Ansoft-感应电机设计算例.doc

11kW、380V、3相感应电机〔未标注长度单位：mm〕1、电机数据1.1 额定数据额定功率PN=11kW；额定电压UN=380V；相数m=3相；频率f=50Hz；极对数p=2；额定转速：1460r/min定子绕组接法：D接；B级绝缘；封闭型自扇冷却，主要技术指标按技术条件3074-82的规定1.2 主要尺寸定子外径D1=260；定子内径Di1=170；转子外径D2=169；转子内径Di2=60；铁心长度lt=155；定子槽数Z1=36；转子槽数Z2=261.3 定子数据定子槽数数据：见图1图1 定子槽型数据 槽绝缘厚度：0.3定子绕组数据：单层交叉时，节距：1~9、2~10、11~18 每线圈匝数：29； 线规：2´1.3，漆层厚度：0.08〔双边〕并联支路数：1 每相串联匝数：174 绕组端部直线局部长度：1575°C时铜线电阻率：0.0217´10-6W.m硅钢片密度：7.8´103kg/m3铜材密度：8.9 ´103kg/m31.4 转子数据转子槽型与端环数据：见图2转子内径：60a) b)图2 转子槽型与端环数据 75°C时铝材电阻率：0.0434´10-6W.m1.5 其他数据杂耗系数：0.02机械损耗：102.8W铁心材料：D232、RmxPrt计算〔Ansoft12〕2.1 计算过程注意槽形尺寸标注同课本不同：图3 绕组排列〔可以得到端部连接〕 铝材的编辑结果需要看最后的计算结果〔Solution Data〕，在Solution Data中给出的是铝材75°C时的电阻率〔单位：W.mm2/m〕,但铝材输入编辑时给定的是75°C时的电导率〔单位：Siemens/m〕:1Siemens/m=1/Wm。

正常铝在75°C时的电阻率为0.0434W.mm2/m=0.0434´10-6Wm，化为电导率为23041475Siemens/m，因此在编辑铝材时需要赋23041475Siemens/m时的电阻率2.2计算结果2.2.1 Performance Design Sheet Curve课本计算与RmxPrt计算结果比拟课本手算结果RmxPrtMaxwell一般计算定子线圈平均半匝长340322.7槽满率〔%〕7674.16基波绕组系数0.95980.9598铜消耗(kg)8.807.96铁消耗〔kg〕80.6679.64铝消耗〔kg〕2.44参数计算定子电阻〔75°C, W〕0.96740.918转子电阻〔75°C, W〕0.861952定子漏抗〔W〕2.63482.285转子漏抗〔W〕4.499空载计算气隙磁密〔T〕0.7218定子齿磁密〔T〕1.524定子轭磁密〔T〕1.337转子齿磁密〔T〕1.384转子轭磁密〔T〕1.296定子电流〔A〕4.394.372负载计算气隙磁密〔T〕0.68840.71定子齿磁密〔T〕1.4531.486定子轭磁密〔T〕1.2751.29转子齿磁密〔T〕1.3201.283转子轭磁密〔T〕1.2361.251额定转速〔r/min〕14601460定子电流〔A〕12.6312.2612.12电机转矩(Nm)71.9171.9171.77=72.45(电磁转矩)-0.673(机械转矩，根据RmxPrt)效率〔%〕89.0789.7功率因数0.8580.862定子铜耗〔W〕463414转子铜耗〔W〕323299铁耗〔W〕233227.0机械耗〔W〕102.8102.8杂耗〔W〕220220定子电流密度(A/mm2)4.764.618线负荷(A/mm)24.6923.96热负荷(A/mm3)117.52110.67转子导条电流密度(A/mm2)3.263.135转子端环电流密度(A/mm2)2.222.03起动性能计算起动电流倍数5.876.18起动转矩倍数2.071.829最大转矩倍数2.2752.853．2D-FEM计算〔由RmxPrt导入〕3.1 计算过程运行完RmxPrt工程后，执行RMxprt/Analysis Setup/Create Maxwell DesignAnsoft12版本可以采用一键式将RmxPrt模型直接导入到2D截面中，自动完成几何模型的绘制、材料定义、鼓励源添加、边界条件给定、网络剖分和求解参数设置等前处理项，用户只需进行简单进行求解和后处理即可。

注意这一一键式导入方式仅限于2D的瞬态场，假设进行其他场分析需要用户自己设置这一软件自动生成的瞬态计算模型，对应的计算为转子在额定转速〔1460r/min〕时的恒速运行，所模拟的是额定速度下三相绕组电流和转子上的电磁转矩经过较长的时间得到结果：3.2 输出结果 电流波形和转矩波形和大小 双击Results中的Winding Currents 和Torque，得到图4和图5所示的三相电流和转矩波形注意：软件自动给的工况是转子在0时刻已经被拖至额定转速，然后在0时刻突然加电，因此电流和转矩在开始时都有一个明显的冲击，所以只观察电流转矩稳定时的值即可图4 三相电流波形图5 转矩波形从图4可以得到平均转矩值，从图5可以得到稳定后的有效值以计算电流有效值为例，方法如下：在图形区单击右键，给出有效值大小3.2.2 后处理4 2D-FEM计算〔直接进行Ansoft瞬态场分析〕 / 。