异步电动机设计手册 第2版PDF电子书下载

第2版前言 1

第1版前言 1

第1章　三相异步电动机设计 1

1.1　概述 1

1.1.1　异步电动机的主要性能指标和额定数据 1

1.1.2　异步电动机设计的主要内容和基本工作流程 2

1.2　异步电动机的结构和结构设计概述 3

1.2.1　结构设计的基本内容和原则 3

1.2.2　异步电动机的结构型式 3

1.2.3　几个主要构件的设计问题 10

1.3　铁心和绕组设计 16

1.3.1　主要尺寸确定和电磁负荷选择 16

1.3.2　铁心设计 20

1.3.3　绕组设计 30

1.4　磁路计算 35

1.4.1　异步电动机的磁路 35

1.4.2　每极磁通Ф 35

1.4.3　磁通密度和磁位降计算 36

1.4.4　磁化（励磁）电流计算 41

1.5.1　定子绕组平均半匝长 42

1.5　参数计算 42

1.5.2　电阻计算 44

1.5.3　漏电抗计算 46

1.6　运行性能计算 52

1.6.1　异步电动机的等效电路和圆图 53

1.6.2　定转子电流计算 53

1.6.3　满载电动势计算 55

1.6.4　空载电动势和空载磁路计算 55

1.6.5　损耗计算 56

1.6.6　电动机的力能指标和过载能力 59

1.7　起动性能计算 60

1.7.1　饱和效应计算 61

1.7.2　集肤效应计算 71

1.7.3　起动电流和起动转矩计算 76

1.7.4　起动时间计算 77

1.7.5　起动温升的工程计算方法 79

1.8　异步电动机的通风与温升计算 83

1.8.1　异步电动机的通风型式 83

1.8.2　小型异步电动机的通风计算 87

1.8.3　小型异步电动机的温升计算 89

1.8.4　中型异步电动机的通风计算 92

1.9.1　概述 94

1.8.5　中型异步电动机的温升计算 94

1.9　异步电动机的噪声计算 94

1.9.2　轴承噪声计算 95

1.9.3　通风噪声计算 96

1.9.4　电磁噪声计算 98

1.10　异步电动机的计算机辅助设计 106

1.10.1　概述 106

1.10.2　异步电动机CAD中常用的数学处理方法 108

1.10.3　异步电动机的分析程序 115

1.10.4　异步电动机的综合程序 120

1.11　异步电动机的优化设计 123

1.11.1　优化设计的数学模型 124

1.11.2　优化设计方法 127

1.11.3　优化设计 131

1.12　异步电动机设计专家系统 133

1.12.1　概述 133

1.12.2　专家系统的构成 134

1.12.3　专家系统的设计 140

1.13　三相异步电动机电磁计算程序及算例 146

1.14　附录　三相异步电动机技术数据 161

参考文献 206

2.1　概述 207

第2章　多速异步电动机设计 207

2.2　单绕组多速异步电动机的变极原理 208

2.3　用安导调制法设计反向变极绕组 209

2.3.1　经典的反向变极双速绕组接法——“Dahlander联结法” 209

2.3.2　用安导调制法设计2？（或2？）接法的反向变极绕组 211

2.4　用“槽号相位图法”设计反向变极绕组 218

2.4.1　槽号相位图的意义和画法 218

2.4.2　双极对数槽号相位图的意义和画法 219

2.4.3　用“槽号相位图法”设计2？（或2？／△）接法的反向变极绕组 221

2.4.4　用“槽号相位图法”设计非正规分布反向变极绕组 229

2.5　用“槽号相位图法”设计换相变极绕组 232

2.5.1　3 ？／3？接法的换相变极绕组设计 233

2.5.2　△／？接法的换相变极绕组设计 253

2.5.3　2？接法的换相变极绕组设计 261

2.5.4　△△／？接法的双速绕组设计 271

2.5.5　？接法的换相变极绕组设计 274

2.6　单绕组三速电动机变极绕组设计 280

2.6.1　反向变极的4/6/8极三速绕组设计 280

2.6.2　反向变极的2/4/8极三速绕组设计 284

2.6.3　换相变极的2/4/8极三速绕组设计 288

2.6.4　换相变极的2/4/6极三速绕组设计 289

2.7　双绕组四速电动机变极绕组设计 294

2.8　变极绕组磁动势的谐波分析 304

2.8.1　△接法（或？接法）变极绕组磁动势谐波的定量计算 304

2.8.2　？接法（或？接法）变极绕组磁动势谐波的定量计算 311

2.9　单绕组双速异步电动机的设计特点 313

2.9.1　气隙磁密比BδⅡ/BδⅠ的估算 313

2.9.2　变极绕组方案的优选 315

2.9.3　主要尺寸的确定与磁路计算 316

2.9.4　参数计算 317

2.10　有代表性的变极绕组方案汇编 318

参考文献 329

第3章　锥形异步电动机设计 330

3.1　概述 330

3.2　锥形异步电动机的类型和使用特点 330

3.3　额定数据和要求 331

3.4　设计分析与计算 332

3.4.1　磁路与磁化曲线 332

3.4.2　磁路计算中有关系数的分析与计算 334

3.4.3　三段法磁路计算举例 335

3.4.4　轴向磁拉力计算 341

3.4.5　锥形异步电动机起动性能 346

3.4.6　锥形异步电动机制动性能 350

3.5　电磁设计要点 354

3.5.1　主要尺寸的选取 354

3.5.2　电磁负荷初值的确定 355

3.5.3　定子槽数与定转子槽配合 356

3.5.4　绝缘 356

3.5.5　制动装置型式的选择 356

3.6　锥形异步电动机电磁计算程序及算例 359

3.7.1　实现双速的调速方法 369

3.7　双速锥形异步电动机 369

3.7.2　单绕组双速锥形异步电动机性能预估 371

3.7.3　双速锥形异步电动机设计特点 378

3.8　附录　锥形异步电动机技术数据 379

参考文献 381

第4章　潜水异步电动机设计 384

4.1　概述 384

4.1.1　潜水电动机简介 384

4.1.2　潜水电动机分类 384

4.2　潜水异步电动机的结构 390

4.2.1　充水式电动机 390

4.2.2　充油式电动机 395

4.2.3　干式电动机 399

4.2.4　屏蔽式电动机 400

4.2.5　外装式电动机与内装式电动机 402

4.2.6　上泵型、下泵型与贯流式潜水电泵 404

4.2.7　大型高压潜水电动机的典型结构与主要特点 407

4.2.8　串接式电动机 409

4.3　井用潜水三相异步电动机设计计算 413

4.3.1　额定数据、主要性能指标与运行条件 413

4.3.2　利用系数和主要尺寸比 413

4.3.3　机座号与额定功率 415

4.3.4　绝缘结构 416

4.3.5　电磁设计特点 417

4.3.6　井用潜水电动机的损耗 423

4.3.7　发热与冷却 428

4.3.8　井用潜水电动机的串接 429

4.3.9　井用潜水三相异步电动机电磁计算程序及算例 432

4.3.10　温升计算 445

4.4　通用潜水电动机设计计算 457

4.4.1　电动机主要结构 457

4.4.3　电磁设计特点 458

4.4.2　功率等级 458

4.4.4　通用潜水异步电动机的损耗 464

4.4.5　发热与冷却 465

4.4.6　温升计算 467

4.5　矿用隔爆型潜水电动机设计计算 475

4.5.1　概述 475

4.5.2　主要尺寸的确定 476

4.5.3　电磁设计特点 476

4.5.4　隔爆结构 477

4.5.5　电缆和导线的引入 480

4.6.2　潜水单相异步电动机的类型与主要特点 486

4.6　潜水单相异步电动机设计 486

4.6.1　概述 486

4.6.3　额定数据与主要性能指标 490

4.6.4　运行性能的分析与计算 491

4.6.5　电动机尺寸的确定 496

4.6.6　定转子槽配合 499

4.6.7　定转子冲片主要尺寸 500

4.6.8　定子绕组设计 501

4.6.9　斜槽的选择 507

4.6.10　有效匝数比与电容器的选择 509

4.6.11　潜水单相异步电动机电磁计算程序及算例 511

4.6.12　罩极潜水电动机电磁计算程序 530

4.7　潜水电动机用主要材料 539

4.7.1　定子绕组用绝缘导线 539

4.7.2　转子导条 546

4.7.3　引出扁电缆 548

4.7.4　水润滑轴承 549

4.8　潜水电动机（潜水电泵）的主要标准 553

4.8.1　井用潜水异步电动机（GB/T2818—2002） 553

4.8.2　小型潜水电泵（JB/T8092—1996） 559

4.8.3　离心式潜污电泵（JB/T8857—2000） 562

4.8.4　污水污物潜水电泵（JB/T5118—2001） 564

4.8.5　潜水排污电泵（CJ/T3038—1995） 569

4.8.6　矿用隔爆型潜水电泵（JB/T6762—2004） 571

4.9　附录　潜水异步电动机技术数据 574

第5章　实心转子与复合转子异步电动机设计 596

5.1　概述 596

5.2　实心转子异步电动机的等效电路 598

5.3　实心转子异步电动机的转子参数和工作特性计算 600

5.3.1　透入深度法计算实心转子参数 601

5.3.2　单位磁阻抗法计算实心转子参数 607

5.3.3　应用多层理论分析实心转子中的电磁场及参数计算 612

5.3.4　实心转子异步电动机的性能及工作特性计算 617

5.4.1　实心转子异步电动机电磁场问题综述 618

5.4　实心转子异步电动机的磁场分析 618

5.4.2　饱和、磁滞、涡流及端部效应 619

5.5　实心转子异步电动机的派生结构及性能改进 622

5.5.1　转子表面开轴向窄槽的参数计算和性能分析 623

5.5.2　转子两端加良导体端环的参数计算和性能分析 627

5.5.3　转子两端加良导体端环并开轴向槽的参数计算与性能分析 630

5.6　双层转子异步电动机 631

5.6.1　双层转子异步电动机的原理 631

5.5.4　铁铜（Fe-Cu）合金实心转子异步电动机 631

5.6.2　双层转子电动机的相对功率 633

5.6.3　双层转子异步电动机的转子参数及工作特性计算 636

5.7　复合转子异步电动机 640

5.7.1　复合转子异步电动机的结构及运行原理 640

5.7.2　复合转子异步电动机模型及等效电路 641

5.7.3　复合转子的端部系数Ke 642

5.7.4　复合转子异步电动机的转子参数和性能计算 643

5.7.5　钢套表面开环形槽的复合转子异步电动机 648

5.8　实心转子和复合转子三相异步电动机的设计计算 649

5.8.1　主要尺寸和定子的设计问题 649

5.8.2　实心转子三相异步电动机电磁计算框图 651

5.8.3　复合转子三相异步电动机电磁计算框图 652

5.8.4　实心转子三相异步电动机电磁计算程序 653

参考文献 662

第6章　三相盘式异步电动机设计 663

6.1　概述 663

6.2　盘式异步电动机结构型式和生产工艺的主要特点 664

6.2.1　基本结构型式 664

6.2.2　制动型盘式异步电动机 665

6.2.3　双定子-单转子盘式异步电动机 666

6.2.4　泵机合一的盘式异步电动机 666

6.2.5　盘式异步电动机生产工艺的主要特点 667

6.3　三相盘式异步电动机的主要尺寸和设计的基本关系式 668

6.3.1　主要尺寸 668

6.3.2　设计的基本关系式（主要尺寸方程式） 668

6.3.3　主要尺寸比、直径比和气隙选择 670

6.4　盘式异步电动机的磁路特点和计算方法 673

6.4.1　盘式异步电动机的磁路特点 673

6.4.2　气隙磁密Bδ（r）的分布 673

6.4.3　齿磁密Bt（r）的分布 675

6.4.4　轭部磁密Bj（r）的分布 675

6.4.6　盘式异步电动机磁路的分环计算法 676

6.4.5　盘式异步电动机磁路的平均直径计算法 676

6.4.7　盘式异步电动机磁路尺寸的优化 680

6.5　盘式异步电动机的绕组设计 682

6.6　盘式异步电动机的参数、损耗和性能计算 683

6.6.1　参数计算 683

6.6.2　铁耗计算 684

6.6.3　轴向磁吸力计算 686

6.7　三相盘式异步电动机电磁计算程序 691

6.8　附录 三相盘式异步电动机技术数据 708

参考文献 712

7.2　直线异步电动机的结构 713

7.2.1　直线异步电动机的结构型式 713

第7章　直线异步电动机设计 713

7.1　概述 713

7.2.2　直线异步电动机的结构特点 717

7.3　直线异步电动机的工作原理 719

7.3.1　直线异步电动机的基本工作原理 719

7.3.2　直线电动机与旋转电动机的区别 720

7.4　直线异步电动机的气隙磁场 720

7.4.1　纵向端部效应 720

7.4.2　横向端部效应 721

7.5　直线异步电动机的等效电路 724

7.6　直线异步电动机的设计要点 728

7.6.1　原始数据 728

7.6.2　电磁负荷的取值范围 729

7.6.3　气隙长度的确定 729

7.6.4　初级槽数和槽形的选择 730

7.6.5　绕组设计 730

7.6.6　次级材料的选择和尺寸 734

7.6.7　磁路计算 735

7.7.1　非磁性次级直线异步电动机的电磁计算程序及算例 736

7.7 直线异步电动机的电磁计算 736

7.7.2　钢次级直线异步电动机 742

7.7.3　圆筒型直线异步电动机 755

7.8　附录　直线异步电动机技术数据 762

参考文献 842

第8章　三相交流力矩电动机设计 843

8.1　概述 843

8.1.1　交流力矩电动机的分类 843

8.1.2　三相交流力矩电动机的结构 844

8.2　三相交流力矩电动机的设计要点 845

8.2.1　三相交流卷绕型力矩电动机最大转差率sm的选取 845

8.1.3　三相交流力矩电动机的主要应用 845

8.2.2　三相交流卷绕型力矩电动机额定参数 846

8.2.3　三相交流卷绕型力矩电动机特性系数计算 847

8.2.4　三相交流卷绕型力矩电动机转矩最大变化率计算 847

8.2.5　三相交流导辊型力矩电动机额定参数和最大转差率sm的选择 848

8.3　三相实心钢转子力矩电动机的结构设计 848

8.3.1　实心钢转子厚度的选择 848

8.3.2　实心钢转子长度的选择 849

8.4　三相实心钢转子力矩电动机有关参数计算 851

8.4.1　实心钢转子力矩电动机等效电路 851

8.4.4　实心钢转子力矩电动机堵转电流和转矩计算 853

8.4.2　实心钢转子力矩电动机励磁电阻抗 853

8.4.3　实心钢转子力矩电动机转子等效电阻抗 853

8.4.5　实心钢转子力矩电动机机械特性计算 854

8.5　三相实心钢转子力矩电动机电磁计算 855

8.5.1 三相实心钢转子力矩电动机电磁计算框图 855

8.5.2 三相实心钢转子力矩电动机电磁计算程序及算例 855

8.6　三相导辊型力矩电动机电磁计算 866

8.6.1 三相导辊型力矩电动机电磁计算框图 866

8.6.2 三相导辊型力矩电动机电磁计算程序及算例 867

8.7　附录 三相交流力矩电动机技术条件及规格（部分） 879

参考文献 882

第9章　变频异步电动机设计 883

9.1　概述 883

9.1.1　变频电动机的主要工作原理 884

9.1.2　变频器供电对电动机的影响 885

9.1.3　变频电动机设计特点 886

9.2　变频电动机额定点设计 888

9.2.1　恒转矩负载时额定点的确定 888

9.2.2　风机或水泵类负载时额定点的确定 888

9.3.1　变频电动机极数的确定 889

9.3　变频电动机参数设计 889

9.2.4　变频电动机额定容量的确定 889

9.2.3　恒功率负载时额定点的确定 889

9.3.2　变频电动机主要尺寸设计 890

9.3.3　槽形和阻抗设计 891

9.4　变频电动机槽数的选择 895

9.4.1　槽配合的选取 895

9.4.2　转子槽数对电动机性能的影响 896

9.5　变频电动机绕组及绝缘设计 897

9.5.1　变频电动机绝缘损坏机理 897

9.5.2　变频电动机加强绝缘的措施 899

9.6.1　电磁负荷选择 901

9.6　变频电动机的电磁设计 901

9.6.2　磁通密度计算 902

9.7　变频电动机工作性能计算 903

9.7.1　等效电路 903

9.7.2　谐波磁场 904

9.7.3　定子电流计算 905

9.7.4　转子电流计算 907

9.7.5　转矩计算 908

9.7.6　机械特性曲线 912

9.7.7　变频调速电动机的动态特性 915

9.7.8　损耗计算 917

9.7.9　效率和功率因数 919

9.7.10　变频电动机的温升与散热 922

9.8　变频电动机电源输出特性分析 922

9.8.1　变频器输出谐波分析 923

9.8.2　变频器输出压频曲线 926

9.8.3　低频电压补偿系数 928

9.9　变频电动机电磁设计流程 928

9.10　考虑时间谐波影响的变频异步电动机电磁计算程序及算例 933

9.11　附录　载波频率范围内的谐波性能 947

参考文献 948