罩极电机设计指引

标题：罩极电机设计指引

1.概述

罩极电机是微型单相感应电动机中最简单的一种.由于它具有结构简单,制造方便, 成本低廉,运行可靠,过载能力强,维修方便等优点而被广泛地用于各种小功率驱动装置

中.其缺点是运行性能和起动性能较差,效率和功率因子较低,一般用于空载或轻载起动

的小容量场合.如电风扇等.

2.工作原理

一个没有罩极环仅有主绕组的电机, 是没有起动转矩, 在实际中是无法使用, 为了获得起动转矩, 采用附加副绕组的措施。这个绕组不是靠外接电源供电, 而是靠它与主绕组轴线间保待有θ<90 的偏角, 见图1。主绕组通电后, 其中一部分主磁通Φm’会穿过这一短路环, 感应电势产生电流, 短路环则如变压器的副绕组一样, 产生去磁通Φk, 与Φm’合成后在罩极区间将是Φs, 最后决定了罩极环上的电势Ek, 这样在主极与罩极的不同区间使有时间相位不同的Φm与Φs在脉振, 构成了椭圆磁场, 产生了起动转矩。在转子是闭路的条件下, 转子就会起动。由于Φm是超前Φs的, 磁场是从超前的磁通移向滞后的, 所以电机的旋转方向是由主极移向罩极的顺时针方向。

a）工作原理 (b) 矢量图

图1罩极电机的原理及矢量图

3.技术指针及术语

3.1技术指针

额定功率

额定电压

额定电流

额定转速

3.2术语

3.2.1效率

电机输出功率与输入功率之比.

3.2.2功率因子COS?

电机输入有效功率与视在功率之比.

3.2.3起动扭力Tst

电机在额定电压, 额定频率和转子堵住时所产生的扭力.

3.2.4最大扭力Tmax

电机在额定电压, 额定频率和运行温度下,转速不发生突降时所产生的最大转矩.

3.2.5噪音

电动机在空载稳态运行时A计权声功率级dB(A).

3.2.6振动

电动机在空载稳态运行时振动加速度有效值(m/s2)

4.基本结构

罩极电机是结构最简单的一种单相电动机,其结构可分为两类.一是隐极式,从外形来看,定转子均匀开槽,转子为鼠笼式.定子上有主绕组和自行闭路的副绕组或称为罩极绕组.两绕组可以作成等线圈式,也可分别作成正弦绕组.不过两绕组要不成正交的安放,即绕组轴线间夹角小于90度. 它的定子上有主副相两套绕组, 但其主绕组大多采用集中绕组形式, 副绕组则是一个置于局部磁极上的短路线圈, 即罩极线圈（也称短路环）.

这类电机又可分为两种,一种如图1(b)所示的圆形结构,它的定子可明显的看出凸极型式.主绕组套在磁极上,罩极环则嵌于磁极一角,且多为一个.另一种是方型结构,铁芯如变器一样,见图1(a),主绕组被套于一根铁心柱上,磁极与转子则在铁芯的另一根柱上,在磁极一角多放两个罩环。在罩极电机中, 只要设法产生旋转的气隙磁场, 电机就有自起动能力, 并可正常运转。在罩极电机中, 定子主副相绕组、轴线在空间非正交安置, 并为了改善罩极电机的性能, 采取了各种措施, 如阶梯气隙, 磁桥等, 出现了磁的不对称, 又因副绕组中的电流是靠主绕组感应产生的, 造成了电的不对称, 分别产生时间和空间相位都不相同的磁势, 合成为一个类似旋转磁势的运动磁势, 它在空间建立的运动磁场与转子相互作用, 就可以使之起动和运转。

5.1罩极电机效率是偏低的,仅在=(5~30)%之间,因此多用在小功率驱动中.

5.2罩极电机的主,副相电流变化均不大,故多以电机不动时的电流来计算它的损耗和温升.所以罩极电机

会在堵转时运行也不致发生问题.运行可靠是它的最大优点.

5.3罩极电机的起动和最大转矩倍数规定为T*st=0.3, T*max=1.3, 均属偏小 .因此,罩极电机主要用于

对起动转矩要求不高的地方.

5.4罩极电机经特殊设计,可以在两个方向上旋转.这样的罩极电机磁极在两个极尖上都开有放罩极绕组

的槽口.根据需要闭合一个罩极绕组,电机就在那个方向旋转.

5.5罩极电机可以像单相异步电机那样采用降压或抽头调速.绕组抽头调速的电机,就是在电机的绕组上

附加多绕些调速线圈.把这些调速线圈串入回路连于电源上去时,如同电机回路中串入一个电抗一样,

达到了降速的目的.

6.结构因素对性能的影响

6.1磁桥(磁分路)

磁桥的作用是改善气隙的磁通分布,改善电机的机械特性.引入磁桥是故意增大极间漏磁,虽降低了激磁电抗,使激磁电流增大,最大转矩减小,但由于磁桥磁通Φb不与转子匝链,从而增加了主,副绕组的互磁通,使一个极下的气隙磁通由矩形变为梯形,如图3d所示,从而减小了谐波分量.

图 3

磁桥对电机性能的影响可阐述如下:

6.1.1转矩转速特性(T-n)曲线

若取消磁桥,电机漏磁减小,使激磁电抗增大,电机的最大转矩Tmax增大.但是,由于此时气隙磁通由梯形变为矩形波,谐波增大,从而谐波转矩分量(主要是3次)增大,使电机在中低速区的T减小并产生明显的凹下.若磁桥太宽,造成漏磁太大,使激磁电抗降低过多,虽然谐波小了,T-n曲线趋于平滑,但根据磁通连续性定理,气隙磁通必然减小,不但Tmax下降过多,而且也导致Tst减小,故亦不可取.

6.1.2起动转矩Tst

当磁桥宽度从0增加时,Tst先是较快增大,过最大值(此时应为最佳宽度)后逐渐下降.合适的磁桥宽度可使Tst增大到无磁桥时的1.2~1.5倍.

由此可见,磁桥宽度是重要的.为了既能改善磁桥磁势波形,又不致使转矩下跌过多,磁桥设计时总使其处于磁密过饱和状态.一般取磁桥磁密在 2.2T以上,以限制它的过度漏磁.为此,在初始设计中可如下取值: 在图2a中,为保持一定刚度,磁分路片不能太薄,故可减小其轴向长度,可取铁芯迭长的1/2~1/3.在图2b,c中,两凸极由极尖相连而成一体,为保证机械强度,显然极尖宽度不能太小,故用作磁桥是不行的.为此应在靠近交轴线处的外侧冲制对称的两个半园凹口,以其剩下的宽度作为磁桥宽度.一般取原宽度之半,因为从幅值看可简单认为每极磁通在整个极中分布均匀,即极内磁密处处相等,而凸极中磁密总在 1.1~1.5T 左右,今磁桥宽度若为极尖宽度的1/2,则磁桥中磁密总在2.2T以上.

图5示出了某8W方形电机磁桥宽度对机械特性的影响.

6.2阶梯气隙

在前极尖处局部增大气隙,即成阶梯气隙.气隙大了,磁阻就大,由于磁力线总是力图缩短其路径,故阶梯气隙中的磁通密度总是小于主气隙的.从电磁比看,阶梯气隙磁阻与主气隙的磁阻相并联,磁阻(电阻)大者磁通(电流)小.因此,阶梯气隙的采用使一个极下的气隙磁通由矩形波变为阶梯波,如图3e所示,从而减小了谐波分量.效果比阶梯气隙还要好的是渐变气隙,由于从前极尖开始气隙长度逐渐减小,从而使气隙通波成为斜坡形,如图3f所示.与阶梯气隙起同样作用的还有前极尖处冲制闭合长孔(园形电机)或外侧冲制长凹口(方形电机),用增大局部区间磁阻的办法使该处气隙磁通小于主气隙.但由于渐变气隙难于控制,冲长孔又模具复杂,故实际中已很少采用.

阶梯气隙的作用不光可改善运行性能,而且可增加起动转矩.这也正是磁力线的特征造成的,在阶梯气隙与主气隙交界处,部分磁通从主气隙上的定子出发到达阶梯气隙上的转子,也就是说磁力线向阶梯气隙处扭弯,使路径变长,磁阻增大,而转子则力求以磁路磁阻最小来取向,这样就产生了一个由大气隙向主气隙方向的转矩.由于阶梯气隙位于前极尖处,该转矩与旋转磁场方向是一致的.

阶梯气隙长度δc和宽度(以弧角表示)θc对T-n曲线的影响如下: δc不变θc加大,或θc不变δc 加大,两者效果大致相同.当δc(θc)加大时,Tst和Tmax都会增大,而且由于谐波转矩减小的缘故,中速区的凹下减小.但过大的δc(θc)将使Tmax反而减小,并且特性变软,工作点的转差率增大,从而损耗增加,效率降低,不过Tst则比无阶梯气隙时始终要大一些.可见δc和θc的取值是很重要的.根据资料推荐,一般取值荡围在δc/δ=2.5~3.5,

θc/θp=0.15~0.20.

6.3罩极环

罩极环的作用是使定子产生一个旋转磁场脉掁磁通Φ.没有罩极环时,仅由主绕组构

成单绕组电机,在气隙中产生一个脉掁磁通Φ, 如图3a, 故而电机非但没有起动能力,而且

运行时的正转矩较小.有了罩极环, Φ的一部分Φm穿过主气隙,另一部分Φ1穿过罩极区,

从而在环内感生电流.由于罩极环是个感性组件,环内电流产生的磁通恒为阻止Φ1的变

化,从而造成了罩极区的合成磁通Φs滞后于主磁通Φm.这样,气隙中就有了二个脉掁磁通

Φm和Φs,如图3b.由于Φm和Φs在时间上有一相位差,两轴线在空间又错开一个角度,从

而合成一个旋转磁场,产生起动转矩,使电机起动和运转.但是,由于两者的轴线夹角θ小于

90°(θ=90°时将感应不出Φs了),相角差 也小于90°(因环有电阻),再有Φs又小于Φm,故

两者的合成磁场永远是个椭圆.并且由于Φs恒滞后于Φm,故合成磁场的旋转方向总是从

主极移向罩极,即电机是不能改变转向的.

6.3.1罩极度

罩极度Ks定义为罩区磁极宽度占整个磁极宽度的百分比,它的大小对电机性能

影响很大.假如两个脉掁磁场的强度相同,则Ks越小,两轴线夹角θ就越接近90°,旋

转磁场的椭圆度越小.但是,由于Φs是主绕组感应产生的,Ks越小, Φs越弱,旋转磁

场的椭圆度越大.由此可知,势必存在一个最佳的Ks值,它权衡了二个磁场的夹角和

幅值,使合成磁场的椭圆度最小.分析与实验表明,单罩环电机的最佳罩极度为33%

(即1/3)左右,此时的Tmax和Tst均较大,而且T-n曲线也比较平坦.

由实验知道,Ks大时,T-n曲线的中速区凹下很小,但Tst较低.极限Ks=100%时,主副绕组轴线重合,相当于一台短路变压器,副绕组中感生电流最大,这时只能产生脉掁

磁场,Tst=0.减小Ks时,Tmax变化很小,Tst先增大,但中速区凹下逐渐变大;小于33以

后,Tst又趋减小,极限Ks=0时,Tst=0.

在方形铁芯中,由于结构上的允许,一般采用二个罩环,构成三绕组电机.在三相对称电机中,一个极(180°电角度)中每相各占60°,即60°相带.而双环电机虽不可能实现

这种对称分布,但道理是一样的,从而大小环取长补短,电机特性明显比单环好得多:

Tmax和Tst均增大,且中速区下凹不严重.实验表明,在双环电机中,当主极取110°左

右,大环70°左右,小环则在大环的70°中占40°左右时,电机特性较好.换句话说,一般

取大环Ks1=40%,小环Ks2=22%左右.

前面讲过.为了获得大的输出转矩,合成磁场应尽可能接近圆形.为此要求Φm与Φs具备三个条件:强度相等,轴线在空间相差90°电角度以及相位角相差90°.但这

是相互矛盾的:由于Φs是主绕组磁通Φ感生的,故主副绕组轴线夹角越近90°,两者

的互感应越小,即Φs越弱.在极限位置90°时,主绕组产生的磁通不能穿过副绕组,这

时副绕组中就不能感生电流,从而Φs为0,不能产生转矩.为了在较小的罩极度时能产

生较大的副相磁通Φs,采用磁桥是完全必要的.由于磁桥的存在,使一小部分磁通不经

由气隙---转子---气隙从一个极到达另一个极,而是通过磁桥,也就是说这一小部分磁

通是不与转子匝链的是属于漏磁通.这样一来,由于罩极环中的部分磁通不通过气隙,

故罩极环部分的磁路磁阻减小,从而环中的磁通Φs增大.也可理解为磁桥增加了主副

绕组之间的互感,从而互感通增大.

6.3.2罩环阻抗

罩环的位置确定以后,其本身的参数对电机性能也有很大影响.罩环电阻rs对起动转矩有一最佳值,rs过大或过小,均会使Tst下降.在通常所见的电机中,一般来说,凡是

仅有一匝的粗铜线或扁铜线,rs偏小,而用漆包线绕制的多匝型副绕组则rs偏大.rs偏

大时,在空间位置许可的情况下,可尽量换用粗一档线.对rs偏小的电机,若换用黄铜之

类的等直径线,电密不变,rs又提高了,是电机性能将改善.罩环漏抗xs的增大将使Tst下降,为此罩环端部应尽可能紧贴迭片,且其槽应尽量靠近定子内径,以力求减小其漏

磁通.

6.3.3罩环的损耗

尽管罩环的匝数少,环内的感应电势很小,但由于其阻抗极小,故环内电流通常是很大的,使损耗很

大,温度很高,尤其是在堵转时,可达150°C 以上(半导体点温度计).由于罩环是参与运行的,从而使电

机的效率很低,也使电机具有在超载甚至堵转时整机电流变化不大,不易发生故障的优点.若电机设计

不合理或罩环接头焊接不良,罩环发热将相当严重,甚至可烧断焊点,使电机不能正常工作,因此罩环的

焊接质量是绝对不能轻视的.

6.4 主绕组阻抗(电阻r 1及漏抗x 1)

主绕组阻抗增大, 其上的压降增大, 由于这是属于无用的消耗, 导致绕组中感应电势降低, 由于感应电势为E 1= 1144.4dp k fW , 当电源频率f 和匝数W 1不变时, E 1降低, 意味眷每极磁通Φ减小, 从而电机出力减小.

增大主绕组电阻r 1时, 损耗增加, 输出减小, 温升增加, 但是, 当r 1增加时, 并不是输出的减小等于损耗的增加, 而是损耗增量中的一部分由电源输入来补偿, 一部分由输出减小来补偿. 因此, 增小r 1( 例如线径减细一档)而不减变匝数时, 对固定负载而言, 电机的输入增大, 输出略有减小, 转速有所降低, 功率因子则略有上升, 温升明显上升. 对风叶类活动负载而言, 由于其功耗基本上与转速的三次方成正比, 转速稍减时, 所需转距下跌很多, 故电机表现为输入减小, 输出略有减小, 温升稍有上升. 因此, 对风扇电机来说, 当采用阻抗保护时, 若堵转温度超过标准, 可考虑改用细一档的线, 往往能解决问题, 而对转速风量的影响是很小的.

定子漏抗包括槽漏抗x s , 端部漏抗x e , 谐波漏抗x δ及磁桥漏抗x b ,它们的增大将引起最大转矩的减小, 而罩极电机为了充分利用其工作可靠的特点往往将额定工作点安排在最大转矩附近(尤其是风扇用电机), 其中以x 6增大, 会使高速段转矩明显下降, 比其余漏抗更为不利. 因此一定要控制磁桥的厚度, 决不可太厚, 导致漏磁过大.

6.5 转子电阻r 2

气隙磁场为圆形与椭圆时, r 2的大小对转矩的影响是不一样的, 在对称电机中, 气隙为圆形旋转磁场, r 2增大时, T max 的转差率增大, 而T max 值不变, 中速区凹下减小, T st 增大. 在罩极电机中, 各绕组的磁势不能满足圆型磁场的三个条件, 因此总存在负序分量. 当r 2变化时, 正序转矩和负序转矩分别按对称电机T-n 曲线变化规律, 从而其合成转矩, 当r 2增大时不但T max 的转差率增大, 凹下减小, 而且T max 值减小, 而T st 却变很小, 这种情况可由图5说明.

图5 转子电阻对机械特性的影响 (电阻随序号增大)

事实上, T st 与r 2之间有一个最佳值, r 2在某一值时T st 将获得最大值. 因此, 罩极电机还是尽量减小r 2

为好, 以求大的输出. 不过当电机采用抽调速的话, 降速时整条T-n曲线要下降, 就有可能使电机陷入低速爬行, 到不了应有的稳定转速.

在几瓦的小电机中, 应尽量采用少槽浅槽转子, 这对稳定铸铝质是大有好处的, 因为冲片本来很小, 槽一多, 每槽面积就小, 再若槽深一点, 则尤其槽底部易出现打不足现象, 甚至断排, 造成电机质量波动.

6.6气隙长度δ

对异号电机而言, 从正弦波时的理论分析可知, δ应尽可能小, 因为δ小, 激磁电抗增大, 从而激磁电流减小, 降低了空载电流, 使功率因子上升、效率提高. 但是δ小了, 精加工精度要求高,

易造成偏心值(相对值)增加, 使制造和运行都增加困难. 另外, 气隙中并不是正弦波, δ小了, 谐波

磁场及谐波漏抗增大, 导致Tst、Ist和Tmax减小, 并且谐波转矩和附加损耗增大, 造成较高温升和

较大噪音.

在罩极电机和其它单相电机中, δ取的比三相电机大一些是有好处的:

(a)δ大一些, 定转子谐波漏抗和转子斜槽漏抗减小, 其结果是Tst和Ist均增加, 由于Tst增和率大

于Ist, 故δ适当大一些可改善电机的起动性能. 而且, 由于Tmax与电机漏抗成正比, 故气隙增

大, Tmax可提高.

(b)δ大一些, 减小了定、转子谐波磁通幅值, 由于杂散耗与谐波磁通幅值的平方成正比, 故大的δ可

减小电机的杂散耗, 使效率稍有增加. 当然, δ大了, 不仅空载电流增加、功率因子下降, 也使

负载转差率有所下降(即转速有所上升), 负载电流也有所上升, 实际效率的增减要看哪一个因素

为主导.

(c)δ大一些, 可使转子表面损耗下降, 从而转子表面发热大为减小, 向定子辐射热量减小, 故温升应

下降. 但若δ加大过多, 将使气隙所需磁势增加, 这势必由增大输入电流来补充, 从而使电机饱

和程度增加, 铜耗增加, 温升反而上升.

(d)δ大一些, 即使气隙的实际偏心值不变, 其相对值(气隙不均匀度)小了, 这在单相电机中尤为重要.

因为气隙不均匀度将导致单相电机在不同转子位置有不同的起动转矩, 而减小气隙不均匀度将减

小Tst的波动. 而且由于δ加大削弱了高次谐波, 使附加转矩减小, 从而电机的Tmin增加, 即

T-n曲线中速区的凹下减小.

(e)由于任意两个谐波磁场相至作用产生的径向力约与δ2成正比, 故δ大一些可降低噪音及减小振动.

理论分析可知, 当气隙由δ1改变为δ2时, 相应的电磁噪声级弯化近似为L1-L2=10 lg(δ2/δ1)4dB,

当然, 由于空载电流增大等原因, 实际中小于上式计算值.

基于上述原因, 在单相电机中, 气隙值一般要比三相电机大0.05~0.1mm, 一般情况下, 使用滚珠

轴承时, 取0.25~0.35mm, 而使用滑动轴承时, 由于更易产生偏心的缘故, δ增加10%~20%, 对于

罩极电机, 由于气隙中的谐波成分更严重, 故δ更应大一些, 尤其是方形电机, 多采用支架形式,

更易造成偏心, 故其δ常取到0.35~0.45 mm.

7.罩极电机主要尺寸及性能确定:

7.1效率及功率因子初值:

0.05~0.12 ( 0.2~10瓦 )

η’COSψ’=

0.10~0.26 ( 10~100瓦 )

其中: η’──效率

COSψ’──功率因子

7.2输入视在功率：

P N

Pa’=──────

η’COSψ’

其中: Pa’ ── 视在功率

P N ── 输出功率

7.3 电机常数： )/(10)5.2~8.0(33'2

1安伏分轉米厘??/=?=X Pa n l D C i A

其中: C A ──电机常数 D il ──定子内径(cm) l ──铁芯长度(cm) n ──转速(转/分)

7.4 长度直径比:

2.1~4.0/1==I D l ζ

7.5 计算长度:

1i D l ?=ξ(厘米)

7.6 定子内径: 3'

1n P C i a A D ??=ξ(厘米)

7.7 气隙长度δ=0.025~0.05(厘米)

7.8 极距: P D i 21

?=πτ(厘米)

其中 P ──极数

7.9 极弧长度:

τα?=p b (厘米)

其中: 1~6.0=P α

7.10 转子外径:

δ212-=i D D (厘米)

7.11 转子内径(轴孔):

d B =(0.18~0.24)D 2(厘米)

7.12

7.13 转子斜槽角度计算:

斜槽角度=轉子厚度)

5.1~2.1((22

1x tg Z D π-)

7.14 定子槽满率S W d n

M ?=2

η

其中: η──槽满率

d M ──漆包线最大直径(mm) W N ──每极下绕组每槽匝数

S ──电机定子槽率面积(mm 2).

电机与拖动 课程设计

一直流电机的简介及结构 （一）直流电机简介 直流电机是生产和使用直流电能的机电能量转换装置。将机械能转换为直流电能的，称为直流发电机；将电能追安环为机械能的，称为直流电动机。直流电动机具有调速性能好、启动和制动转矩大、过载能力强等优点，因此广泛应用于启动和调速要求较高的机械上。例如：轧钢机、机床、电车、电器轨道牵引、挖掘机械、纺织机械等。直流发电机可以作为各种直流电源。例如直流电动机的电源、同步电机的励磁电源、以及化学工业方面用于电解电镀的抵押大电流直流电源等。在本次设计中只介绍和说明直流电动机，不介绍直流发电机。 与交流电机相比，直流电机的主要缺点是换向问题，它限制了直流电机的极限容量，又使得直流电机的结构复杂，消耗较多的有色金属，维护比较麻烦，致使直流电机的应用受到一定的限制。不过，虽然如此，可是随着电子技术的发展，可控硅整流电源在生产上的应用越来越广泛，虽然使直流发电机的受到威胁，可是却会使直流电动机在应用中更为广泛。 （二）直流电机的结构 直流电机由静止的钉子和旋转的转子两大部分组成。定转子之间有一定的空隙，称为气隙。定子的作用是产生磁场和对电机的机械支撑，主要由主磁极、换向极、机座、端盖、电刷装置等部件组成。转子的作用是产生电枢感应电动势或电磁转矩，主要由电磁铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部件组成。如下图1-2所示： 图1-1 直流电机装配结构图 1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心 1 定子部分 ①主磁极（简称主极） 主磁极用来产生气隙磁场并且在电枢表面外的气隙空间里产生一定形状分布的气息磁密。主磁极由主机铁芯和励磁线圈组成，主极铁芯和由1—1.5mm厚的低碳钢板冲成一定

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应用的方式。 现有两种UPS供电方式可供选择。一为在线式，即UPS始终在供电状态，时刻都在工作着，UPS代替了市电为计算机网络设备供电。二为后备式，就是计算机网络设备平时供电依靠市电，只在市电停电时才立即转而由UPS供电。后备式供电有个过零问题，即当市电停电时，无论何种合闸方式，避免不了瞬间无电问题。市电是50HZ，奔腾ⅡPC是500MHZ以上，显然，在停电的一瞬间，电脑可能丢失数据。具体办法是分而治之：若系正常停电，事先必有通知，可提前将UPS投入;若系故障(短路、接地)停电，因电感上电流不能跃变，电容上电压不能跃变，可将UPS的自动接入设定为小于跳闸电流值，即在电路断开前，UPS就已接入。 UPS电源正向大功率、低噪音、智能化、网络化方向发展，而这正是中央机房所需要的。大功率的UPS电源(如20、30、60KVA及以上)多具有并机冗余功能，新出现的热插拔、模块化电池阵列进一步提高了供电可靠性。这因为“阵列结构”先前用于计算机网络的“磁盘阵列”时就证明有利于可靠性的提高。

直流电动机调速课程设计

《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业：电气自动化 学生姓名： 班级： 09电气自动化大专 指导老师： 提交日期： 2012 年 3 月

前言 在电机的发展史上，直流电动机有着光辉的历史和经历，皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献，这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣，现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分，因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工效率。

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

三相电机缺相保护电路设计工作原理及注意事项

三相电机缺相保护电路设计工作原理及注意事项 专门的缺相保护装置多用在大型电机的启动运行电路中。 而对于大多数的中小型电机。只配备有短路和过负荷保护（如附图所示）。线路有短路故障时，空气断路器QF可以跳断，过负荷时，较大的电流可以使热继电器FR动作。从而使接触器KM线圈失电。起到保护作用。而当电机在运行过程中。由于某种原因导致缺相现象发生时，电机很快就会被烧毁。下面介绍一种较简单的电机缺相保护电路，与原线路连接方便，动作比较可靠。 一、工作原理缺相保护电路如图中的虚线框内所示。从三相线路中。 每相通过电容各引出一根线。并接在一点。形成人为的中性点，线路正常时。中性点电压为零。如果某一相开路。则中性点电压升高，其与N线构成的桥式整流电路有电压输出，经电容C4滤波后。使中间继电器KA吸合。 KA有一组常闭触点串接在原来的接触器线圈回路中。KA吸合后，其常闭触点断开，接触器KM失电，电机停止工作，起到了保护作用。与此同时，指示灯HL发光。提示维修人员是缺相保护动作，加快维修人员检查和排除故障的速度。 二、元器件选择Cl～C3：油浸纸电容器，1.5F/630V；VDl～VD5：整流二极管1N4007：C4：电解电容器1201F/50V； KA：DC24V小型中间继电器： HL：24V的指永灯： QF：空气断路器。根据电机容量大小选择： KM：交流接触器。根据电机容量大小选择。线圈额定电压AC220V；FR：热继电器。根据电机容量大小选择。 三、注意事项1.本装置的整流部分利用到系统的中性线（N线），所以要求系统三相负荷比较平衡才行，如果因系统三相负荷不均致使中性线电压升高，会造成装置的误动作。2.本电路中从三相电源中的取出点应尽量靠近电机一侧，最起码也应接在接触器的出线侧。

电动机设计选择时的几点注意事项

电动机设计选择时的几点注意事项
内容： （1）电机一般设计在海拔不超过 1000m，环境空气温度不超过 40℃的地点运 行。 （2）电机在额外电压变化±5%以内时，可以按额定定率连续运行。如果 电压变动超过±5%时，则应按制造厂的规定或试验结果限制负载。 （3）运行中电机的温升应遵照制造厂的规定，缺乏此相资料时，可参照表 1-1 的规定。 表 1-1 用空气冷却的电机的温升限值 项号 电机的部件 A 级绝缘 E 级绝缘 B 级绝缘 F 级绝缘 H 级绝缘 温度计法 电阻法 温度计法 电阻法 温度计法 电阻法 温度计法 电阻法 温度计法 电阻法
1 中小型电机的交流绕组 50 60 65 75 70 80 85 100 105 125 2 直流励磁的磁场绕组（第 4 相和第 5 相除外） 50 60 65 75 70 80 85 100 105 125 3 有换项器的电枢绕组 50 60 65 75 70 80 85 100 105 125 4 补偿绕组和多层低电阻磁场绕组 60 60 75 75 80 80 100 100 125 125

5 裸露的单层绕组 65 65 80 80 90 90 110 110 135 135 6 永久短路的绝缘绕组 60 — 75 — 80 — 100 — 125 — 7 永久短路的无绝缘绕组 其温度不应使邻近的绝缘有损坏的危险数值 8 不与绕组接触的铁芯及其他部件 9 与绕组接触的铁芯及其他部件 60 — 75 — 80 — 100 — 125 — 10 转向器或集电环 60 — 70 — 80 — 90 — 100 —
（4）对短时定额的电机,其各部分的温升限值允许较表 1-2 中规定的数值 提高 10K。 （5）滑动轴承的容许温度为 80℃（油温不高于 65℃时）。滚动轴承的容 许温度为 95℃（环境温度不超过 40℃）。 （6）如电机运行的最高环境温度在 40℃至 60℃之间时，上表中规定的温 升限值应减去环境温度超过 40℃的数值。 （7）如电机运行的环境温度在 0℃至 40℃之间时（例如为 t℃）、温升限 值一般不增加。当与制造厂取得协议后，允许增加（40—t）K，但最大为 30K。 频繁满压启动的笼型异步电机，应特别注意其发热情况。 （8）由室外共给冷却空气的电动机，为了避免受潮，在停机后，必须及时 停止冷却空气的供给。 （9）检查电刷下火花是否正常，集电环（或转向器）是否有灼伤和磨损。 （10）检查电机在运转时是否有不正常的噪声和振动，定子和转子是否相 摩擦。 （11）电机的允许振动值（双振幅）见表 1-2

电机课程设计

课程设计任务书 课程名称：三相异步电机启动方案选择 姓名：梁笑 专业：09电气工程及其自动化 班级： 1 班 学号：090320113 指导老师：袁晓玲、马宏忠

目录 1，三相交流异步电动机的起动特性 (3) 2,影响三相交流异步电动机的起动特性的因素 (4) 3，三相异步电机主要起动方式比较 (4) 3.1直接启动 (4) 3.2、用自偶变压器降压启动 (4) 3.3、Y－△降压启动 (4) 3.4、转子串电阻启动 (5) 3.5、转子串频敏变阻器启动 (5) 3.6、软件启动 (5) 3.7、变频器 (5) 4，Y－△起动的原理 (6) 5，Y—Δ起动时的系统性能研究 (7) 5.1Y—Δ起动自动控制 (7) 5.2Y—Δ起动手动控制 (8) 6，三相异步交流电机的Y—Δ起动 (9)

一，三相交流异步电动机的起动特性 电动机的启动特性中最主要的是它的启动转矩。设启动转矩为T st，为了机组能转动起来，必须大于拖动机械在n=0时的静负载力矩T L加上静摩擦阻力。 图1：电动机负载特性曲线 上图中曲线1表示异步机的T-s曲线，曲线2和3表示两种不同的负载特性曲线，为了能转动起来，必须要求a点在b点或c点的上面，否则机组将转动不起来。根据力矩平衡关系可以得出，为了保证能顺利加速到额定转速，在整个启动过程中，必须保持正的加速度，也就要求电动机的电磁力矩T在整个启动过程于负载的制动力矩T L。在相同的惯量下，

力矩的差额越大，加速越快。惯量大得机械，起动就较慢。对于重复起动的生产机械来说，加速过程的时间长短对劳动生产率的影响是很大的。 电动机起动特性的另一个问题是起动电流，在起动时电流的大小可以用等值电路来求得。异步机在额定电压下的起动电流常大于额定电流好几倍。起动电流太大的影响是：一方面将影响电源的电压，太大的起动电流将产生较大的线路压降，使得电源电压在起动时下降，特别当电源容量较小时电压降更多，可能影响电源上其它电机的运行。另一个方面，大的起动电流将在线路及电机中产生损耗引起发热，特别是当加速力矩较小，机组的转动惯量J 较大，起动很慢的情况下，损耗将很多而发热也更严重。由上面可以看出，对电动机起动的要不同的，须看负载的特性，电网的情况等因素而定。有时要求有大的起动力矩，有时要求限制启动电流的大小，有时两个要求须同时满足。总的来说，要考虑下列各问题： a.应该有足够大的启动转矩，适当的机械特性曲线； b.尽可能小的启动电流； c.启动的操作应该很方便；所用的启动设备应该尽可能简单、经济；启动过程中的功率损耗应尽可能的少。 二，影响三相交流异步电动机的起动特性的因素 三相异步电机启动应该满足以下基本要求 1）电动机有足够大的启动转矩; 2）一定大小启动转矩前提下，启动电流越小越好; 3）启动所需设备简单，操作方便;

机械设计禁忌800例

机械设计禁忌800例 机械设计禁忌800例第二版 吴宗泽王忠祥卢颂峰主编 机械工业出版社 第1章机器总体结构设计 机械设计一般包括以下三个主要阶段: 1. 产品规划分析市场需求，提出产品设计要求，制定设计任务书。 2. 概念设计确定工作原理，确定执行动作和机构运动方案，确定 机器总体方案。 3. 构型设计绘制总装图、部件图、零件图和编制技术文件。 设计应注意的问题说明普通电机不宜用于重载荷启动普通的异步电动机的堵转转矩不能 满足重载荷系荷的启动转矩要求。可 采用绕线型转子电动机，启动时转子 回路串入电阻。 易燃易爆场所不可采用直流电直流电动机在工作时，换向器和电刷动机之间常会产生火花，容易引起燃烧或 爆炸。应采用防爆电动机 室外工作的大型机械等，其高度可达数十室外工作的大型机械设计要注米，甚至百米以上。必须考虑风力，日光 照射，雨、雪、雾、冰、霜等的影响，并意环境的影响有防雷措施 设计应注意的问题说明 风力等级表室外工作的大型机械设计要注风0 1 2 3 4

级意环境的影响名无风轻风轻风微风和风 称 风0-0.2 0.3-1.5 1.6-3.3 3.4-5.4 5.5-7.9 速 m/s 物烟直烟示风感觉有旌旗展吹起 象上向风开尘土 风级 5 6 7 8 名称劲风强风疾风大风 风速8-10.7 10.8-13.8 13.9-17.1 17.2-20.7 m/s 物象小树摇电线有不行困折毁树 摆声难枝 风级 9 10 11 12 名称烈风狂风暴风飓风 风速20.8-24.4 24.5-28.4 28.5-32.6 〉32.7 m/s 物象小损房拔起树损毁普摧毁巨 屋木遍大 注:表中风速(m/s)指离平地面上离地10m 处的风速。 第2章提高强度和刚度的结构设计 为了使机械零件能够正常工作，在设计时必须考虑到在使用过程中具有足够的强度和刚度，而且必须保证其整个寿命周期中，包括加工、装配、使用、修理等各

电机课程设计

第一章绪论 1.1摘要 电动机是把电能转换成机械能的设备。在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中，电动机被广泛地应用着。随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制电机作为自动化系统的元件，人造卫星的自动控制系统中，电机也是不可缺少的。此外在国防、文教、医疗及日常生活中(现代化的家电工业中)电动机也愈来愈广泛地应用起来 与单相电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的 随着工业的不断发展，三相异步电动机的需求会越来越大，三相异步电动机的应用越来越广泛，三相异步电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。而三相异步电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是三相异步电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中三相交流异步电动机调频变速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。 1.2课程目的 笼式三相异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。正由于此，通过此课程设计，实现三相异步电动机的变频调速控制与应用。 1.3课程意义 这次课程设计可以使我们在学校学的理论知识用到实践中，使我们在学习中起到主导地位，是我们在实践中掌握相关知识，能够培养我们的职业技能，课程设计是以任务引领，以工作过程为导向，以活动为载体，给我们提供了一个真实的过程，通过设计和运行，反复调试、训练、便于我们掌握规范系统的电机方面的知识，同时也提高了我们的动手能力 1.4课程内容 在这次课程设计任务中，主要工作在于 1.了解三相异步电动机的结构和工作原理 2.了解异步电动机调速的意义、方法及其在工程上的应用，重点掌握绕线式三相异步电动机的串电阻调速方法，掌握绕线式异步电动机调压调速的原理和方法 3.三相异步电动机使用过程中的注意事项及故障处理 4.心得体会

个人积累电机设计经验

个人积累电机设计经验 转定子生产中常见质量问题、会导致的结果及质控办法 不良名称会引起的后果质控办法 1.钢片压入尺寸绕线碰到夹模及电机性能降低测量 2.换向器压入尺寸碳刷错位、撞刀测量 3.换向器外圆跳动电机火花大，不稳定打跳动 4.纸长过绝缘端板绕线压纸目测 5.纸少于2.5mm 爬电距离不够，引起耐压击穿测量 6.纸压痕过深引起纸破裂而引起高压目测 7.纸成型后不贴好槽壁绕线时压纸目测 8.盐浴不通过（非针孔引起）匝间、整机火花大，空载功率大， 烧机，烧换向器，烧机等每班检查过线轮，毛毡，模具等 盐浴试验24V10mA 9.绕线张力过大（定子也基本类同） 线拉细，漆膜正常，泠态电阻不能通过，温升可能超标；漆膜拉裂，引起匝间短路，寿命不能通过；绕线时老是断线，不能正常生产，同时线圈底层拐角处导线变形太大，引起漆皮破裂拉力计 10.挂钩张力过大挂钩时会在钩子拐角处使漆包线过度弯折，容易把钩子拉弯，容易断线； 11.绕线张力过小定子也基本类同）线松，槽满率高，无法正常生产； 挂钩松，无法正常点焊，浪费漆包线，泠态电阻不能通过，同时对电机性能有影响拉力计 12.挂钩张力过小挂钩松，且挂钩时容易脱钩挂钩张力设定张力器弹簧的选取恰当 两边张力不一样动平衡不好做，外观难看，碳刷磨损一边长一边短拉力计 13.漏钩，撞钩转子报废目测 14.槽纸夹线耐压不通过目测 15.绕线机参数错报废机器参数首检 16点焊线径变化过大导致运行过程中断线，寿命不能通过用显微镜测量（原线径的2/3-3/4） 虚焊装机火花大，寿命很短，包封的会甩 17.包封漆，虚焊的片会很黑，钨棒角度大可能虚焊，角度过小可能把线点的 过扁，换向器变色控制在3mm以内转子电枢综合检测仪 转子颈部滴漆量过大可能会增加转子短路的机会目测 18.槽楔短开一头短爬电距离不够目测 一边或两边没压住纸槽楔容易松动，而引起爬电距离不够目测 19滴漆量少线松动，寿命短，最终会形成匝间设备控制 漆到换向器槽环火，火花大目测 20.滴漆量大浪费，要是堆集在一面，不平衡量大 表面漆瘤引起装配困难或擦铁设备控制 21.固化时间太短漆没固化目测 22.固化时间太长转子被烤焦，电气性能全部下降目测 23.热转子精车增加片间跳到的概率手感 24.精车粗糙度太大引起火花对比 26.5.精车长度不够碳刷会碰到没精车处，火花大测量

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/d31931657.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

电气设计需要注意的问题

电气设计阶段需要考虑的问题 对任何行业来说电气作为其生产过程中必不可少的关键因素，用户最关心的问题，就是安全性和可靠性。而电气设计阶段为今后产品成型，能否达到预期效果成为了一个关键的阶段。 电气设计阶段应注意以下问题： 1电源引接一般原则是：供电可靠，操作方便、运行安全灵活， 经济合理，具有发展的可能性。 1.1供电可靠性作为供电系统不间断供电的可靠程度。应根据负 荷等级来保证其不同的可靠性。在设计时应考虑双重事故对电 源可靠性的影响。依据现有资源和容量、经济合理的原则。对 建设区域外供电源正确论证考察，做好不间断供电或电源快速 切换方案的设计准备。依据市场情况合理确定执行可行性方案。 1.2供电系统的接线应保证在正常运行和发生事故时操作和检修 方便、运行维护安全可靠。为此，应简化接线，减少供电层次 和操作程序。根据国内电气设备制造工艺的不断更新，大型厂 矿企业用电容量的不断加大，设计前期可以考虑电压等级的选 择问题，很多实例为110直降10。省去了35这部分，为实际 运行中检修、运行、维护减少了多重环节和投入。 1.3接线方式在满足生产要求和保证供电质量的前提下应力求简 单，以减少投资和运行费用，并应提高供电安全性。设计前期 可根据设计范围做如下选择1)线路变压器组接线就是线路和 变压器直接相连，是一种最简单的接线方式，其特点是设备少、 投资省、操作简便、宜于扩建。2）双母线接线就是将工作线、 电源线和出线通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组（一 次/二次）母线上，且两组母线都是工作线，而每一回路都可 通过母线联络断路器并列运行。与单母线相比，它的优点是供 电可靠性大，可以轮流检修母线而不使供电中断，当一组母线 故障时，只要将故障母线上的回路倒换到另一组母线，就可迅 速恢复供电，另外还具有调度、扩建、检修方便的优点。 1.4具有发展的可能性，接线方式应保证便于将来发展，同时 能适应分期建设的需要。设计前期，考虑到投资的回收及初期 的负荷水平，特别是受限于资金的情况时，一般都是按最终规 模进行设计规划，实施建设分期进行。设计人员在做分期的具 体设计时，往往对一次设备的布置优化，以及下期建设时能方 便扩建，减少停电机会等考虑得多一些；对二次设备引起的修

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
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建筑电气设计需要注意的问题

建筑电气设计需要注意的问题 气设计的标准，但仍没有引起专业人员的足够重视。笔者结合工作实践，就建筑电气设计中的主要问题做一探讨。 一、建筑电气的含义 传统建筑电气设计只包括供电和照明，而今天一般将其设计的内容形容为强电和弱电。(1)强电。强点系统的技术发展，是广大工程技术人员有目共睹的，如此巨大的发展，为我国的建筑电气建设奠定了良好的基础，也为建筑的安全用电创造了条件。随着建筑智能化技术的深化应用，有些设备或系统的控制，逐渐走向由专业的控制系统进行监控，并向建筑设备监控系统开放其通信协议，达到系统间的互联和互通。(2)弱电。建筑的实施，要从可持续发展的战略高度出发，注重生态、注重环境保护，是可持续发展的永恒主题。通过多年的实践，以理性和务实的态度，从工程的实际需要出发，以实用和适用为标准，又做到投资合理的设计理念，针对不同工程的使用功能、投资标准和管理要求等方面的具体情况，找出先进性、可靠性、合理性与经济性的最忧交点。 二、建筑电气设计方面存在的问题 1、设计违背或偏离设计规范的规定，安全性、可信性方面不执行设计规范的现象相当普遍。目前施工图设计达不到建设部《建设工程设计文件编制深度规定》要求的现象相当普遍，主要是设计文件可实施性

方面的缺陷，直接导致施工安装困难或错误，也可能导致可用性的欠缺。 2、设计深度不够。由于不按规定的深度进行必要的计算与标注，往往造成设计文件本身出现原则错误而难于及时发现，将影响项目建成的使用功能。 3、相关专业设计文件衔接不清，不按规定协调配合的问题普遍存在，极易导致施工错误。设计文件是工程施工与监理的最主要根据，设计能否认真执行国家规定、设计文件的深度及相关专业的密切配合问题等等都直接影响工程质量。 三、建筑电气设计中的原则 1、满足建筑物的使用功能。即满足照明的照度、色温、显色指数；满足舒适性空调的温度及新风量，也就是舒适卫生；满足上下、左右的运输通道畅通无阻；满足特殊工艺要求，如娱乐场所的一些电气设施的用电，展厅的工艺照明及电力用电等。 2、考虑实际经济效益。节能应按国情考虑实际经济效益，不能因为节能而过高地消耗投资，增加运行费用，而是应该让增加的部分投资，能在几年或较短的时间内用节能减少下来的运行费用进行回收。 3、节省无谓消耗的能量。节能的着眼点，应是节省无谓消耗的能量。首先找出哪些地方的能量消耗是与发挥建筑物功能无关的，再考虑

电机拖动课程设计

电机拖动课程设计 设计题目:他励直流电动机的调速系统 系别:电信系 专业:电气2班 姓名:孙玉新 学号:04050801001 指导教师:张莉

目录 摘要 他励直流电动机的调速系统 一、设计的目的和意义 二、总体设计方案 1.并励(他励)直流电动机的起动 2. 并励(他励)直流电动机的调速 三.设计过程 1．实验设备 2. 设备屏上挂件排列顺序 3. 设计原理图 4.调速步骤 五、设计心得 六．参考文献

摘要 随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。而电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中电动机调速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。 关键词：直流电动机调速设计

他励直流电动机的调速系统 一、设计的目的和意义 通过本次的课程设计更进一步的掌握和了解异步电动机的调速方法。这次课程设计可以使我们在学校学的理论知识用到实践中，使我们在学习中起到主导地位，是我们在实践中掌握相关知识，能够培养我们的职业技能，课程设计是以任务引领，以工作过程为导向，以活动为载体，给我们提供了一个真实的过程，通过设计和运行，反复调试、训练、便于我们掌握规范系统的电机方面的知识，同时也提高了我们的动手能力。 二、总体设计方案 1.并励(他励)直流电动机的起动 直流电动机接通电源以后，电动机的转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。对于电动机来讲，我们总希望它的起动转矩大，起动电流小，起动设备简单、经济、可靠。 直流电动机开始起动时，转速n=0，此时直流电动机的反电动势(E=KEφn)还没有建立起来，由于电枢电阻Ra较小，Ia=u／R。，所以此时电枢电流最大。另外，根据转矩公式T=KTφI可知，由于电枢电流非常大，此时的起动转矩也非常大。这样大的起动电流和起动转

(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

防爆电机设计时应注意哪些和隔爆结构要素

防爆电机设计时应注意哪些和隔爆结构要素 在进行电动机的结构设计时，，充分考虑到使用场所的爆炸性气体混合物侵入电动机内部，因某种原因发生爆炸而不致引起电动机外部的爆炸性气体混合物爆炸性的宗旨，从满足输送机外壳强度，组成外壳的每一零部件间的隔爆结合面宽度、间隙或直径差一级限制外壳表面不许达到危险温度等挂念条件着手，来确保电动机的隔爆性能。 组成电动机隔爆外壳的所有零部件，精加工后，进行静压试验，压力为IMPa，加压时间为10（+ 2）S，试验结果以外壳无结构损坏或无影响隔爆性能的永久变形，则认为合格。 组成电动机隔爆外壳的各零部件间的隔爆结合面宽度、间隙过直径差、隔爆结合面粗糙度等符合GB3836.2—2000的规定；接线盒内部裸露导体之间，裸露导体与金属外壳之间的电气间隙不小于10mm（380V/660V）、180mm （660V/1140V）、爬电距离不小于16mm（380V/660V）、28mm（660V/1140V），须符合GB3836.3—2000的规定。 电动机在规定的工作条件下额定运行时，其外壳表面温度不超过130°C（温度计法）。 为了保证隔爆外壳的隔爆性能，连接用的紧固螺栓装有防松垫圈，以防螺栓自行松脱，螺栓和不透螺孔紧固后，已留有大于2倍防松垫圈厚度的螺纹余量，外壳上不透螺孔的周围及底部的厚度不小于3mm。 引入电动机接线盒的电缆，在进线口处有弹性密封圈，密封圈的硬度 IRHD45-55度，其材料符合GB3836.1—2000规定的老化试验要求。 接线盒内的接线板或端子套的绝缘部分采用耐泄痕性分级为II级绝缘材料制成。 电动机接地是防止漏电火花，确保安原的重要措施，外壳上的接地端子，为钢质镀锌螺栓，设在电动机外壳的明显处，并有接地标志。 电动机隔爆部件有机座、端盖、转子（轴）、轴承内盖（挡），接线盒座、接线盒盖、接线板（端子套或结缘套）、接线螺栓、安装板、密封圈等。

机械设计禁忌800例

机械设计禁忌800例第二版 吴宗泽王忠祥卢颂峰主编 机械工业出版社 第1章机器总体结构设计 机械设计一般包括以下三个主要阶段： 1.产品规划分析市场需求，提出产品设计要求，制定设计任务书。 2.概念设计确定工作原理，确定执行动作和机构运动方案，确定 机器总体方案。 3.构型设计绘制总装图、部件图、零件图和编制技术文件。

第2章提高强度和刚度的结构设计 为了使机械零件能够正常工作，在设计时必须考虑到在使用过程中具有足够的强度和刚度，而且必须保证其整个寿命周期中，包括加工、装配、使用、修理等各阶段不会产生过大的变形和损坏。如使用时需要承受工作载荷、重力、惯性力，在加工过程中所受的夹持工件的力和切削力，装卸时需要一定的装入或压出力等，在这些情况下都不得超过机械零件的承载能力，任一方面考虑不周，都可能使设计失败。因此要合理选择机械的结构使其受力合理，正确设计其尺寸和形状，使其应力和变形在允许范围之内。可以归纳为减小载荷和提高承载能

力两个方面。 对于重要的零件要进行强度和刚度计算，正确选择材料和热处理，控制材料和热处理的质量，必要时应进行载荷和零件承载能力的试验和测定，对于要求较高的加工工艺(如焊接、粘接)，还要进行工艺试验，恰当确定安全系数，规定变形要求，通过计算可以更准确地选择最佳结构设计方案。

第3章提高耐磨性的结构设计 在机械装置中存在大量的摩擦面，它们之间有相对运动，并有一定载荷，这就成为产生摩擦和磨损的原因。在很多情况下，磨损是缩短机械寿命使机器零件报废的主要原因。根据对500种典型机械零件的调查，其中因磨损报废的占80%。磨损还会导致其他失效或工作性能降低，如内燃机气缸磨损会降低它的输出功率，机床零件磨损会降低机床精度，泵和压缩机零件和密封的磨损会降低效率等。 正确选择摩擦材料、热处理和表面处理、加大成灾面积、减小载荷、避免摩擦表面发热、改进摩擦表面尺寸和形状、在摩擦表面开设油沟，采用适当的润滑剂、添加剂和供油方法等，都可以降低摩擦和磨损，是提高机械结构耐磨性的途径。对于磨损严重的摩擦面，也可以采用容易更换的摩擦表面，作为易损件，以代替更换整个零件。这种方法，能够降低损耗，保证摩擦副正常工作，如汽车离合器的摩擦盘。

电动机机械设计课程设计

目录 1．电动机的选择 (1) 2．蜗轮、蜗杆的设计计算 (2) 3．传动装置的运动、动力参数计算 (5) 4．轴的校核计算 (6) 5．啮合件及轴承的润滑方法、润滑剂牌号及装油量 (13) 6．密封方式的选择 (13) 7．箱体机构设计 (13) 8．附件及其说明 (14) 9．参考文献 (16)

一、电动机的选择 工作机的有效功率为 kW Fv P W 1000 = 式中 F ——输送带的有效拉力，N ； v ——输送带的线速度，m/s ； W P ——工作机的有效功率，kW 。 故 kW kW kW Fv P W 295.11000 7 .018501000 =?= = 从电动机到工作机输送带间的总效率为 542321ηηηηηη????=∑ 式中1η——电动机与蜗杆之间的联轴器的传动效率，暂选0.99； 2η——蜗轮轴与卷筒轴之间的联轴器的传动效率，暂选0.99； 3η——滚动轴承的传动效率，暂选0.98； 4η——双头蜗杆的传动效率，查表取0.79； 5η——卷筒的传动效率，查表取0.96。 故 71.096.079.098.099.099.02542321=????=????=∑ηηηηηη 电动机所需的工作功率为 kW P P W d 823.171 .0295 .1=== ∑η 工作机主动轴转速为 d v n W π100060?= 式中d ——卷筒直径，mm 。 故 min /4.51260 7 .0100060100060r d v n W =???= ?= ππ 总的传动比即是蜗轮蜗杆的传动比，查表知i=10~80，所以电动机转速的可

电机与拖动课程设计

宜春学院 课程设计 课程名称：电机与拖动 题目名称：三相绕线型异步电动机转子电路 串电阻有级起动设计 学生院系：物理科学与工程技术学院 专业班级：16自动化2班 学号： 学生姓名：吴舟帆

目录 一.三相异步电动机的综述 (3) 二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 (4) 三.三相绕线型异步电动机转子电路串电阻有级起动电路图、具体过程 (5) 四.心得体会 (10) 五.参考文献 (10)

一.三相异步电动机的综述 三相异步电机（Triple-phase asynchronous motor）是感应电动机的一种，是靠同时接入380V三相交流电流（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。

二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 1. 起动方法：有级起动 容量较大的三相异步电动机一般采用有级起动，以保证起动过程中有较大的起动转矩和较小的起动电流。它的起动电阻R ST 由若干级起动电阻串联，即R ST =R ST1+R ST2+…+R STm 。起动瞬间转子串入最大起动电阻R ST ，使起动转矩为要求值T 1，随着转速n 的增加，每当转矩T 降至希望值T 2时，切除一段起动电阻，使T 又等于T 1，T 2称为切换转矩。因而在启动过程中转矩始终在起动转矩T 1与切换转矩T 2之间变化，直到全部起动电阻被切除。 2.调速方法：串级调速 在转子电路中串入一个与2s . E 频率相等，而相位相同或相反的附加电动势ad . E ，既可节能，又可将这部分功率回馈到电网中去。 3.制动方法： ①能耗制动：能耗制动的特点是制动时将电动机与三相电源断开，而与直流电源接通，电动机像发电机一样，将拖动系统的动能转换成电能消耗在电机内部的电阻中，故名能耗制动。 ②反接制动：反接制动的特点是制动时旋转磁场的转向与转子的转向相反，转差率s>1,所谓“反接”意即在此。从而使电磁转矩的方向与转子转向相反，成为制动转矩 ③回馈制动：回馈制动的特点时转子转速大于同步转速，转差率s<0，电机处于发电机状态，将系统的动能转换成电能送回电网，故名回馈制动，又称再生制动。