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三相鼠笼式异步电动机电磁计算及其优化学士学位说课讲解.doc
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1、此文档收集于网络,如有侵权请联系网站删除密级:NANCHANG UNIVERSITY学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR(20 20年)题 目: 学 院: 系 别: 专 业: 班 级: 学生姓名: 学 号: 指导老师: 起讫日期: 第1/59页 毕业设计任务书题 目: 学 院: 系: 专 业: 班 级:学 号: 学生姓名: 起讫日期:指导教师: 职称: 审核日期:第2/59页 说明1. 毕业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
2、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。第3/59页 第4/59页 第5/59页第6/59页 第7/59页 第8/59页 第9/59页 第10/59页 第11/59页 本科生毕业设计(论文)开题报告题 目:学 院: 专 业:班 级: 学 号: 姓 名:指导教师: 填表日期: 年 月 日第12/59页 选题的依据及意义:电机是一种机电能量转换或信号转换的电磁机械装置。就能量转换的功能来看,电机可以分为发电机和电动机两大类。发电机用以把机械能转换为电能。在发电站中
3、,通过原动机先把各类一次能源(燃料发出的热能、水的位能、原子能、风能等)蕴藏的能量转换为机械能,然后通过发电机把机械能转换为电能,再经输、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种场合供公众使用。电动机把电能转换为机械能,用来驱动各种用途的生产机械和装置,满足不同的需求。另外,电力变压器则是将一种交流电压、电流转换成同频率的另一种电压、电流的静止电器。根据应用场合的要求和电源不同,电动机有直流电动机、交流同步电动机、交流感应电动机,以及满足不同要求的特种电动机1。纵观电机的发展,其应用范围不断扩大,使用要求不断提高,结构类型不断增多,理论研究也不断深入,技术水平逐步提高。二、国内外研究现状及发展趋
4、势(含文献综述):在大型机组及其采用的某些新材料、新结构的基础上,在充分保证可靠性和足够的运行经验的前提下,稳步发展更大机组;于此同时,努力寻求更好的绝缘材料和结构,以提高电压等级;并采用更为合理的励磁系统与冷却系统,以提高运行的稳定性和在可供应的转子锻件范围内提高单机容量等等。20世纪60年代以来,一些主要工业国家还相继发展了中小型电机的新系列,或对原有系列进行了改型,其共同点如下: 应用电子计算机进行设计,从而提高了计算精度,缩短了设计周期。 功率等级和安装尺寸尽量与国际电工委员会的标准接近。 由注意“小型轻量化”(减轻重量、降低中心高)转为注意“省能化”和“无公害化”,提高效率和降低噪声
5、。 积极采用新材料。目前B级绝缘的电极所占的比重日益增大,E级减少,而且呈现向F级过渡的趋势、有的为了提高电机的使用寿命和可靠性,把F级当作B级,留有较大的温升裕度;在同一系列中,按电机温升高低或机座号大小,分别采用E、B、F级绝缘、在电机中普遍采用无硅低碳冷轧电工钢片、半冷轧无取向硅钢片和磁性槽楔。另外,有的国家还发展铝线电机新系列。 扩大原有的功率划分范围,改进结构,提高通用化程度,注意维修使用方便。中小型同步电机和感应电机都大量采用箱型结构或通用定子,小型电机采用密封轴承,中型电机采用不停机添加润滑脂的滚动轴承并有甩油盘自动排除废油三、本课题研究内容电机设计是一个非线性数值计算问题,且变
6、量很多,一台三相感应电动机设计第13/59页 参数多达几十个,因此,电机设计要建立合理的数学模型,并运用先进的计算工具和设计方法,以及丰富的设计经验,需要经过设计、调整、再设计的多次反复,才能得到满意结果3。计算机在电机设计中的应用经历了从简单到复杂的三个阶段,即从“校核计算”到“综合设计”最后进入“优化设计”4。感应电动机设计紧紧围绕“用户要求主要尺寸关系磁路计算参数计算(饱和和集肤效应)损耗计算机械、结构设计工作性能及启动性能计算”这一主线进行5。电机的电磁计算可以采用磁路法进行手算或利用电机的计算机辅助设计计算。另外,还可以采用场的思想,建立合理的数学模型利用有限元法进行计算。采用磁路法
7、依赖于计算者的个人经验且很难考虑到磁路的饱和效应以及转子起动时的集肤效应。而采用场的思想,利用有限元法,只需给定输入的电压或电流,就可以计算电机内部实际的电磁场分布,而电机内部各部分的实际饱和情况、转轴上的负载变化、采用各种槽楔时的影响都可以被直接考虑进去6。 MATLAB是新一代的科学与工程计算软件,不仅具有传统的交互编程功能,而且提供了丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据处理、信号与图象处理等工具。MALAB在电机的电磁计算、电机运行特性仿真以及电机控制仿真中应用广泛,通过MATLAB仿真可以作出电机的工作特性曲线,以分析电机的性能。四、本课题研究方案(1) 三相异步电动机手算设计程序,主要
8、是根据电机的额定数据及主要尺寸进行电机基本的磁路计算和参数计算及起动性能计算,要求计算结果误差在允许范围内。(2) 编制程序进行调试并在此基础上综合设计。(3) 提出电动机的效率优化设计方案,采用程序进行优化。(4) 绘制电机定子、转子冲片图,定子绕组图,转子装配图,电机总装配图纸。第14/59页 六、参考文献:中小型三相异步电动机电磁计算程序 第一机械工业部上海电器科 学研究所:三相异步电动机设计原理与实验 沈阳工业大学电机系 :小型三相异步电动机技术手册 机械工业出版社 季杏法 主编 :电机学 航空工业出版社 戴文进等 编著 :电机设计 机械工业出版社 陈世坤 主编 :电机设计与计算 龙门
9、联合书局 程福秀译: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:电机绕组手册 辽宁科学技术出版社 彭友元主编:中小型电机设计手册 机械工业出版社 上海电器科学研究所编著第15/59页NANCHANG UNIVERSITY学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR(20092013年)题 目:学 院: 系 别: 专 业: 班 级: 学生姓名: 学 号:指导老师: 起讫日期:第17/59页 目 录摘 要 . I ABSTRACT . II 绪 论 . 1第1章 异步电机概念 . 2 1.1异步电机的类型、特点和用途 . 21.2异步电机的发展趋势 . 3
10、第2章 三相异步电动机的基本结构和工作原理 . 52.1 三相异步电动机的基本结构 . 52.2三相异步电动机的铭牌数据与主要系列 . 62.3三相异步电动机的工作原理 . 82.4 三相异步电动机的机械特性和工作特性 . 9第3章 电机设计基本理论 . 103.1电机制造与设计的概况 . 103.2电磁设计 . 10第4章 毕业设计手算程序及优化方案 . 134.1手算程序 . 13 一、 额定数据及主要尺寸 . 13 二、 磁路计算 . 16 三、 参数计算 . 19四、起动计算 . 264.2优化方案 . 28 结 论 . 31参考文献 . 32附录I.CAD图 . 34第19/59页
11、南昌大学毕业设计Y802-2 1.1kW三相鼠笼式异步电动机电磁计算及其优化摘 要本文阐述了三相异步电动机的设计,介绍了异步电动机的特点、类型和用途,从而引出三相异步电动机的类型和结构,进一步阐述了三相异步电动机的铭牌数据、技术要求、工作原理、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,为优化方案打
12、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。综合考虑各方面得失,最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:异步电动机;设计;优化;绘图第20/59页 The Electromagnetic Calculation and Optimization ofThree-phase Squirrel-cage Asynchronous MotorY802-2 1.1kWAbstractThis paper expoun
13、ds the design of three phase squirrel-cage asynchronous motor.This paper shows the character, type 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 th
14、eory,mechanism specialty, running specialty and so on. These are the groundwork for the design of motor.Constructing a motor is a complexity. The designer must consider many factorsand ascertain lots and lots of sizes and data, and therefore barge up againstcontradiction. However, this study treats
15、the problem all-sided and synthetically, andthat well harmonizes the material wastage,capabilities, technical data as well aseconomical data. After the handwork count, the designer has known about thenational criterion and is up on the rough connections among the specifications, whichgrounds for the
16、 next work. First, aspiring after economizing the materials willdeteriorate the motor capabilities. Second, taking measures for augmenting efficiency and power will make the starting current large. Consequently, after considering all factors synthetically, the designer get a project to both economiz
17、e materials and improve capabilities.At last, in order to understand the motor intuitionist 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 in the excursus of
18、this thesisKeywords: induction motor; design;optimize;plot第21/59页 绪 论电动机可分为直流和交流电机。由于直流电机和交流电机的特点又决定了机械设备的动力大多由交流异步电机提供,尤其以鼠笼式电机居多。据统计,在电网的总负载中,动力负载约占59%,而异步电机则占总动力负载的85%,由此可见异步电动机在工农业中的重要性,而且随着电气自动化的发展,它在工农业生产中的重要性也将逐步增大。尤其是三相鼠笼式异步电动机,具有结构简单,效率很高,使用方便,性能稳定,易于维修成本低的优点。为了保证异步电动机的安全运行,电工工作者必须掌握有关三相异步电
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