開題報告井用潛水異步電動機設(shè)計【新】.doc

1、開題報告-井用潛水異步電動機設(shè)計開題報告 電氣工程及自動化 井用潛水異步電動機設(shè)計 一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 1我國電機設(shè)計的現(xiàn)狀 隨著社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，我國的工農(nóng)業(yè)需水量不斷增大，而在農(nóng)村、工廠、礦山、鐵路、自來水公司、地?zé)衢_發(fā)、油田和地質(zhì)勘探等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的井用潛水泵則成為了搶手貨。因而在近十幾年全國諸多農(nóng)機產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)面臨產(chǎn)品老化、減產(chǎn)、經(jīng)濟效益不斷下降的形勢下， 井用潛水電泵卻恰恰相反，其生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量不斷增加，產(chǎn)量以每年平均20%的速度增長，企業(yè)的經(jīng)濟效益不斷提高。作為井用潛水泵的配套動力設(shè)備，井用潛水異步電動機的性能優(yōu)劣則直接影響到泵的使用質(zhì)量。自從80年

2、代我國引進RITZ公司潛水電機制造技術(shù)起，并隨后制訂了國GB/T2816 -91（即井用潛水泵型式和基本參數(shù)），我國國內(nèi)潛水電機行業(yè)才開始進入一個全新的發(fā)展階段。在JQS、YQS等系列新型的潛水電機相繼研發(fā)并大量投放市場之后，我國國內(nèi)潛水電機產(chǎn)量不僅滿足了國內(nèi)的需求，而且大量出口，相繼打入了中東、非洲市場, 并向美國、歐洲發(fā)展。 目前我國電機設(shè)計方法主要有兩種：一是完全憑借人的計算能力，對電機的電磁參數(shù)進行校核計算，然后進行優(yōu)化選擇等，其最大的缺點就是要對電磁設(shè)計的百余個公式逐一進行計算，還要完成四個迭代計算，其涉及因素及計算量很大很復(fù)雜，工作量非常大，不符合現(xiàn)代發(fā)展趨勢；第二則是借助計算機等

3、輔助設(shè)備，特別是電機設(shè)計CAD技術(shù)的發(fā)展，被廣大電機設(shè)計人員用來從事電機產(chǎn)品的設(shè)計計算、分析p 及繪圖，實現(xiàn)電機產(chǎn)品設(shè)計過程的自動化，加速了設(shè)計過程，縮短了設(shè)計周期、提高了電機產(chǎn)品質(zhì)量，也適應(yīng)了電機產(chǎn)業(yè)更新?lián)Q代迅速的要求。因此，現(xiàn)今基本上電機設(shè)計企業(yè)都已經(jīng)選擇了CAD軟件開發(fā)設(shè)計電機。 2電機設(shè)計的趨勢 借助于計算機CAD技術(shù)的迅猛發(fā)展，給電機設(shè)計行業(yè)注入巨大的更新血液。目前我國潛水電機在設(shè)計制造方面有了很大的進步，主要表現(xiàn)為以下幾個方面： （1）潛水電動機的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、電磁優(yōu)化設(shè)計以及制造工藝日趨完善； （2）在取材方面用冷軋硅鋼片取代了熱軋硅鋼片，開發(fā)出了具有高導(dǎo)磁、低損耗的DGX系列電

4、工鋼片； （3）開發(fā)出了125°C高溫耐水線，給高溫潛水電機的設(shè)計和單機功率的提高提供了條件； （4）在設(shè)計、制造高承載力推力軸承方面有了較大發(fā)展； （5）計算機電機CAD等軟件的廣泛應(yīng)用，縮短了研究周期、減小成本等等。 在中國國內(nèi)井用潛水電機行業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，國外的電機設(shè)計革新也在悄然進行。目前國外潛水電機的生產(chǎn)廠家主要有德國的Ritz、KSB，美國的Flygt、Itt-Loware、富蘭克林，日本的日立以及丹麥的格蘭富等。 同樣面對電機革新?lián)Q代方面的問題，國外企業(yè)對量大面廣的潛水電機進行了不斷的改進, 取得了明顯的進展, 主要表現(xiàn)在:（1）提高電機轉(zhuǎn)速，以提高泵的流量和揚程，從

5、而減少電泵機組的總長度，降低成本。 （2）提高單機工作功率，適應(yīng)工作場地及溫度的需要, 同電機機座號的單機工作最大功率提高了2.53倍。 （3）提高電機止推軸承的承載能力，提高該電機工作時的可靠性，滿足其提高泵效及高揚程的需要。 （4）提高力能指標(biāo)，實行高效節(jié)能。 （5）實行計算機電機優(yōu)化設(shè)計，降低電機的重量以及成本。 近幾年來，由于社會發(fā)展等需要，地球資損耗日益加大，水缺乏、糧食短缺、環(huán)境污染，已經(jīng)深深影響到我們?nèi)祟惖纳媾c發(fā)展。能危機，這是個極需解決的問題。由此，開發(fā)并使用高效率電機已逐漸成為全球的共識。因此，高效能、低噪聲低振動、便于調(diào)速等已經(jīng)成為國內(nèi)外電動機研究設(shè)計的主要發(fā)展方向。 3

6、.課題說明及選題的意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超導(dǎo)體制冷等新技術(shù)新材料的不斷涌現(xiàn)，電機CAD設(shè)計軟件的普及，也進一步促進了電機設(shè)計行業(yè)的不斷革新。但由于近幾年我國地下水位普遍下降、水溫過熱、砂量過多等新的一系列問題的出現(xiàn)，使得廣泛使用的井用潛水電機行業(yè)不得不面臨新的挑戰(zhàn)，如何設(shè)計出更高效能、更低噪聲低振動、更安全智能的井用潛水異步電動機已經(jīng)成為必然。因此，我們首先需要從電機設(shè)計的常規(guī)方式入手，在掌握其常規(guī)設(shè)計的基礎(chǔ)上，不斷改善，使得我國電機設(shè)計逐步走上國際化道路甚至成為世界的掌舵者。這也完全符合我國可持續(xù)發(fā)展的需要。 綜合上述原因我認(rèn)為了解并改善井用潛水異步電動機設(shè)計有著十分重要的現(xiàn)實意義 二、

7、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題： 確定井用潛水異步電動機的總體結(jié)構(gòu)型式，包括防護式、安裝式、通風(fēng)和冷卻方式、軸承類型和數(shù)量、軸伸型式和數(shù)量等。確定零部件的結(jié)構(gòu)型式、材料、形狀、尺寸、加工精度、形位公差、表面粗糙程度和技術(shù)要求等。確定某些零部件（如轉(zhuǎn)子鐵芯與軸、機座和端蓋等）之間的機械連接方式、配合種類等。核算零部件的機械性能。進行電機的磁路計算，對電機的定子槽、轉(zhuǎn)子槽選型，鐵芯和繞組設(shè)計、磁路計算、參數(shù)計算、運行性能計算、啟動性能計算、異步電動機的通風(fēng)與溫升計算、異步電動機的噪聲計算以及校驗損耗等 擬解決井用潛水異步電動機面對近幾年我國地下水位普遍下降、水溫過熱、砂量過多等環(huán)境時顯得動力不足

8、、抗熱性不高、安全密封性能不佳等問題。 三、研究步驟、方法及措施： 1.根據(jù)任務(wù)書要求，查閱各類書籍和資料，進行調(diào)研，完成開題報告、文獻綜述、外文翻譯。 2.研究井用潛水異步電動機的特性，熟悉其設(shè)計方法。 3.根據(jù)任務(wù)書所給數(shù)據(jù)，進行電磁參數(shù)計算，具體步驟如下： 1）預(yù)選尺寸，給初始設(shè)計 確定外形尺寸：由容量和尺寸關(guān)系式確定； 開槽：考慮槽配合要求合理地選擇定、轉(zhuǎn)子槽數(shù)，并選擇槽型、槽寬、槽高、槽面積等； 選導(dǎo)線：由定子每相電壓及電勢降落系數(shù)以及每極磁通確定每槽串聯(lián)導(dǎo)體數(shù)，確定每根導(dǎo)線截面、聯(lián)接方式及絕緣等。 2）校核計算：用初始設(shè)計給定數(shù)據(jù)進行性能計算，包含四個迭代計算 磁路計算：由預(yù)選尺寸計算磁密及磁勢，求出激勵電流和激磁電抗； 參數(shù)計算：包括計算定、轉(zhuǎn)子電阻及各個漏電抗、電流及相應(yīng)電密； 損耗及性能計算：計算各損耗，效率功率因數(shù)、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)以及額定滑差率； 起動計算：確定起動電流倍數(shù)及啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。 3）調(diào)整方案