三相籠型感應(yīng)電動機(jī)設(shè)計及仿真

三相籠型感應(yīng)電動機(jī)設(shè)計及仿真學(xué)院：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)老師：日期：一課程設(shè)計內(nèi)容：在查閱有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，確定電機(jī)主要尺寸、槽配合，定、轉(zhuǎn)子槽形及槽形尺寸。確定定、轉(zhuǎn)子繞組方案。完成電機(jī)電磁設(shè)計計算方案。畫出定、轉(zhuǎn)子沖片圖。5．完成說明書（16開，計算機(jī)打印或課程設(shè)計紙手寫，計算機(jī)打印需提供紙質(zhì)計算原稿）6.對已經(jīng)完成的電磁設(shè)計方案建立有限元模型，利用ANSOFT軟件進(jìn)行運(yùn)行性能的仿真計算，給出性能分析圖表等。二設(shè)計基本要求：1．求每位同學(xué)獨立完成一種型號規(guī)格電機(jī)的全部電磁方案計算過程，并根據(jù)所算結(jié)果繪出定、轉(zhuǎn)子沖片圖。2．要求計算準(zhǔn)確，繪出圖形正確、整潔。3．要求學(xué)生在設(shè)計過程中能正確查閱有關(guān)資料、圖表及公式。題目2：Y132M2-6額定數(shù)據(jù)與性能指標(biāo)1、電機(jī)型號Y132M2-62、額定功率PN=5.5kW3、額定頻率fN=50Hz4、額定電壓及接法UN=380伏1-Δ5、極數(shù)2p=66、絕緣等級B7、力能指標(biāo)：效率8、功率因數(shù)9、最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動性能：起動電流倍數(shù),起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)主要尺寸轉(zhuǎn)子外徑定子槽形采用斜肩圓底梨形槽：轉(zhuǎn)子采用斜肩平底槽：三概述三相異步電機(jī)廣泛應(yīng)用于采礦、機(jī)械、冶金、油田等領(lǐng)域。三相異步電機(jī)在工業(yè)中起著重要的作用。與其他機(jī)器相比,它具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、易于制造等優(yōu)點。但它也有一些缺點,比如小的起動轉(zhuǎn)矩,表現(xiàn)不佳的速度控制在輕載和低功率因數(shù)。Ansoft作為世界領(lǐng)先的電磁有限元分析軟件，Maxwell已廣泛應(yīng)于電氣設(shè)備行業(yè)，RMxprt作為Ansoft最重要的一個模塊，廣泛應(yīng)用在工程電磁場，它可以優(yōu)化前期項目的設(shè)計。然后我們可以生成一個合理的2d/3d有限元分析模型。可自動加載幾何和自動定義的各個部分材料,給電動機(jī)的邊界條件時,勵磁電源等等。在本設(shè)計報告中,我們利用AnsoftMaxwell進(jìn)行建模。詳細(xì)分析步驟和過程，根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)結(jié)合上課所學(xué)習(xí)的知識，在AnsoftMaxwell14中進(jìn)行仿真和計算，來驗證電機(jī)設(shè)計的合理性。四設(shè)計分析根據(jù)給定的設(shè)計數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列的計算，為后續(xù)進(jìn)行仿真設(shè)計打下了基礎(chǔ)，三相異步電動機(jī)電機(jī)設(shè)計是個復(fù)雜的過程，需要考慮的因素、確定的尺寸和數(shù)據(jù)很多。與單相異步電動機(jī)相比，三相異步電動機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分類，可分為籠式和繞線式，本設(shè)計選擇的是籠型感應(yīng)電動機(jī)設(shè)計，其轉(zhuǎn)子的異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點是調(diào)速困難。三相感應(yīng)電動機(jī)作電動機(jī)運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對運(yùn)動而感生電動勢和電流，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量變換。電磁設(shè)計主要的內(nèi)容是確定電機(jī)的電磁負(fù)荷及定子兩套繞組的極對數(shù)。仿真設(shè)計時需注意以下幾點：(1)負(fù)載的性質(zhì)明確負(fù)載需要恒功率調(diào)速或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，或在整個調(diào)速范圍內(nèi)部分轉(zhuǎn)速區(qū)為恒功率、部分轉(zhuǎn)速區(qū)為恒轉(zhuǎn)矩。(2)調(diào)速范圍確定電機(jī)的常用轉(zhuǎn)速區(qū)間和最大轉(zhuǎn)速區(qū)間，以便選擇合適的電機(jī)數(shù)據(jù)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)在設(shè)計時應(yīng)兼顧電機(jī)各方面性能的要求，根據(jù)不同的情況采取不同的方法，整個電磁計算中的幾個主要部分包括：主要尺寸與氣隙的確定；定轉(zhuǎn)子繞組與沖片設(shè)計；工作性能的計算；起動性能的計算等。五仿真設(shè)計雙擊桌面的Maxwell16.0，運(yùn)行Maxwell軟件，進(jìn)入如下界面，點擊菜單欄中的，新建電機(jī)設(shè)計圖1新建電機(jī)設(shè)計點擊machine，設(shè)置電機(jī)參數(shù)如下圖2設(shè)置電機(jī)參數(shù)設(shè)置定子slot參數(shù)如下:圖3定子槽型和參數(shù)雙擊圖中Stator下的Slot，設(shè)置定子槽型參數(shù)圖4定子槽型參數(shù)雙擊圖中Stator下的Winding，設(shè)置定子繞組圖5定子繞組和參數(shù)設(shè)置雙擊圖中Rotor設(shè)置轉(zhuǎn)子參數(shù)圖6轉(zhuǎn)子槽型和參數(shù)雙擊圖中Rotor下的Slot設(shè)置轉(zhuǎn)子槽型數(shù)據(jù)圖7轉(zhuǎn)子槽型數(shù)據(jù)雙擊圖中Rotor下的Winding設(shè)置轉(zhuǎn)子繞組圖8轉(zhuǎn)子繞組設(shè)置圖9定、轉(zhuǎn)子沖片至此電機(jī)參數(shù)設(shè)置完畢選擇菜單欄中的RMxprt→AnalysisSteup→AddSolutionSetup設(shè)置求解器參數(shù)圖10求解器參數(shù)設(shè)置求解器設(shè)置完畢，開始運(yùn)行仿真，點擊工具欄中的運(yùn)行Validate圖11點擊仿真所有參數(shù)均設(shè)置正確，可以運(yùn)行仿真，點擊工具欄中的，運(yùn)行AnalyzeAll等待運(yùn)行結(jié)束，查看仿真結(jié)果,如圖12.1-12.3所示：選擇菜單欄中RMxprt→Results→SolutionData→Performance圖12.1查看運(yùn)行結(jié)果圖12.2Designsheets圖12.3Curves(運(yùn)行特性曲線)后處理，將RMxprt項目導(dǎo)入到Maxwell2D圖13生成Maxwell2D項目圖14生成3D項目六仿真結(jié)果Three-PhaseInductionMotorDesignFile:Setup1.resGENERALDATAGivenOutputPower(kW): 5.5RatedVoltage(V): 380WindingConnection: WyeNumberofPoles: 6GivenSpeed(rpm): 1462Frequency(Hz): 50StrayLoss(W): 71.775FrictionalLoss(W): 131.076WindageLoss(W): 30.751TypeofLoad: ConstantSpeedOperatingTemperature(C): 75STATORDATANumberofStatorSlots: 36OuterDiameterofStator(mm): 210InnerDiameterofStator(mm): 148TypeofStatorSlot: 2StatorSlot hs0(mm): 0.8hs1(mm): 0.952hs2(mm): 10.548bs0(mm): 3.5bs1(mm): 6.8bs2(mm): 8.8TopToothWidth(mm): 6.42671BottomToothWidth(mm): 6.27296LengthofStatorCore(mm): 140StackingFactorofStatorCore: 0.95TypeofSteel: steel_1008Numberoflaminationsectors 1Pressboardthickness(mm): 0Magneticpressboard NoNumberofParallelBranches: 1TypeofCoils: 11CoilPitch: 0NumberofConductorsperSlot: 19NumberofWiresperConductor: 4WireDiameter(mm): 0.86WireWrapThickness(mm): 0.06WedgeThickness(mm): 0SlotLinerThickness(mm): 0LayerInsulation(mm): 0SlotArea(mm^2): 120.388NetSlotArea(mm^2): 112.685SlotFillFactor(%): 57.0852LimitedSlotFillFactor(%): 75WireResistivity(ohm.mm^2/m): 0.0217TopFreeSpaceinSlot(%): 0BottomFreeSpaceinSlot(%): 0ConductorLengthAdjustment(mm): 0EndLengthCorrectionFactor 1EndLeakageReactanceCorrectionFactor 1ROTORDATANumberofRotorSlots: 33AirGap(mm): 0.35InnerDiameterofRotor(mm): 48TypeofRotorSlot: 3RotorSlot hs0(mm): 1hs1(mm): 1.58hs2(mm): 18.42bs0(mm): 1bs1(mm): 6.5bs2(mm): 2.6rs(mm): 0CastRotor: YesHalfSlot: NoLengthofRotor(mm): 140StackingFactorofRotorCore: 0.95TypeofSteel: steel_1008SkewWidth: 1EndLengthofBar(mm): 0HeightofEndRing(mm): 31WidthofEndRing(mm): 13.5ResistivityofRotorBar at75Centigrade(ohm.mm^2/m): 0.15873ResistivityofRotorRing at75Centigrade(ohm.mm^2/m): 0.15873MagneticShaft: NoMATERIALCONSUMPTIONArmatureCopperDensity(kg/m^3): 8900RotorBarMaterialDensity(kg/m^3): 2700RotorRingMaterialDensity(kg/m^3): 2700ArmatureCoreSteelDensity(kg/m^3): 7872RotorCoreSteelDensity(kg/m^3): 7872ArmatureCopperWeight(kg): 3.37533RotorBarMaterialWeight(kg): 1.13184RotorRingMaterialWeight(kg): 0.811494ArmatureCoreSteelWeight(kg): 13.7141RotorCoreSteelWeight(kg): 12.812TotalNetWeight(kg): 31.8447ArmatureCoreSteelConsumption(kg): 29.4887RotorCoreSteelConsumption(kg): 18.0115RATED-LOADOPERATIONStatorResistance(ohm): 0.508125StatorResistanceat20C(ohm): 0.417974StatorLeakageReactance(ohm): 0.324881RotorResistance(ohm): 1.24075RotorResistanceat20C(ohm): 1.02061RotorLeakageReactance(ohm): 0.396957ResistanceCorrespondingto Iron-CoreLoss(ohm): 1.52666e+007MagnetizingReactance(ohm): 1.80947StatorPhaseCurrent(A): 141.362CurrentCorrespondingto Iron-CoreLoss(A): 1.30867e-005MagnetizingCurrent(A): 110.413RotorPhaseCurrent(A): 73.5934CopperLossofStatorWinding(W): 30462.1CopperLossofRotorWinding(W): 20159.6Iron-CoreLoss(W): 0.00784373FrictionalandWindageLoss(W): 161.827StrayLoss(W): 71.775TotalLoss(W): 50855.3InputMechanicalPower(kW): 63.9569OutputElectricalPower(kW): 13.1016MechanicalShaftTorque(N.m): 417.745Efficiency(%): 20.4851PowerFactor: 0.141586RatedSlip: -0.462RatedShaftSpeed(rpm): 1462Operationmode: generatorNO-LOADOPERATIONNo-LoadStatorResistance(ohm): 0.508125No-LoadStatorLeakageReactance(ohm): 0.329726No-LoadRotorResistance(ohm): 1.23865No-LoadRotorLeakageReactance(ohm): 0.409937No-LoadStatorPhaseCurrent(A): 99.7474No-LoadIron-CoreLoss(W): 0.00640152No-LoadInputPower(W): 15338.4No-LoadPowerFactor: 0.23254No-LoadSlip: 0.00126475No-LoadShaftSpeed(rpm): 998.735BREAK-DOWNOPERATIONBreak-DownSlip: 1Break-DownTorque(N.m): 375.794Break-DownTorqueRatio: 0.899577Break-DownPhaseCurrent(A): 143.733LOCKED-ROTOROPERATIONLocked-RotorTorque(N.m): 375.794Locked-RotorPhaseCurrent(A): 143.733Locked-RotorTorqueRatio: -0.899577Locked-RotorCurrentRatio: 1.01677Locked-RotorStatorResistance(ohm): 0.508125Locked-RotorStator LeakageReactance(ohm): 0.324738Locked-RotorRotorResistance(ohm): 1.24844Locked-RotorRotor LeakageReactance(ohm): 0.396071DETAILEDDATAATRATEDOPERATIONStatorSlotLeakageReactance(ohm): 0.226211StatorEnd-WindingLeakage Reactance(ohm): 0.0912937StatorDifferentialLeakage Reactance(ohm): 0.00737612RotorSlotLeakageReactance(ohm): 0.339147RotorEnd-WindingLeakage Reactance(ohm): 0.033844RotorDifferentialLeakage Reactance(ohm): 0.016482SkewingLeakageReactance(ohm): 0.00748217StatorWindingFactor: 0.965926Stator-TeethFluxDensity(Tesla): 2.44751Rotor-TeethFluxDensity(Tesla): 2.34519Stator-YokeFluxDensity(Tesla): 2.14273Rotor-YokeFluxDensity(Tesla): 1.17919Air-GapFluxDensity(Tesla): 1.14309Stator-TeethAmpereTurns(A.T): 1678.68Rotor-TeethAmpereTurns(A.T): 2591.97Stator-YokeAmpereTurns(A.T): 647.83Rotor-YokeAmpereTurns(A.T): 7.84111Air-GapAmpereTurns(A.T): 427.765CorrectionFactorforMagnetic CircuitLengthofStatorYoke: 0.1915CorrectionFactorforMagnetic CircuitLengthofRotorYoke: 0.7SaturationFactorforTeeth: 10.9836SaturationFactorforTeeth&Yoke: 12.5164Induced-VoltageFactor: 0.910647StatorCurrentDensity(A/mm^2): 60.8397SpecificElectricLoading(A/mm): 207.959StatorThermalLoad(A^2/mm^3): 12652.2RotorBarCurrentDensity(A/mm^2): 16.2385RotorRingCurrentDensity(A/mm^2): 6.24831Half-TurnLengthof StatorWinding(mm): 238.629WINDINGARRANGEMENTThe3-phase,1-layerwindingcanbearrangedin12slotsasbelow:AAZZBBXXCCYYAngleperslot(elec.degrees): 30Phase-Aaxis(elec.degrees): 105Firstslotcenter(elec.degrees): 0TRANSIENTFEAINPUTDATAForonephaseoftheStatorWinding:NumberofTurns: 114ParallelBranches: 1TerminalResistance(ohm): 0.508125EndLeakageInductance(H): 0.000290597ForRotorEndRingBetweenTwoBarsofOneSide:EquivalentRingResistance(ohm): 4.12711e-006EquivalentRingInductance(H): 6.56283e-0092DEquivalentValue:EquivalentModelDepth(mm): 140EquivalentStatorStackingFactor: 0.95EquivalentRotorStackingFactor: 0.95EstimatedRotorInertialMoment(kgm^2): 0.05047七心得總結(jié)首先感謝老師對我們課程學(xué)習(xí)的指導(dǎo)，感謝我們同一小組的其他同學(xué)，在這門課程學(xué)習(xí)和仿真過程中給我很大的幫助。這篇仿真報告是我對MotorDesignAndCAD這門課學(xué)習(xí)的一個總結(jié)，通過對這門課的學(xué)習(xí)，我獲益良多，不僅學(xué)習(xí)到了與專業(yè)，研究生研究課題相關(guān)的知識，還鍛煉了對知識檢索，整理的能力。顏老師上課教課方式輕松，上課能全面了解電機(jī)設(shè)計這門課，順便還能鞏固電機(jī)學(xué)以及與電機(jī)相關(guān)的一些知識。不管是同學(xué)的電機(jī)學(xué)基礎(chǔ)怎么樣，都能在課堂上學(xué)習(xí)到電機(jī)設(shè)計所需要用到的計算，設(shè)計思路等等。最后結(jié)課報告的安排也很合理，給我們足夠的時間去準(zhǔn)備和完成這門課的學(xué)習(xí)，通過查閱資料，閱讀電機(jī)設(shè)計的書籍，最后到自己獨立完成Y132M2-6型號電機(jī)的計算，并在Maxwell16.0上完成設(shè)計和仿真。在計算過程中遇到許多不懂的問題，也通過請教同組同學(xué)最后得到解決，同時也接觸了Maxwell16.0這個強(qiáng)大的電磁計算軟件，為之后的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1]楊莉,戴文進(jìn)等《電機(jī)設(shè)計理論與實踐》,清華大學(xué)出版社,2013.[2]賈好來,吝伶艷等《電機(jī)CAD技術(shù)》,中國電力出版社,2010.[3]譚建成,《永磁無刷直流電機(jī)技術(shù)》,機(jī)械工業(yè)出版社,2011.[4]寧玉泉,鐘長青.大型三相感應(yīng)電機(jī)電磁設(shè)計程序[J].大電機(jī)技術(shù),1996,02:31-37+57.[5]葉光輝.多相感應(yīng)電機(jī)的設(shè)計研究[D].湖南大學(xué),2007.[6]王東,鄒會權(quán).基于ANSOFTRMxprt的三相異步電機(jī)有限元分析[J].能源研究與管理,2010,04:69-71[7]黃斌.基于AnsoftRMxprt的三相永磁同步電機(jī)有限元分析[J].機(jī)電技術(shù),2014,05:38-40.[8]王振,劉建國,王愛鳳.基于ANSOFT的永磁同步電機(jī)有限元分析[J].基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要 =1\*ROMANIAbstract =2\*ROMANII第一章緒論 11.1課題研究的背景與意義 11.1.1無人機(jī)簡介 11.1.2轉(zhuǎn)臺在航空領(lǐng)域中的作用 21.2現(xiàn)在轉(zhuǎn)臺的研究方向 21.3本文的主要研究內(nèi)容 3第二章三軸測試轉(zhuǎn)臺原理及控制系統(tǒng)設(shè)計 42.1三軸測試轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)及原理 42.2三軸測試轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)的原理 52.3無刷直流電機(jī)的選擇 52.4無刷直流電機(jī)傳遞函數(shù)模型 72.5無刷直流電機(jī)的PID控制 9第三章三軸測試轉(zhuǎn)臺控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 133.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 133.1.1常用的測速方法 143.1.2數(shù)據(jù)采集原理 153.2串口通信系統(tǒng) 16第四章上位機(jī)軟件開發(fā) 214.1上位機(jī)控制軟件選取 21HYPERLINK"H:\\準(zhǔn)備修改傳百度