提升三相异步电动机运行效能的分析与研究.doc

1、提升三相异步电动机运行效能的分析与研究摘 要 电动机用电量在我国工业用电量中占有相当大的比例，它的效率高低对能源消耗具有重要的影响。在能源日趋紧张的形势下，如何提高效率，节约能源已经为了社会关注的问题。本设计根据通三相异步电动机的实际情况，就提高电动机效率进行分析，主要包括：电磁优化设计、电机损耗、低谐波定子绕组、转子结构、高性能材料、铁心材料，通过高效风扇、气隙系数、电机温升及噪声、磁性槽楔对电机性能影响的研究与分析，以达到改善电机性能的影响。【关键词】：铁心材料，磁性槽楔，电机损耗，效能Analysis and research to improve the performance of

2、the three-phase asynchronous motor running Summary:Motor electricity consumption accounts for a sizeable proportion of Chinas industrial electricity consumption, and its efficiency has an important influence on the level of energy consumption. In the increasingly tense situation in the energy, how t

3、o improve efficiency, energy conservation has been to the concerns of society. The design according to the actual situation of universal motor, the motor efficiency will improve the analysis, including: electromagnetic optimal design, motor loss, low harmonic stator windings, rotor structure, perfor

4、mance materials, core materials, through the efficient fans, air gap coefficient, motor temperature and noise, magnetic wedge motor performance impact of research and analysis in order to achieve influence to improve motor performance.【Keywords】: Core material, magnetic wedge, motor loss, performanc

5、e 目 录中文摘要、中文关键词.I英文摘要、英文关键词.I前 言.1第一章 三相异步电动机简介.21.1三相异步电动机结构.21.1.1 三相异步电动机定子.21.1.2 三相异步电动机转子.3 1.2三相异步电动机工作原理3 1.3三相异步电动机特性分析3 1.4三相异步电动机的效能情况.4 第二章 三相异步电动机运行效能分析与研究.52.1电磁优化分析与研究.52.2铁心材料的分析研究.52.3低谐波定子绕组的分析研究.62.4转子结构的分析研究.62.5高性能材料的分析与研究.72.6电机损耗的分析与研究.82.6.1杂损耗与试验方法的分析与研究.82.6.2铁芯损耗的分析.8第三章 三

6、相异步电动机优化设计.113.1磁性槽楔分类性能比较.113.1.1磁性槽泥11 3.1.2各向同性磁性槽楔.12 3.1.3各向异性磁性槽楔.133.2气隙系数的影响.133.3对电机温升级及噪音的影响.143.4高效风扇对电机性能影响.14第四章 三相异步电动机的降耗方法.154.1模拟结果分析与试验研究.154.2降损方法.15第五章 结束语.16设计总结.17参考文献.18致 谢.19前 言在过去的十年中，随着世界经济的不断发展，越来越多的能源消耗，世界能源危机的问题越来越多，造成巨大的能源消耗环境问题日趋严重。能源问题是关系到国家经济发展的命脉的重大问题上，中国是能源生产和消费大国之

7、一，但也是一个“高投入，高消耗，高污染，低产出，低效率”的粗放型经济发展模式，已经严重制约了我国经济的持续快速发展。纵观发达国家，早在上世纪80年代，一直在紧锣密鼓实行电机节能计划，节能技术的电机进行了大量的研究，相继推出了高效率，超高效电机标准，并取得了巨大成功。近年来，政府和制造单位在许多国家推广和使用电机产品，通过对电机的能源效率分析与研究，说明了电机具有相当的重要性，纷纷采取措施，逐步淘汰低效电机和高能量的设备，通过各种能源政策和法规的制定，并开发高能效电机标准和能效标准，研究推广使用高效节能电机，与美国和欧盟标准最具代表性。“十一五”期间，国家开展节能研究的各个方面，重点是工业节能，

8、工业能耗高，电机消耗的比例高占工业用电量的很大比例。如果电机平均增加效率，降低了功率损耗，使功率大幅度降低，以减少能源消耗的目的。电动机是将电能转换成装置的机械能。它是使用由线圈产生的旋转磁场的励磁和作用于转子的鼠笼式铝框架，以形成一个闭合的磁电动回转扭矩。三相异步电动机是感应电动机，定子电流传递到未端，一些磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流短路电流在回路中的磁通变化阻碍，导致短路环部分和没有短路环部分已产生的磁通量相，从而形成旋转磁场。连上电后，转子绕组由于磁场和感应电动势和电流的之间存在的相对运动，即旋转磁场的存在，并通过与相互作用所产生的转子与磁场的相对速度的电磁转矩，转子的转起来，实

9、现能量转换。我国于2002年出台第一部有关电动机的能效标准：GB186132002中小型三相异步电动机能效限定值及节能评价值，2004年国家发展和改革委员会制定了节能中长期专项规划，把高效节能电动机列入第十一个五年计划中的重点节能推广项目，同时于2005年6月对GB18613标准进行修定。2006年8月发布了GB186132006中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级标准。Y系列，Y2系列电动机广泛应用于我国，基本符合国家标准GB18613-2002中的价值有限的能源效率，电动机能效水平可以按照欧盟标准EFF2级来实现。但是欧盟的高效指标EFF1低2至3个百分点，比美国的NEMAE低5至6个

10、百分点，指标比较差距较大。据相关的数据统计，这类电动机在我国的工业生产中占99%，但是在西方工业发达国家所占比重已不足30%。 22 第一章 三相异步电动机的简介1.1三相异步电动机结构三相异步电动机的转子结构分为不同的笼型，并是在两类绕线式异步电动机。笼型异步电机结构简单，成本低，工作可靠，维护方便，已成为生产电动机的最广泛的应用。绕线转子异步电动机由于结构较复杂、价格较高，一般只用在要求调速和起动性能好的场合，如桥式起重机上。定子（固定部分）和转子（旋转部分）是组成异步电动机的基本部分。定子的结构笼型和绕线转子感应电动机基本上是相同的，所不同的是转子的一部分。图1-1 三相异步电动机结构图

11、1.1.1三相异步电动机的定子机座一般由铸铁制成。三相异步电动机的定子是铁心和定子绕组是组成，。碱通常由铸铁制成。定子铁心是有冲有槽的硅钢片叠成，涂有膜和膜之间绝缘漆。三相绕组是用绝缘铜线或铝线绕制成三相对称的绕组按一定的规则连接嵌放在定子槽中。过去用A、B、C表示三相绕组始端，X、Y、Z表示其相应的末端，这六个接线端引出至接线盒。按现国家标准，始端标以U1、V1、W1，末端标以U2、V2、W2。三相定子绕组可以接成星形或三角形，但必须视电源电压和绕组额定电压的情况而定。一般电源电压为380V（指线电压），如果电动机定子各相绕组的额定电压是220V，则定子绕组必须接成星形，；如果电动机各相绕组

12、的额定电压为380V，则应将定子绕组接成三角形。1.1.2 三相异步电动机的转子转子部分是由转子铁心和转子绕组组成的。转子铁心也是由相互绝缘的硅钢片叠成的。铁心外圆冲有槽，槽内安装转子绕组。根据转子绕组结构不同可分为两种形式：笼型转子和绕线型转子。1.2 三相异步电动机工作原理三相绕组接通三相电源产生的磁场在空间旋转，称为旋转磁场，转速的大小由电动机极数和电源频率而定。转子在磁场中相对定子有相对运动，切割磁杨，形成感应电动势。转子铜条是短路的，有感应电流产生。转子铜条有电流，在磁场中受到力的作用。转子就会旋转起来。第一：要有旋转磁场，第二：转子转动方向与旋转磁场方向相同，第三：转子转速必须小于同步转速，否则导体不会切割磁场，无感应电流产生，无转矩，电机就要停下来，停下后，速度减慢，由于有转速差，转子又开始转动，所以只要旋转磁场存在，转子总是落后同步转速在转动。图1-2 三相异步电动机的原理图1.3 三相异步电动机特性分析三相异步电动机