臺灣博碩士論文加值系統

本論文以定點設計的阻抗值計算出全盤特性值，發現模擬的結果與電腦化動力計之量測值極為相似，證明本研究提出的定點設計方法可做為電機設計之參考。
三相鼠籠型感應電動機在工業界運用相當廣泛，三相鼠籠型感應電動機定子的線圈可分成單層繞組與雙層繞組(疊繞)兩種入線方式；轉子的槽型則可分成單鼠籠型與雙鼠籠型兩種型式，此四種組合可涵蓋各種三相感應電動機的設計。
本文旨在探討各種三相鼠籠型感應電動機穩態的定點特性之設計值與實測值(包含運轉特性及起動特性)與全盤特性之設計值與實測值的差異，並研究定點設計與全盤設計的關係。研究對象為 馬力(1000瓦特)與2馬力單鼠籠型雙層繞組(疊繞)，3馬力單鼠籠型單層繞組，7.5馬力與10馬力雙鼠籠型雙層繞組(疊繞)，共五部三相鼠籠型感應電動機。
透過電腦模擬，發現定點特性之設計值與全盤特性量測值的誤差均在5%以內，證明本文所提的阻抗參數與設計公式準確度相當良好，可提供電動機製造商設計技術之參考。

The thesis applying the fix point design’s impedance value to calculate the overall characteristic value, it can be found that the simulation results and the measured value through the digitized dynamometer are almost the same. This study demonstrates that the proposed fix point design can be used as a reference of motor design.
The three-phase squirrel-cage induction motors have been widely utilized in industry. There are two types of stator windings in the design of three-phase( ) squirrel-cage induction motors(SCIMs), namely, single-layer winding and double-layer winding(lap winding). The rotor circuit of a SCIM also consists of a single-squirrel-cage winding or double-squirrel-cage winding that is suitably disposed in the slots of the rotor core. Hence, four structures that are considered in the design of various SCIMs can be obtained.
The objectives of the thesis is to study the steady-state fix point characteristic (including running characteristic and starting characteristic) as well as the overall characteristic differences between the design value and measured value of various three-phase squirrel-cage induction motors. Besides, the correlation between the fix point design and the overall design is covered in this study. The objects of this study contain of horse power (1000 watt) and 2 horse power with single squirrel-cage double-layer winding(lap winding), 3 horse power with single squirrel-cage single-layer winding, 7.5 horse power and 10 horse power with double squirrel-cage double-layer winding(lap winding), and total of 5 three-phase squirrel-cage induction motors.
Through computer simulation, it is found that the differences between the fix point design value and the measured value are within 5%. It shows that the design formula proposed in this thesis is good enough to apply and provide the parameter reference for motor manufacturers.

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誌謝 iv
摘要 v
Abstract vi
目錄 vii
圖目錄 xi
表目錄 xvi
第一章 緒論 1
1.1.研究背景與動機 1
1.2.研究目的 1
1.3.研究方法 1
第二章 三相感應電動機原理 3
2.1.旋轉磁場理論[4] 3
2.2.鼠籠型感應電動機的分類 6
2.2.1.單鼠籠型感應電動機 8
2.2.2.雙鼠籠型感應電動機 10
2.3.損失分離法 11
2.4.溫升效應 14
第三章 三相鼠籠型感應電動機的設計 17
3.1.軟體架構 17
3.2.三相鼠籠型感應電動機等效電路 18
3.3.三相鼠籠型感應電動機的定點特性設計方法 21
3.4.三相鼠籠型感應電動機的全盤特性設計方法 26
第四章 三相鼠籠型感應電動機的定點設計[15] 27
4.1.額定數據和性能指標 27
4.1.1.額定數據 27
4.1.2.性能指標 27
4.2.主要尺寸與電磁負荷的選擇 29
4.2.1.主要尺寸 29
4.2.2.電負荷、磁負荷的選擇 30
4.2.3.主要尺寸比的選擇 31
4.2.4.主要尺寸的確立 32
4.2.5.氣隙長度的確立 33
4.3.槽數確立與繞組設計 35
4.3.1.定子槽數及定、轉子槽配合 35
4.3.1.1.定子槽數Z1選擇 35
4.3.1.2.轉子槽數Z2選擇 35
4.3.2.定子繞組設計 35
4.3.2.1.繞組型式的選擇 35
4.3.2.2.每相串聯導體數及每槽導體數 37
4.3.2.3.並聯路徑數、線規和並聯繞組導體數的確定 38
4.4.定、轉子鐵心槽形及槽尺寸的確定 40
4.4.1.定子槽形及槽尺寸 40
4.4.1.1.定子槽形 40
4.4.1.2.定子槽尺寸的確定 41
4.4.2.轉子槽形及槽尺寸 42
4.4.2.1.轉子槽形 42
4.4.2.2.轉子槽尺寸的確定 43
4.5.磁路計算 46
4.5.1.感應電動機的磁路 46
4.5.2.每極磁通 (Wb) 46
4.5.3.磁通密度和磁位降計算 47
4.5.3.1.氣隙磁通密度B(Tesla)和磁位降F(A) 47
4.5.3.2.鐵心段磁位降計算 50
4.5.3.3.軛部磁通密度和磁位降 52
4.5.4.磁化電流計算 55
4.6.阻抗參數計算 56
4.6.1.電阻計算 56
4.6.1.1.定子電阻 56
4.6.1.2.轉子電阻 57
4.6.2.電抗計算 59
4.6.2.1.磁化電抗 59
4.6.2.2.漏抗計算 60
4.7.運轉性能計算 69
4.7.1.定、轉子額定電流 70
4.7.2.額定功率因數 72
4.7.3.額定效率 72
4.7.4.額定轉差率 74
4.7.5.最大轉矩 74
4.8.起動性能計算 76
4.8.1.漏磁路飽和效應對漏抗的影響 76
4.8.2.集膚效應及其對轉子參數的影響 81
第五章 定點設計及全盤特性模擬值與實測值的比較結果 85
5.1.三相感應電動機規格 85
5.2.定點設計及全盤特性分析模擬值與實測值的比較結果 94
5.2.1.WTB-202定點設計與全盤特性分析比較結果 95
5.2.2.WTB-1000定點設計與全盤特性分析比較結果 104
5.2.3.WTB-304定點設計與全盤特性分析比較結果 113
5.2.4.WTB-5595定點設計與全盤特性分析比較結果 122
5.2.5.WTB-7460定點設計與全盤特性分析比較結果 131
5.2.6.WTB-5595全壓模擬 140
5.2.7.WTB-7460全壓模擬 145
5.2.8.轉矩表修正後的轉矩與輸出功率對轉速的模擬結果 150
5.3.定點設計與全盤特性分析比較結論 151
5.3.1.電壓－轉速特性曲線分析 151
5.3.2.電流－轉速特性曲線分析 151
5.3.3.輸入功率－轉速特性曲線分析 152
5.3.4.功率因數－轉速特性曲線分析 152
5.3.5.輸出轉矩－轉速特性曲線分析 152
5.3.6.輸出功率－轉速特性曲線分析 153
5.3.7.效率－轉速特性曲線分析 153
5.3.8.總結 153
第六章 結論與展望 154
6.1.結論 154
6.2.展望 155
第七章 參考文獻 156
附錄A 158
附錄B 162
附錄C 165
附錄D 178

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