单相电机的设计研究
摘要
众所周知，单相电机结构简单，成本低廉，运行可靠，维修方便，所以应用前景十分广阔。作为单相电机设计，如何能作到在满足主要性能指标的同时使成本降低，这既是电机设计人员的目标，更是以赢利为目的的生产企业的目标。
单相电动机的设计问题一直存在我们生活中，我们应该从单相电机的原理出发，对单相电机的体积容量，绕组设计，电磁计算，槽形的选择以及运行性能等多方面考虑，对单相电动机的等效电路和绕组展开图进行详细的了解和认真的学习，最后通过实例作了验证。不但在单相电机中应用这样的方法，在生产和研究方面都应该一步步扎实的认真对待。
本设计中应用到电机设计的方法为从单相电机的接线原理图、机械特性曲线、最大转距倍数、最初转距启动倍数、最初启动电流倍数、功率范围、额定电压、同步转速、结构特点、典型应用来研究单相电机的运行特点和应用条件，然后设计出要求型号的电机。
总之，本文能以电机理论为基础，以工厂实际为先导，对单相电机设计做出初步的研究，另外，为了叙述方便，各部分所用符号不尽统一。
关键词: 单相电机电磁计算运行性能
ABSTRACT
As we all knows, single-phase motor has a simple structure and
it has features of low cost, reliable operation and easy repair, so it will have a brilliant market future. To be a designer for the single-phase motor, how to meet thee motor's technical requirement and reduce the cost are very enterprises. Without computer, it can be just calculated manually so it's hard to get above-mentioned target. But everything is different, method of design has its special temptation.
The question how can we research the single-phase motor is live on our life, we should start from the thesis of single-phase motor, we can research the capacity and the volume of single-phase motor, the research of the winding, electromagnetism calculate, the choose of the trough core, and work function etch. From many aspects to consider, we research the Equivalent circuit and the winding’s development for our study. The end, we should also adjust some data to add the touch of designing. We will use this way in our work, we must research everything very earnest.
The design methodology applied to the electrical design from the single-phase electrical wiring principles, Mechanical characteristics curve, the biggest change from multiple, initially transferred from a multiple, multiple initial start current, power scope, rated voltage, synchronous rotational speed, structural characteristics, typical applications to study the operation of single-phase electrical characteristics and application conditions, and then to devise models for the electrical.
In a word, the thesis is on the basis of motor theory and
combined with actual statement of factory to research the motor advantaged design method. By the way, for convenient explanation, the units in the article are different.
Key Words: Single-Phase Motor; electromagnetism calculate; work function.
目录
前言 (1)
1 单相电动机的运行原理 (2)
1.1单相异步电动机的基本类型 (2)
1.2单相电动机的绕组 (6)
1.3单相异步电动机的磁势 (8)
1.3.1电机内一个整距线圈产生的磁势 (8)
1.3.2矩形波磁势的谐波分析 (9)
1.3.3用空间向量表示磁势 (10)
1.3.4单相绕组的磁势 (10)
1.4单相异步电动机的感应电势 (11)
1.5单相异步电动机的运行分析 (13)
1.5.1两相异步电动机的运行分析 (13)
1.5.2单相电机的运行分析 (15)
2 单相电动机的设计研究 (17)
2.1电机的容量与体积的关系 (17)
2.2定、转子槽数槽形的确定 (18)
2.2.1转子槽数和定子槽数的配合关系 (19)
2.2.2定、转子槽形的选择 (20)
2.2.3槽口尺寸的选择 (20)
2.2.4槽形的选择 (21)
2.3单相电机的绕组设计和电磁计算 (21)
2.3.1定子绕组设计 (21)
2.3.2 磁路计算 (23)
2.3.3 定、转子电阻电抗的计算 (24)
2.3.4 起动计算 (27)
2.4温升及其方案调整措施 (29)
2.4.1温升的控制方法 (30)
2.4.2方案的调整 (31)
3 单相电机的运行性能 (32)
3.1电流计算 (32)
3.2损耗，转矩及效率 (33)
3.2.1铁耗计算. (33)
3.2.2转矩 (33)
3.2.3效率、功率因数 (33)
3.3最大转矩的计算 (34)
3.4空载性能计算 (35)
3.5计算实例 (36)
3.5.1额定数据及其技术要求 (36)
3.5.2主、副绕组的设计（正弦分布绕组） (37)
3.5.3主相参数计算 (38)
3.5.4磁路计算 (38)
3.5.5起动计算 (39)
3.5.6关系式 (41)
3.5.7性能计算 (42)
4 设计总结 (43)
致谢 (44)
参考文献 (45)
前言
单相异步电动机具有结构简单、成本低廉、噪声小等优点。由于它只需要单相电源供电且使用方便，因此被广泛应用于工业和人民日常生活的各个领域，尤其以电动工具、医疗器械、家用电器等使用的更多，与同容量的三相异步电动机相比，它的体积较大、运行性能较差，因此一般只能做成小容量的，功率从零点几瓦到几百瓦。
近年来，由于只需要单相电源供电，单相电动机的容量从小于750瓦逐步发展到几个千瓦，其中单相电容启动与运转电动机就是近年发展起来的，它的技术指标均优于同机座其他型号单相异步电动机。
异步电动机的生产发展已经有近百年的历史。他的理论基础和基本结构已经相当完善，许多产品已形成标准的系列产品。在一些发达的国家中，由于采用专用的生产设备以至实现生产过程中的自动化、专业化，使劳动生产率不断提高，降低了成本。我国从建国以来就陆续建立起微电机专业生产厂，生产JW、JZ、JY、JX等小功率异步电动机。到20世纪70年代，我国的驱动微电机进行全国统一设计，命名为AO、BO、CO、DO四个系列，使电动机的重量和体积都相应减少，用铜和硅钢片的数量也减少了，而性能也有所提高，随着国民经济的发展，适应与国外的技术交流。在1981年对驱动微电机又进行了全国统一设计，将我国的驱动微电机的技术指标，外型及安装尺寸，与国外先进国家的标准对应起来，命名为AO2、BO2、CO2、DO2四个系列，1991年又改为YS、YU、YC、YY系列与小型电动机Y 系列一致。
本设计从单相电机的原理出发，通过单相电机原理的分析，了解要设计单相电机需要从容量和体积关系、定转子槽形的确定、单相电机的绕组设计和电磁计算、单相电机的运行性能、温升及其方案调整方法等一步步对单相电机进行解析，最后通过设计实例来说明单相电机设计的方法可行性。
1 单相电动机的运行原理
1.1 单相异步电动机的基本类型
单相电机接上电源后，要使转子受到转距从静止状态转动起来，一般
来说，定子上必需有两套绕组。图1—1中表示了一个最简单的两相绕组：
定子上有四个槽，均匀放置两个线圈'mm 和'aa ，它们在空间的位置互相
垂直。如果两个线圈的匝数相等，接上一个两相交流电源m U 和a U ， 它
们的有效值相等，但是'mm 中的电流m i 在相位上落后'aa 中的电流a i 90电
度角，即
图1-1 简单的两相绕组 图1-2 两相绕组的排列
t I i ym m ωcos = （1-1）
cos(90)a ym i I t ω=+ （1-2）
式中：ym I 是正弦交流电流的最大值，ω为角频率。
我们来分析几个特定的时间里，两个线圈中电流的大小以及它们在电
机内产生磁力线的情况。在图1—1中标出了电流m i 和a i 的正方向。在某
一个瞬时，如果电流是正值，则表示该瞬时实际电流的方向与正方向一致；
如果电流是负值，则表示法瞬时实际电流的方向与正方向相反。当t ω＝
0时，从m i 和a i 的公式可知m i =ym I ，a i ＝0，即图中'mm 电流为正的最大值
而线圈'aa 中的电流为零，如图1—3 所示(图1—3中所画的方向为电流的
实际瞬时方向)。
t ω
= 0 t ω= 45 t ω= 90
t ω= 135 t ω= 180 t ω= 270
图1-3 不同角度磁力线的方向情况
根据电流线圈产生磁场的右手螺旋定则我们可以确定电机内磁力线
的方向。这时磁力线是从下而上，由定子经气隙穿过转子再经气隙回到定
子。从图t ω＝0看出，此时定子产生两个磁极，下部为N 极上部为S 极。
用同样的方法可以画出。t ω＝ 45、t ω＝ 90、t ω= 135、t ω= 180、t ω＝
270时的线圈电流的实际方向和电机中磁力线的方向，已分别表示在图
l —3t ω＝ 45、t ω＝90、t ω＝135、t ω＝180、 t ω＝270中。当t ω＝
360时，又回到了图1—3(a)的情况。由图中我们可以得到下述结论：
(1) 通两相电的两相绕组在电机内产生了一个两极的逆时针旋转磁
场。用p 表示极数，这里p ＝2。
(2) 电流在时间上经过 45，磁场逆时针在空间转过 45，电流变化
一周期 360，磁场在空间转了一周，电流每秒变f 次，磁场旋转f 圈。所
以每分钟旋转磁场的转速为3000601==f n 转／分。
(3) 磁场的转向与两个线圈在空间的位置以及通电流的相位有关。
如果某相绕组接至电源的两个端点互换，这时两绕组中的电流相位就变为
a 相落后m 相 90电角度。若用上述的办法画出几个特定瞬时的磁场图形
就可以知道，此时旋转磁场的方向已变为顺时针旋转了。
如果把线圈两个边之间的空间距离缩短为原来的一半，在定子半个圆
周上均匀放上两个线圈，在另外半个圆周上再重复放上两个线圈，两相绕
组排列如图1—2所示。
每个线圈匝数相等，两相电流有效值相等，但通电流的相位仍是m i 落
后a i 90的电度角。用上面的方法可以画出几个特定瞬间的磁力线的分布
图，这时我们就可以得到一个四极的旋转磁场，当电流在时间上变化一周
t = 360，旋转磁场在电机圆周上只转了半圈，亦是说旋转磁场的转速是
1500转/分。
由上述可知．由于线圈的节距不同，不仅产生不同极数的旋转磁场而
且旋转磁场的转速也不一样。
图1-4 转子旋转磁场产生 图1-5 定子的磁场方向
单相电机的转子一般是鼠笼式结构，如图1—4。如果定子的两相绕
组产生了一个二极的逆时针旋转磁场，图中表示某个瞬时旋转磁场的位
置，转子处于静止状态，这时转子的导条就会切割磁力线从而感应电势。
在图中表示了各导条中瞬时电势的方向。由于各鼠笼导条经端环互相接
通，导体中就会有电流流过。假定电流与电势同相位，则图1—4所示方
向也就代表了电流的瞬时方向。同时每个载流导体又与磁场作用产生电磁
力，我们根据左手定则可以知道各个电磁力的方向，这些电磁力将产生逆
时针方向的转矩。若这个转距能克服转子的静摩擦，转子就会跟着磁场逆
时针旋转起来。
如果定子上只有一相绕组，在绕组上通入正弦交流电流，尽管电流大
小随时间变化，电机内磁通的大小也随它变化，但磁通方向却不会改变，不能产生旋转磁场。虽然能产生感应电流，但方向与两相不同，电流与电机内的磁场作用产生的电磁力产生转距相互抵消，电机转子没有转距不能运转。如1-5图所示。
只有在定子上存在两相绕组同时通入两相电流，才能在电机的气隙中产生旋转的磁场，转子才有可能从静止状态起动起来。但是，当转子已经转动起来以后，定子上即使只有一相绕组通入交流电流，转子上仍能产生一定的转矩使转子以一定的转速旋转。
单相异步电动机首先要解决的问题就是产生起动转距的问题。根据起动方法的不同以及起动性能、运行性能上的差别就产生了不同类型的单相异步电动机。国产的单相异步电动机一般可以分为以下几种类型：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；
单相双值运转电动机；
单相罩极式异步电动机。
1 电阻起动单相异步电动机的副绕组通过起动开关与主绕组并联到单相电源上。接通电源后，电阻值较大的副绕组具有较高的电阻对电抗的比值，而主绕组的的阻抗则因电抗大呈明显的感性，因此副绕组的起动电流较主绕组的超前，产生一定起动转矩。当电动机转速上升到%
%
75
~
80
同步转速时，起动开关动作，将副绕组切离电源，由主绕组单独工作。电阻起动电动机起动电流大，起动转矩却较小。
2 电容起动单相异步电动机的副绕组与一个电容量较大的起动电容器串联，经过起动开关与主绕组并联后接到电源上。副绕组呈容性，而主绕组呈感性，起动时副绕组的起动电流较主绕组的超前一个较大的角度。如果设计的恰当，可以使副绕组超前主绕组电流接近90°电度角，这时电容起动的起动电流较小，而起动转矩较大。
3电容运转单相异步电动机的副绕组串联一个容量较小的工作电容后
与主绕组并联到电源上。这种电动机起动相当于电容起动电动机，但因为副绕组串联电容器的容量比较小，它的起动性能比电容起动电动机差，起动电流大而起动转矩小。运行时候，由于副绕组串联了电容，相当于一台两相电动机，气隙中存在着较强的旋转磁场，提高老它的运行性能。
4双值电容单相异步电动机带有两个电容器，一个是起动电容器，容量较大;一个是运行电容器,容量较小，起动电容器串联一个起动开关后与运行电容器并联，然后和副绕组串联，再与主绕组并联接到电源上，这种电动机的工作情况，起动时相当于电容起动电动机，起动电容在一定转速时切离电源，而工作电容则与副绕组一起继续参与运行，相当于电容运转电动机。因此这种电动机的起动性能和运行性能都比较好。
5罩极式单相异步电动机一般做成隐极式，定子上同样安放有主绕组和副绕组，主绕组接到电源上，副绕组自行短接。罩极式单相异步电动机结构简单，制造方便，价格低廉，但起动转矩低，过载能力小，性能较差。
1.2 单相电动机的绕组
先根据极数p 把定子槽数1N 分为p 份，得到每个磁极占有的槽数
p
N 1，他将定子圆周上再有 180电度角。再把每极槽数分成均匀的两份，以备两相绕组放置线圈用，求出的就是每相占有的槽数，一般用q 表示，
42
21611=?=?=m p N q 。 2 双层绕组是把定子每槽分为上下2层，上层放一个线圈的一个边，
间的分布有可能接近正弦波，这种绕组就叫单相正弦绕组。
4 绕组的感应电势
单相电机气隙内的磁势在气隙内产生磁密，旋转磁势将会产生旋转磁
密。当电机运行时，气隙中同样存在一个旋转磁密波，这个磁密波会切割
定、转子绕组，从而在绕组中产生感应电势。
1.3单相异步电动机的磁势
1.3.1电机内一个整距线圈产生的磁势
如图所示电机定子槽内有一个整距线圈AX ，匝数为y W 通入电流为y
i 它将在电机内产生一个两极磁场。设其一时间，线圈中电流方向如图中所
示，可以画出电机中磁力线的分布。线圈的匝数y W 愈多，电流y i 愈大，
电机内每极磁通量也就愈大。在电机内任取一个磁力线回路来分析，如图
中abcd 回路，这个磁回路是由一段定子磁路ab ，一段转子磁路cd ，二段
空气隙磁路bc 和da 组成。根据磁路的全电流定律，沿任一个磁回路，各
段磁路的磁位降之和应等于该磁路包围的全部安匝数，可用公式表示为
y y H L W i *=*∑ (1-3)
式中：H 为各段磁路的平均磁场强度；L 为各段磁路的平均长度。
图1-8 定子圆周内的磁势分布
可以看到，在上图中定子内圆周上各处都有磁力线回路，对于任何一
个磁力线回路，它们都象abcd 回路那样，每个回路包围一定的安匝数即
磁动势，每个回路都经过两次气隙磁路中一次定子铁心，一次转子铁心。
因为铁心的导磁率碧空气隙的导磁率大得多，所以一段空气隙磁路的磁阻
m R 。比一段铁心磁路的磁阻m R 要大得多，即0m R 》m R 。为了简化问题，
我们可以忽略铁心磁路的磁阻m R ，可以认为磁动势y y i W 全部消耗在两个
空气隙磁路中，这时每个空气隙磁路消耗的磁势，即磁位降为 y y i W L H *=*2
1δδ （1-4） 式中：δH 为空气隙磁路的磁场强度；δL 为空气防磁路酌长度。
对应于各个磁回路，可以计算出各个空气隙磁路所消耗的磁势，它们
有可能相同，有可能不同，视该回路包围的安匝数大小来确定。为了把通
过定子内圆圆周上不同点的磁力钱回路中所包围的安匝数，即气隙磁路所
消耗的磁势形象地表示出来，我们可画出如图1-8所示的磁势分布图。我
们在定子内圆上先选一个坐标原点0，经常把它设在线圈AX 的轴线处，
横坐标为α，它的正方向也表示在图中，它是指定于圆周上离开原点0的
距离，可以用空间电角度[弧度]表示。纵坐标为f ，它是指一个气隙磁路
上所消耗的磁势，单位用[安匝／极]，并且规定磁力线出定子到转子时，
磁势为正，反之为负。图1-8是将定子内圆展开成一直线后，内圆各处气
隙磁路上磁势f 的分布图。由于在此例中各磁回路包围磁势一样，各气隙
磁路磁势一样，所以是一个矩形波。图中XO 段和OA 段的圆周上各处的气隙磁势均为y y i W *+21，AX 段气隙磁势为-y y i W *2
1。严按说来，这个磁势分布图中各处的磁势不仅是各处空气磁路上消耗的磁势，也包含了铁磁路
上消耗的磁势应为半个磁回路消耗的磁势。当线因中通入的电流y i 随时间
作正弦交变时，t I i ym y ωcos =，则沿内圆圆周气隙磁势的分布仍为一个矩
形波。但是y i 大小作正弦交变，磁势f ＝y y i W *21=t i W y y ωcos 2
1*亦是正弦交变，所以矩形波的幅值是随时间交变的，叫脉振磁势。
1.3.2矩形波磁势的谐波分析
一个周期变化的矩形波可以分解为各个不同周期的正弦波，它分解出
来的波只有奇次的，而且只有余弦项，其中最长的叫一次波，也叫基波。
在一次波变化一个周期的空间范围内，变化三个周期的波就叫做三次波，
以下五次波，七次波等可以类推，基波以外的波统称为谐波。
用级数分析上述磁势沿定子内圆周分布的表达式为
()αααn C C C a f n cos ...3cos cos 31+++= （1-5）
公式中：α为定子内圆上某一点离开坐标原点的电角度；
n C C C ,...,,31是一系列常数，可以如下计算，
2
sin 12ππn n i W C y y n *?*= 可以看出谐波次数n v 的升高，写波幅值得大小是减少的。基波幅值为
y y i W *π2，三次波为y y i W *π32，五次波幅值为y y i W *π
52等等。很高次数的谐波可以忽略不计。当电流y i 正弦交变时，基波和各次谐波的大小都在
交变，当电流达到最大时，各次谐波的幅值均为最大；电流为零时，各次
波幅均为零。由此可知各次磁势波也均为脉振波，磁势亦分别为基波脉振
势和谐波脉振势。
1.3.3用空间向量表示磁势
⑴可以用直角坐标的表示法，它表示F 这个空间向量沿α方向以t
ω的角速度移动。
⑵为了便于空间向量的合成分解，旋转空间向量也可以极坐标表示。
⑶用两个旋转的空间向量来表示一个脉振磁势向量。
⑷一个脉振磁势可以分解成为两个大小相等，方向相反旋转的空间磁
势波。
1.3.4单相绕组的磁势
首先是基波合成磁势如下式：
119.0d y y q qK W I F *?= （1-6）
式中：K d1是基波磁势的分布系数。
对于高次谐波磁势只有分布系数不同所以分布系数公式如下：
??
? ????? ??=2sin 2sin a q q K dn α （1-7） 一般来说，高次谐波的分布系数比基波的小的多，可以通过绕组分布
来削弱谐波磁势。
当a 相绕组沿在空间落后m 相绕组 90电角度，同时a 相电流在时间
上领先m 电流 90电角度及两相磁势幅值相等，a a m m W jI W I -=时，可以
产生一个旋转磁势。磁势的转向是从领先电流的一相(a 相)的幅值位置转
到落后电流的一相(m 相)幅值位置，一般称之为圆形磁势(因为旋转磁势
幅值不变，其旋转磁势端点轨迹为一个圆)。当两相绕组不能满足上述要
求中的任何一条时，将产生一个正向旋转磁势和一个反向旋转磁势，通常
是合成一个椭圆磁势。如果正转磁势幅值等于反转磁势幅位，将合成一个
脉振磁势。
1.4单相异步电动机的感应电势
分析过单相电机气隙内的磁势分布，我们知道旋转磁场将会产生旋转
磁密。单相异步电动机在运行时，气隙中同样存在一个旋转磁密波，这个
磁密波会切割定、转子绕组。从而在绕组中产生感应电势， 由于磁场在
旋转，所以B 的大小随时间变化作正弦变化，可以判断k e 的大小也随时间
做正弦变化，如图1-9所示：
1p 1p K 叫做基波电势短矩系数，它是小于1的一个数，这说明线圈短矩
后感应电势不整距的削弱了。 线圈电势φ1
44.4p y y K fW E = （1-10） φ1
1144.4d p y y K K W f E = 表示单相电机的定子一相绕组的电势。 气隙的磁密分布波和转子绕组也有相对运动，所以在转子绕组中也能
感应电势。这是因为转子以转速n 旋转，气隙磁通和转子绕组的相对切割
速度为(n n -1)所致。此时转子绕组的感应电势频率为：
112120
)(sf n n p f =-= （1-11） 公式中11n n n s -=
为转差率。 由于异步电动机在运行时转子转速n 接近同步转速以至于转差率s
很小，所以转子电势的频率也很小，一般只有几Hz 。根据定子感应电势
的计算，同样可以得到转子绕组每相的感应电势的计算公式为：
φφ2
21222244.444.4W W q K W sf K W f E == （1-12） 公式中 2W 是转子绕组每相匝数， 2W K 是转子绕组的基波绕组系数。
1.5单相异步电动机的运行分析
1.5.1两相异步电动机的运行分析
定子上具有两相对成绕组的异步电机，当通入两相对称电流后，电机气隙中能产生一个旋转磁场。一般转子上是一个鼠笼式绕组，它是一个在空间分布的对称多相绕组，通过端环，各相绕组自行短路起来。旋转磁场会在转子绕组中感应电势，感应电流，产生感应转矩带动转子旋转，将电能转化为机械能。由于对称，我就取其中一相来分析。
φ1
111144.4d p K K W f E = （1-13） 表示定子一相绕组内感应电势的有效值；
1
111111)(Z I E jx r I E U +-=++-= （1-14） 是表示用基尔霍夫定律得到的定子绕组一相电势平衡式；
2
222244.4E s K W f E W ==δδ （1-15） 2
E 是转子不转时一相绕组的感应电势，这是旋转磁场相对转子的转速为同步速1n 。转子绕组中感应电势频率和定子绕组一样为1f 。当转子以n 旋转时，转子绕组内感应电势的频率变为1sf 。所以感应电势的有效值变
为2E s 。因为转子绕组每相都是短路的感应电势将会产生电流2I ，电流2I 在一相电阻2R 上一级一相漏电抗δ2X 上会产生电压降。可以表示出转子一相的电势平衡式：
)(2222δ
δjX R I E += (1-16) 故可以得到定转子每相电势比为：1K =2
1E E 称为异步机的电压比。 定转子磁势合成公式为：
021F F F =+ 或01
21I K I I =+ （1-17）
其中1K 是异步电动机的电流比。
由于定转子由气隙隔开没有电的联系，转子对定子的作用是通过转子磁势里产生的。所以只要转子磁势一样，对定子的影响就一样，定子边的电势、电流就一样，电网输入的功率和从定子传输给转子的功率就一样。
通过上述分析，经过转子频率折合和绕组折合得到异步电机的基本方程式：
)(1
111jx r I E U ++-= (1-18) )('2'
2'22jx s r I E += (1-19) 1
2'E E = （1-20） 0
'21I I I =+ （1-21） )(01m
m jx r I E +=- （1-22）
传输给转子的电磁功率M P 为：
s
r I m P P P P Fe Cu M 2221111=--= （1-24） 还可以表示为：
2222cos ?I E m P M = （1-25）
公式中的cos ψ2是转子回路的功率因数。
转子绕组上电阻上的铜损耗为2Cu P 为：
22212r I m P Cu = （1-26）
一般转子铁损耗可以忽略不记。
所以可以求得转子轴上的机械功率J P 为：
M Cu M J P s P P P )1(2-=-= （1-27）
由于在运行过程中还会产生机械损耗和一些附加损耗，故转子轴上得到的机械功率减去机械损耗Js P 和附加损耗a P 才是电机输出功率2p ：
a Js J P P P p --=2 (1-28)
同时将它们除以机械角速度Ω得到转矩平衡方程式：
a Js J M M M M --=2 (1-29)
1.5.2单相电机的运行分析
单相电机的旋转磁场是一个椭圆形的，是由一个正向的旋转磁场和一个反向的旋转磁场合成的。在正向、反向旋转的作用下，电机的等效电路、参数，主副相电流各不相同，电机的性能也是两个情况下合成的。 先对单相电机的两相电流a I 和m I 进行分解为两组对称分量。两相正序分量电流和负序分量电流将分别产生正向旋转磁场和反向旋转磁场，即它们符合上面分析的圆形磁场的产生条件，分别产生不同的旋转磁场。所以我们可以通过正序等效分析和负序等效分析的方法来分开分析同一个单相电机，以后再合成。
正序等效电路图如图1-11下：
电机设计计算常用公式
电机设计计算常用公式 1．输出功率2P 2P 2．外施相电压1U 1U 3．功电流KW I 1 13 210U m P I KW ??= 4．效率η' η' 5．功率因数?'cos ?'cos 6．极数p p 7．定子槽数1Q 1Q 转子槽数2Q 2Q 8．定子每极槽数 p Q Q P 1 1= 转子每极槽数 p Q Q P 2 2= 9．定转子冲片尺寸见图 10．极距P τ p D i P 1 ?= πτ 11．定子齿距1t 1 1 1Q D t i ?= π 12．转子齿距2t 2 2 2Q D t ?= π 13．节距y y 14．转子斜槽宽SK B SK B 15．每槽导体数1Z 1Z 16．每相串联导体数1φZ 1 11 11a m Z Q Z ??= φ 式中： 1a =
17．绕组线规（估算） ?η' ?'= ' ' ??'= ' ?'cos 11 11 11KW I I a I S N 式中：导线并绕根数·截面积 '?'11S N 查表 取' ?'11S N 定子电流初步估算值 ?η' ?'= 'cos I I KW 1 定子电流密度' ?1 '?1 18．槽满率 （1）槽面积 2 2221R h h b R S S S S π+ ??? ??-'+= （2）槽绝缘占面积 ?? ? ??+++' =122S S i i b R R h C S π （3）槽有效面积 i S e S S S -= （4）槽满率 e f S d Z N S 2 11??= 绝缘厚度i C i C 导体绝缘后外径d d 槽契厚度h h 19．铁心长l 铁心有效长 无径向通风道 g l l eff 2+= 净铁心长 无径向通风道 l K l Fe Fe ?= 铁心压装系数Fe K Fe K 20．绕组系数 111p d dp K K K ?= （1）分布系数 2sin 2sin 111 αα???? ???= q q K d 式中： p m Q q ?= 11 1
单相异步电动机的工作原理
单相鼠笼式异步电动机的工作原理 单相鼠笼式异步动机由单相电源供电，它直接接到220伏单相交流电源上就能工作，但要采取一定的措施，否则启动不起来。我们日常生活用的一些家用电器，如空调器、电冰箱、洗衣机、电扇等广泛应用着单相异步电动机。 单相异步电动机的工作原理 当给三相异步电动机的定子三相绕组通入三相交流电时，会形成一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转子将获得启动转矩而自行启动。当三相异步电动机通入单相交流电时就不能产生旋转磁场。 下面来分析单相异步电动机定子绕组通入单相交流电时产生的磁场情况。如下图所示为一台简单的单相异步电动机原理图，定子铁心上布置有单相定子绕组，转子为鼠笼结构。 交流电流波形
电流正半周产生的磁场 电流负半周产生的磁场 当向单相异步电动机的定子绕组入单相交流电后，由上图可见，当电流在正半周及负半周不断交变时，其产生的磁场大小及方向也在不断变化（按正弦规律变化），但磁场的轴线则沿纵轴方向固定不动，这样的磁场称为脉动磁场。 当转子静止不动时转子导体的合成感应电动势和电流为0，合成转矩为0，因此转子没有启动转矩。故单相异步电动机如果不采取一定的措施，单相异步电动机不能自行启动，如果用一个外力使转子转动一下，则转子能沿该方向继续转动下去。 单相异步电动机根据其启动方法或运行方法的不同，可分为单相电容运行电动机；单相电容启动电动机；单相罩极式电动机等。下面分别介绍。单相异步电动机容量一般较小，运行性能较差。 t 45 90 135 180 225 270 360 315
图1 单相电容运行异步电动机原理图 (a)接线图 (b)电流相量图 图1是单相电容运行异步电动机工作原理图。单相电容式异步电动机的定子铁芯上嵌放两套绕组：主绕组U1—U2（主绕组又称工作绕组）和副绕组Z1—Z2（副绕组又称启动绕组）。两套绕组在空间的位置上互差90度电角度。在启动绕Z1—Z2中串入一个电容器C后再与工作绕组并联，然后接到单相电源上。设流过启动绕组Z1－Z2的电流为iz，流过工作绕组U1—U2的电流以为iu，当接上电源后，由于电容的充放电作用，iz落后于iu90度，流过两套绕组的电流iz与iu在相位上相差90度，如图2所示。 设电动机两个绕组接上交流电源后，电流为正值时，电流从绕组的头端进去尾端出来；电流为负值时，电流从绕组的尾端进去头端出来。 从图2可看到：在t＝0瞬间，iz=0，绕组Z1—Z2中无电流流过；而这瞬时iu为负的最大值，绕组U1—U2中电流由U2进Ul出。用右手定则可判断，此时电动机中会产生如图2所示磁场，其合成磁场方向向下。 从图2可看到：在ωt=π/2瞬间，iu＝0，绕组U1—U2中无电流流过；这瞬间iz为正的最大值，绕组Z1-Z2中电流从Z1进Z2出。此时电动机磁场分布如图2所示，其合成磁场方向较t=0时刻顺时针方向旋转了90角度。
#品茗安全计算基坑支护计算书
土钉施工规范工程 浅基坑 安 全 专 项 施 工 方 案 编制人: 职务： 校对人：职务： 审核人：职务： 审批人：职务： 公司 编制时间：年月日 第一节、编制依据------------------------------------------------------------------------------------------------ - 1 - 第二节、工程概况------------------------------------------------------------------------------------------------ - 1 - 第三节、施工总体布署 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 1 - 第四节、基坑支护工程 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 5 - 第五节、土方挖运工程 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 7 - 第六节、质量保证措施 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 8 - 第七节、安全生产与文明施工 ------------------------------------------------------------------------------ - 12 - 第八节、雨期施工措施 ---------------------------------------------------------------------------------------- - 14 -
电机常用计算公式及说明
电机常用计算公式及说 明 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
电机电流计算： 对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压 对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相B相 C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏 当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和 功率计算公式 p=根号三UI乘功率因数是对的 用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流 极对数与扭矩的关系 n=60f/p n: 电机转速 60： 60秒 f: 我国电流采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分；2对极对数电机转速： 60×50/2=1500转/分 在输出功率不变的情况下，电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭矩就越大。所以在选用电机时，考虑负载需要多大的起动扭距。 异步电机的转速n=(60f/p)×(1-s)，主要与频率和极数有关。 直流电机的转速与极数无关，他的转速主要与电枢的电压、磁通量、及电机的结构有关。n=(电机电压-电枢电流*电枢电阻)/(电机结构常数*磁通)。 扭矩公式
T=9550*P输出功率/N转速 导线电阻计算公式： 铜线的电阻率ρ＝， R＝ρ×L/S (L＝导线长度，单位：米，S＝导线截面，单位：m㎡) 磁通量的计算公式： B为磁感应强度,S为面积。已知磁场定律为：Φ=BS 磁场强度的计算公式：H = N × I / Le 式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式：B = Φ/ (N × Ae)B=F/IL u磁导率 pi= B=uI/2R 式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。 感应电动势 1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝ 变化率=磁通量变化量/时间磁通量变化量=变化后的磁通量-变化前的磁通量 2)E＝BLV垂(切割磁感线运动)｛L:有效长度(m)｝ 3)Em＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）｛Em:感应电动势峰值｝ 4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割）｛ω:角速度(rad/s)，V:速度(m /s)｝ 三相的计算公式： P＝×U×I×cosφ
串激电机基本原理
概述: 串励电动机作为电机家族的一员,它以自身的诸多特点而普遍应用于家用电器及电动工具中.随着家用电器的普遍应用,它的前景越来越广大. 1.1串励电动机的定义: 定子励磁绕组和电枢(转子)绕组为串联,既可通直流又可通交流电,具有换向器换向的电动机. 1.2串励电动机的基本结构: 串励电动机主要是由定子,转子,前、后端盖(罩)及散热风叶组成.定子由定子铁芯和套在极靴上的绕组组成,其作用是产生励磁磁通,导磁及支撑前后罩;转子由转子铁芯,轴,电枢绕组及换向器组成,其作用是保证并产生连续的电磁力矩,通过转轴带动负载做功,将电能转化为机械能; 前后罩起支撑电枢,将定、转子连结固定成一体的作用. 其中转轴,前、后罩要有足够的强度,以防电枢与罩发生共振现象,引起振动和危险.一般前、后罩内有滚动或滑动轴承. 1.3串励电动机的特点: 1.3.1它对于外接电源有广泛的适应性: 不论是交流电还是直流电;不论是60Hz还是50 Hz;不论12V、24VDC还是110V、220V、240V ;总之它可设计成适应任一外接电源的电机. 1.3.2它的转速高,调速范围广: 它的转速范围为3000~40000RPM,在同一电机上采用多个抽头可得到较宽的调速范围.家用电器正需要这种高转速、宽调速范围的电机. 因感应电机达不到高转速(不大于3000 RPM).例如吸尘器,它需要高转速在容器内外形成负压,以产生吸力. 1.3.3启动力矩大,体积小: 当负载力矩增大时, 串励电动机能调整自身的转速和电流,以增大自身的力矩. 1.4串励电动机的设计特点: 串励电动机一般依据客户对电气性能要求及外部结构的需要而设计.一个设计优良的串励电动机,不仅达到客户对电气性能及外部尺寸的要求,还要在绝缘、结构、安全、成本等方面上 优化,既使电机能通过相关的实验考核,符合Array相间的标准,又节省材料和工时. 二、串励电动机基本工作原理 2.1基本原理: 如左图一,它是串励电动机的基本工作 原理图.电流流经上部定子线圈,产生一定方 向的磁场;然后经碳刷进入换向器(铜头),再 在转子绕组中分成上、下并联支路流过,导流 的转子线圈在外部磁场作用下产生力,从而
单相电动机工作原理
单相电动机工作原理教案（详案） 三门职业中专何邦先 课程名称：《电机与变压器》（电类专业通用） 适用专业层次：中职电子专业所需课时数：2课时 教材分析 《电机与变压器》是一门纯理论的专业基础课，理论知识也相当的深奥，普遍认为是老师难教，学生难学，学生很容易失去这门的学习兴趣，但电机、变压器使用非常的普遍，特别是电动机工厂到处多是；不学又不行。没能打好基础，对后续专业课程的学习，对考证和就业都带来不良的影响。 学生分析 电机与变压器课程理论普遍具有抽象性，而我们中职类学生基础较薄弱，所以中职生在学习基础理论的过程就较吃力。同时班级同学学习能力参差不齐。 教学目标与价值观 认知目标：1、旋转磁场形成 2、单相电动机工作原理 技能目标：1、学会单相电动机三个接线端的判断 2、学会单相电动机的正确接线 情感目标：1、培养学生养成良好的理科思维； 2、培养学生动手能力。 教学重点
1、单相电动机的正确接线 2、电容器大小对风扇运行的影响 教学难点 旋转磁场形成 课前材料准备（每组） 单相风扇一台（三根线），万用表一个，电源引线一个，小一字十字螺丝刀各一把 教学方法 做中学，任务驱动法 教学活动 一、组织教学（约2分钟） (1) 师生致礼(2) 考勤登记、清点人数 二、导入新课（约1分钟） 老师：你们家有单相电动机吗？ 学生：不知道。 老师：那你们家有吊扇吗？ 学生：有（没有）。 老师：你家新买的吊扇或者把吊扇移动位置，你会接线吗？ 学生：不会。 老师：我们电气技术应用专业的学生这点小事该不该完成啊？有没有信心完成？ 学生：有。
老师：下面我们就进行吊扇电动机的试接线。 三、讲授新课（约60分钟） 任务一风扇电动机的试接线 1、观察器材：风扇三个接线孔，电源和电容器共四个接线头，怎 么办？ 老师：有些同学会想，学都没学过，怎么接啊?我告诉你，今天你必须得接，有些同学说：那我就乱接，没关系，你乱接好了；但是我先 要强调安全问题首先要注意人身安全，严防触电事故发生；其次要注意电路安全，不要出现短路事故，造成停电，所以电源的相线L 和零线N不能短接在一起。 2、开始接线（3-5分钟）（学生动手操作） 老师：只要接好的就请举手，结果怎样不要管。（叫一个学生） 老师：结果怎样？ 学生：有响声，但不转。 老师：不同结果请举手
单相异步电机调速控制电路设计
专业综合设计报告 设计课题：单相异步电机调速控制电路设计 专业班级： 小组成员： 指导教师： 设计时间：2010年12月30日
单相异步电机调速控制电路设计 （兼单相负载调功电路） 一、设计任务与要求 (1).设计一种将双极性信号变为单极性信号的电路，该电路通过使用双向可控硅调压实现电动机调速； (2).斩波系数180—90，连续可调； (3).平均电压调整范围220V—120V，连续可调。 二、设计方案与论证 220V交流电通过电压器、整流器、双电压比较器形成电流触发脉冲，通过对晶闸管导通教的控制，调节电动机转速。 （1）、将220V电压全波整流整流成峰值电压为7.5V。 整流电路如下图： 整流电路 整流管输出后：
（2）、过零检测：放大管具有半波整功能，找准基准点，才能正确判断导通角大小 过零检测电路 （3）、触发脉冲形成与调整 电压比较器1输出： 电压比较器2输出： 电流脉冲： （4）、高低压隔离
（5）、晶闸管（可控硅）斩波，通过对脉冲触发时间的控制实现斩波过程 三、单元电路设计与计算 （1）、电压比较器LM393 他是双电压比较器集成电路。 该电路的特点如下： 工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源： 2～36V ，双电源：±1～±18V ； 消耗电流小， ICC=0.8mA ； 输入失调电压小， VIO=±2mV ； 共模输入电压范围宽， VIC=0～VCC-1.5V ； 输出与TTL ，DTL ，MOS ，CMOS 等兼容； 输出可以用开路集电极连接“或”门； 采用双列直插8 脚塑料封装（DIP8）和微形的双列8 脚塑料封装（SOP8） 方框图与引出端功能 电压比较器LM393 ﹣ ﹣ ﹢﹢1 2 4 3 8765 V CC GND
电机常用计算公式及说明
电机电流计算： 对于交流电三相四线供电而言,线电压就就是380，相电压就就是220，线电压就就是根号３相电压 对于电动机而言一个绕组得电压就就就是相电压,导线得电压就就是线电压（指A相B 相Ｃ相之间得电压,一个绕组得电流就就就是相电流,导线得电流就就是线电流当电机星接时：线电流＝相电流;线电压=根号3相电压。三个绕组得尾线相连接,电势为零,所以绕组得电压就就是２20伏 当电机角接时:线电流＝根号3相电流;线电压＝相电压。绕组就就是直接接3８0得,导线得电流就就是两个绕组电流得矢量之与 功率计算公式ｐ=根号三ＵI乘功率因数就就是对得 用一个钳式电流表卡在Ａ B C任意一个线上测到都就就是线电流 极对数与扭矩得关系 n＝6０f/p n: 电机转速 60： 60秒 f: 我国电流采用50Hz ｐ: 电机极对数 1对极对数电机转速:3000转/分；２对极对数电机转速:60×５0／2=1500转/分在输出功率不变得情况下,电机得极对数越多，电机得转速就越低,但它得扭矩就越大。所以在选用电机时,考虑负载需要多大得起动扭距。 异步电机得转速ｎ=(60f/p)×(1-s),主要与频率与极数有关。 直流电机得转速与极数无关,她得转速主要与电枢得电压、磁通量、及电机得结构有关。n=(电机电压－电枢电流*电枢电阻)/(电机结构常数＊磁通)。 扭矩公式 Ｔ=９５5０*P输出功率/N转速 导线电阻计算公式: 铜线得电阻率ρ=0、０１72, R=ρ×L/S （L＝导线长度,单位：米,Ｓ＝导线截面,单位:ｍ㎡) 磁通量得计算公式: Ｂ为磁感应强度,S为面积。已知高斯磁场定律为:Φ=BS 磁场强度得计算公式:H = Ｎ×I ／Lｅ 式中:H为磁场强度，单位为Ａ/m;Ｎ为励磁线圈得匝数;I为励磁电流（测量值),单位位A；Le为测试样品得有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式:B ＝Φ / (N × Ae）B=F／IＬｕ磁导率 pi=3、14 Ｂ=uI/2R 式中:B为磁感应强度，单位为Wb/ｍ^2;Φ为感应磁通(测量值），单位为Wb;N为感应线圈得匝数；Ae为测试样品得有效截面积,单位为m^2。 感应电动势 1）E＝ｎΔΦ/Δt(普适公式)｛法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n：感应线圈匝数,ΔΦ／Δt:磁通量得变化率} 磁通量变化率=磁通量变化量/时间磁通量变化量＝变化后得磁通量-变化前得磁通量 ２)Ｅ=BLV垂(切割磁感线运动){L:有效长度(m)｝ ３)Em=ｎＢＳω（交流发电机最大得感应电动势）{Ｅm:感应电动势峰值｝
减速电机选型指南
选型指南 为了选到最合适的减速电机，有必要了解该减速电机所驱动机器的详尽技术特性，就必须确定一个使用系数fB。 使用系数fB。 减速电机的选用首先应确定以下技术参数：每天工作小时数；每小时起停次数；每小时运转周期；可靠度要求；工作机转矩T工作机；输出转速n出；载荷类型；环境温度；现场散热条件；减速机通常是根据恒转矩、起停不频繁及常温的情况设计的。其许用输出转矩T由下式确定：T=T出 X fB 使用系数 T 出————减速电机输出转矩 fB————减速电机使用系数 传动比i i=n入 / n出电机功率P(kw) P=T出 * n出 / 9550 * η输出转矩T出（N.m） T出=9550* P*η/n出式中：n入——输入转速η——减速机的传动效率 在选用减速电机时，根据不同的工况，必须同时满足以下条件： 1、T出≥T 工作机 2、T=fB总 *T工作机式中：fB总——总的使用系数，fB总 =fB*fB1*KR*KW fB——载荷特性系数，KR——可靠度系数 fB1——环境温度系数； KW——运转周期系数 首先确定要进口减速机还是国产减速机，， 现在不管进口还是国产的大部分厂家都有自己的命名标准， 所以最好找个减速机样本，根据样本来选型。 但是，一定要提供以下数据 1.减速机用在什么设备上，以便确定安全系数SF（SF=减速机额定功率处以电机功率），安装形式（直交轴，平行轴，输出空心轴键，输出空心轴锁紧盘等）等 2.提供电机功率，级数（是4P、6P还是8P电机） 3.减速机周围的环境温度（决定减速机的热功率的校核） 4.减速机输出轴的径向力和轴向力的校核。需提供轴向力和径向力 减速机扭矩计算公式: 速比=电机输出转数÷减速机输出转数("速比"也称"传动比") 1.知道电机功率和速比及使用系数，求减速机扭矩如下公式： 减速机扭矩=9550×电机功率÷电机功率输入转数×速比×使用系数
三相异步电机闭环调速设计
《控制系统设计》课程设计报告 学院：信息工程学院 姓名： 班级：11自动化 学号： 题目：三相异步电动机闭环调速系统设计与实践指导老师： 完成时间：2014年6月20日
目录 摘要............................................................... I 1概述.. (1) 1.1三相异步电动机的调速方法 (2) 1.2调压调速的简介 (3) 1.3课程设计的要求 (5) 2三相异步电动机调压调速系统的组成 (5) 3三相异步电动机调压调速系统的设计和实现 (8) 3.1三相异步电动机调压调速系统的电路 (8) 3.2闭环调速结构图 (10) 3.3 系统各部分参数的计算 (10) 4三相异步电动机调压调速系统的仿真 (13) 4.1MATLAB仿真的介绍 (13) 4.2电路的建模和参数设置........................ 错误！未定义书签。 4.3异步电机调压调速系统仿真模型................ 错误！未定义书签。 4.4仿真效果图 (17) 总结 (22) 参考文献 (23)
摘要 异步电动机具有结构简单、制造容易、维修工作量小等优点，早期多用于不可拖动。随着电力电子技术的发展，静止式变频器的诞生，异步电动机在可拖动中逐渐得到广泛的应用。实现电机调速有不少方法。研究电机调速，找出符合实际的调速方法能最大限度的节约能源，所以研究调压调速就显得很有必要。异步电机调压调速控制系统是一种比较简单实用的调速系统，该系统具有良好的运行、控制及经济性能，显示出巨大的发展潜力。 本课程设计介绍了异步电动机调压调速系统的几大组成部分，并着重讲述了三相异步电动机(M)、测速发电机(TG)、晶闸管交流调压器(TVC)的简单的工作原理。在了解异步电动机调压调速的基本原理的基础上，设计了异步电动机单闭环调压调速系统的结构原理图。还将调压调速与其他的调速方法相比，所具有的优点以及不足之处。 以转速单闭环调压调速系统为例，电机调速开环控制系统调速范围较小，采用速度作为负反馈的闭环控制系统解决了这个问题,使调速性能得到改善。 最后，经过理论分析建立模型后，基于Matlab语言开发仿真软件，并进行仿真实验，并且对仿真结果进行了一定的分析及改进。 关键词: 调压调速MATLAB三相异步电动机转速调节器
异步电动机设计文献综述
本科毕业设计（论文） 文献综述 院（系）：电气信息学院 专业：电气工程与自动化 班级：2010级 学生姓名：学号: 2013 年12 月18 日本科生毕业设计（论文）文献综述评价表
75KW三相鼠笼异步电动机设计1前言： 现在社会中，电能是使用最广泛的一种能源，在电能的生产、输送和使用等方面，作为动力设备的电机是不可缺少的一部分。电机是各个行业生产过程及日常生活中普遍使用的基础设备，它是进行电能量和机械能量转换的主要器件。它在现代工业、现代农业、现代国防、交通运输、科学技术、信息传输和日常生活中都得到最广泛的应用。 三相异步电动机在生产和交通运输中得到广泛使用，例如，在工业方面，它被广泛用于拖动各种机床、水泵、压缩机、搅拌机、起重机械等。在农业方面，他被广泛用于拖动排灌机械、脱粒机及各种农产品的加工机械。在家用电器和医疗器械和国防设施中，异步电动机也应用十分广泛，作为拖动各种机械的动力设备。随着电气化和自动化程度的不断提高，异步电动机将占有越来越重要的地位。而随着电力电子技术的不断发展，由异步电动机构成的电力拖动系统也将得到越来越广泛的应用。异步电动机与其它类型电机相比，之所以能得到广泛的应用是因为它具有结构简单、制造容易、运行可靠、效率较高、成本较低和坚固耐用等优点。 电动机是把电能转化为机械能，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。电动机主要分为同步电动机、异步电动机与直流电动机三种，分别应用于不同的场合，而其中以三相异步电动机的使用最为广泛。 2 主题： 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。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。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。 国外公司注重新产品开发，在电机的安全、噪声、电磁兼容等方面很重视。国外的先进水平主要体现在电机的可靠性高，寿命长，通用化程度高，电机效率不断提高，噪声低，重量轻，电机外形美观，绝缘等级采用F级和H级。国内市场供大于求,只能去发展特殊、专用电机,开发新产品,满足配套主机行业的特殊需要;国外市场由于普通中小型电机特别是小型电机是传统工业产品,耗用原材料及工时多而获利少,是劳动密集型产品,工业发达国家普遍不愿意生产,纷纷
三相电机电流计算公式I
三相电机电流计算公式 I TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
三相电机电流计算公式I=P/1.732/U/cosΦ，cosΦ是什么，为什么有个cosΦ。 I=P/1.732/U这个公式是对的还是错的？什么情况下会用到cosΦ。 I=P/1.732/U这个公式是错的，正确应是I=P/(1.732*U*cosΦ)。 cosΦ是在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。追问 cosΦ=P/S中的S表示什么。 还有你前面提到的计算三相电流，意思要考虑到用电单位的功率因素所以才要用到cosΦ那如果cosΦ为1是不是不要也没关系呢 本人确实不怎么懂还请大哥耐心解答。 回答 S表示有功功率，有功功率又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，对电动机来说是指它的出力。 计算三相电流，要考虑到用电单位的功率因数，所以功率因数用cosΦ表示。 如果cosΦ为1，公式中可以不考虑。 追问 假如是一个1P的电动机，功率在一个周期内的平均值时多少，怎么算 S具体的数值时多少，怎么去算呢 回答 假如是一个1P的电动机，S=1P/cosΦ 追问 假如是一个1P的电动机，S=1P/cosΦ,那cosΦ得数值等于多少啊，你不要告诉我是这个cosΦ=P/S 大哥麻烦了，我真的很笨。 回答 cosΦ（即是功率因数）析译： 电动机的功率因数不是一个定数，它与制造的质量有关，还与负载率的大小有关。为了节约电能，国家强制要求电机产品提高功率因数，由原来的0.7到0.8提高到了现在的0.85到0.95，但负载率就是使用者掌握的，就不是统一的了。过去在电机电流计算中功率因数常常取0.75，现在也常常是取0.85。 电流为144.34A，需要选择多大的铜芯电缆?计算公式是什么 浏览次数：173次悬赏分：0 | 提问时间：2011-6-4 13:38 | 提问者：马臣水
串激电机电设计程序
串激电机电磁设计程序 一、程序简介 1．本程序适用于电动工具、家用电器等以输入功率或输入电流作为额定指标的串激电机设计，也可以作为机车牵引串激电机的设计参考。 2．本程序适用于初学者手工设计的初步计算,设计时需要一定经验数据做参考,请结合最后所列参考资料同时使用。 3．本程序追求的计算精度为10%，需要提高计算精度，则应采用计算机软件计算。 4．对本程序有任何疑问，请在https://www.sodocs.net/doc/1713209458.html,论坛公开交流。突破个人经验的局限，播撒文明传承的火种，完成从“钻木取火”到“气体打火机”的跨越，需要我们共同努力。 二、电磁设计程序 （一）额定参数和工作条件(核算时只要前面1.2.4项即可) 1额定电压 (V) 2额定频率 (H Z) （直流串激电动机可按频率为0Hz计算） 3额定输入功率 (W) 4额定电流 （A）(其中Cos直流为1,交流取0.9) 5额定转速 （r/min）(应按要求的转速提高10%来设计)
6额定输出功率 (W) 7额定输出转矩 (N.m) (输出功率和转矩为最重要工作条件，有条件时应对负载特性进行实际测试，作出曲线，负载特性曲线和电机特性曲线的交点，即为工作点。) 8绝缘等级，工作制，使用环境等 (此相关项目与发热温升有关，非常重要，但对核算性能无影响。)
（二）定子冲片尺寸及计算 (设计新电机应尽可能的选择现有冲片，便于自动化生产；一般冲片一致工装模具可以通用。) 1定子外径 （cm） 2定子外形X方向 （cm） 3定子外形Y方向 （cm） 4定子轭高 （cm） 5定子内圆半径 （cm） 6定子内圆半径偏心距 （cm） 7定子极弧宽度 （cm） 8定子极身宽度 （cm） 9线槽半径 （cm） 计算： 10定子轭磁路长度（cm） (为轭部中心之长度，此公式应按照实际适当修正。) 11定子极身高度（cm）12定子线槽有效面积
电机设计禁忌手册.doc
电动机制造的加工方法 生产要求的最佳战略 1、团队参与 今天日益变化的电动机要求,你的机器供货商必须是你的产品中的一员。参与帮助你们设计产品,达到制造的最高水平以及继续理解你们的生产要求。 最成功的地方就是在你的原始产品设计何销售预测中加入供货商。在碰到电动机性能和安装问题前,帮助更快地实现市场化产品。有助于维持启动日程表。允许你的制造业人员具有最可能的情节,实现转换和电机零件的结合。这也是评估零件安装的问题和可能消除零件多种处理的时候了。 2、原型开发工作 利用许多生产所需的实际工艺和工装,在工作单元中制造电机。提供这种服务,是由于你们不具备配备合适设备和人员的晻贵电机实验室,用来生产这些原型电机。另一个问题是,标准的生产必须中断以生产这些原型电机。通过与你们机器供货商\的合作,这就使你们能够向用户提供测试产品和安装数据,更重要的是你们制造团队能够检验实际所需的严格工艺。这就排除了潜在的制造问题。 3、匹配商业理念的合适设备 合适的设备符合你们独特的公司理念。因为有许多用户,所以有许多不同的实现这种理念的途径。主题或今天使用的”BUZZ”字眼就是”倾斜制造”的概念。所以机器供货商提供能满足要求的最佳方案。我感觉工艺的共同主题是在你们整个加工过程中消除任何浪费。让我们评估以下我们用这种思想所实现的东西; ＊减少产品设计到投产的时间 ＊转化成本---原材料到成品 ＊制造空间 ＊交货性能+99% ＊交货质量 4、生产力的最高水平,包括质量、高能力、开机时间和kiss(使设备简单和智能)
嘈音与震动 1,嘈音限值 嘈声是一种不希望有的不同频率和不同强度的无规律地组合在一起的声音.嘈声令人烦恼,讨厌,心神不安,分散注意力;长期生活在嘈声大的环境中,使人的听觉受到损害,甚至会引起神经系统疾病。因此,嘈声控制是环境保护所面临的一个重要课题,而电机嘈声自然是电机的主要质量指标之一。 电机的嘈声可分为机械声、电磁嘈声和空气动力嘈声.产生各类嘈声的主要原因用因果分析图表示。随电机设计参数、结构、功率、尺寸、转速和加工精度的差别而不同。 声音在单位时间内辐射出来的总声能w 称声功率,而电机嘈声大小一般以声功率级表示。声功率级定义为 lw=101g*W/W0 dB 式中 , W0为基准声功率,取W0=10 W 。 由于嘈声的频率在20~20000Hz 的宽广范围,而人耳对不同频率的声音所感受的响度是不同的。为了使人们对不同频率的声音感觉到的响度相同,在嘈音测量时为模以人耳的听觉特性而设计了几种对不同的频率嘈声的衰减接近人耳对声音的感觉,在电机嘈声测试中都用A 网络,所测得的声功率级称A 计权声功级.记为Db(A)。A 计权声功级Lw 与A 计权平均声压级Lp 之间关系由下式表达; Lw=Lp+101g*S/S0 Db(A) 式中,S0为基准面积,为1m 平方;S 为测量面面积(m 平方);当测量半径r=0.4m 所放对应的半球面测量面积 电机嘈声 电机嘈声 转子不平衡 引起震动 轴承震动 碳刷摩擦 空气动力性嘈声 转子转动 气流流动 风扇 电磁嘈声 轴向激振力 基波磁场产生切向及径向激振力 谐波磁场产生径向及切向激振力 -12
串激电机设计03
家用电器及电动工具用串激电机设计----2002.2
第一章 概述
1-1 单相串激电机设计进展
1． 单相串激电机的设计研究概述： 为适应电动工具以及小型家用电器之应用需要， 串 激电机设计得到了长足进步。 2． 电磁设计上的进展：据估计每隔十年，单位重量出力提高 20%~30%，可归纳如下： (1) 提高电机转速; (2) 增 大 转 子 直 径 ， 提 高 定 子 / 转 子 外 径 比 D2 D1 。 由 0.52~0.56 提 高 到 0.54~0.59 ，使定转子温升趋于平衡； (3) 采用深槽定子，得益于采用了自动绕线机，可以采用较大的转子外经并缩短定 子匝长。可提高电机效率 10%~20% ； (4) 提高电磁密度，适当提高激磁安匝。可以缩小结构尺寸，有利换向，提高电机 硬度； (5) 减少冲片规格，提高通用性。降低成本，适应自动化批量生产；
1-2 单向串激电机的设计要求
1． 电机设计的基本要求 （1） 功率要求，适当选取功率，综合平衡效率、温升、及体积之要求； （2） 效率和攻率因数的要求； （3） 其它额定指标，包括启动转矩，最小转矩，最大转矩等； 2． 单相串激电机的设计特点及要求 （1） 额定工作点，额定输出转矩时电机应不低于额定转速； （2） 控制换向火花，因换向无法计算，故要求严格控制火花相关的各设计参数； （3） 其它设计要求；
第二章 主要尺寸及电磁参数选取
2-1 主要要尺寸及电磁负荷
1．主要尺寸 D1 ,D2 及 L 2 确定电机主要尺寸，一般从计算 D2 L 入手：
? ——极弧系数，取 0.6~0.7
Pi ? 6 ? 2 ? 104 （cm3 ） D L? ?B? An Pi ——电磁内功率（即通常所说的电磁功率） ，可有后式估算
2 2
B? ———气隙磁密（T） ，可按（图 1—2）选取
A ——线负荷（A/cm） ，可按（图 1—2）选取
n ——转速(r/min) 从上式看出， AB? 取值越大，电机尺寸越小，但 AB? 取值受其他因素制约，详见 后述。转速 n 越大，电机尺寸也越小，电机转速同样受到机械，换向等因素的制约。在此处， 可用额定转速代入式中作计算。电磁功率 Pi 为通过气隙磁场，从定子侧传递到转子的功率
可用下面经验公式计算：
?1?? ? Pi ? PH ? ? 2? ? ? ? ? ? 4 ? 5? ? Pi ? PH ? ? 9? ? ? ? ?
当η ≤0.5 当η ＞0.5
第 1 页 共 22 页
单相交流电机的工作原理
单相交流电机的工作原理 一、单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。 要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动，起动后，待转速升到一定时，借助于一个安装在转子上的离心开关或其他自动控制装置将起动绕组断开，正常工作时只有主绕组工作。因此，起动绕组可以做成短时工作方式。但有很多时候，起动绕组并不断开，我们称这种电动机为电容式单相电动机，要改变这种电动机的转向，可由改变电容器串接的位置来实现。 在单相电动机中，产生旋转磁场的另一种方法称为罩极法，又称单相罩极式电动机。此种电动机定子做成凸极式的，有两极和四极两种。每个磁极在1/3--1/4全极面处开有小槽，把磁极分成两个部分，在小的部分上套装上一个短路铜环，好象把这部分磁极罩起来一样，所以叫罩极式电动机。单相绕组套装在整个磁极上，每个极的线圈是串联的，连接时必须使其产生的极性依次按N、S、N、S排列。当定子绕组通电后，在磁极
电机设计知识点公式总结材料整理 陈世坤
电机设计陈世坤版知识点、公式总结整理
目录 第一章感应电动机设计 (1) 第二章 Y132m2-6型三相感应电动机电磁计算 (4) 附录参考文献 (27)
第一章感应电动机设计 一、电机设计的任务 电机设计的任务是根据用户提出的产品规格（如功率、电压、转速等）、技术要求（如效率、参数、温升限度、机械可靠性要求等），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，正确处理设计是遇到的各种矛盾，从而设计出性能良好、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。 二、感应电机设计时给定的数据 （1）额定功率 （2）额定电压 （3）相数及相间连接方式 （4）额定频率 （5）额定转速或同步转速 （6）额定功率因数 三、电机设计的过程和内容
1、准备阶段 通常包括两个方面的内容：首先是熟悉相关打国家标准，手机相近电机的产品样本和技术资料，并听取生产和使用单位的意见和要求；其次是在国家标准及分析有过资料的基础上编制技术任务书或技术建议书。 2、电磁设计 本阶段的任务是根据技术任务书的规定，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的尺寸和数据，选定有关材料，并和算其电磁性能。 3、结构设计 结构设计的任务是确定电机的机械结构、零部件尺寸、加工要求与材料的规格及性能要求，包括必要的机械计算及通风和温升计算。 结构设计通常在电磁设计之后进行，但有时也和电磁设计平行交叉的进行，以便相互调整。
第二章 Y132m2-6型三相感应电动机电磁计算 一、额定数据及主要尺寸 1、输出功率 N P =5.5kW 2、外施相电压 N U φ=N U =380V （?接） 3、功电流 KW I =1N N P mU φ =35.5103380??=4.82A 4、效率 N η=85.3% 5、功率因数 cos N ?=0.78 6、极对数 p=3 7、定转子槽数1Z =36。2Z =33 8、定转子每极槽数 1p Z = 12Z p =366=6。 2p Z =22Z p =336=51 2 9、定转子冲片尺寸 1D =210mm 。1i D =148mm 。 2i D =48mm 。 2D = 1i D -2δ=148-2?0.35=147.3mm 定子采用梨型槽，尺寸如下：11b =6.8mm 、21r =4.4mm 、01h =0.8mm 、 11h +21h =11.5mm 、 01b =3.5mm 定子齿宽计算如下：
(整理)串激电机设计
第一章 概述 1-1单相串激电机设计进展 1． 单相串激电机的设计研究概述：为适应电动工具以及小型家用电器之应用需要，串激电机设计得到了长足进步。 2． 电磁设计上的进展：据估计每隔十年，单位重量出力提高20%~30%，可归纳如下： (1) 提高电机转速; (2) 增大转子直径，提高定子/转子外径比12D D 。由0.52~0.56提高到 0.54~0.59，使定转子温升趋于平衡； (3) 采用深槽定子，得益于采用了自动绕线机，可以采用较大的转子外经并缩短定 子匝长。可提高电机效率10%~20%； (4) 提高电磁密度，适当提高激磁安匝。可以缩小结构尺寸，有利换向，提高电机 硬度； (5) 减少冲片规格，提高通用性。降低成本，适应自动化批量生产； 1-2单向串激电机的设计要求 1． 电机设计的基本要求 （1） 功率要求，适当选取功率，综合平衡效率、温升、及体积之要求； （2） 效率和攻率因数的要求； （3） 其它额定指标，包括启动转矩，最小转矩，最大转矩等； 2． 单相串激电机的设计特点及要求 （1） 额定工作点，额定输出转矩时电机应不低于额定转速； （2） 控制换向火花，因换向无法计算，故要求严格控制火花相关的各设计参数； （3） 其它设计要求； 第二章 主要尺寸及电磁参数选取 2-1 主要要尺寸及电磁负荷 1．主要尺寸D 1,D 2及L 确定电机主要尺寸，一般从计算L D 2 2入手： An B Pi L D δα422 1026???= （cm 3 ） i P ——电磁内功率（即通常所说的电磁功率），可有后式估算 α——极弧系数，取0.6~0.7 δB ———气隙磁密（T ），可按（图1—2）选取 A ——线负荷（A/cm ） ，可按（图1—2）选取 n ——转速(r/min) 从上式看出，δAB 取值越大，电机尺寸越小，但δAB 取值受其他因素制约，详见 后述。转速n 越大，电机尺寸也越小，电机转速同样受到机械，换向等因素的制约。在此处，可用额定转速代入式中作计算。电磁功率i P 为通过气隙磁场，从定子侧传递到转子的功率 可用下面经验公式计算： ???? ??+=ηη21H i P P 当η≤0.5 ??? ? ??+=ηη954H i P P 当η＞0.5