YMPS500―6400kW10kVIP54碗式磨煤机用笼型异步电动机的研制与设

【摘要】 毕业论文网 /2/view—12170580.htm　　本文讨论了YMPS500—6 400kW 10kV IP54碗式磨煤机用笼型异步电动机的研制过程，围绕设计过程进行了分析，总结了设计心得，为今后同类产品的设计积累了经验。

【关键词】 　　碗式磨煤机；高起动转矩；低起动电流；电磁设计 　　1.问题的提出 　　磨煤机作为特殊工况下运动的负载，其起动惯量高，要求电动机的起动转矩倍数随之增大，才能在规定的短时间内起动电机并拖动负载，否则会长时间处于堵转，定、转子长时间通过很高的起动电流，电机的导条、端环及定子绝缘的温升会迅速升高，此时及易烧损电机。

本文对该电机的设计与研制进行了分析，以期为该类电机设计开拓一个新的思路。

2.电动机的基本技术参数 　　2.1电动机额定参数及结构特点 　　额定功率：400kW；额定电压：10kV；额定电流：33A；额定频率：50Hz；额定转速：990r/min；绝缘等级：F级；防护等级：IP54；冷却方式：IC611；结构及安装型式：IMB3； 　　2.2依据标准：GB755《旋转电机定额和性能》 　　JB/T7128YTM、YHP、YMPS系列磨煤机用三相异步电动机技术条件。

3.电动机的设计过程分析 　　3.1电磁设计 　　（1）在满足负载起动转矩的要求下，使电机的起动电流倍数≤6.0，起动转矩倍数≥2.0，最大转矩倍数≥2.8； 　　（2）电机转子采用大直径双笼铜条结构； 　　本电机为双鼠笼异步电动机，特点是转子上有两套笼，即上笼和下笼，上笼导条截面积较小，通常用黄铜或青铜等电阻系数较大的材料制成，故电阻较大；下笼导条截面积较大，用电阻系数较小的紫铜制成，故电阻较小；通常两套鼠笼各有自己的端环，可使上下笼因发热而各自自由伸长。

起动时，转子电流频率较高，f2=f1，转子漏抗大于电阻，上下笼的电流分配将决定于漏抗。

由于下笼的漏抗比上笼大很多，电流主要从上笼流过。

因此起动时上笼起主要作用，由于它的电阻较大，可以产生较大的起动转矩，所以常把上笼称为起动笼。

正常运行时，转子电流频率很低，f2=sf1，转子漏抗远比电阻小，于是上下笼的电流分配将决定于电阻，转子电流大部分从电阻较小的下笼流过，产生正常运行时的电磁转矩，所以下笼称为运行笼。

双鼠笼电动机有较大的起动转矩，一般可以带额定负载起动；同时，它在额定负载下运动时也是有较高的转速，因而与较好的运行性能。

3.2.电磁参数的选取 　　（1）该电机的中心高为H=500mm，经过优化分析采用定转子冲片为Φ850/Φ620/Φ423mm，铁芯长610mm，通风道数9，定子槽形为开口槽，为了提高起动转矩，转子槽形为双笼，上导条采用黄铜；（2）槽配合Q1/Q2的选取定、转子槽配合对感应电机的附加损耗、附加转矩、振动和噪声的影响很大，因此选择槽配合时应遵循一定原则：为了减少谐波磁动势，每极每相槽数Q1一般取整数；为减少附加损耗，降低电机温升，应采用少槽—近槽配合；经过计算，本电机槽配合采用54/40；（3）为了避免在起动过程中，产生较强的异步附加转矩，应使Z2≤1.25（Z1+p）；（4）定子接法：10kV Y接，1路；（5）气隙：1.8mm；（6）定子电密：4.1 A/mm2；（7）定子热负荷：1273 A/cm A/mm2；（8）转子导条电密：1.27 A/mm2；（9）定子端环电密：0.26 A/mm2；（10）定子齿磁密：14897GS；（11）定子轭磁密：14859GS； （12）转子齿磁密：11796GS；（13）转子轭磁密；15651GS；（14）气隙磁密：7900GS； 　　4.起动温升的计算 　　电机在拖动高起动惯量负载起动时，往往会遇到起动电流大、起动时间增加这类问题。

因此在电机设计过程中，必须计算起动过程中电机个部分温升，以保证其不超过材料限制。

由于电机在起动过程中时间较短，通常不考虑定子绕组与铁芯之间热传递，将这一过程视为绝热过程。

在起动过程中，若忽略转子铁耗，输入转子的功率一半用来使转子加速；另一半为转子铜耗。

若轴上无负载转矩，则转子损耗等于电动机额定功率乘以机械时间常数的1/2。

当轴上有负载转矩时，不但使起动时间增长，还使电动机产生额外的转子损耗，从而导致转子温升增加。

由上表可见，该产品性能指标满足标准要求，电机如期合格出厂。

该电机电磁设计及结构设计是成功的，为今后设计制造碗式磨煤机用笼型异步电动机积累了经验。

参考文献： 　　[1]《交流电机设计手册》.湖南人民出版社，1977 　　[2]陈世坤.电机设计[M].北京：机械工业出版社，1990 　　[3]傅丰礼，唐孝镐.异步电动机设计手册[M].北京：机械工业出版社，2001。