75kw-4極變頻調(diào)速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計（含外文翻譯）

1、<p>　　密級： </p><p>　　學(xué) 士 學(xué) 位 論 文</p><p>　　THESIS OF BACHELOR</p><p>　?。?006—2010年）</p><p>　　題 目75kw-4極變頻調(diào)速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　學(xué)

2、院：信息工程學(xué)院 系 電氣工程及其自動化系</p><p>　　專業(yè)班級： 電機電器062班 </p><p>　　學(xué)生姓名： ** 學(xué)號： ** </p><p>　　指導(dǎo)教師： ** 職稱： 教 授 </p><p>　　起訖日期： 2010

3、.3.24 ~ 2010.6.8 </p><p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　（工科及部分理科專業(yè)適用）</p><p>　　題目：75kw-4極變頻調(diào)速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　題目來源：□省部級以上 □市廳級 □橫向 □自選</p><p>

4、　　題目性質(zhì)：□理論研究 □應(yīng)用與理論研究 □實際應(yīng)用研究</p><p>　　學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 系：電氣工程及其自動化</p><p>　　專業(yè)班級： 電機電器062班 </p><p>　　學(xué)生姓名： ** 學(xué)號 ** </p><p>　　起訖日期：

5、 2010.3.24 ~ 2010.6.8 </p><p>　　指導(dǎo)教師： ** 職稱： 教 授 </p><p>　　指導(dǎo)教師所在單位： </p><p>　　學(xué)院審核（簽名）： </p>&

6、lt;p>　　審核日期： </p><p><b>　　二0 一0年制</b></p><p><b>　　說 明</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，并經(jīng)專業(yè)學(xué)科組審定，下達到學(xué)生。</p><p&

7、gt;　　進度表由學(xué)生填寫，至少每兩周交指導(dǎo)教師簽署審查意見，并作為畢業(yè)設(shè)計工作檢查的主要依據(jù)。進度表中的周次是指實際的畢業(yè)設(shè)計進程中的周次。</p><p>　　學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師下達的任務(wù)書獨立完成開題報告，于3周內(nèi)提交給指導(dǎo)教師批閱。</p><p>　　本任務(wù)書在畢業(yè)設(shè)計完成后，與論文一起交指導(dǎo)教師，作為論文評閱和畢業(yè)設(shè)計答辯的主要檔案資料，是學(xué)士學(xué)位論文成冊的主要內(nèi)容之一。<

8、/p><p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p>　　題 目 75kw-4極變頻調(diào)速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 系 電氣工程及其自動化系 </p><p>　　專 業(yè)： 電機電器及其控制 </p><p&

9、gt;　　班 級： 電機電器06級2班 </p><p>　　學(xué) 號： ** </p><p>　　姓 名： ** </p><p>　　指導(dǎo)教師： ** </p><p>　　填

10、表日期： 2010 年 3 月 20 日</p><p>　　一、選題的依據(jù)及意義</p><p>　　在自然界各種能源中，電能具有大規(guī)模集中生產(chǎn)、遠距離經(jīng)濟傳輸、智能化自動控制的突出特點，它不但成為人類生產(chǎn)和活動的主要能源，而且對近代人類文明的產(chǎn)生和發(fā)展起到了重要的推動作用。與此相呼應(yīng)，作為電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變化的核心裝備，電機在現(xiàn)代社會所有行業(yè)和部

11、門中也占據(jù)著越來越重要的地位。</p><p>　　電動機廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、公用設(shè)施和家用電器等各種領(lǐng)域，作為風(fēng)機、水泵、壓縮機、機床等各種設(shè)備的動力。電動機的用電量一般均占到各國工業(yè)用量的70%左右，為其全部用電量的50%左右，因此，電動機系統(tǒng)能效水平的提高將可節(jié)約大量的電能。美國1994年統(tǒng)計，僅在工業(yè)加工過程中電動機系統(tǒng)就消耗了6790億kw h的電能。據(jù)統(tǒng)計，如采用目前已成熟的節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品，可節(jié)約1

12、1%~18%的電能，也即每年可節(jié)約750~1220kw h，同時每年相應(yīng)可節(jié)約電費36~58億美元，并且由于電能的節(jié)約可大大減緩或減少對電站或發(fā)電設(shè)備的投資與建設(shè)。另外，目前的電力生產(chǎn)，大多數(shù)國家仍以火力發(fā)電為主，其生產(chǎn)過程中排出的CO2等氣體構(gòu)成地球溫室氣體的主要部分，對氣候環(huán)境帶來很大影響，英國測算其1995年電動機系統(tǒng)總用電量為1300億kw h，為產(chǎn)生這些電能排放到空中的碳為2400萬t，相當(dāng)于英國該年所以能源生產(chǎn)所排放碳總量的

13、17%。根據(jù)1997年京都協(xié)定書，各國均要需減少溫室氣體的排放，歐盟在2008~2012年要比1990年排放水平降低8%，其中英國需減少12.5%。電動機系統(tǒng)能效水平的提高所帶來的電能節(jié)約，可大大</p><p>　　由于工業(yè)部門的用電量往往占據(jù)各國總發(fā)電量的相當(dāng)大部分，所以不少國家政府對電機系統(tǒng)在工業(yè)部門中的用電情況頗為重視。美國能源部從1993年開始在工業(yè)部門中啟動了“電動機挑戰(zhàn)計劃”。預(yù)計通過該計劃，可使整

14、個工業(yè)部門電動機系統(tǒng)的效率提高14.8%，每年可節(jié)約電能850億kw h，并相應(yīng)地每年可減少2000萬t的碳排放到大氣中，由此可見，提高電動機的功率對工業(yè)部門具有重要意義。</p><p>　　同步電動機的研究為滿足這一要求提供了一條良好的發(fā)展方向。</p><p>　　用同步電動機來拖動某些大功率并且本身沒有調(diào)節(jié)速度要求的生產(chǎn)機械，比如空氣壓縮機、大型鼓風(fēng)機、電動發(fā)電機組等，更為合適。這

15、是因為，大功率同步電動機與同容量的異步電動機相比較，同步電動機的功率因數(shù)高。在運行時，它不僅不使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，相反地，卻能夠改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，這點是異步電動機做不到的，其次，對大功率低轉(zhuǎn)速的電動機，同步電動機的體積比異步電動機要小些。</p><p>　　隨著半導(dǎo)體整流技術(shù)的發(fā)展，同步電動機可以不用直流勵磁機勵磁，而是用交流電流可控硅整流后勵磁。有些同步電動機還采用旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體整流勵磁。這樣就把轉(zhuǎn)子上的集電

16、環(huán)與電刷裝置去掉了，對有些要求防爆的用戶來說，是很安全的。</p><p>　　要想讓同步電動機應(yīng)用更加廣泛，就要利用到變頻調(diào)速技術(shù)。</p><p>　　變頻調(diào)速技術(shù)是近年來電氣傳動方面的一個研究熱點。其以優(yōu)的調(diào)速和動靜態(tài)性能、高效率、高功率因數(shù)、節(jié)能效果、廣泛的應(yīng)用普及范圍及其它許多優(yōu)點而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途和發(fā)展最為迅速的技術(shù)之一。變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展與電力電子器件制造技術(shù)、變流

17、技術(shù)、控制技術(shù)、微型計算機和大規(guī)模集成電路的高速發(fā)展是密切相關(guān)的。它將電子、自動控制、微電子、電機學(xué)等技術(shù)有機地結(jié)合在一起?，F(xiàn)今，變頻調(diào)速已廣泛應(yīng)用于冶金、機械、紡織、化工等工業(yè)。</p><p>　　二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）</p><p>　　中國于1998年頒發(fā)了“節(jié)約能源法”，并從20世紀(jì)90年代后期開始，對若干重要用能產(chǎn)品規(guī)定了最低能效限值，鼓勵節(jié)能產(chǎn)品的生產(chǎn)和

18、應(yīng)用，實施了節(jié)能產(chǎn)品的認(rèn)證制度。電動機作為重要的用能產(chǎn)品也于本世紀(jì)列入了上述的節(jié)能認(rèn)證計劃。2002年1月正式頒發(fā)了“中小型的三相異步電動機能效限定值和節(jié)能評價值（GB18613-2002）”標(biāo)準(zhǔn)。改標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩套電動機效率指標(biāo)，一者為目前所產(chǎn)生的電動機的平均效率水平，后者比前者提高2~3個百分點，為節(jié)能電動機的效率水平。該標(biāo)準(zhǔn)的目的是通過最低效率限值的實施，淘汰目前沖擊市場正常秩序的劣質(zhì)耗能產(chǎn)品，逐步實現(xiàn)市場從一般效率電動機向最效率電

19、動機的過渡，由于中國目前的電動機基本技術(shù)要求符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，因此中國的電動能效標(biāo)準(zhǔn)以歐盟EU-CEMEP的eff2指標(biāo)作為最低效率限值，以歐盟EU-CEMEP的eff1指標(biāo)最為節(jié)能評價值。</p><p>　　目前中國中小型電動機約有300多個系列，近1500個品種，隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，近年來交流電動機的產(chǎn)量增長較快，尤其是2003年產(chǎn)量達到8920萬KW，比2002年增長了26.2%。目前國內(nèi)生產(chǎn)的主要是Y

20、系列三相異步電動機，年產(chǎn)量占電動機總產(chǎn)量的3/4。該系列產(chǎn)品時20世紀(jì)80年代初期開發(fā)的國內(nèi)第一個符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的系列產(chǎn)品，其功率范圍為0.55~250KW，機座號范圍為80~315在Y系列電動機的基礎(chǔ)上，還開發(fā)了繞線轉(zhuǎn)子型電動機，變極多速電動機、電動制動電動機等18個低生系列產(chǎn)品。90年代，為了進一步提高中國低壓三相相步電動機在國際市場上的競爭能力，更好地滿足國內(nèi)外用戶的需要，又組織開發(fā)完成了Y2系列三相異步電動機。該系列產(chǎn)品功能范圍

21、為0.12~315KW，機座號范圍為63~355，形成了一個完整的低壓三相異步電動機系列。本世紀(jì)初，為響應(yīng)國家保護環(huán)境，淘汰熱軋硅鋼片，推廣采用冷軋硅鋼片的相關(guān)政策。根據(jù)冷軋硅鋼片的特點，完成了采用冷軋硅鋼片的Y3新系列三相相步電動機的開發(fā)，該系列產(chǎn)品的能效指標(biāo)符合2002年1月頒發(fā)的“中小型三相異步電動機能效限定值和節(jié)能評價值（GB18613-200</p><p>　　目前變頻調(diào)速的主要方案有：交-交變頻調(diào)速

22、、交-直-交變頻調(diào)速、同步電動機自控式變頻調(diào)速、正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）變頻調(diào)速、矢量控制變頻調(diào)速和直接轉(zhuǎn)矩控制等。這些變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展很大程度上依賴于大功率半導(dǎo)體器件的制造水平。</p><p>　　控制方法、控制策略的應(yīng)用：由于電力電子電路良好的控制特性及現(xiàn)代微電子技術(shù)的不斷進步，使幾乎所有新的控制理論，控制方法都得以在交流調(diào)速裝置上應(yīng)用和嘗試。從最簡單的轉(zhuǎn)速開環(huán)恒壓頻比控制發(fā)展到基于動態(tài)模型按轉(zhuǎn)子磁鏈定

23、向的矢量控制和基于動態(tài)模型保持定子磁鏈恒定的直接轉(zhuǎn)矩控制。近年來電力電子裝置的控制技術(shù)研究十分活躍，各種現(xiàn)代控制理論（如自適應(yīng)控制和滑模變結(jié)構(gòu)控制）、智能控制（如專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等）和無速度傳感的高動態(tài)性能控制都是研究的熱點。</p><p><b>　　三、本課題研究內(nèi)容</b></p><p>　　本課題主要是研究設(shè)計75kw變頻調(diào)速同步電動

24、機及其控制系統(tǒng)。</p><p>　　首先是變頻器的設(shè)計，包括：</p><p><b>　　硬件電路的設(shè)計</b></p><p><b>　　系統(tǒng)硬件框圖設(shè)計</b></p><p><b>　　硬件原理圖設(shè)計</b></p><p><b&g

25、t;　　程序結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　主程序設(shè)計</b></p><p><b>　　中斷服務(wù)程序設(shè)計</b></p><p>　　然后根據(jù)給定的功率，功率因數(shù)，相數(shù)，頻率及額定相電壓確定同步電動機的主要規(guī)格，即：容量，額定相電壓，額定相電流，同步轉(zhuǎn)速。其次，進行電樞繞組的選擇：1.根據(jù)線負

26、荷的范圍,確定繞組的每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù),即:.2.根據(jù)公式確定每槽導(dǎo)體數(shù),即：.3.根據(jù)槽滿率，確定電樞繞組的線規(guī)，即，。再次，確定電機鐵心的長度。1.先確定硅鋼片磁密，使硅鋼片充分的利用。2.根據(jù)第二步確定的繞組可以確定每極磁通。3.根據(jù)每極磁通及氣隙磁密,可確定鐵心的長度.最后,根據(jù)前兩步確定的數(shù)據(jù),進行電機參數(shù)的計算.</p><p>　　本課題的主要計算過程如下：</p><p>&l

27、t;b>　　1.主要規(guī)格的確定</b></p><p><b>　　2.主要尺寸的確定</b></p><p>　　3.電樞鐵心及電樞繞組的確定</p><p><b>　　5.磁路計算</b></p><p><b>　　6.勵磁繞組計算</b></p

28、><p><b>　　7．溫升計算</b></p><p>　　最后是電動機控制系統(tǒng)的設(shè)計，包括：</p><p>　　1、主回路控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　2、勵磁回路控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p><b>　　四、本課題研究方案</b></p><

29、p>　　本課題的研究方案主要有三個，方案一，是根據(jù)計算程序，首先選擇電樞繞組的規(guī)格和每槽導(dǎo)體數(shù),然后算出定子鐵心長度,最后計算出符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求的電機參數(shù)；方案二：在方案一的基礎(chǔ)上,通過減小每槽導(dǎo)體數(shù),在保持磁密不變的情況下,相應(yīng)的增加電機鐵心的長度,從而達到減小銅耗,最終達到提高效率的目的.方案三：在方案一的基礎(chǔ)上，通過增加每槽導(dǎo)體數(shù)，減小電機的鐵心長度，從而達到在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，節(jié)省材料，主要是節(jié)省硅鋼片的用量

30、的目的。</p><p>　　方案二與方案一主要是通過增加材料耗用來提高效率的目的，方案三與方案一主要是通過犧牲效率來達到節(jié)省材料的目的。采用的方法主要是手算和計算機程序算相結(jié)合的方法。</p><p>　　五、研究目標(biāo)、主要特色及工作進度</p><p><b>　　1.研究目標(biāo)：</b></p><p>　　根據(jù)用戶

31、提出的產(chǎn)品規(guī)格，技術(shù)要求，設(shè)計出滿足用戶要求的性能好，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠的電動機。盡量減少材料的使用，主要是鐵和銅的耗用量，使之更加經(jīng)濟。主要研究通過增加材料的耗用來達到提高效率和以犧牲效率來達到節(jié)省材料的目的。</p><p><b>　　2. 主要特色：</b></p><p>　　進行發(fā)電機的電磁設(shè)計時，既釆用手算的方法，又釆用計算機編程的方法進行計算。

32、本課題研究了三個方案，方案一為折中方案，在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上設(shè)計的方案。方案二，為效率最高方案，在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上使電機的效率的達到最高。方案三，為材料最省方案，在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上使電機的所用材料最省。方案齊全便于用戶選用，且對三個方案進行了詳細的研究，并做出了分析比較。</p><p>　　本課題的另一重要特色，是指在定子沖片和轉(zhuǎn)子沖片尺寸給定的情況下，設(shè)計出用戶所要求功率的電動機，這有利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)

33、化生產(chǎn)。同時還可以避免由于不同功率的電機使用不同的定子沖片和轉(zhuǎn)子沖片尺寸所造成重新設(shè)計模具的浪費，可以提高所生產(chǎn)的電機的經(jīng)濟性。</p><p><b>　　3. 工作進度：</b></p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1]．《電機設(shè)計》 陳世坤編 機械工業(yè)出版社</p>

34、<p>　　[2]．《電機學(xué)》 李發(fā)海等合編 科學(xué)出版社</p><p>　　[3].《電機學(xué)》 辜承林 陳橋夫 熊永前 華中科技大學(xué)出版社</p><p>　　[4]．《AUTO CAD 2004入門與提高》 張躍峰等編 清華大學(xué)出版社</p><p>　　[5]．《最新國內(nèi)外電機設(shè)計制造新工藝新技術(shù)與檢修及質(zhì)量檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(上)》 徐剛 銀聲音

35、像出版社</p><p>　　[6]．《變頻器方案》 張培星 北京北洋電子技術(shù)有限公司</p><p>　　[7]．《相變頻調(diào)速同步電動機設(shè)計》 彭兵 沈陽工業(yè)大學(xué)</p><p><b>　　南 昌 大 學(xué)</b></p><p>　　學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申明</p><p>　　本人鄭重申明：所

36、呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。</p><p>　　作者簽名： 日期：</p><p>　　學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書</p

37、><p>　　本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。</p><p>　　保密□，在 年解密后適用本授權(quán)書。</p><p><b>　

38、　本學(xué)位論文屬于</b></p><p><b>　　不保密□。</b></p><p>　?。ㄕ堅谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）</p><p>　　作者簽名： 日期：</p><p>　　導(dǎo)師簽名： 日期：</p>

39、;<p>　　學(xué) 士 學(xué) 位 論 文</p><p>　　THESIS OF BACHELOR</p><p>　　（2006 — 2010年）</p><p>　　題 目：75kw-4極變頻調(diào)速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 系： 電氣工程及其自動化系

40、</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化（電機電器方向） </p><p>　　班 級： 電機電器062班 </p><p>　　學(xué) 號： ** </p><p>　　學(xué)生姓名：

41、 ** </p><p>　　指導(dǎo)教師： ** </p><p>　　起訖日期： 2008.3.13 ~ 2008.6.8 </p><p>　　75kw-4極變頻調(diào)速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)

42、的設(shè)計</p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 學(xué) 號 **</p><p>　　學(xué)生姓名 閆永佳 指導(dǎo)教師 **</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　同步電機用作電動機具有很多優(yōu)點，只要電源頻率保持恒定，同步電動機的轉(zhuǎn)速就絕對不變。除此以外，同步電動

43、機還有一個突出的優(yōu)點，就是可以控制勵磁來調(diào)節(jié)它的功率因數(shù)，可使功率因數(shù)提高到1.0，甚至超前。但是，由于同步電動機啟動費事、重載時有振蕩乃至失步的危險，一般工業(yè)設(shè)備很少采用同步電動機拖動。自從電力電子變壓變頻技術(shù)開發(fā)出來并獲得廣泛應(yīng)用以后，情況就大不相同了，采用電壓-頻率協(xié)調(diào)控制，同步電動機便和異步電動機一樣成為調(diào)速電機家族的一員，原來由于供電電源頻率固定不變而阻礙同步電動機廣泛應(yīng)用的問題都已迎刃而解。</p><p

44、>　　本文在前人的研究基礎(chǔ)上，介紹了三相同步電動機機的設(shè)計要點，并對變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計做了嘗試。</p><p>　　關(guān)鍵詞：同步電動機；電機設(shè)計；變頻調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　75kw-4 pole synchronous motor electromagnetic frequency control scheme and control system</p>&

45、lt;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Synchronous motor used as a motor has many advantages, as long as the power supply to maintain constant frequency, synchronous motor speed is absolutely unchang

46、ed. In addition, the synchronous motor and a prominent advantage is that we can control the excitation to adjust its power factor, power factor can increase to 1.0, or even ahead. However, because synchronous motor start

47、ing trouble, heavy step and even when the risk of oscillation, general industrial equipment rarely used in synchronous m</p><p>　　In this paper, based on previous studies, introduced the three-phase synchron

48、ous motor machine design features, and frequency control system design were tried.</p><p>　　Keyword:Synchronous motor, motor design, variable speed system</p><p><b>　　目錄</b></p>

49、;<p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第一章 同步電機概論1</p><p>　　1.1同步電機的基本特點1</p><p>　　1.2同步電機的基本類型1</p><p>　　1.3同步電機的基本結(jié)構(gòu)2<

50、;/p><p>　　1.4同步電機主要用途4</p><p>　　1.5基本技術(shù)要求4</p><p>　　第二章 同步電動機的工作特性7</p><p>　　2.1同步電動機的工作原理7</p><p>　　2.2凸極同步電動機工作特性及分析8</p><p>　　2.3同步電動機的功率

51、平衡關(guān)系10</p><p>　　第三章 電機設(shè)計基本方法11</p><p>　　3.1總體設(shè)計過程11</p><p>　　3.2電磁設(shè)計11</p><p>　　第四章 電磁設(shè)計方案計算14</p><p>　　4.1設(shè)計要求14</p><p>　　4.2方案計算14<

52、;/p><p>　　第五章 電磁設(shè)計結(jié)果分析40</p><p>　　5.1復(fù)算程序40</p><p>　　5.2方案結(jié)果比較與分析40</p><p>　　5.3心得與總結(jié)42</p><p>　　第六章 同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計43</p><p>　　6.1同步調(diào)速系統(tǒng)類型43

53、</p><p>　　6.2變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本控制類型43</p><p>　　6.3同步電動機矢量控制系統(tǒng)44</p><p>　　第七章 Auto CAD 2004繪圖49</p><p>　　7.1Auto CAD簡介49</p><p>　　7.2畫定子沖片圖49</p><p&g

54、t;　　7.3畫轉(zhuǎn)子沖片圖50</p><p>　　7.4畫繞組圖51</p><p><b>　　參考文獻54</b></p><p><b>　　總結(jié)55</b></p><p><b>　　致謝56</b></p><p>　　第一章 同

55、步電機概論</p><p>　　同步電機和異步電機一樣是一種常用的交流電機。同步電機的特點是：穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間有不變的關(guān)系n=ns=60f/p，ns稱為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時同步電機的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負載的大小無關(guān)。 同步電機分為同步發(fā)電機、同步電動機和同步補償機?，F(xiàn)代發(fā)電廠中的交流機以同步發(fā)電機為主，而隨著變頻調(diào)速技術(shù)的成熟運用，同步電動機也越來越廣泛的應(yīng)用于各種電力拖動領(lǐng)域。

56、</p><p>　　1.1同步電機的基本特點</p><p>　　同步電機最突出的特點就是如果電網(wǎng)的頻率不變，穩(wěn)態(tài)時的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)且與負載的大小無關(guān)。</p><p>　　同步電機一般把電樞繞組放置在定子上，把磁極放置在轉(zhuǎn)子上，勵磁繞組套在磁極上。它的主要運行方式有三種，即同步發(fā)電機、同步電動機及同步補償機。</p><p>　　以同步發(fā)電

57、機方式運行時，勵磁繞組中通入直流電流，電機內(nèi)產(chǎn)生磁場，由原動機拖動電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，磁場與定子導(dǎo)體之間有了相對運動，在定子繞組中就會感應(yīng)交流電動勢。當(dāng)同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)速一定時，它發(fā)出的交流電動勢也是是固定的，這是因為，交流電動勢的頻率f決定于極數(shù)p和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n，即f=pn/60。</p><p>　　以同步電動機方式運行時，在電機的電子繞組上加三相交流電，電機里將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子的勵磁繞組通入直流電后，轉(zhuǎn)子相當(dāng)于

58、磁鐵。于是旋轉(zhuǎn)磁場帶動磁鐵轉(zhuǎn)動，速度為n=60f/p。由此可見，當(dāng)極數(shù)一定時，同步電機的頻率與轉(zhuǎn)速有嚴(yán)格的關(guān)系。變頻調(diào)速技術(shù)的運用使得同步電動機的速度可調(diào)，再加上同步電動機的功率因數(shù)可調(diào)，使得同步電動機成為同步電機的一種重要的運行方式。</p><p>　　以同步補償機方式運行時，實際上是一臺接在交流電網(wǎng)上空載運行的同步電動機。這時電機不帶任何機械負載，依靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無功功率

59、，可以改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓，滿足電網(wǎng)對無功功率的要求。</p><p>　　1.2同步電機的基本類型</p><p>　　同步電機的系列、品種、規(guī)格很多，可以按用途、結(jié)構(gòu)特點、通風(fēng)方式、冷卻方式、發(fā)電機的原動機、電動機的負載等分類。</p><p>　　按用途來分，有發(fā)電機、電動機、補償機。</p><p>　　按結(jié)構(gòu)特點分，有旋

60、轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式；在旋轉(zhuǎn)磁極式中，有凸極式的和隱極式的；有立式的和臥式。</p><p>　　按通風(fēng)方式分，有開啟式、防護式、封閉式。</p><p>　　按發(fā)電機的原動機來分，有汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機和其他原動機帶動的發(fā)電機（如柴油機等）。</p><p>　　圖1-1 汽輪發(fā)電機</p><p>　　圖1-2 水輪發(fā)電機</p&

61、gt;<p>　　按電動機帶動的負載分，有均勻負載、交變負載和沖擊負載的電動機。</p><p>　　同步電機用作發(fā)電機時，是應(yīng)用最廣泛的。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)代社會使用的交流電能99%由同步發(fā)電機產(chǎn)生。</p><p>　　同步電機用作電動機時，效率高且功率因數(shù)可調(diào)；而異步電機運行時必須從電網(wǎng)吸收無功勵磁功率，使電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。因此，驅(qū)動球磨機、壓縮機等大功率、低轉(zhuǎn)速的機械設(shè)備，常

62、采用同步電機。</p><p>　　同步電機用作補償機時， 能向電網(wǎng)發(fā)出感性無功功率，滿足電網(wǎng)對無功功率的要求。</p><p>　　1.3同步電機的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　按照結(jié)構(gòu)形式分類，同步電機可分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種。</p><p>　　圖1-3 旋轉(zhuǎn)電樞式同步電機</p><p>　　圖1-4

63、 旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機</p><p>　　實際應(yīng)用中，需通過滑環(huán)將電功率自轉(zhuǎn)子導(dǎo)入或?qū)С?。由于同步電機的電樞功率很大，電壓很高，所以不容易通過滑環(huán)導(dǎo)入或?qū)С?。由于勵磁繞組的功率與電樞的功率相比，所占比例較小，勵磁電壓又較低，因此使磁極旋轉(zhuǎn)，通過滑環(huán)為勵磁繞組供電較容易實現(xiàn)。因此旋轉(zhuǎn)電樞式電機只適用于小容量的同步電機，同步電機的基本結(jié)構(gòu)形式是旋轉(zhuǎn)磁極式。</p><p>　　同步電機的基本結(jié)

64、構(gòu)：和直流電機以及異步電機相同，都是由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。</p><p>　　定子部分：由鐵心、電樞繞組、機座及端蓋等結(jié)構(gòu)部件組成。</p><p>　　定子鐵心是構(gòu)成磁路的部件，通常采用硅鋼片疊裝而成，可減少磁滯和渦流損耗。定子沖片一般分段疊裝，每段之間有通風(fēng)槽片，構(gòu)成徑向通風(fēng)。大型同步電機因為尺寸太大，硅鋼片常做成扇形沖片，然后組裝成圓形。</p><p>

65、　　電樞繞組為三相對稱交流繞組，一般多為雙層繞組，嵌裝在定子槽內(nèi)。</p><p>　　定子機座是支承部件，作用為安放定子鐵心和電樞繞組，并且構(gòu)成所需的通風(fēng)路徑，因此它要有足夠的剛度和強度。大型同步電機的機座大都采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。</p><p>　　端蓋的作用與異步電機基本相同，用于將電機本體的兩端封蓋起來，且與機座、定子鐵心和轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成電機內(nèi)部完整的通風(fēng)系統(tǒng)。</p>

66、<p>　　轉(zhuǎn)子部分：由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)軸、阻尼繞組、勵磁繞組和滑環(huán)等組成。分為兩種類型，隱極式和凸極式。</p><p>　　隱極式轉(zhuǎn)子呈圓柱形，一般無明顯磁極。隱極式轉(zhuǎn)子的圓周上開有槽，槽中嵌放有分布式直流勵磁繞組。隱極式轉(zhuǎn)子的機械強度很高，所以多用于高速同步電機。在同步電機的運行過程中，轉(zhuǎn)子因為高速旋轉(zhuǎn)而需要承受很大的機械應(yīng)力，所以隱極式轉(zhuǎn)子大多采用整塊強度高和良好導(dǎo)磁性能的鑄鋼或鍛鋼加工而成。隱極電

67、機的氣隙是均勻的，圓周上各處的磁阻相同。</p><p>　　凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，磁極形狀與直流機較相似，磁極上裝有集中式直流勵磁繞阻。凸極式轉(zhuǎn)子制造很方便，且容易制成多極，但是機械強度低，大多用于中速或低速的場合，例如水輪發(fā)電機。凸極電機的氣隙是不均勻的，圓周各處的磁阻各不相同，在轉(zhuǎn)子磁極的幾何中線處氣隙最大，磁阻也很大。此外，磁極的極靴上裝有阻尼繞組。阻尼繞組是由一根根的裸通條，放在極靴的阻尼槽中，然后再兩端

68、面用銅環(huán)焊接在一起，形成端接回路。阻尼繞組在同步發(fā)電機中起到機制轉(zhuǎn)子機械震蕩的作用；在同步電動機中起到啟動繞組的作用。</p><p>　　滑環(huán)裝在轉(zhuǎn)子軸上，由引線連接到勵磁繞組，并且由電刷接到勵磁裝置。</p><p>　　1.4同步電機主要用途</p><p>　　同步電機主要用作同步發(fā)電機、同步電動機、同步調(diào)相機。</p><p>　　

69、在發(fā)電機方面，同步電機擁有最廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，幾乎所有的交流電都是由同步電機產(chǎn)生的。</p><p>　　在電動機方面，傳統(tǒng)的同步電機最大的缺點就是頻率一定時轉(zhuǎn)速也固定，這限制了同步電動機在很多場合的應(yīng)用。現(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)的迅猛發(fā)展使同步電動機迎來了“春天”，速度再也不是同步電動機的瓶頸，并且還可以發(fā)揮它的巨大優(yōu)勢。</p><p>　　在調(diào)相機方面，它可以向電網(wǎng)發(fā)出感性無功功

70、率，滿足電網(wǎng)對無功功率的要求。</p><p><b>　　1.5基本技術(shù)要求</b></p><p>　　1）工作制、防護型式、安裝型式、冷卻方式</p><p><b>　　工作制</b></p><p>　　同步電機常用的工作制為連續(xù)工作制、短時工作制和短續(xù)周期工作制。</p>

71、<p><b>　　防護型式</b></p><p>　　同步電機常用的防護型式有封閉式，防護式，氣候防護式以及開啟式。</p><p><b>　　安裝型式</b></p><p>　　同步電動機常用的安裝型式有底角安裝、用底角附帶凸緣安裝和用凸緣安裝等三種。根據(jù)這三種基本安裝結(jié)構(gòu)，電動機安裝型式有臥式安裝，立

72、式安裝軸伸向下， 立式安裝軸伸向上。</p><p><b>　　冷卻方式</b></p><p>　　同步電動機常用冷卻方式有自冷式、自扇冷式、他扇冷式、管道通風(fēng)式和外裝冷卻器等。</p><p>　　2）同步電動機銘牌額定數(shù)據(jù)</p><p>　　(1) 額定容量或額定功率：同步電機的額定容量是指出線端的額定視在功率

73、，單位為或者；額定功率是指發(fā)電機輸出的額定有功功率，或指電動機軸上輸出的額定機械功率，單位為或者；對于補償機則使用額定視在功率(或者無功功率)來表示。</p><p>　　(2) 額定電壓：指正常運行時定子三相繞組的線電壓，單位為或者。</p><p>　　(3) 額定電流：是指額定運行時，流過同步電機定子繞組的線電流，單位為。</p><p>　　(4) 額定功率

74、因數(shù)：指額定運行時電機的功率因數(shù)。</p><p>　　(5) 額定頻率：指額定運行時的頻率，我國標(biāo)準(zhǔn)工頻規(guī)定為。</p><p>　　(6) 額定轉(zhuǎn)速：指同步電機的同步轉(zhuǎn)速。</p><p>　　(7) 額定效率：指額定運行時的電機效率。</p><p>　　此外，電機銘牌還常列出額定勵磁電壓，額定勵磁電流, 額定溫升等參數(shù)。</p&

75、gt;<p>　　3）同步電動機主要技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　效率：電機輸出機械功率與輸入電功率之比,通常用百分?jǐn)?shù)表示</p><p>　　功率因數(shù)：電機輸入有效功率與視在功率之比</p><p>　　定子槽滿率：繞組截面積和定子槽截面積比</p><p>　　定子繞組電密I：定子繞組電流密度</p><

76、p>　　氣隙磁密B：氣隙磁通密度，與氣隙磁動勢成正比</p><p>　　噪聲：發(fā)電機在空載穩(wěn)態(tài)運行時A計權(quán)聲功率Db(A)</p><p>　　振動：發(fā)電機在空載穩(wěn)態(tài)運行時振動速度有效值</p><p>　　第二章 同步電動機的工作特性</p><p>　　2.1同步電動機的工作原理</p><p><b

77、>　?。?）磁場</b></p><p>　　定義：三相同步電動機運行時有兩個旋轉(zhuǎn)磁場: 定子旋轉(zhuǎn)磁場以及轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場。</p><p>　　定子旋轉(zhuǎn)磁場：又稱為電樞磁勢，相應(yīng)的磁場稱電樞磁場</p><p><b>　　速度：同步速度，</b></p><p>　　方向：從有超前電流的相轉(zhuǎn)向有滯后電流

78、的相。</p><p>　　形成原因：電氣方式形成。</p><p>　　對稱三相電流流過定子對稱三相繞組,將在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通勢。它的旋轉(zhuǎn)速度即為同步速度，為；旋轉(zhuǎn)方向為從超前電流的相轉(zhuǎn)向滯后電流的相；當(dāng)某相電流達到最大值瞬間，旋轉(zhuǎn)磁勢振幅恰好轉(zhuǎn)到該相繞組軸線處。這旋轉(zhuǎn)磁通勢是以電氣方式形成的。同步電機作為電動機運行，只要其定子三相繞組流通對稱三相電流，就將在氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通勢，建立

79、旋轉(zhuǎn)磁場。同步電動機的定子繞組稱為電樞繞組，因此，上述磁勢又稱電樞磁勢，相應(yīng)的磁場稱電樞磁場。</p><p>　　轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場：直流勵磁的旋轉(zhuǎn)磁場。</p><p><b>　　速度：同步速度，</b></p><p><b>　　方向：與定子相同。</b></p><p>　　形成原因：以機械方

80、式形成。</p><p>　　同步電動機轉(zhuǎn)子上裝有直流勵磁產(chǎn)生的磁極，磁極與轉(zhuǎn)子無相對運動。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時, 以機械方式形成旋轉(zhuǎn)磁通勢，在氣隙中形成另一種旋轉(zhuǎn)磁場。因為磁場隨轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，稱為直流勵磁的旋轉(zhuǎn)磁場。</p><p><b>　?。?）電動勢</b></p><p>　　定義：兩個旋轉(zhuǎn)磁場切割繞組而產(chǎn)生。</p><

81、;p>　　原因：旋轉(zhuǎn)磁場切割繞組。</p><p><b>　　電動勢：</b></p><p>　　定子繞組：感應(yīng)頻率與同步轉(zhuǎn)速相同地電動勢。定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場共同作用，兩者有相角差。</p><p>　　轉(zhuǎn)子繞組：一般情況下轉(zhuǎn)子和磁場同速，無感應(yīng)電動勢。</p><p>　　同步電動機定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場

82、均以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，只是空間相位不同。切割靜止的定子繞組時，旋轉(zhuǎn)磁場在定子三相繞組中感應(yīng)出的頻率相同、時間相位卻不同的感應(yīng)電動勢。繞組的感應(yīng)電動勢時間相位差和旋轉(zhuǎn)磁場間的空間相位差相等。</p><p>　　穩(wěn)態(tài)對稱運行時，無論定子磁場或轉(zhuǎn)子磁場均以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同轉(zhuǎn)子繞組沒有相對運動，也不會在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。</p><p><b>　　（3）相互作用</b>

83、;</p><p>　　定義：磁極間同性相斥、異性相吸的電磁力。</p><p>　　同步電動機的空氣隙間存在兩種不同方式產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，所以，當(dāng)兩個磁場的空間位置不同時，根據(jù)磁極間同性相斥、異性相吸原理，它們之間會產(chǎn)生相互作用的電磁力。</p><p>　　同步電動機定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場間沒有相對運動。但由于負載的影響，兩個磁場間的相對位置卻不同。這個相對位置決定了

84、同步電動機的運行方式。</p><p>　　轉(zhuǎn)矩性質(zhì)和運行方式：轉(zhuǎn)子磁場順著旋轉(zhuǎn)方向滯后定子磁場運行：拖動轉(zhuǎn)矩+電動機運行方式</p><p>　　轉(zhuǎn)子磁場順著旋轉(zhuǎn)方向滯后定子磁場運行時，轉(zhuǎn)子受到與其轉(zhuǎn)向相同的電磁轉(zhuǎn)矩作用。此時，電樞磁場作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩為拖動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子拖動外部機械負載旋轉(zhuǎn)，此為電動機運行方式。</p><p>　　2.2凸極同步電動機工作特性及分

85、析</p><p>　?。?）凸極同步電動機雙反應(yīng)原理</p><p>　　凸極同步電動機的氣隙延電樞圓周是不均勻的，直軸上氣隙比較小，交軸上氣隙比較大。因此直軸磁阻比交軸磁阻小。同樣大小的電樞磁動勢作用直軸磁路上和作用交軸磁路產(chǎn)生的磁通因此存在很大差別。隨著負載電流性質(zhì)的不同，電樞磁動勢作用在不同地空間位置。</p><p>　　因而在不計磁飽和時，可以根據(jù)雙反應(yīng)

86、理論（一般情況下，如果電樞磁動勢既不作用于直軸、也不在交軸而在空間任意位置處，可以把電樞磁動勢分解成直軸與交軸兩個分量、，再用對應(yīng)的直軸磁導(dǎo)與交軸磁導(dǎo)分別計算出直軸與交軸電樞磁通、，然后把它們的效果疊加起來。這種考慮凸極電機氣隙的不均勻性，把電樞反應(yīng)分成直軸電樞反應(yīng)與交軸電樞反應(yīng)分別處理的方法，就稱雙反應(yīng)理論。實踐證明，在不計磁飽和時，這種方法的效果滿足要求。），把電樞磁動勢分解成直軸與交軸磁動勢、兩個分量，然后根據(jù)對應(yīng)磁導(dǎo)分別計算出其

87、所產(chǎn)生的直軸、交軸電樞磁通。</p><p><b>　　b）</b></p><p>　　a）電樞磁動勢分解成直軸和交軸磁動勢</p><p>　　b）直軸和交軸電樞反應(yīng)</p><p>　　圖2–1 凸極同步電機的雙反應(yīng)理論</p><p>　?。?）電動勢以及電壓平衡方程</p>

88、<p>　　電動勢：主磁通與電樞磁通，也即直軸、交軸電樞磁通切割定子繞組且在定子繞組內(nèi)感應(yīng)處相應(yīng)地勵磁電動勢以及電樞反應(yīng)電動勢。得一相繞組地合成電動勢 ，或稱氣隙電動勢。上述關(guān)系可表示如下：</p><p>　　電壓平衡方程：凸極同步電動機定子電樞任一相的電勢方程</p><p>　　2.3同步電動機的功率平衡關(guān)系</p><p>　　功率傳遞過程：電

89、網(wǎng)輸入電功率—〉很小部分消耗于定子銅耗—〉大部分通過定、轉(zhuǎn)子磁場相互作用，電功率轉(zhuǎn)換成機械功率—〉轉(zhuǎn)子獲得的總電磁功率—〉扣除定子鐵耗，機械損耗，附加損耗—〉軸上輸出機械功率</p><p>　　圖2-2 同步電動機功率流程圖</p><p>　　第三章 電機設(shè)計基本方法</p><p><b>　　3.1總體設(shè)計過程</b></p>

90、;<p><b>　?。?）準(zhǔn)備階段</b></p><p>　　準(zhǔn)備階段需要我們準(zhǔn)備以下方面：首先熟悉國家標(biāo)準(zhǔn)，收集相近電機產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料，并聽取生產(chǎn)以及使用單位地意見和要求；然后在國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定及分析相應(yīng)資料的基礎(chǔ)上，編制技術(shù)任務(wù)書或者技術(shù)建議書。</p><p><b>　?。?）電磁設(shè)計</b></p>

91、<p>　　電磁設(shè)計階段的任務(wù)是根據(jù)技術(shù)條件或者技術(shù)任務(wù)書的規(guī)定，參照生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，通過計算以及方案比較，確定與設(shè)計電機電磁性能有關(guān)尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關(guān)材料，并核算出其電磁性能。通過反復(fù)運算來求得最精確結(jié)果。這個階段要求設(shè)計3個方案：最省材料方案，最有效率方案以及一般方案</p><p><b>　　（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　電磁設(shè)計結(jié)束以

92、后，根據(jù)計算結(jié)果確定電機機械結(jié)構(gòu)、零部件尺寸、加工要求和材料的規(guī)格及及性能要求。</p><p>　　通常，首先根據(jù)技術(shù)條件書或技術(shù)任務(wù)書或技術(shù)建議書中規(guī)定的防護型式、安裝方式與冷卻方式，然后考慮電磁計算中所選負荷的高低，來選取合適的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)；然后安排產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)，繪制總裝配草圖。然后分別繪制部件的分裝配圖和零件圖，并對總裝配草圖進行必要的修改。</p><p>　　（4）變頻調(diào)速系

93、統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　由于同步電動機的轉(zhuǎn)速完全取決于控制電源的頻率，與供電電源的頻率具有嚴(yán)格的關(guān)系，因此通過變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計可以使同步電動機速度可調(diào)，應(yīng)用范圍更廣泛。</p><p><b>　　3.2電磁設(shè)計</b></p><p>　?。?）同步電動機主要尺寸確定</p><p>　　在同步電動機設(shè)計之初，首

94、先要進行主要尺寸的選擇，這影響到同步電動機很多重要的性能。主要尺寸是指電樞鐵心直徑D和長度。對于直流電機，電樞直徑是指轉(zhuǎn)子外徑；對于一般結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電機與同步電機，則指定子內(nèi)徑。</p><p>　　電機基本尺寸D和有如下兩種方式確定：</p><p><b>　　1. 計算法：</b></p><p>　?、俑鶕?jù)電機的額定功率,計算出計算功率P

95、’；</p><p>　?、诟鶕?jù)P’,n選擇合適的電磁負荷A和,由公式</p><p><b>　　得到；</b></p><p>　　其中=1.11，，取 單0.96；雙 0.92</p><p>　?、鄹鶕?jù)P’,n查表（由系列，極數(shù)）得λ=/ , =；</p><p>　　④由以上中方程組可解

96、得D，</p><p><b>　?、莶楸淼囊?guī)定的D，</b></p><p>　　2. 類比法（幾何相似定律）：</p><p><b>　　取D1=D2得：</b></p><p>　?。▽?dǎo)線截面積S,繞線匝數(shù)分別成比例）</p><p>　?。?）氣隙對電機性能的影響&

97、lt;/p><p>　　氣隙是指定子與轉(zhuǎn)子之間的空隙，在凸極同步電動機中，延電樞圓周方向氣隙磁場是不均勻分布的。氣隙選取一般盡可能的小，如果氣隙過大，則會使氣隙處磁壓降增大，這會使得勵磁磁勢增大以及勵磁繞組地銅耗量增大。氣隙偏大則會導(dǎo)致空載電流增大、功率因數(shù)降低。但是氣隙不能過小，否則除了影響機械可靠性以外，還會使諧波磁場以及諧波漏抗增大，這會造成諧波轉(zhuǎn)矩以及附加損耗的增加，進而造成較高溫升與較大噪聲。</p&

98、gt;<p>　　氣隙的大小需要綜合考慮才可以，對于功率較小的電機一般氣隙要選得較小。</p><p>　?。?）槽滿率對電機性能的影響</p><p>　　槽滿率指的是導(dǎo)線有規(guī)則的排列所占的面積與槽的有效面積之比，即：。在采用圓導(dǎo)線的半閉口槽中，一般用槽滿率來表示槽內(nèi)導(dǎo)線的填充程度。槽滿率通常不能取得太高，如果槽滿率設(shè)計得太高的話，會使嵌線造成困難，容易引起絕緣損傷。槽滿率

99、也不能過低，過低的話，會造成槽的浪費，而且不利于槽內(nèi)導(dǎo)線的散熱，所以一般槽滿率控制在0.8~0.85左右。</p><p>　　較高的槽滿率可以減小槽的面積，從而減小鐵心尺寸，有利于節(jié)省硅鋼片的耗量，也可以節(jié)省材料。</p><p>　　第四章 電磁設(shè)計方案計算</p><p><b>　　4.1設(shè)計要求</b></p><

100、p>　　電磁設(shè)計方案的計算是根據(jù)設(shè)計要求，即提供的數(shù)據(jù)以及技術(shù)要求來進行同步電動機的電磁方案的計算。</p><p><b>　　提供的額定數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　1.額定功率75KW</p><p><b>　　2.相數(shù)3</b></p><p>　　3.額定相電壓400V

101、</p><p>　　4.額定頻率50Hz</p><p><b>　　5.極數(shù)4</b></p><p>　　6.額定功率因數(shù)0.95</p><p>　　7.機座中心高25cm</p><p>　　8.定子外徑 43cm</p><p>　　9.定子內(nèi)徑30

102、cm</p><p>　　10.定子槽數(shù)48</p><p><b>　　技術(shù)要求：</b></p><p>　　1.額定效率≥91.5%</p><p>　　2.槽滿率0.8~0.85</p><p>　　3.電樞繞組電密800~900</p><p>　　4.氣

103、隙磁密7500~8800</p><p><b>　　4.2方案計算</b></p><p><b>　　如下表：</b></p><p>　　表4-1 凸極式三相同步電動機電磁計算</p><p>　　第五章 電磁設(shè)計結(jié)果分析</p><p><b>　　5.

104、1復(fù)算程序</b></p><p>　　首先進行計算成果的復(fù)算，以檢測計算成果的正確性。本次復(fù)算通過對公式的勘誤，額定數(shù)據(jù)的檢查，主要尺寸的比對以及單位的統(tǒng)一進行檢查。</p><p>　　檢查發(fā)現(xiàn)了很多問題并加以糾正，如公式的錯誤，角標(biāo)的錯誤等等。在計算結(jié)果的檢查方面，自制了復(fù)算程序，通過程序驗證了結(jié)果的可靠性。</p><p>　　5.2方案結(jié)果比較

105、與分析</p><p>　　表5-1 材料用量表</p><p>　?。?）同步電動機材料用量比較</p><p>　　從上方的表格可以看出，方案二與方案一相比，每槽導(dǎo)體數(shù)增加了一個，氣隙磁密并沒有改變。這樣的變化使得電樞鐵心長變短，從而使得電機的各項材料用量減少，達到了節(jié)省材料的目的。</p><p>　　方案三與方案一相比，每槽導(dǎo)體數(shù)沒

106、有改變，而氣隙磁密增加了。這樣的變化也使得電樞鐵心長變短，各項材料用量減少，同樣打到了節(jié)省材料的目的。</p><p>　　三方案中的勵磁繞組電密相比，方案一與方案三基本相同，方案二比其他方案要高，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，方案二如果與其他方案勵磁繞組電密相同，銅線總重會增加。</p><p>　　從而可以得出結(jié)論，如果想要節(jié)省材料，可以從三方面入手，第一可以增加每槽導(dǎo)體數(shù)，第二可以增加氣隙磁密，第三可

107、以增加勵磁繞組電密。當(dāng)然做出這樣的改動會影響同步電動機其他的性能指標(biāo)，這將在后面做下一步比較。</p><p>　　（2）同步電動機損耗及效率</p><p>　　表5-2 損耗及效率</p><p>　　從表5-2可以看出，無論增加每槽導(dǎo)體數(shù)還是增加氣隙磁密都會降低效率。再結(jié)合表5-1的材料用量可以發(fā)現(xiàn)，若想增加同步電動機的效率，就不要考慮材料的節(jié)省。</

108、p><p>　　（3）同步電動機電磁負荷</p><p>　　表5-3 電磁負荷</p><p>　　從電樞齒部磁密的要求可以看出，電樞齒部磁密是一個非常重要的參數(shù)，必須滿足15800~16600的范圍，這使得選取氣隙磁密時的范圍縮小到8500~8800的一個很小的范圍內(nèi)，從而使得通過調(diào)節(jié)氣隙磁密來改善同步電動機的技術(shù)指標(biāo)帶來了困難。</p><p

109、><b>　　5.3心得與總結(jié)</b></p><p>　　在同步電動機的計算過程中遇到了很多問題，在發(fā)現(xiàn)與解決問題的過程中學(xué)習(xí)了很多關(guān)于同步電動機的知識。</p><p>　　電樞繞組電密規(guī)定范圍為800~900，而通過其計算公式可知，當(dāng)同步電動機的額定數(shù)據(jù)和主要尺寸已給出的情況下，電樞繞組電密只與線規(guī)S有關(guān)。經(jīng)過多次選取線規(guī)以及計算發(fā)現(xiàn)，線規(guī)S只能取一個值，

110、這也就使得后期選取三方案時遇到了一定的困難。一般來講，每槽導(dǎo)體數(shù)都是偶數(shù)，而方案二卻選擇了一個奇數(shù)，這就是因為線規(guī)不能改變的結(jié)果。因為，當(dāng)每槽導(dǎo)體數(shù)增加為12時，槽滿率超過了0.9，這是不允許的，當(dāng)然，每槽導(dǎo)體數(shù)選擇11時槽滿率剛好達到0.85，還是比較幸運的。</p><p>　　在計算第一個方案的時候，曾經(jīng)遇到過轉(zhuǎn)子磁軛磁密的數(shù)據(jù)超過了16000，大到轉(zhuǎn)子磁場強度連表都查不到的情況。當(dāng)時心急如焚，反復(fù)查找公式

111、中有關(guān)參數(shù)進行修改，最后在導(dǎo)師的幫助下減小了轉(zhuǎn)子內(nèi)徑才得以通過。</p><p>　　通過對三個方案的選擇與計算，發(fā)現(xiàn)了幾條規(guī)律：第一條，要想省材料，可以增加每槽導(dǎo)體數(shù)，增加氣隙磁密，增加勵磁繞組電密；第二條，要想提高效率，請將第一條反過來執(zhí)行。</p><p>　　第六章 同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　6.1同步調(diào)速系統(tǒng)類型</p>

112、<p>　　同步調(diào)速系統(tǒng)有兩種類型：</p><p>　?。?）他控變頻調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　用獨立的變頻裝置給同步電動機供電的系統(tǒng)。</p><p>　?。?）自控變頻調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　用電動機本身軸上所帶轉(zhuǎn)子位置檢測器或電動機反電動勢波形提供的轉(zhuǎn)子位置信號來控制變頻裝置換相時刻的系統(tǒng)。</p>

113、<p>　　6.2變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本控制類型</p><p>　　同步電動機變頻調(diào)速的原理以及所用的變頻裝置和異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)基本相同，現(xiàn)就異步電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)的基本控制類型進行說明。</p><p>　　我們知道，三相異步電動機定子每相電動勢的有效值是，由此可知，只要控制好和，便可以達到控制磁通的目的，因此，可以考慮基頻以下和基頻以上兩種情況。</p>

114、<p><b>　?。?）基頻以下調(diào)速</b></p><p>　　由上式可知，要保持不變，當(dāng)頻率從額定值向下調(diào)節(jié)時，必須同時降低，使得/=常值，即采用電動勢頻率比為恒值的控制方式。當(dāng)電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，認(rèn)為定子相電壓約等于，則/=常值，即恒壓頻比的控制方式。</p><p><b>　?。?）基頻以上調(diào)速</b

115、></p><p>　　在基頻以上調(diào)速時，頻率應(yīng)該從向上升高，但定子電壓卻不可能超過額定電壓，最多只能保持=，這將迫使磁通與頻率成反比地降低。</p><p>　　圖6-1 異步電動機變頻調(diào)速的控制特性</p><p>　　把基頻以下和基頻以上兩種情況的控制特性畫在圖6-1上。如果電動機在不同轉(zhuǎn)速時所帶的負載都能使電流達到額定值，也就是都能在允許溫升下長期運行

116、，則轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化。在基頻以下，磁通恒定時轉(zhuǎn)矩也恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”，在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時轉(zhuǎn)矩降低，屬于“恒功率調(diào)速”。</p><p>　　6.3同步電動機矢量控制系統(tǒng)</p><p>　　為了獲得高動態(tài)性能，同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)可以采用矢量控制，通過坐標(biāo)變換，把同步電動機等效成直流電動機，再模仿直流電動機的控制方法進行控制。但是由于同步電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與異步電動機不同，其