windings is designed; Start performance to calculate; Operation performance is calculated; Frequency conversion adjusts the speed principle; Frequency conversion adjusts the realization systematic in speed; Pay attention to the question while using
7、; Noise of the electrical machinery and controlling; How to improve the overload capacity of the electrical machinery and start torque and overload capacity to improve the performance of the electrical machinery; Economy and feasibility analysis. Keyword: Extremely every magnetism is open; Every ext
8、remely total magnetism tendency; Saturation coefficient; Transfer to the difference rate; 80C196KC前 言现代社会科技日新月异,空调作为一种家电已经成为人们生活中所不可缺少的,随着生活水平的提高人们不仅要求它的调温性能更注重它的舒适度和环保性,因此空调的变频已经成为各厂家技术攻关的重点。变频式空调器的工作原理是压缩机由变频式电动机拖动,电源变频器输出频率变化的交流电给电动机,使电动机的转速可以根据室内制冷量的需要而连续变化,最终压缩机的制冷达到连续变化的自动控制。变频式空调器不仅具有高效、节能、舒适
9、的特点,而且工作特性好,除霜时有防止冷风吹出控制功能,不降低房间温度。另外,它启动灵活,故障判断电脑化。单相电机又称小功率电机,可按用途分为控制微电机和驱动用小功率电机。前者用于自动控制和计算装置中,分别执行元件、检测元件和解算元件,后者主要用于一般用途的各种小型机械装置的驱动 。这种电机在美国被称为“分马力电机”(Fractional Horse Power Motors)。它是指其折合到1500r/min时连续定额的额定功率不超过1.1KW的电动机,它有广泛的用途。而空调风扇电机正是小功率电机的一种。空调风扇电机是空调制冷系统中一个重要部件,其性能的好坏直接影响空调整体质量水平和产品的销量
10、。根据单相电容运转空调风扇电机的用户要求和实际使用情况不难发现空调风扇电机运行性能第一个特点就是要求降低噪声,以A计权声功率级的噪声值要求在45dB以下,该项指标是评价空调质量好坏的关键性能之一,直接影响产品的声誉与竞争力。第二个特点是对电机的起动转矩和过载能力要求不高因为该电机的负载是风扇空气和风道,因此要设计好单相电容运转空调风扇电动机除满足用户要求和满足JB4270-86房间空气调节器单相电容运转异步风扇电机技术通用条件标准外,还就最大限度地利用空调风扇的上述特点,用最经济的方法设计电机。本次设计根据空调风扇电机的性能特点,为了进一步减小体积、提高效率、降低噪音而进行的改进设计。本设计方
11、案程序简单、结构清楚、数据精确,设计过程除了追求减小体积、提高效率、降低噪音外,兼顾简化工艺,降低成本,提高电机性能,尽量实现智能模糊控制等特点。根据空调风扇电机的特点和所设计电机容量的大小,采用比较成熟的设计程序,在设计过程中选择合理的设计参数,控制影响电机工作性能的气隙磁密、气隙磁场椭圆率的大小和选择合适的定转子铁心与端盖的配合、轴承与轴承及端盖轴承室的配合,合理的工艺、工装,是确保空调风扇电机良好的运行性能的关键。 电机的控制也是电机研究的热门课题,控制正朝着智能化的方向发展,空调电机更是如此。以前大都用抽头调速,但随着变频技术的发展,发现变频调速的性能远远优于抽头调速,(后面将在同转速
12、下变频调速和抽头调速的结果做一比较)。变频调速范围广,能连续变速,为智能化的发展提供了保障。国内好多生产空调的大企业如海尔、海信、奥克玛、春兰、美的等大的空调生产厂商生产的空调现在都采用变频调速。变频技术在我国推广应用以有10多年,但总的说来,普及的面还很小,仍处于起步阶段。就其原因:1) 价格昂贵,一直是阻碍变频调速技术推广应用的一个主要原因;2)变频调速有一定的技术难度,人们有一个了解和熟悉的过程。但是随着电子技术的不断进步,变频的价格已经有所下降;加以,党中央,国务院在大力提倡技术创新,在中华人民共和国节约能源法第39条中,并将变频调速列为通用节能技术加以推广,许多设备的技术改造势在必行
13、。所以,变频调速技术有着广泛的前景。本设计参考了陈永校,汤宗武编小功率电动机、单相异步电动机、电机学、电机设计、房间空气调节器风扇用电容运转异步电动机通用技术条件、微特电机等资料。其中难免有不足之处敬请指正和谅解。第2章 单相电容运转空调风扇电机概述2.1风扇电机的工作原理及特点:风扇电机属于微型单相电容运转异步电动机,其大致工作原理和特点是:定子绕组由两相绕组(主绕组、副绕组)组成,两绕组相轴夹角为90,副相外接电容。当两绕组并联接入电压时,由于电容接于副绕组,会使副绕组电流滞后主绕组电流90电角度,两相绕组产生的磁场合成椭圆磁场,转子即在磁场驱动下旋转。风扇电机中定子产生椭圆磁场,其效率明
14、显低于产生圆形磁场的三相异步电机,其气隙中谐波较大,振动和噪音也较大。小功率电动机是一种在气隙磁场中通过电磁感应实现机电能量转换的电动机,由于其运行转速与电网频率之比不是恒定值,按国家标准规定,在不致引起误解或混淆的情况下,一般也可以称之为异步电动机。单相异步电动机只需要单相电源供电,使用方便,广泛应用于工业、农业和人民生活的各个领域,如用在洗衣机、电风扇、冰箱、空调器等家用电器,以及驱动水泵、鼓风机、碾米机、饲料粉碎机、和各种电动工具等,各种小功率电动机的容量范围与电机的起动性能(如起动性能、起动转矩等)和运行性能(如效率、功率因数等)有密切的关系。例如:电容运转感应电动机的效率和功率因数较
15、高,但它的起动转矩偏小,如果要加大起动转矩,有时可选用较大电容值的电容器,但这又会影响电机的运行性能和成本,故它的容量一般做得偏小。单相异步电动机与三相异步电动机的主要不同就在于它的不对称。三相对称电动机工作时,内部是圆形旋转磁场。而单相异步电动机在一般情况下,内部则是椭圆形磁场,仅在某一转速上满足条件时才是圆形磁场。一个内部是椭圆形磁场的电机是同样能工作的,只是它的性能要不及圆形磁场的好,对于一个椭圆形磁场,可看作是一个正序圆形磁场与一个负序圆形磁场共同在作用,当正序转矩大于负序转矩时便会向正向旋转,反之亦然。电容电动机是由于定子上主、副绕组处于不同空间位置,并流着不同时间相位电流而产生旋转
16、磁场的,由这一旋转磁场的作用而使电机起动运行。对于仅有单绕组的单相异步电动机,定子上单绕组所产生的是脉振磁势,分解所得到的是正、负序幅值相等的旋转磁势。如果定子是静止的,则短路的转子定子产生效应相等的反作用,与定子合成后,会产生正、负序相等的磁场(磁密)。这样,电机在n=0时所产生的正、负序转矩便也相等。即Tf=Tb。电机的起动转矩Tst=Tf-Tb=0。这就是说单绕组异步电机没有起动转矩,为了起动就需要配置副绕组,使电机能在n=0的条件下由定子主、副绕组建立起能使电机起动的椭圆形磁场。单绕组异步电机没有起动转矩,但是在转子起动以后,虽然定子仅有单绕组通电,电机却能产生驱动转矩,会使电机在单绕
17、组下工作,这又是单绕组电机所独具的特点,因为当转子以某一转速旋转时,转子对顺它转向旋转的正序磁势间转差率较小,转子近乎开路,正序现在阻抗值大,转子正序电流较小,经转子反作用合成的正序旋转磁场较大,磁密及反电势均较大,正序转矩值也较大,如图1-1中曲线所示:但是转子对逆序磁势来说则是短路的,要呈现出很强的去磁阻尼效应,这时逆序视在阻抗值较小,转子的逆序电流分量较大。由于转子的支磁,合成的逆序磁场的幅值将很小,磁密、反电势等也均小,所产生的逆序转矩如图1-1中曲线2所示也较小,正、负序转矩之差便是电机实际产生的转矩,如图1-1中曲线3所示,单绕组异步电动机的机械特性充分反映了这样一个性质,即电机没
18、有起动转矩,但是如果能驱使转子转动,电机即可以在旋转方向产生驱动转矩,使它连续转动。依靠分相起动仅保留单绕组运行的异步电动机虽然电能指标不及电容电动机,但是结构却最简单,运行可靠,价钱便宜。适于将电机做得大些。2.2 单绕组异步电动机的双旋转磁场分析:当一台三相异步电动机在运行时,如果定子有一相线断开,例如图1-2中的开关K打开,若电动机轴上所带的负载不太大的话,则电机将继续运转,只不过此时的工作电流增大,电动机的温升提高,而且转速下降了,实际上这台电动机已经处于单运行了,此时,若切断电源,电动机将停止运转,若侍转子停转后,如仍使开关处于断开状态,再次接通电源后,电动机就不能重新启动,由此在可
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