“西莫电机设计案例有奖参与”活动第一期----三相感应电机(一)

龍が如く

学习学习 电机设计

qiuzhizhe

是高手出招的时候了。
虽不做异步，也很有学习价值呀！

pat

铁心长40mm有困难，我算得差不多100mm了

msngiie

先学习学习。

hypo_qu

下面是我的计算单：高人点评一下
                 三相异步电动机设计主要数据              
             ----------------------------------------------------------------------------
               定子槽数=24.   定子外径=128.00 转子外径= 64.20
               转子槽数=28.   定子内径= 65.00 转子内径= 20.50  电压=108.0  跨距= 104.73
               铁心长=  40.00 铁心有效长=  40.80               并联路数= 1.
                                                               线圈伸出长=  37.27
               定子净铁心长=  38.00  转子净铁心长=  38.00      每相串联导体数= 400.0
               定子槽口宽= 2.50      转子槽口宽= 1.00          每槽导体数= 50.
               定子槽宽=  4.60       转子槽宽= 3.20            绕组层数= 1.
               定子槽底半径= 3.50    转子槽宽= 1.62            定子线规1: 2.*  .6500
               定子槽斜边高=  .61    转子槽宽=  .00            定子线规2: 0.*  .0000
               定子槽高= 8.89        转子槽宽=  .00            导线面积:  .66
               定子槽口高=  .70      转子槽口高=   .20          节距 :10.00  (________)
               定子齿宽= 4.20        转子槽高1= 1.60
                                                               定子绕组伸出铁心直线部分长:10.00
                                                               线圈半匝长=  180.44
               转子上齿宽= 3.37      转子槽高2= 8.60           铜重:     1.34(kg) B25=  15400.00
               转子下齿宽=  .00      转子槽高3=  .00           铝重:      .15(kg) P10=  2.12
               定子齿距= 8.51        转子齿距= 7.20            铁重:     4.86(kg) B50=  16400.00
               定子槽肩斜角度数(角度)= 30.00 定子电阻= 2.3599                     P15=  5.10
               转子槽肩斜角度数(角度)=   .00 转子电阻= 3.0807           定子电密=  6.21
               定子轭部磁路计算最小的高度= 17.80  转子导条电密= 5.0713  端环电密= 7.4687
               转子轭部磁路计算最小的高度= 17.47  斜槽度:   1.78        槽绝缘厚度: .20
                                                               导线漆膜厚度:.04   .00
               定子轭高=18.97        转子轭高= 17.74           定子槽有效面积:    59.64
               气隙长度= .40         转子槽形代号= 3.          槽满率:  .7526    槽楔厚度:1.50
               定子齿下部宽= 4.25    定子齿上部宽= 4.18        转子上齿下部磁密=       .00
                                                               转子下齿下部磁密=  18154.25
               定子轭最大磁密=  16609.2     转子轭最大磁密=  16919.7
             ----------------------------------------------------------------------------
                           面积     磁 密   磁路长度 单位安匝数 安匝数
                定子齿:   1916.4     16376.    10.7    49.22      52.50
                定子轭:    720.7     15588.    85.6    28.26     107.29
                转子齿:   1790.8     17525.    10.5      96.32   100.84
                              .0         0.      .0      .00
                转子轭:    674.2     16662.    19.3    59.00      17.36
                气隙:     4165.8      7534.      .50             302.13
                                                     总匝数：      580.12
                有功电流=    2.3148                          损耗（标么值）      损耗（实际值）
                磁化电流=    2.2413                          铜耗:     .1603     120.2458
                空载电流=    3.6519                          铝耗:     .1250      93.7600
                                                             铁耗:     .0403      30.1957
                定子轭部磁路校正系数=.443                  杂散耗:     .0200      15.0000
                转子轭部磁路校正系数=.152                  机械耗:     .0200      15.0000
                电抗电流系数=1.0398                        总损耗:     .3656     274.2015
                输入标么值： 1.3656
                电流标么值                电流实际值
                定子电流 1.7804              4.1212
                转子电流 1.3760            130.7259
             ----------------------------------------------------------------------------
                             磁 密       Cm**3     W/cm^3     损耗
               空载定子齿:  17788.2       40.9    .055        2.23
               空载定子轭:  16931.8      246.9    .050       12.31
             ----------------------------------------------------------------------------
                      效率       功率因数  最大起动转矩倍数   起动转矩倍数     起动电流倍数
               计算值: .7323     .7670           2.93                2.95           3.95
               设计值: .7500     .7500           2.50                2.00           6.00
               热负荷= 1503.9080    转差率= .1054      材料成本=    76.02
             ----------------------------------------------------------------------------
                型号 :80B             频率 : 50.极数: 2. 绝缘等级 :  ( 允许温升80k )     
                                                                                         
                功率 :   .75 (kw)     绕组接法:   1--   矽钢片牌号 :DR510           
                                                                                       
                计算 :_____________日期 :2009- 3-16 校核 :_____________日期 :___________
             ----------------------------------------------------------------------------


性能曲线

hypo_qu

RM5计算得到的结果：        
            Three-Phase Induction Motor Design

   File: c:\ansoft\maxwell\maxwell\default\80b.pjt\80b.res

     GENERAL DATA

Given Output Power (kW):    0.75
Rated Voltage (V):    108
Winding Connection:    Delta
Number of Poles:    2
Given Speed (rpm):    2750
Frequency (Hz):    50
Stray Loss (W):    15
Friction and Wind Loss (W):    10
Type of Load:    Constant Power
Iron Core Length (mm):      40
Stacking Factor of Iron Core:    0.95
Type of Steel:    DW540-50
Operating Temperature (C):    75

     STATOR DATA

Number of Stator Slots:    24
Outer Diameter of Stator (mm):      128
Inner Diameter of Stator (mm):      65
Type of Stator Slot:    2
Dimension of Stator Slot
        hs0_stator (mm):      0.7
        hs1_stator (mm):      0.7
        hs2_stator (mm):      8.8
        bs0_stator (mm):      2.5
        bs1_stator (mm):      4.6
        bs2_stator (mm):      7
Top Tooth Width (mm):      4.275
Bottom Tooth Width (mm):      4.17883
Number of Conductors per Slot:    50
Number of Parallel Branches:    1
Number of Wires per Conductor:    1
Type of Coils:    10
Coil Pitch:    12
Wire Diameter (mm):      0.65
Wire Wrap Thickness (mm):      0.04
Slot Insulation Thickness (mm):      0.2
Top Free Space in Slot (%):    0
Bottom Free Space in Slot (%):    0
Conductor Length Adjustment (mm):      0

     ROTOR DATA

Number of Rotor Slots:    28
Air Gap (mm):      0.4
Inner Diameter of Rotor (mm):      20.5
Type of Rotor Slot:    1
Dimension of Rotor Slot
        hr0_top (mm):      0.2
        hr01_top (mm):      0.2
        hr2_top (mm):      7
        br0_top (mm):      0.01
        br1_top (mm):      3.2
        br2_top (mm):      1.62
Cast Rotor:    Yes
Half Slot:    No
Skew Width:    1.78
End Length of Bar (mm):      0
Height of End Ring (mm):      8
Width of End Ring (mm):      10
Resistivity of Rotor Bar   
  at 75 Centigrade (ohm.mm^2/m):    0.0434
Resistivity of Rotor Ring   
  at 75 Centigrade (ohm.mm^2/m):    0.0434

     MATERIAL CONSUMPTION

Armature Copper Density (kg/m^3):      8900
Rotor Bar Material Density (kg/m^3):      2700
Rotor Ring Material Density (kg/m^3):      2700
Armature Core Steel Density (kg/m^3):      7750
Rotor Core Steel Density (kg/m^3):      7750

Armature Copper Weight (kg):      0.0678029
Rotor Bar Material Weight (kg):      0.0662916
Rotor Ring Material Weight (kg):      0.07573
Armature Core Steel Weight (kg):      2.28569
Rotor Core Steel Weight (kg):      0.675363
Total Net Weight (kg):      3.17087

Armature Core Steel Consumption (kg):      4.07667
Rotor Core Steel Consumption (kg):      0.977241

     RATED-LOAD OPERATION

Stator Resistance (ohm):    5.00453
Stator Leakage Reactance (ohm):    1.95954
Rotor Resistance (ohm):    3.54984
Rotor Leakage Reactance (ohm):    1.92555
Resistance Corresponding to   
  Iron-Core Loss (ohm):    1179.75
Magnetizing Reactance (ohm):    56.225

Stator Phase Current (A):    3.87489
Current Corresponding to   
  Iron-Core Loss (A):    0.0739794
Magnetizing Current (A):    1.55228
Rotor Phase Current (A):    3.36561

Copper Loss of Stator Winding (W):    225.426
Copper Loss of Rotor Winding (W):    120.63
Iron-Core Loss (W):    19.3701
Friction & Wind Loss (W):    10
Stray Loss (W):    15
Input Power (W):    1138.58
Output Power (W):    748.157

Mechanical Shaft Torque (N.m):    2.76544
Efficiency (%):    65.7095
Power Factor:    0.894954
Rated Slip:    0.137269
Rated Shaft Speed (rpm):    2588.19

     NO-LOAD OPERATION

No-Load Stator Resistance (ohm):    5.00453
No-Load Stator Leakage Reactance (ohm):    1.9605
No-Load Rotor Resistance (ohm):    3.54972
No-Load Rotor Leakage Reactance (ohm):    4.93731

No-Load Stator Phase Current (A):    1.84336
No-Load Iron-Core Loss (W):    27.1986
No-Load Input Power (W):    103.211
No-Load Power Factor:    0.147696
No-Load Slip:    0.00110593
No-Load Shaft Speed (rpm):    2996.68

     BREAK-DOWN OPERATION

Break-Down Slip:    0.62
Break-Down Torque (N.m):    4.8291
Break-Down Torque Ratio:    1.74623
Break-Down Phase Current (A):    9.75401

     LOCKED-ROTOR OPERATION

Locked-Rotor Torque (N.m):    4.52869
Locked-Rotor Phase Current (A):    11.9199
Locked-Rotor Torque Ratio:    1.6376
Locked-Rotor Current Ratio:    3.07618

Locked-Rotor Stator Resistance (ohm):    5.00453
Locked-Rotor Stator   
  Leakage Reactance (ohm):    1.95085
Locked-Rotor Rotor Resistance (ohm):    3.55602
Locked-Rotor Rotor   
  Leakage Reactance (ohm):    1.33122

     DETAILED DATA AT RATED OPERATION

Stator Slot Leakage Reactance (ohm):    0.414005
Stator End-Winding Leakage   
  Reactance (ohm):    1.27151
Stator Differential Leakage   
  Reactance (ohm):    0.274027
Rotor Slot Leakage Reactance (ohm):    1.07822
Rotor End-Winding Leakage   
  Reactance (ohm):    0.211589
Rotor Differential Leakage   
  Reactance (ohm):    0.260386
Skewing Leakage Reactance (ohm):    0.375361

Slot Fill Factor (%):    38.6676
Stator Winding Factor:    0.957662

Stator-Teeth Flux Density (Tesla):    1.6206
Rotor-Teeth Flux Density (Tesla):    1.62373
Stator-Yoke Flux Density (Tesla):    1.44729
Rotor-Yoke Flux Density (Tesla):    1.4191
Air-Gap Flux Density (Tesla):    0.747002

Stator-Teeth Ampere Turns (A.T):    31.3286
Rotor-Teeth Ampere Turns (A.T):    27.3481
Stator-Yoke Ampere Turns (A.T):    28.6215
Rotor-Yoke Ampere Turns (A.T):    2.94865
Air-Gap Ampere Turns (A.T):    299.58

Correction Factor for Magnetic   
  Circuit Length of Stator Yoke:    0.532633
Correction Factor for Magnetic   
  Circuit Length of Rotor Yoke:    0.271191
Saturation Factor for Teeth:    1.19586
Saturation Factor for Teeth & Yoke:    1.30125
Induced-Voltage Factor:    0.808121

Stator Current Density (A/mm^2):    11.6773
Specific Electric Loading (A/mm):    22.7708
Stator Thermal Load (A^2/mm^3):    265.902

Rotor Bar Current Density (A/mm^2):    6.30118
Rotor Ring Current Density (A/mm^2):    7.71078

Half-Turn Length of   
  Stator Winding (mm):      191.32

     WINDING ARRANGEMENT

Average coil pitch is:    10

Angle per slot (elec. degrees):    15
Phase-A axis (elec. degrees):    112.5
First slot center (elec. degrees):    0

hypo_qu

两个结果相对比，转速有近300的差距，为什么呢？

TANGTANG

那你实际做下来,哪个软件准一点啊?

long98194

不错的活动

long98194

铁心长=  40.00 铁心有效长=  40.80  ？？？？？困惑？
请问铁心叠压系数是多少？

TANGTANG

转子不是20槽吗?

hypo_qu

不好意思，输错了，是28槽

hypo_qu

原来我勾选了half slot,RM的结果我改了，转速还差了100左右，还有热负荷差了很多

xsdzxy

的确是个非常好的活动，看的出hypo_qu （听楼上的说是李姐）是个有心人。此活动可以让更多的高手互相交流，共同提高。也可以给我这样的新人们一个实际学习的好机会。感激涕零了！
对这种小电机没怎么接触过，学习中！

cyxiaotian

前来学习  、、

dream-ttt

我也来跟一个，支持美版发帖

dream-ttt

2极电机不光是结构上有特殊考虑，在线圈绕组上设计时也要注意哟，由于2极电机多是对跨，线圈的嵌线以及端部整形等都不是很方便控制的。另外2极电机的机座刚度，轴的挠度，轴承的极限转速等都是值得注意的问题点。

dream-ttt

版主，你在RM里面的电阻率设置和上科所的一致不？另外绕组数据的设定好象也不一样吧。这些对RM里面电机的最终计算结果都是会有影响的。你那个RM计算单里面的槽满率，绕组平均半匝长均与上所的差别，尤其是槽满率差好多的。转子导条的电阻率在75度时应该不是0.0434.这些地方对你的电机转速，热负载都会有影响的。

hypo_qu

经LS一提点，猛然发现，原来我将并绕根数2输成了1，

             Three-Phase Induction Motor Design

File: e:/ansoft/maxwell/maxwell/default/leo80.pjt/leo80.res

     GENERAL DATA

Given Output Power (kW):        0.75
Rated Voltage (V):        108
Winding Connection:        Delta
Number of Poles:        2
Given Speed (rpm):        2750
Frequency (Hz):        50
Stray Loss (W):        15
Friction and Wind Loss (W):        10
Type of Load:        Constant Power
Iron Core Length (mm):          40
Stacking Factor of Iron Core:        0.95
Type of Steel:        DR450
Operating Temperature (C):        75

     STATOR DATA

Number of Stator Slots:        24
Outer Diameter of Stator (mm):          128
Inner Diameter of Stator (mm):          65
Type of Stator Slot:        2
Dimension of Stator Slot
        hs0_stator (mm):          0.7
        hs1_stator (mm):          0.7
        hs2_stator (mm):          8.8
        bs0_stator (mm):          2.5
        bs1_stator (mm):          4.6
        bs2_stator (mm):          7
Top Tooth Width (mm):          4.275
Bottom Tooth Width (mm):          4.17883
Number of Conductors per Slot:        50
Number of Parallel Branches:        1
Number of Wires per Conductor:        2
Type of Coils:        10
Coil Pitch:        12
Wire Diameter (mm):          0.65
Wire Wrap Thickness (mm):          0.04
Slot Insulation Thickness (mm):          0.2
Top Free Space in Slot (%):        0
Bottom Free Space in Slot (%):        0
Conductor Length Adjustment (mm):          0

     ROTOR DATA

Number of Rotor Slots:        28
Air Gap (mm):          0.4
Inner Diameter of Rotor (mm):          20.5
Type of Rotor Slot:        1
Dimension of Rotor Slot
        hr0_top (mm):          0.2
        hr01_top (mm):          0.2
        hr2_top (mm):          7
        br0_top (mm):          0.01
        br1_top (mm):          3.2
        br2_top (mm):          1.62
Cast Rotor:        Yes
Half Slot:        No
Skew Width:        1.78
End Length of Bar (mm):          0
Height of End Ring (mm):          8
Width of End Ring (mm):          10
Resistivity of Rotor Bar        
  at 75 Centigrade (ohm.mm^2/m):        0.0434
Resistivity of Rotor Ring        
  at 75 Centigrade (ohm.mm^2/m):        0.0434

     MATERIAL CONSUMPTION

Armature Copper Density (kg/m^3):          8900
Rotor Bar Material Density (kg/m^3):          2700
Rotor Ring Material Density (kg/m^3):          2700
Armature Core Steel Density (kg/m^3):          7700
Rotor Core Steel Density (kg/m^3):          7700

Armature Copper Weight (kg):          0.135606
Rotor Bar Material Weight (kg):          0.0568214
Rotor Ring Material Weight (kg):          0.07573
Armature Core Steel Weight (kg):          2.27094
Rotor Core Steel Weight (kg):          0.696663
Total Net Weight (kg):          3.23576

Armature Core Steel Consumption (kg):          4.05037
Rotor Core Steel Consumption (kg):          0.970937

     RATED-LOAD OPERATION

Stator Resistance (ohm):        2.50227
Stator Leakage Reactance (ohm):        1.89344
Rotor Resistance (ohm):        3.85815
Rotor Leakage Reactance (ohm):        1.96079
Resistance Corresponding to        
  Iron-Core Loss (ohm):        1085.86
Magnetizing Reactance (ohm):        42.6969

Stator Phase Current (A):        3.94425
Current Corresponding to        
  Iron-Core Loss (A):        0.0880638
Magnetizing Current (A):        2.23962
Rotor Phase Current (A):        3.02657

Copper Loss of Stator Winding (W):        116.784
Copper Loss of Rotor Winding (W):        106.024
Iron-Core Loss (W):        25.2632
Friction & Wind Loss (W):        10
Stray Loss (W):        15
Input Power (W):        1023.62
Output Power (W):        750.546

Mechanical Shaft Torque (N.m):        2.72655
Efficiency (%):        73.3229
Power Factor:        0.789254
Rated Slip:        0.122348
Rated Shaft Speed (rpm):        2632.95

     NO-LOAD OPERATION

No-Load Stator Resistance (ohm):        2.50227
No-Load Stator Leakage Reactance (ohm):        1.89411
No-Load Rotor Resistance (ohm):        3.85805
No-Load Rotor Leakage Reactance (ohm):        3.97021

No-Load Stator Phase Current (A):        2.41478
No-Load Iron-Core Loss (W):        29.2869
No-Load Input Power (W):        98.0936
No-Load Power Factor:        0.106205
No-Load Slip:        0.00121721
No-Load Shaft Speed (rpm):        2996.35

     BREAK-DOWN OPERATION

Break-Down Slip:        1
Break-Down Torque (N.m):        8.11473
Break-Down Torque Ratio:        2.97619
Break-Down Phase Current (A):        15.4161

     LOCKED-ROTOR OPERATION

Locked-Rotor Torque (N.m):        8.11473
Locked-Rotor Phase Current (A):        15.4161
Locked-Rotor Torque Ratio:        2.97619
Locked-Rotor Current Ratio:        3.90849

Locked-Rotor Stator Resistance (ohm):        2.50227
Locked-Rotor Stator        
  Leakage Reactance (ohm):        1.87334
Locked-Rotor Rotor Resistance (ohm):        3.86519
Locked-Rotor Rotor        
  Leakage Reactance (ohm):        1.29179

     DETAILED DATA AT RATED OPERATION

Stator Slot Leakage Reactance (ohm):        0.413918
Stator End-Winding Leakage        
  Reactance (ohm):        1.27151
Stator Differential Leakage        
  Reactance (ohm):        0.208009
Rotor Slot Leakage Reactance (ohm):        1.08831
Rotor End-Winding Leakage        
  Reactance (ohm):        0.212933
Rotor Differential Leakage        
  Reactance (ohm):        0.270574
Skewing Leakage Reactance (ohm):        0.388945

Slot Fill Factor (%):        77.3352
Stator Winding Factor:        0.957662

Stator-Teeth Flux Density (Tesla):        1.73906
Rotor-Teeth Flux Density (Tesla):        1.60447
Stator-Yoke Flux Density (Tesla):        1.59326
Rotor-Yoke Flux Density (Tesla):        1.56224
Air-Gap Flux Density (Tesla):        0.801606

Stator-Teeth Ampere Turns (A.T):        64.6528
Rotor-Teeth Ampere Turns (A.T):        31.4035
Stator-Yoke Ampere Turns (A.T):        123.761
Rotor-Yoke Ampere Turns (A.T):        9.5678
Air-Gap Ampere Turns (A.T):        321.478

Correction Factor for Magnetic        
  Circuit Length of Stator Yoke:        0.429453
Correction Factor for Magnetic        
  Circuit Length of Rotor Yoke:        0.175962
Saturation Factor for Teeth:        1.2988
Saturation Factor for Teeth & Yoke:        1.71353
Induced-Voltage Factor:        0.885413

Stator Current Density (A/mm^2):        5.94317
Specific Electric Loading (A/mm):        23.1784
Stator Thermal Load (A^2/mm^3):        137.753

Rotor Bar Current Density (A/mm^2):        6.61083
Rotor Ring Current Density (A/mm^2):        6.9393

Half-Turn Length of        
  Stator Winding (mm):          191.32

     WINDING ARRANGEMENT

Average coil pitch is:        10

Angle per slot (elec. degrees):        15
Phase-A axis (elec. degrees):        112.5
First slot center (elec. degrees):        0

dream-ttt

现在都不提倡加分了吗？打击积极性哟
以后这样的讨论少参加点哦，潜水好了