60HZ进口电机的使用和供电设计论文[样例5]

第一篇：60HZ进口电机的使用和供电设计论文

【摘要】文章阐述了进口高压电机在国内电网上使用的设计原理和实施方法。

【关键词】60HZ进口高压电机；供电系统；设计改造

90年代初期，一橡胶生产公司从北美进口了五台（二手）橡胶设备，其中有两台法雷尔生产的11D密炼机和一台寿力公司生产SL–32型的螺杆空压机。这三台设备的基本状况测试良好，根据公司生产需求，需要尽快安装投运创造效益；但使用这些设备存在一个很大的技术难题：这些设备的驱动装置是60Hz的五台高压电机，无法直接投入我国的50Hz电网。但是如果全部更换为国产50Hz、6KV电机和高压柜，需要增加近100万元费用。为了解决这一技术难题，技术人员针对进口设备的供电系统、开关装置、电机参数等进行了认真分析计算，决定采用变频原理，对该系统进行供电设计改造。

一、设计和改造

（一）设计依据

（2）高压起动柜。主回路三相交流电压为2300V；控制回路电源取至柜内高压PT二次侧，电压为交流120V。300马力以上的电机采用串联交流电抗器方式起动，200马力的电机采用直接起动方式（柜内高压空气断路器线圈电压为直流120V）。

（3）供电系统。进口电机为三相60HZ、2400V交流供电系统；现公司为三相50HZ、35/10KV交流供电系统。

（４）负载特性。负载特性为恒转矩。

（二）配电设计

高压电机的原工作频率应为60HZ，现要工作在50HZ的电网上。为了保证电机的额定电流和功率因数基本不变，电机在变频前后的过载能力等基本性能不变，根据恒转矩负载变频调速原理可知，电机定子的电压与频率的调节必须符合下列规律。即：

电机原来的配电电压为2400V，比电机实际的使用电压2300V高100V，这主要是考虑供电变压器的负载特性和线路压降。

因此采用50HZ供电系统后，电网电压也应比电机实际使用电压略高。根据式（2）的计算公式可以求出50HZ时的电网电压为2000V。

由于这五台二手高压电机起动柜的控制电源取至柜内高压PT二次侧，系统电压下调后，控制电压必然也随之下降。PT变比为20:1，当系统电压降到2000V时，控制电压降为100V。对于50HZ、100V的交流电源能否保证柜内电气元件可靠动作，我们通过试验的方法进行了考证，即采用调压器分别在90V、100V、110V电压值上做10次操作试验，并分别保持2小时，结果柜内电气元件动作都非常稳定，铁芯无异常声音，线圈温升正常。以上试验表明降压降频后，对起动柜运行不存在影响。

（三）变压器设计

公司的高压系统电压为35/10KV，而计算出的五台二手高压电机系统电压为2000V，为了提供这一电压等级，必须设计一台10/2KV的变压器与之匹配。

这五台二手高压电机的总容量为2500马力，其中最大电机容量为1000马力；采用降压降频后，电机总容量降为2083马力（1531KW），最大电机容量降为833马力（612.3KW）。因炼胶设备的载荷不很稳定，负载率偏低，一般仅为电机额定容量的75％左右，所以实际电机运行的总负载大约在1150KW左右。根据最大电机起动电流的要求，经与变压器生产厂家的共同论证，最终选定变压器容量为1600KVA。该变压器交付使用后的主要技术参数如表二：

（四）一、二次保护系统

1600KVA的专用变压器一次侧取至公司总变电室的10KV电网514#间隔，配置过流、速断、瓦斯等保护；二次侧设计为安装一台总柜、两台出线柜，分别配置过流、速断保护。出线柜和起动柜之间用电缆连接，在每台起动柜上分别加装反时限过流继电器，用于单台电机的过流、速断保护。

二、改造后系统的情况

（一）变压器

该变压器投运后，正常使用的负载范围在额定容量的70%－80%之间，当五台电机同时运行时，负载最高可达90%左右。由于变压器过流、速断保护值设定比较合适，各台电机起动或运行时均未造成变压器保护的掉闸故障。因此，变压器的设计比较合理，属于经济运行。

（二）电机

采用降压降频后，两台大电机的运行电流基本与（60HZ时）额定值相符。而三台小电机，运行电流略高一点，但电机温升基本正常。如螺杆空压机一般运行电流在66～72A，（下转第175页）（上接第165页）而额定电流为68.5A。注意，由于电机使用频率降低为50HZ，电机转速下降了16.67%，设备效能也随之下降。

（三）电机起动柜

电机起动柜投运一年来后，没有发生因降压降频造成的开关误动、拒动现象，线圈温升也在规定的范围之内。但因降频后电抗器的电抗值下降，对起动电流的抑制作用减小，因此需要调整电抗器的抽头，增大电抗值，保证电机起动正常。

采用变频原理对进口高压电机进行供电改造，解决了进口设备使用的重大技术难题，不仅确保了进口设备的顺利投运，也为公司节约了大量资金。

第二篇：电机设计论文

12电机设计论文_电动机论文

一、选题的依据及意义

现在社会中，电能是使用最广泛的一种能源，在电能的生产、输送和使用等方面，作为动力设备的电机是不可缺少的一部分。电机在国家经济建设，节约能源、环保和人民生中起着十分重要的作用。发电机主要用于移动电源、风力发电、小型发电设备中；电动机在生产和交通运输中得到广泛使用，电动机主要用于驱动水泵、风机、机床、压缩机、冶金、石化、纺织、食品、造纸、建筑、矿山等机械产品上。随着科学技术的不断创新和工农业的迅猛发展，电气化与自动化水平不断提高，国民经济各部门对异步电动机的需求量日益增加，对其性能，质量，技术经济指标也相应地提出了越来越高的要求。因此，对异步电动机品种，必须适时实地做出更新与发展，以适应各个新兴工业领域不同的特殊要求，特别是对需求量最大的中小型异步电动机，在保证其质量运行，寿命长和能满足使用要求的同时，进一步节约铜、铁等材料，提高效率和功率因数，以提高其经济技术指标与降低耗电量，是具有十分重要的意义。由于Y系列异步电动机具有体积小，重量轻，运行可靠，结构坚固耐用，外形美观等特点，具有较高的效率，有良好的节能效果，而且噪音低，寿命长，经久耐用。作为普遍用于拖动各种机械的动力设备，其用电量在总的电网的总的负荷中占有重要的一席。Y系列共有两个基本系列、十六个派生系列、九百多个规格，能满足国民经济各部门的不同需要。所以设计研究三相异步电动机意义重大。国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）

1、现状

国外公司注重新产品开发，在电机的安全、噪声、电磁兼容等方面很重视。国外的先进水平主要体现在电机的可靠性高，寿命长，通用化程度高，电机效率不断提高，噪声低，重量轻，电机外形美观，绝缘等级采用F级和H级，而且也考虑电机制造成本的降低等国内虽有部分产品已达90年代初的国际水平，但相当部分的产品可靠性差，重量重，体积大和噪声大，综合水平只相当于80年代初期国际水平，其主要原因是制造工艺落后，关键材料的质量和品种不能满足要求，科研和设计工作没有跟上，科研投入少，新产品开发资金匮乏，企业技术创新能力较弱

2、电机行业发展趋势 1）企业在改造中求发展

企业要自己选准位置，立足生求，真抓实干，稳步发展。我国中小电机生产销售受各种因素的影响，变化幅度比较大，企业要看准改革市场，并重点地去占领他，发挥企业自身的优势，例如，目前的稀土永磁电机，大量用于风机、水泵、1 机床、压缩机、城市交通及工矿电动车辆等变频调速装置，预测会有较大的发展前途。2）发展派生、专用系列电机

我们要开拓多用途、多品种派生和符合国外先进标准的电机产品。随着社会的不断前进，科技水平的不断提高，电机行业的不断发展，市场需求会不断变化，电机产品的外延和内涵也不断拓展，电机产品配套面广，它广泛地应用于能源、交通、石油、化工、冶金、矿山、建筑等各个领域，并且电机的通用性逐步向专用性方面发展，打破了过去同一类电机同时用于不性质、不同场合的局面。电机产品正向着专业性、特殊性、个性化方面发展，这也是国外企业发展的最新观点与动向。3）电机要高效、节能

我国中小型电机作为各种机械设备的动力源，其耗电总量已占全国发电量的70%左右。因此，发展中国高效电机，推广节能产品，是响应国家节能政策、实现节能降耗的重要举措。

在产品开发中，以前的科学院所、企业在产品设计采用了许多办法，如采用降低起动力矩、电容补偿、阻尼槽方法来节约电能，但这些都是在频率不变的条件下来实现的。自从有了逆变器后，电源的变频变压变的更加容易，从而可以调节异步电机在最佳工作点上运行，保证出力不变的情况下，可用最大效率和功率因数代替额定效率和额定功率因数，减小了电机尺寸，减轻了电机重量，降低了成本，提高了企业经济效益和社会效益。

4)机电一体化、智能化 随着科学技术的发展，机电一体化技术得到长足发展，同时，各种高新技术也为电机产品注入了新的活力，制造工艺和管理信息化技术通过微电子、计算机、网络技术的应用，国家政策的鼓励、各企业对科技的重视，使新产品开发的周期逐渐缩短，机电一体化、智能化电机（如交流变频调速电机是一种无级调速传动系统）应运而生，调速制造、虚拟制造等先进制造技术推广应用。我国的电机的技术性能水平与发达国家的水平相当。

2、发展趋势

随着国家宏观经济的调整以及市场需求的推动，二十世纪中小型电机的品种将得到更大的发展，尤其是对于发展高效率电机、高品位的出口电机和机电一体化的交流变频电机将会给予特别的重视，而一些新颖的电机，如永磁电机、无刷直流电机、开关磁阻电机等，将进一步完善。同时，随着CAD技术、数控机床、专用加工设备、冷轧矽钢片、F级、H级绝缘材料等新技术、新材料的推广，电 2 机行业的生产方式也将出现新的重大的变化。电机的技术发展动向是向小型化、薄型化、轻量化、无刷化、智能化、静音化、高效化、节能化、环保化、可靠化、精密化、组合化，电机采用新型磁性、导电、绝缘材料。

二、本课题研究内容 本课题主要是研究设计Y802-4三相鼠笼式异步电动机---设计计算.首先根据给定的功率，功率因数，相数，频率及额定相电压确定异步发电机的主要规格。

本课题的主要计算过程如下： 1.额定数据及主要尺寸计算 2.磁路计算 3.参数计算 4.起动计算

根据Y802-4三相鼠笼式异步电动机各性能指标：效率?，功率因数cos?，TSTISTTmax 最大转矩倍数 TN，起动转矩倍数 TN，起动电流倍数 IN 计算出各个参数。

三、本课题研究方案

本课题的研究方案是根据设计任务书并结合所选机型的各参数指标进行复算，通过方案比较，确定电机电磁性能有关的尺寸和数据，选定材料，并核算其电磁性能。最终算计出符合国家有关标准和技术要求的电机参数； 利用计算机进行辅助设计，提高功率因数，提高效率，提高电动机的工作能，节省制造材料。

四、研究目标、主要特色及工作进度

1.研究目标：在原复算方案的基础上既节省材料，又提高性能；将不同方案进行比较，以求得最佳结果。

2、主要特色

进行发电机的电磁设计时，先釆用手算的方法，使各项性能指标都满足。后釆用计算机编程的方法进行计算，得出最优方案。

3、工作进度 3

六、参考文献 [1] 陈世坤 电机设计［M］ 机械工业出版社 2000 [2] 李发海 电机学［M］ 科学出版社 1995 [3] 三相异步电动机设计、原理与试验 沈阳机电学院 [3] 张跃峰 AUTOCAD2004 入门与提高 清华大学出版社 4 目 录 摘

要........................................................................................................................I ABSTRACT..................................................................................................................II 前

言..........................................................................................................................1 第1章 概

述................................................................................................................2 1.1我国电机制造工业发展近况与发展趋势..........................................................2 1.2 电机的分类..........................................................................................................2 1.3三相异步电动机的结构和用途..........................................................................3 1.3.1异步电动机结构............................................................................................3 1.3.2异步电动机用途............................................................................................4 1.4三相异步电动机的基本工作原理和运行特性..................................................5 1.4.1 基本工作原理...............................................................................................5 1.4.2三相异步电动机的工作特性........................................................................5 1.5 三相异步电动机的起动与调速..........................................................................6 1.5.1三相异步电动机的起动................................................................................6 1.5.2三相异步电动机的调速................................................................................7 1.6 感应电动机的主要性能指标和额定参数........................................................8 1.7电机节能..............................................................................................................8 第2章 三相鼠笼式异步电动机的设计方法............................................................10 2.1 电磁负荷的选择与匹配....................................................................................10 2.1.1电磁负荷对电机性能和经济性的影响......................................................10 2.1.2 电磁负荷的选择.........................................................................................10 2.1.3 电荷负荷的匹配.........................................................................................11 2.2 主要尺寸、气隙长度的选取及绕组型式的选择............................................11 2.2.1主要尺寸的选择..........................................................................................11 2.2.2 气隙长度的选取及确定.............................................................................12 2.2.3铁心尺寸......................................................................................................12 2.2.4定子绕组形式和节距的选择......................................................................13 2.3 笼型转子的尺寸设计........................................................................................14 2.3.1 转子槽数选择及定转子槽配合问题.........................................................14 12电机设计论文_电动机论文 2.3.2 转子槽形的选择和槽形尺寸的确定.........................................................15 第3章 三相鼠笼式电动机电磁设计与方案调整....................................................17 3.1鼠笼式电动机电磁方案的设计........................................................................17 3.2电机调整方案....................................................................................................37 3.3 方案结果分析....................................................................................................40 3.4 提高电机工作性能的一些措施........................................................................41 第4章 计算机辅助工具在电机设计的应用............................................................43 结束语..........................................................................................................................45 致 谢.........................................................................................错误！未定义书签。参考文献......................................................................................................................45 Y802-4 0.75 kW三相鼠笼式异步电动机设计 摘 要

本文介绍了Y系列三相鼠笼异步电动机的设计方法,文章首先从异步电机的基本理论及工作特性着手，简单介绍了异步电机的发展近况、基本特性、类型、结构、用途、技术指标、工作原理及运行特性等，为电机设计的做好必要的理论准备。电机设计是个复杂的过程，因此需要考虑的因素、确定的尺寸和数据很多。同时本文也详细阐述了三相鼠笼异步电动机的设计改进调整方案，以及计算机辅助工具的应用，这给电机设计和优化带来了新的契机。

关键词 :三相异步电动机；设计；电磁路参数；工作性能；优化方案 Y802-4 0.75KW Three-phase Squirrel-cage Induction Motor Design Abstract In this paper, Y series three-phase squirrel-cage induction motor design method, the article first of all, from the basic theory of induction motor characteristics and the work to proceed, briefly introduced the latest development of the induction motor, the basic characteristics, type, structure, purpose, technical indicators, the working principle and operation characteristics, designed for the motor to make the necessary preparations for the theory.Electrical design is a complex process and therefore need to take into consideration to determine a lot of size and data.At the same time, this article also detailed three-phase squirrel-cage induction motor to improve the design of adjustment programs, as well as the application of computer-aided tools, this motor design and optimization to bring a new opportunity.Keyword: Three-phase asynchronous motor;design;electromagnetic parameters;performance;optimization program 前 言

现在社会中，电能是使用最广泛的一种能源，在电能的生产、输送和使用等方面，作为动力设备的电机是不可缺少的一部分。中小型电机行业是机械工业的重要组成部分，在国民经济中起着举足轻重的作用。发电机主要用于移动电源、风力发电、小型发电设备中；三相异步电动机在生产和交通运输中得到广泛使用，例如，在工业方面，它被广泛用于拖动各种机床。水泵、压缩机、搅拌机、起重机械等。在农业方面，他被广泛用于拖动排灌机械、脱粒机及各种农产品的加工机械。在家用电器和医疗器械和国防设施中，异步电动机也应用十分广泛，作为拖动各种机械的动力设备。随着科学技术的不断创新和工农业的迅猛发展，电气化与自动化水平不断提高，国民经济各部门对异步三相异步电动机的需求量日益增加，对其性能，质量，技术经济指标也相应地提出了越来越高的要求。因此，对三相异步电动机性能提出了许多新的更新的要求，必须适时实地做出更新与发展，以适应各个新兴工业领域不同的特殊要求，特别是对需求量最大的中小型三相异步电动机，在保证其质量运行，寿命长和能满足使用要求的同时，进一步节约铜、铁等材料，提高效率和功率因数，以提高其经济技术指标与降低耗电。三相异步电动机已有近20年多年的研制开发、设计和生产史。尤其近些年来,随着研制开发技术的不断创新、迅速发展和完善，如集成化技术、智能化技术、网络化技术、虚拟技术等，设计出 ―更快、更精、更净‖的产品。第1章 概 述

1.1我国电机制造工业发展近况与发展趋势

电动机制造是我国机械工业中较大的行业之一，它既是关系到各行各业自动化的重要基础产品，又是与人类生活密切相关的面广量大、品种繁多的通用产品。电动机是把电能转变为机械能的主要执行部件，国内60%～70%的发电量被电机所消耗。因此，电机产品的品种、数量和质量各种性能水平的提高和发展，都会直接影响国民经济各部门成套设备的发展水平。

20世纪40年代以前，我国电机制造工业极端落后。50年代以仿制国外产品为主，60年代起走上自行设计的道路。在此之前只能生产一般中小型电机，而且批量小，品种单一。我国所生产的电动机大多是六十年代发展的产品, 部分是七、八十年代引进的国外移植产品,与国外同行业相比, 其技术水平、产品质量、结构工艺、制造能力、自动化程度等均偏低,仍有不小的差距。

解放五十多年来，国内的电机制造业通过广大工程技术人员的不懈努力，在非常落后的基础上逐步建立起较为完整的电机制造工业体系，无论是在发展品种、提高产品质量方面，还是在数量方面，都取得了世人瞩目的成绩，为工业的发展和人民生活水平的提高做出了巨大的贡献。我国已能独立自主地生产各种中小型电机，国内产品已经发展到100 多个系列，500多个品种，年生产能力达到5500万kW以上，基本上满足了社会各个方面对电机产品的需求。

随着电机理论的不断完善，高新技术的快速发展，可以预言：未来的电机产品将朝着高性能化、智能化、微型化和网络化的方向发展。1.2 电机的分类

电机是以磁场为媒介进行电能与机械能相互转换的电力机械。电机在国民经济各个领域得到广泛应用。需要的电机的种类各不相同，性能各异。电机的分类方法也用很多，故电机的种类也有很多。

1）按工作电源分类： 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。2）按结构及工作原理分类： 根据电动机按结构及工作原理的不同，可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。12电机设计论文_电动机论文

3)按转子的结构分类： 根据电动机按转子的结构不同，可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。

4)按用途分类： 可分为驱动用电动机和控制用电动机。

我国目前生产的三相异步电动机月100个系列额，500多个品种，500多个规格。按电机尺寸分成大、中、小型。

大型：中心高H > 0.63m,定子铁心外径Di > 1m,功率范围在400KW以上，电压为300 V和600 V。

中型：中心高H =(0.355——0.63)m,定子铁心外径Di =（0.5——1.0）m,功率范围在（45——1250）KW以上，电压为380 V和3000 V和6000 V。

小型：中心高H =(0.08——0.315)m,定子铁心外径Di =（0.12——0.5）m,功率范围在（0.55——132）KW以上，电压为380 V。Y（IP44）系列的中心高H =(0.08——0.28)m,定子铁心外径Di =（0.12——0.445）m，共11个机座，功率范围为（0.55——90）KW，电压380V。1.3三相异步电动机的结构和用途 1.3.1异步电动机结构

（1）固定部分有定子绕组、定子铁心、机壳、端盖、风罩。

定子绕组是电动机的电路部分，通入三相交流电产生旋转磁场的绕组。由三个在空间互隔120°电角度、队称排列的结构完全相同绕组连接而成，这些绕组的各个线圈按一定规律分别嵌放在定子各槽内。定子铁心是电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。通常是用轧成厚0.5或0.35毫米的硅钢片叠成的（如图1）。机壳是用来支撑定子铁心和电动机端盖。端盖是用来支撑电动机的转动部分（一般指转子）。风罩保护风叶同时又起到通风的风路作用。图1 定子铁心

（2）转动部分有转子铁心、转子鼠笼、转轴、起动开关、轴承、风叶。转子铁心是整个电动机磁路的一部分，一般使用硅钢片DR510-50，DR280-35。转子鼠笼起转子绕组的作用转子的导条均由鼠笼的端环所短路，形成一个多相的电路（如图2）。鼠笼的材料一般采用高纯铝L01～L05。转轴是作为支撑转子铁心和传递力矩最不可缺少的结构部分。轴承主要是连接转动部分与不动部分。风叶主要是冷却电动机。图2 鼠笼转子（3）其他部分有出线盒、铭牌、起动或工作电容器。（4）三相异步电动机的总结构图 图3 封闭式三相笼型异步电动机结构图

1—轴承；2—前端盖；3—转轴；4—接线盒；5—吊环；6—定子铁心； 7—转子；

8—定子绕组；9—机座；10—后端盖；11—风罩；12—风扇 1.3.2异步电动机用途

对于小型异步电动机来说，用途是十分广泛的，常作为各类机械中的主要动力元件。Y系列小型异步电动机根据需要，既可以用于正常的工作环境，又可在潮湿、多尘、湿热、多霉和日晒雨淋、严寒酷暑，冲击波动，有爆炸危险和腐蚀性环境中使用，既可恒速传动，又可变速传动。这类电机既可连续工作，有可断续工作。因此广泛用于各种机床，风机，水泵，压缩机和传输机，农业食品加工 等各类机械设备。

1.4三相异步电动机的基本工作原理和运行特性 1.4.1 基本工作原理

电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全 电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。如 右图4是三相交流异步电动机转子转动的原理图(图中只示出两根导条)，当磁极沿顺时针方向旋 转，磁极的磁力线切割转子导条，导条中就感应出 电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运 动是相对的，假如磁极不动，转子导 条 沿逆时针

方向旋转，则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下，闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用，而使转子导条受到电磁力F，电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩，转子就转动起来。异步电动机的工作原理用箭头式子可以简单的表示如下：

定子绕组通入三相交流电流?产生旋转磁场?切割转子绕组? 转子绕组产生感应电势?转子中产生感应电流?转子电流与磁场作用?产生电磁转矩?运行。

1.4.2三相异步电动机的工作特性

异步电动机的工作特性是指在额定电压及额定频率下，电动机的主要物理量转差率，转矩电流，效率，功率因数等随输出功率变化的关系曲线。1转差率特性 ○ 通常把同步转速n1和电动机转子转速n二者之差与同步转速n1的比值叫做转差率，用s表示。关于转差率的定义如下：当电机的定子绕组接电源时，站在

s?定子边看，如果气隙旋转磁通密度与转子的转向一致，则转差率s为：n1?n；n1 如果两者转向相反，则：s?n1?n。式中的n1、n都理解为转速的绝对值s是n1 一个没有单位的数，它的大小能反映电动机转子的转速。随着负载功率的增加，转子电流增大，故转差率随输出功率增大而增大。2转矩特性 ○

异步电动机的输出转矩：转速的变换范围很小，从空载到满载，转速略有下降，转矩曲线为一个上翘的曲线（近似直线）。3电流特性 ○

空载时电流很小，随着负载电流增大，电机的输入电流增大。4效率特性 ○

其中铜耗随着负载的变化而变化（与负载电流的平方正比）；铁耗和机械损耗近似不变；效率曲线有最大值，可变损耗等于不变损耗时，电机达到最大效率。异步电动机额定效率载74-94%之间；最大效率发生在(0.7-1.0)倍额定效率处。5功率因数特性 ○

空载时，定子电流基本上用来产生主磁通，有功功率很小，功率因数也很低；随着负载电流增大，输入电流中的有功分量也增大，功率因数逐渐升高；在额定功率附近，功率因数达到最大值。如果负载继续增大，则导致转子漏电抗增大（漏电抗与频率正比），从而引起功率因数下降。1.5 三相异步电动机的起动与调速 1.5.1三相异步电动机的起动（1）直接起动

直接起动是用闸刀开关或接触器把电机的定子绕组直接接到具有额定电压的电源上。是一种最简单而应用广泛的起动方法。1）优点：无需附加起动设备，操作方便；

2)缺点：起动电流大，起动转矩小，须足够大的电源； 3)适用条件：小容量电动机带轻载的情况起动。（2）降压起动

用降低电机端电压的方法限制制动起动电流，待电机转速接近正常转速后，再将端电压升高到额定电压。如果电源容量不够大，可采用降压起动。即起动时，降低加在电动机定子绕组电压，起动时电压小于额定电压，待电动机转速上升到一定数值后，再使电动机承受额定电压，可限制起动电流。1)Y-Δ降压起动 2)自耦变压器降压起动 3)电阻降压或电抗降压起动 4)延边三角形降压起动（3）软起动

软起动就是在电动机(鼠笼式)定子回路串入有限流作用的电力器件来实现电机的起动。通过这种方法降低起动电流。软起动是采用软件控制方式来平滑起动电动机，一方面在控制方式上以软件控制强电，另一方面在控制结果上将电动机的起动特性由―硬‖平滑变为―软‖。软起动过程中产生高次谐波，对周边环境要求比较高，同时起动设备投资非常大；但它起动时无冲击电流，可保持平滑起动，并且可根据负载情况实现自由无级的起动。软起动方式：○1 液阻式软起动 ○2 磁控式软起动 ○3 智能式软起动。

1.5.2三相异步电动机的调速

三相异步电动机转速公式为： n?60f1?1?s? p 从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。异步电动机的调速主要有三种方法.1、变极调速 n1?60f1，异步电动机正常运行时，转子转速n略低于n1，所以，一旦p p改变，n1改变，n也随着改变。1）Y→YY 变极调速 属于恒转矩调速方式 2）Δ→YY变极调速 属于恒功率调速方式

2、变频调速 异步电动机的转速：n?60f1?1?s?。当转差率S变化不大时，n近似正p 比于频率f1，可见改变电源频率就可改变异步电动机的转速。常用的异步电动机变频调速控制方式通常有两种，即恒转矩变频调速和恒功率变频调速。

（1）恒转矩变频调速。电机变频调速前后额定电磁转矩相等，即恒转，T?TTeNTeN矩调速时，有。

（2）恒功率变频调速。电机变频调速前后它的电磁功率相等，即 ''。Pem?TTem?1?TTem?1 12电机设计论文_电动机论文

3、转子回路串电阻调速

转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。串电阻前后保持转子电流不变，则有： R2R2?R?，cos?2?cos?2N ?SNS 电磁转矩为： Tem?CM?mI2cos?2，保持不变，即属于恒转矩调速。1.6 感应电动机的主要性能指标和额定参数 感应电动机的主要性能指标、基准值和额定参数。1.7电机节能

电动机广泛应用于工业、商业、公用设施和家用电器等各个领域，作为风机、水泵、压缩机、机床等各种设备的动力。中小型三相异步电动机是电力机械的最主要的原动机。目前中国电动机消耗的电量约占全国用电量的60％，而中小型电动机占到全国电动机功率的75％，若把中小型电动机的效率平均提高一个百分点，一年可节电20多亿kWh。由此可见，电动机的节能潜力巨大，提高中小型电动机的能源效率是工业终端设备节能的一个重要方面。一般采取的节能措施如下：

1、选用节能电动机 Y系列三相异步电动机是全国统一设计的新系列小型鼠笼转子电动机。Y系列电动机效率较高，全系列加权平均效率为88.27%，比J02系列高0.41%,起动转矩比J02系列平均提高30%，因此有利于用户既满 足对起动转矩要求高而又

可选用容量较小的电动机。这有利于提高节电效果。

2、合理选择电动机容

一般电动机负载的系数在0.5-1范围内为高效区。电动机容量要根据生产机械需要的功率来决定。但实际中往往会出现―大马拉小车‖的现象，由于容量选择不合理，使电动机经常处于轻载状态，致使功率因数降低，增加线路损耗。所以要根据不同负载合理选择电动机。

3、异步电动机采取调速节电

目前，风机与泵类设备常用调节阀门或挡板开启度的方法来调节流量，电能浪费很大。而用电动机调速来调节流量，可使风机、泵长期在高效率状态运行，节电可达30%-60%a。表1列出异步电动机几种常用的调速方式及特点。在工农业生产中可根据电机、场地、调速要求等情况选择调速方案。对于不同的负载类型选用不同类型的电动机，可以获得良好的节电效果。

(1)可变转矩型异步电动机。其最大转矩和额定转矩都和转速成正比，故低速时最大转矩和额定转矩都只有高速时的一半(倍极比电动机)，而额定功率只有高速额定功率的1/4。这类电动机适合泵、风机使用，因它的特性基本上与负载特性配合。接线方式是低速时为串联Y,高速时为并联Y。

(2)恒转矩型异步电动机。其最大转矩和额定转矩近似地保持不变，额定功率正比于转速。这类电动机适合传送带、压缩机和机床进给机构使用接线方式是:低速时为串联0,高速时为并联Y(3)恒功率型异步电动机。其最大转矩和额定转矩反比于转速。这类电动机适合于金属切削机床、卷扬机等。接线方式是:低速时为并联Y,高速时为串联△。

第2章 三相鼠笼式异步电动机的设计方法 2.1 电磁负荷的选择与匹配

2.1.1电磁负荷对电机性能和经济性的影响

/由于正常电机中系数?p、KNM、与Kdp实际上变化不大，因此在计算功率P/ 与转速n一定时，电机的主要尺寸决定于电磁负荷A、B?。电磁负荷越高，电机尺寸将越小，重量越轻，成本也越低。这就是在一般可能情况下，一般希望选取较高电磁负荷和B?的原因。但电磁负荷选取与众多因素有关，不但影响电机有效材料的耗用量，而且对电机参数、起动和运行性能、可靠性都有重要影响。（1）线负荷A较高，气隙磁密B?不变 1 电机体积和尺寸的减小，可节约钢铁材料 ○ 2 B?一定时，由于铁心重量减小，铁耗随之减小 ○ 3 绕组用铜量增加 ○ 增大了电枢单位表面上铜耗，绕组温升增高 ○ 5 影响电机参数和电机特性 ○（2）气隙磁密B?高，线负荷A不变 电机体积和尺寸的减小，可节约钢铁材料 ○ 2 电枢基本铁耗增大 ○ 气隙磁位降和磁路饱和程度增大 ○ 4 影响电机参数和电机特性 ○ 2.1.2 电磁负荷的选择

电磁负荷与预防护等级、冷却方式、转子结构、绝缘等级及电压有直接关系。决定电磁负荷时。对于小型电机而言，各种产品之间磁密的波动范围不大。只是对于断续运行电机或者最大转矩要求高、功率数允许略低的产品，磁密可以略高。但电密及热负荷AJ1波动较大。当磁密及J1选定后，根据电磁负荷的匹配关系，求取转子电密及调整定子齿部、轭部的磁密，电磁负荷选得高，就节省材料，但它受效率?,cos?及温升约束，不能选得过高。在推荐的范围内： A 随功率增加而增加，减少A可提高过载能力； ○ 2 B? 随极数增加面增加，降低B?可提高cos?； ○ J1 则随功率增加而减小，随散热能力提高而提高。同时绕线转子的J1要比○

笼型转子的J1选低5%——10%；断续运行的可比连续的选的高些。2.1.3 电荷负荷的匹配

电磁负荷的匹配直接影响电机的温升（定子绕阻温升），尽管随着电机类型不同，温度场分而亦不同，但仍有一个共同的规律。就散热而言，转子热量有很大一部分要先传给定子，再经机座或通风道，与定子热量汇集在一起传给周围介质。

对于Y系列电机而言，磁负荷亦应遵循类似的规则，转子部分损耗很小，转子部分磁密只要在推荐范围内选取，其损耗可忽略不计。电机总的铁耗可以以为仅由定子齿部铁耗及定子轭部铁耗两部分构成。当铁心尺寸确定后，铁耗随磁密的增加而增加。对于4极电机而言，齿、轭磁密相近时，由于轭部体积较大，其铁耗常常是齿部好几倍。所以设计人员常将轭部磁密选项得较低，齿部选得较高，这从计算结果看是合适的，但在散热途径中齿部的散热不如轭部；同时，齿部磁密偏高，这会使其脉振损耗显著增加，这些从计算结果很难察觉，但却往往导致温升增高，因此齿部磁密不宜偏高。

2.2 主要尺寸、气隙长度的选取及绕组型式的选择 2.2.1主要尺寸的选择

设计的主要任务是确定电动机的主要尺寸，选择定转子磁路结构，设计定转子冲片和选择绕组数据，然后利用有关公式对初始设计方案进行较核，调整电动机的某些设计参数，直至电动机的电磁设计方案符合技术经济指标求。

三相鼠笼异步电动机的主要尺寸包括定子内径Di1和电枢计算长度lef 6.11P'P' 决定电机主要尺寸的基本关系式：Dl?'.?CAABnnapKNmKdp1?2i1ef 其中感应电动机的计算功率P/为：P'?m1E1I1 由于感应电动机额定功率为：PN?m1UN?I1?cos? 比较上两式，则有P'?E1iPN UN??.cos? 在生产实际中，设计感应电机时往往只需参考已经制定的同类型、相近规格电机的尺寸。一般来说，三相异步电动机的设计可有如下两种情况：(1)直接利用某特定的定子冲片，以提高电动机定子冲片的通用性和缩短电动机的研制周期。在此情况下，由给定的定子冲片，即可知道定子冲片内径，再由电动机的功率和电机常数选取电枢计算长度。

(2)在给定电动机的性能指标，而无其他限制。此时根据预估的电磁负荷，有电动机的功率和转速可选定电动机的Di21Lef，然后凭经验选取一定的主要尺寸比Lef ?1，得出电机的主要尺寸。2.2.2 气隙长度的选取及确定

气隙?的数值基本上决定于定子内径、轴的直径和轴承间的转子长度。异步电动机的气隙长度是影响制造成本和性能的重要设计参数，它的取值范围很宽，选得小，可使励磁电流降低而提高功率因数，但槽漏抗也随之增加，使起动转矩、最大转矩降低。过小的气隙也容易招致定、转子相擦。但若选得大，则情况刚好相反。在异步电动机设计选取气隙时，需考虑多种影响。

从电抗去磁能力考虑，较小的?对提高抗去磁能力有利，但由于制造和装配工艺的限制，气隙不能取的太小。与材料有关，较小时，抗去磁能力相对较差?宜取小些。极数是选取? 值需考虑的重要因数。2.2.3铁心尺寸 铁心的尺寸指定子铁心外径、内径、转子铁心内径及铁心长。铁芯冲片一般由相互绝缘的0.5mm厚硅钢片冲成，冲片内圈有均匀分布的槽，用来嵌放定子绕线。当冷却方式、工作制不同时，可参考下列关系选取铁心尺寸。

自冷式（不带内、外风扇）电机，当上列其他特征与自扇冷（IC0104）产品的相同时，若维持相同的输出功率，应选比后者高2——3个功率等级的电机铁心尺寸。

断续运行（以S3、FC=40%工作制为代表）电机，当上列其他特征均与连续

12电机设计论文_电动机论文

运行的相同，并维持相同的功率时，可选取比连续的低约1个功率等级的铁心尺寸。若为工作制时，FC分别为15%、25%、60%，则应分别在40%的基础上乘以1.4、1.19及0.845，即为在同一铁心下分别对应的输出功率。若维持功率不变，可据此近似地推算出铁心尺寸。2.2.4定子绕组形式和节距的选择

绕组的形式，连同其结构参数对电机的所有电气性能均产生不同程度的影响。不同的形式的绕组按照各自的特性有不同的适用范围。

1、单层链式绕组

优点：○1 槽内无层间绝缘，槽利用率高，散热好； ○2 同一槽内的导线都属于同一相，在槽内不会发生相间击穿。3 线圈总数比双层少一半，嵌线比较方便，节约嵌线工时； ○ 缺点：○1 不易做成短距，磁势波形比双层绕组差； 2 电机导线较粗时，绕组嵌放和端部的整形比较困难； ○

图 5 24槽 节距1—6 单层链式

通过改善磁动势波形是使气隙磁动势分布接近正弦波，即其谐波含量减少了，由此带来的效果是附加损耗，电磁噪声减小了；T-S曲线与的形状也改善了，即减少了附加转矩，提高了起动过程的最小转矩；提高绕阻系数则意味着使Bg下降，cos? 及效率都得到提高，或者保持Bg不变，适当减少匝数，或者缩短 铁心，即收到节铜或硅钢片的效果。

2.3 笼型转子的尺寸设计 2.3.1 转子槽数选择及定转子槽配合问题 笼型转子感应电机在选取转子槽数时，必须与定子槽数有恰当的配合。如果配合不当，会使电机性能恶化。下面就槽配合对附加损耗、附加转矩、振动与噪声等的影响作扼要的介绍。（1）槽配合对附加损耗的影响 感应电机的附加损耗主要由气隙谐波磁通引起。这些谐波磁通在定转子铁心中产生高频损耗（表面损耗和齿部脉振损耗），在笼型转子中产生高频电流损耗。其中以定、转子齿谐波的作用最为显著。

当定、转子槽数相等时，定子齿谐波磁通不会在转子中产生高频电流损耗。当定、转子槽数很接近时，转子齿中由定子齿谐波磁通引起的脉振较小，脉振损耗也就较小。同理，定子齿中由转子齿谐波磁通引起的脉振损耗也较小。（2）槽配合对异步附加转矩的影响

异步附加转矩是某一极对数的定子谐波磁场与由它感应于转子中的电流所建立的同一极对数的谐波磁场相互作用而产生的。这两个磁场之间有直接的依赖关系。定子?次谐波磁势产生的异步附加转矩最大值与基波磁势产生的起动转矩之比： Tvmax Tst 1Xm?K2vKskv???。'?2vR2KK?21sk1? 2（3）槽配合对同步附加转矩的影响

如果定子某一个谐波磁场感应于转子中的电流所建立的某一谐波磁场的极对数，等于另一个定子谐波磁场的极对数，则在某一转速下，这两个极对数相等的定转子磁场可以在空间上同步旋转而相对静止，因此它们相互作用而产生一个象同步电机一样的转矩，称为同步附加转矩。同步附加转矩迭加在电动机的异步转矩上，使电机的转矩特性曲线发生畸变，影响电机的起动性能。其中，由定子齿谐波磁场和转子齿谐波磁场所构成的附加同步转矩最严重。（4）槽配合对振动和噪声的影响 当槽配合符合下列条件时，定、转子齿谐波磁场将引起电机振动和噪声： Z1?Z1?i ? ??i?1,2,3......? Z2=Z1?2p?i? 同样，定、转子相带谐波磁场与转子一阶齿谐波引起振动和噪声的条件为： Z1?2pm1k1? ??k1?0,i?1,2,3......? Z2=2pm1k1?i?（5）感应电机定、转子槽配合的选择

定、转子槽配合对感应电机附加损耗、附加转矩、振动和噪声等影响很大。通常在选择槽配合时主要考虑下列原则： 1）为了减小附加损耗，应采取少槽近槽配合

2）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?。3）为了避免在起动过程中，产生较强的同步附加转矩、振动和噪声，应避免采用下表1第4项所列的槽配合。表1 2.3.2 转子槽形的选择和槽形尺寸的确定

（1）转子槽形 感应电动机笼型转子槽型种类很多。如下图6 图 6 感应电动机笼型转子常用槽型

a）、b）平行齿 c）、d）平行槽e）凸形槽f）刀型槽 g）、h)闭口槽i）双笼转子槽j）梯形槽（2）转子槽形尺寸的确定

转子槽形尺寸对电动机的一系列性能参数如：起动电流、起动转矩、最大转矩、起动过程中的转矩（即T-s曲线的形状）、转差率、转子铜耗、功率因数、效率和温升等有相当打的影响。其中起动转矩、起动电流、最大转矩和转差率与转子槽型尺寸的关系最为密切。此外还要重点考虑起动性能的要求；估算转子导条电流；初步给定导条电流密度；计算导条截面积；由导条截面积、槽形以及转子齿、轭部磁密，确定转子槽具体尺寸，槽口部分主要由工艺确定。（3）端环的设计

转子端环的设计与转子槽的设计相类似，在保证是够起动转力的前提下应尽使端环原型小一点，以节约铝材料和提高电动机的品质因数。1）类似槽形尺寸确定

2）为利于散热，电流密度低于导条电密 图 7 端环设计尺寸图 第3章 三相鼠笼式电动机电磁设计与方案调整 本章详细阐述Y90S—4 0.75 kW异步电动机的设计，该电机为一般用途的鼠笼式全封闭自扇冷式三相异步电动机，定子绕组为铜线，绝缘等级为B级，其基本结构防护要求达到国家电工委员会外壳防护等级IP44的要求。满足国内标准，向某些国际表准及某些发达国家标准靠拢，贯彻―三化‖——标准化、系列化及通用化的要求。3.1鼠笼式电动机电磁方案的设计

一、额定数据及主要尺寸 1．输出功率P2 P2=0.75kW 2．外施相电压U1 U1=220V 3．功电流IKW I? P2?1030.75?103 KW m=1?U1 3?220=1.1363636A 4．效率?? ??=0.77 5．功率因数cos?? cos??=0.763 6．极数p p=4 7．定子槽数Q1 Q1=24 转子槽数Q2 Q2=22 8．定子每极槽数 QP1? Q1p=24 4=6 转子每极槽数 QQ222P2? p=4 =5.5 9．定、转子冲片尺寸见右图8，图9 单位（mm）图 8 定子冲片尺寸 P2=0.75 kW U1=220 V IKW=1.13636A ??=0.77 cos??=0.763 p=4 Q1=24 Q2=22 QP1=6 QP2=5.5 图 9 转子尺寸

12电机设计论文_电动机论文 10．极距?P ?P? ??Di1= ??75 p 4 =58.9049 11．定子齿距t1 t1??75 1? ??DiQ= =9.8175 1 24 12．转子齿距t2 t??D22? = ??74.5 Q2 22 =10.6385 13．节距y y=5 14．转子斜槽宽bSK bSK=9.8175 15．每槽导体数16．每相串联导体数 ZQ1?Z1Z?1? ?1 m=24?103

Z1 Z1=103 1?a1 3?1=824 式中：

a1=1 17．绕组线规（估算）式中： 导线并绕根数·截面积 N?? I?1 1?S1? N?? 1?S1（mm22）a 1??1 = 1.9342 1?6.19 =0.3125 定子电流初步估算值 I? IKW1.1363636 I/1?1 ???cos??=0.77?0.763=1.9342 定子电流密度?? 1 ??? 21查表得?1=6.19A/MM 18．槽满率（1）槽面积 2R?bS1??? ?R2 SS?2hS?h?2 =2?3.9?5.7??3.92?2 8.6?2??2 =70.2023mm2 18 ?P=58.9049 mm t1=9.8175mm t2=10.6385mm y=5 bSK=9.8175mm Z1=103 Z?1=824 a1=1 N??S? 11=0.3125 ?? 1=6.19 A/mm2 SS=70.2023mm2（2）槽绝缘占面积（3）槽有效面积（4）槽满率

绝缘厚度Ci 导体绝缘后外 槽契厚度h 19．铁心长l 铁心有效长 净铁心长lFe 铁心压装系数KFe 20．绕组系数（1）分布系数 式中： S? i?Ci???2hS??R??? =0.25（2*8.6+?*3.9）=7.5845 mm2 Se?SS?S =70.2023-7.5845=62.6178 mm2 SN1?Z1?d21*103*0.f? S=69 =0.7831 e 62.6178Ci=0.25 mm d=0.69 h=2 无径向通风道leff?l?2g =80+0.25*2 =80.5 无径向通风道lFe?KFe?l =0.95*80=76 KFe?0.95 Kdp1?Kd1?Kp1 =0.9659265*1=0.965926 sinq? ?30?1?sin??2?Kd1 ? ?2?=?2?q30 1?sin 2 2?sin2=0.965926 q1? Q124 mp= 3*4 ?2 1???p?Q=30 1 19 S2i=7.5845 mm Se=62.6178 mm2 Sf=0.7831 Ci=0.25mm d=0.69mm h=2mm leff=80.5mm lFe=76mm KFe?0.95 Kdp1=0.965926 Kd1=0.965926 q1=2 ??30（2）短距系数 Kp1?sin???90?? =1 式中： ?? y5 Q=?0.8333 p16 21．每相有效串联导体Z?1?Kdp1?Z?1?Kdp1 数 =824*0.965926 =796

二、磁路计算 22．每极磁通 ?? E1?108 2.22f?Z ?1?Kdp1 ?194.596*1082.22*50*796 =220261.7 式中： E?? 1???1??L??? U1 ??1?0.115475 ?*220=194.6 23．齿部截面积（1）定子 ST1?bT1?lFe?QP1 =4.7569*76*6 =2169.16（2）转子 ST2?bT2?lFe?QP2 =4.99495*76*5.5 =2068.89 24．轭部截面积（1）定子 S? C1?hC1?lFe =10.2667*76 =780.2667 mm2 式中：定子轭部磁路计? ?D1?Di11 算高度h? hC1 C1 2?hS?3 R 圆底槽 ? 120?752?13.5?1 3 *3.8 ?10.266720 Kp1?1 ??0.83333 Z?1?Kdp1=796 ?=220261.7 E1=194.6 V ST1=2169.16 ST2=2068.89 SC1=780.2667 h? C1? 10.2667 mm（2）转子

式中：转子轭部磁路计? SC2?hC2?lFe =11.75*76 Sc2=893 算高度h? C2平底槽

25．空气隙面积26．波幅系数

27．定子齿磁密28．转子齿磁密29．定子轭磁密30．转子轭磁密31．空气隙磁密=893 mm2 h? ?D2?Di2C2 2?h?2R3 dK2 74.5?26 ? 2 ?12.5 ?11.75mm Sg??p?leff =58.9049*80.5 =4747.84mm2 F最大? S?平均? =1.455 B? T1?FSS T1 ?1.455* 220261.7 2169.16 =14774.4 GS B? T2?FSS T2 ?1.455* 220261.7 2068.89 =15490.4 GS BC1?12??S C1 ? 12*220261.7780.2667 =14114.5 GS B1?C2?2?S C2 ? 1220261.72*893 =12332.7 GS B? g?FS S g 21 S?=4747.84 FS=1.455 BT1=14774.4 GS BT2=15490.4 GSBC1=14114.5 GS BC2=12332.7 GSBg=6758.6 GS ?1.455* 32．查附录Vl得 220261.7 =6758.6 GS 4741.8 atT1=17.8 atT2=26.7 atC1=13.2 atC2=7.22 33．齿部磁路计算长度 定子: 半开口平底槽 转子:平底槽 =9.2+ ? hT1?hS1?hS2 'hT1=10.4667mm 1 *3.8=10.4667 mm 3 'hT2=12 mm ? hT2?hR1?hR2=12 mm 34．轭部磁路计算长 定子: ? lC1?? ? ???D1?hC1?? 转子: 2p ??120?10.2667?? 8 ?43.0922mm ? ???Di2?hC2? lC2? 2p ??26?11.75?? 8 ?14.8244mmge?g?KC1?KC2 ? 'lC1=43.0922 mm 'lC2=14.8244 mm 35．有效气隙长度 式中： 定、转子卡氏系数KC1、KC2 半闭口槽和半开口槽 ge=0.33509 =0.25 * 1.05 * 1.3404 =0.33509 KC? t?4.4g?0.75bo?t4.4g?0.75bo?bo 2 KC=1.3404 即KC?KC1*KC2 式中： 齿距为 t KC1? ?4.4*0.25?0.75*2.5?9.8175 4.4*0.25?0.75*2.5?2.529.8175 KC1=1.2722 =1.2722 22 12电机设计论文_电动机论文 槽口宽bo K10.2667 C2? ?4.4*0.25?0.75*1? 10.2667 4.4*0.25?0.75*1?12 =1.0535 36．齿部所需安匝 定子: AT?at? T1T1?hT1 =17.8×1.04667=18.6307 mm2 转子: AT? T2?atT2?hT2 =26.7×1.2=32.04 mm2 37．轭部所需安匝 定子 ATC? C1?1?atC1?lC1 =0.353×13.2×4.30922 =20.0792 mm2 轭部磁路长度校正系C1=0.353 数C1 转子 AT?

第三篇：模电设计论文

一、.设计方案：

音频功率放大器要求：

输入信号为50mv，50~15KHz的音频信号，负载为8Ω扬声器的情况下，输出Pom≥5W。

本方案分两级设计，第一级采用集成运算放大器构成的比例放大器做为激励，主要完成对小信号的放大。要求放大倍数大，输出阻抗低，频带宽度宽，噪音低。第二级采用双电源的OCL电路做为功放输出级，功率放大器决定了整机的输出功率、非线性失真系数等指标，要求效率高、失真尽可能小、输出功率大。

二、.各部分电路分析：

1、电源部分

由于设计要求Pom为(VCCUCES)

2om5W，根据P2RL（其中RL

为8Ω，UCES一般取3V以上），所以有：

即VCC12V

本方案选用了±15V的VCC电压。

2．功放部分：

由两部分构成，前级采用集成运算放大器构成的比例放大电路，对输入的信号进行电压放大，输出级采用OCL互补输出结构的功率放大电路，对经过前级放大的信号进行功率放大。

晶体管Q1～Q4组成复合式晶体管互补对称电路。Q1、Q2为相同类型的NPN管，组成复合式的NPN管；Q3、Q4为不同类型的晶体管，组成复合式的PNP管，用于多级放大。

1.对于集成运放电压放大倍数的选取：

放大倍数决定于R9、R10和R11的选取。由公式 VCCUCES2PomRL

A1(R11R10)R9

决定。

mV，其放输入为有效值为50mV的信号，其峰-峰值为2250mV1

41大后的峰-峰值不能超过正负电压差值，即： V，2250mVAu30

所以，放大倍数不得大于213。

Urms输出功率要不小于5W，因为W，所以 8RL

2UOPPRLW2217.9V 决定了运放的输出电压需不小于17.9V

2250mV127

接入电位器R11以便于对放大倍数进行适当的微调，电路中放大倍数的调节68K68K200K范围为（1，1），即69≤Au≤269。1K1K

选取集成运放时，GBW需不小于Auf12715k2MHz

本方案选用NE5534，其GBW为10MHz，足以满足要求。

2.OCL两功率管的选取：

功率放大管的选择决定于管子的极间反向击穿电压，集电极最大电流与集电极最大功耗。

1)极间反向击穿电压UCBO=2VCC=30V。

2)集电极最大电流ICmaxIEmax(VCCUCES)，考虑留有一定余地，RL

VCCI一般取CmaxL，即所选功放管ICmax应大于1.5A。

3)集电极最大耗散功率PCM

因此选择的功放管应满足：

1.UCBO>30V；

2.ICM>1.5A；

3.PCM>1W； 2Pom20.2Pom1W

本方案选用TIP41C，它的UCBO=100V，ICM=6A，PCM=65W。足已满足要求。采用复合管可以保证一定的放大倍数更重要的是可以使用两个相同的功放管，以使两管参数更为一致。

3.用于消除交越失真的偏置电路：

R1、R15、R5和二极管D1、D2组成的支路是两对符合管的偏置电路，用于消除交越失真，设置静态工作点，使两个晶体管均工作在临界导通状态或微导通状态。UAB＝URp3＋UD1＋UD2，各大于Q1、Q3发射结开启电压之和，有微小电

流通过，静态调节R5，使

UR6IE1R6IBR60.7V（1）

Q2也临界导通。由于IE1IE2，R6R12，所以Q4也临界导通。Q1、Q3Q4提供激励电流，为Q2、这个电流不需要太大，Q1、Q3只需一般的8050和8850就可以了。但这对管的值一定要接近。本人选到一对都等于234的管。本方案试取R6、R12=220Ω。根据（1）式可得IB1IB20.136mA。因为流过二极管D1、D2的电流远大于IB1、IB2，可认为大一个数量级，即ID1ID210IB11.36mA。由此可确定R1R15R52VCCUD1UD2。ID

1UD2取决于二极管的材质，其中UD1、硅管为0.7V，锗管为0.2V。这里要与8050

和8550的材质一样，才能做静态偏置电压。而8050和8550都是硅管，所以二极管选用硅管N4148。这样可计算出R1R15R521K。其中R5用于调整复合管的微导通状态，调节范围不需太大，几百欧或1KΩ的电位器，由此可确定R1R1510K。焊接电路应使R5＝0，在调整输出级静态工作电流或输出波形的交越失真时再逐渐增大阻值。

Rp1控制音量调节取47KΩ，以保证功放的输入阻抗大于前级的输出阻抗；因为Ui＝0时要求Uo≈0，所以Rp1须接地。

R2、R7用于减小复合管的穿透电流，提高电路的稳定性，一般为几十至几百欧。本方案取100Ω。R8、R13为负反馈电阻，可改善功放的性能，并能观测功放管的静态电流，但不宜太大。一般为几欧。本方案取0.5Ω。因为末级电流较大，所以此电阻应用大功率水泥电阻。

电容C1起隔直作用，只有很小时，在交流通路中才可视为短路，所以取值：C1＝10μF。

实验证明，VCC大电压输入会对输入小信号造成很严重的干扰，所以应在VCC输入端各接一个100μF电解电容和一个0.1μF瓷片电容，用于电源的去耦。

三．个人心得

刚开始做一个电路板，首先要接触的就是protel这个软件。因为需要这个软件来进行电路原理图的设计以及pcb图的绘制。当我们拿到这次课程设计的要求后，我就马上着手准备设计所需要的电路，由于自己之前没有接触过protel这个软件，所以在开始那段时间很是纠结，后来在请教了一些学长以及上网找到了一

些视频教程之后有所进展，根据设计要求把原理图画出来了。这只是一小步，当我开始要封装，还有布线的时候，才发现原来这个才是最有难度的。在参考了很多学长的资料后，我自己一点进展都没有。不管怎样布线，最后还是会交叉重叠，出现错误。眼看时间有点紧了，所以就决定舍弃自己布线的念头。于是我就把学长们的PCB图进行修改。这个修改主要有两方面：一是由于我们班买的散热器比学长们设计的大，所以在PCB图上放散热器的空间是不够的，所以要对PCB图进行一些移动调整。二是原始的PCB图的线是布出来了，但是在某些连接以及转角位置有点瑕疵，我也对它们进行了一些修改。就这样，PCB图这一步就弄好了。

接下来就是将PCB图打印出来，这时候又遇到了一个问题：就是我在打印预览的时候看到的过孔都是灰色的，以及过孔的孔没有显示出来。于是自己就上网去找了一些资料了解了一下，但是网上的资料有点不全，没能把这个问题解决。后来我就在打印预览页面每个功能选项都看了一遍。后来发现问题出在打印页面的属性设置，要把属性“显示孔”“黑色&白色”选上，还有把“multilayer”图层移到第一位。这样的设置就没问题了。

当PCB图打印出来之后，印版腐蚀焊接方面就没什么问题了，最后一次测试通过。

第四篇：紫砂锅和电压力锅使用注意事项

紫砂锅使用注意事项

1． 内胆不能用明火加热，必须全面冷却后才可清洗，避免因忽冷忽热而爆裂。2． 第一次使用，提前一天用洗米水浸泡内胆，使得内胆紫砂渗透水份而均润，最大程度避免使用过程中烧胆或断裂。

3． 不要煮得太满，煮容量的4/5就可以了。

4． 不适合放在室外或风扇直接吹风的地方使用，不能用开水煮食物，否则容易造成内胆断裂，可用温水。

5． 当您第一次通电使用时，会出现一股异味甚至冒烟，一般会持续十多分钟，属正常现象，这是由于发热装置中的绝缘材料进一步干燥，绝缘性能将进一步提高，请放心使用。

6． 清洁，保养电饭煲时，须先拔掉电源插头，煲体严禁浸水或淋水清洗。7． 如果要清除食物残存气味，请将开水倒进内胆内浸泡几分钟(或煮开水)然后倒掉开水；待内胆冷却后，再用冷水浸泡几分钟，即可清除煲内余味。8． 使用时，应先将食物放入内胆，再接通电源；煮熟后先拔掉电源插头，再取出内胆以确保安全。

9． 不要湿手插，拔电源插头；使用后储水盒中的水应及时倒掉，并清洗干净。

10.应使用塑料，木制饭勺，不得使用金属以免破坏内胆表层。

电压力锅使用注意事项

1.禁止放在易燃物品及潮湿环境中使用。

2.不能损伤密封圈或用其它胶圈代替，不能使用张力圈来增加密封。

3.工作中锅体内若出现“咯/咯”声，属于正常现象。

4.使用中，重复选择功能后都出现故障的，请暂停使用并送维修点维修。

5.防堵罩应经常清洗，并保持清洁。

6.加热中，发生锅盖周边大量排气，属于非正常现象，这时泄压安全装置在起保护作用，请立即拔下电源插头，暂停使用并送维修点维修。

7.限压放气阀上不得添加任何重物或以其它物体代替。

8.浮子阀没落下时，不要强行开盖；不宜保温过久，以免影响烹饪效果。

9.煲煮时，食物和水要放适量，总量不能低于1/5，不能高过4/5，易膨胀食物不得超过3/5.

第五篇：《电和磁》教学设计

《电和磁》教学设计

一、教材分析

本课先用一段话告诉学生，科学家奥斯特在1820年做了一个很有意义的实验。他发现了什么呢？书中没有说出来，这是为引起学生兴趣，自己来做实验发现。

第一部分：通电导线和指南针

学生学过的磁铁的知识、简单电路的知识是本课和本单元学习的基础，所以这部分开始让学生组装电路，回忆电流在电路中流过的路线、指南针指南北的性质。

通电导线使指南针磁针偏转的实验，教科书分为两个步骤进行。先用小灯泡电路中的长导线做实验，再用去掉了小灯泡的电路（短路状态）中的长导线做实验。

第一步是正常的电路，实验现象不会很显著，但可以让学生自主地多探索一会儿。

第二步用的是短路大电流，现象非常明显，但只能在老师带领下做一两次。这样安排注重的不是只让学生看到现象而是经历探究的过程。学生在第一步探究中有机会发现更多相关的现象，把前后两种不同的实验方法作比较，能初步意识到电流大小对磁力大小的影响。把非正常短路电路作为特例处理也是恰当的。

把导线拉直放在指南针上方与磁针指向一致，接通电流，磁针偏转，电流越大，偏转的角度越大，最大是90度。断开电流，磁针复位。

教科书要求分析观察到的现象。要引导学生从多角度来思考，最后归纳出只能是电流产生了磁性。

第二部分：通电线圈和指南针

教科书插图呈现了做线圈的方法。在三根手指上绕线圈，线圈大小能套在一般大小的指南针盒上，大约要绕10圈，用一节电池效果已经不错。让学生在实验中试一试，会发现把线圈立着放，指南针尽量靠近线圈的中心，指南针偏转的角度最大。

本课电生磁的实验，先用小灯泡电路做，再用短路电路做，最后绕线圈做，三个实验形成了一个活动结构——增大电流、增加圈数可以增加磁力的结构。

二、学情分析

在小学阶段，儿童对周围世界有着强烈的好奇心和探究欲望，他们乐于动手操作具体形象的物体，而我们的科学课程内容贴近小学生的的生活，强调用符合小学生年龄特点的方式学习科学，学生必将对科学学科表现出浓厚的兴趣。学生在三年级时已研究过简单的磁现象，知道了磁铁的磁性能使放入磁场的磁针发生偏转；而且在四年级下册《电》主题单元的学习，对点亮小灯泡的实验有一定的认识。

经过三年科学课的指导，学生都对小组合作学习有一定的经验。

三、设计思路

本节课的教学设计思路主要是展现两条主线：一条主线是探究通电导线和小磁针的关系。另一条主线是探究通电线圈与小磁针的关系。两条主线并行，前一条主线为后一条主线打基础，有效降低了自主探究的难度。同时教学中运用了多种教学手段，积极创设课堂情景，使学生能够积极地参与到课堂学习活动之中。

四、教学目标

1、知识与技能：电流可以产生磁性。

2、过程与方法：做通电导线和通电线圈使指南针偏转的实验，并能够通过分析建立解释，得出通电导线、通电线圈与指南针偏转的内在关系。

3、情感、态度与价值观：体验科学史上发现电产生磁的过程，意识到留意观察、善于思考品质及小组合作学习的重要性，感悟到科学就在身边。

五、教学重点及难点 教学重点：通电后的导线能使指南针发生偏转；电流可以产生磁性。

教学难点：对通电导线使指南针发生偏转的现象通过分析做出解释。

六、教学器材准备

电池、电池盒、小灯泡、灯座、开关、短导线3根、指南针、长导线

七、教学流程

一、导入电视剧《神探狄仁杰》片段 提问：军队行军过程利用什么指引方向？（指明学生回答）

用了指南车还是走错方向，为什么？

总结：磁铁的磁性吸引指南针，使得指针偏转。（板书：磁）[设计意图:上课之初，利用观看电视剧片段吸引学生的注意力，缓解学生上公开课的紧张气氛，使学生更好的融入课堂中。接着有针对性的提问，将学生从视频引入新课的教学中，为后续讨论“通电导线靠近指南针，使指南针发生偏转现象的原因”奠定理论基础，便于理清思路。] 关于磁，还有这样一个有趣的故事。

1820年4月的一天，丹麦科学家奥斯特（课件出示奥斯特图像）在给他的学 生做点亮小灯泡的实验时，偶然把通电的导线放在小磁针的上方（课件出示导线在磁针上方），这时，一个奇怪的现象发生了。奥斯特到底发现了什么奇怪的现象？大家先猜想一下。（指名生回答）这节课老师就和大家一起来做一回奥斯特。

二、通电导线和指南针

在点亮小灯泡的实验中，使小灯泡发亮的是——（板书：电）电和磁之间是否存在联系（板书：和），就让我们一起来探究吧！介绍实验方法：连接点亮小灯泡的实验电路，然后把指南针放到水平桌子上，等指针静止后，把闭合电路中的一根导线拉直靠在指南针的上方，与磁针的方向一致。（多媒体展示）注意观察： 接通电流前，小磁针有什么变化？ 接通电流后，小磁针有什么变化？ 断开电流后，小磁针又怎样了？ 如果导线方向与小磁针垂直，小磁针会有什么变化？（学生分组实验，教师巡视指导。）组织汇报：你们发现了什么现象？ 讨论总结：接通电流前，小磁针没有偏转；