【正文】 密級： NANCHANG UNIVERSITY 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文THESIS OF BACHELOR（2006—2010年）題 目24KW6極變頻調(diào)速同步電動機的電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計 24KW6極變頻調(diào)速同步電動機的電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要這篇文章簡單先介紹了同步電機的結(jié)構(gòu)，類型，用途，基本技術(shù)要求，然后介紹同步電機的工作原理，其中包括同步電機的變頻調(diào)速，控制系統(tǒng)和同步電機的運行特性。接著引出本文的正題，即電機設(shè)計，關(guān)于電機設(shè)計這一塊，先介紹了下電機設(shè)計應(yīng)當(dāng)注意的內(nèi)容，包括氣隙對電機性能的影響，槽滿率對電機性能的影響。其次就根據(jù)自己的課題進行電機設(shè)計。在電機設(shè)計的時候，分三個方案，其一先算出一個方案出來，然后從節(jié)省材料的角度進行優(yōu)化設(shè)計第二個方案。其三從提高效率的角度進行優(yōu)化設(shè)計出第三個方案。最后根據(jù)自己的設(shè)計過程，寫出自己的心得體會。同時利用CAD畫出電機的定子，轉(zhuǎn)子，以及繞組的分布圖。關(guān)鍵詞：同步電動機；設(shè)計；CADThe electromagnetic design of threephasesynchronous motorAbstractThis article,at first, introduces the structure,the type,the utilization,the basic technique request of the synchronous motor,and then introduces the principle of the synchronous motor,including the speed controlling of the synchronous motor,the control system,and the running character of the synchronous it leads to the point which is motor this part,it first introduces something we should notice,then ,it says the department impact and slot fill factor of electrical performance.According to the title,I design the article .when I design,I make three steps,first,I design one programme,then I make the second programme which is advantage of the saving material,then I make the third programme which is advantage of increasing efficiency.At last,I write down what I have learn according to what I have done.At the same time,In the design process we have drawn the stator and rotor punching drawing，the arrangement of the stator winding and the harmonic winding by using AutoCADKey words: synchronous motor；design；CAD.目錄摘要 IAbstract II緒論 1第一章 同步電機概論 2 同步電機的基本特點 2 主要類型和用途 2 主要結(jié)構(gòu)部件 3 基本技術(shù)要求 3 同步電動機的勵磁方式 4 同步電動機的工作原理 4第二章 同步電動機變頻調(diào)速及其控制系統(tǒng) 6 同步電動機的變頻調(diào)速 6 同步電動機的控制系統(tǒng) 7 同步電機的矢量控制原理 7 同步電機的矢量控制系統(tǒng) 10第三章 電機設(shè)計基本理論 12 電機設(shè)計過程和內(nèi)容 12 主要尺寸的確定 12 電磁設(shè)計 13 同步發(fā)電機的主要性能指標(biāo)和額定數(shù)據(jù) 13 氣隙對電機性能的影響 13 槽滿率對電機性能的影響 13 結(jié)構(gòu)設(shè)計 14第四章 電磁設(shè)計方案及計算 15 電磁設(shè)計思路 15 電磁設(shè)計計算步驟 15第五章 畢業(yè)設(shè)計結(jié)果及分析 32 材料用量結(jié)果及分析 32 電機損耗和效率結(jié)果及分析 32 電磁負(fù)荷結(jié)果及分析 33 電機參數(shù)結(jié)果及分析 33第六章 AUTO CAD 繪圖 35 AUTO CAD 使用方法 35 定子沖片圖 35 轉(zhuǎn)子沖片圖 36 繞組排布圖 37第七章 總結(jié) 38參考文獻（References） 39致謝 40緒論同步電機主要作為發(fā)電機使用，同時也可以作為電動機使用，特別是在不要求調(diào)速的大功率生產(chǎn)機械中，同步電動機使用的很多。小功率電動機的應(yīng)用十分廣泛，如家用電器，工廠的小型機床，汽車電器，辦公設(shè)備，醫(yī)療器械，計算機外設(shè)以及電動工具，兒童玩具等等。目前，我國是同步電機的生產(chǎn)大國，尤其是小型的同步電機市場，中國占據(jù)著很大市場，同時我們要看到，電機市場的競爭相當(dāng)?shù)募ち?，所以，我們必須提高生產(chǎn)的自動化水平，提高勞動生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本以及提高新產(chǎn)品的研究開發(fā)。第一章 同步電機概論同步電機可分為同步電動機和同步發(fā)電機。同步電機可分為同步發(fā)電機和同步電動機。同步電機和異步電機在結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是，同步電機在轉(zhuǎn)子上有勵磁繞組，這使得同步電機在運行時能達到同步速，故稱為同步電機。同步電動機運行時的速度為同步速，與頻率有著穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系。同步電機在定子鐵芯上的槽內(nèi)放置導(dǎo)線，轉(zhuǎn)子上裝有磁極及勵磁繞組。當(dāng)直流電流通過勵磁繞組時，電機內(nèi)就會產(chǎn)生磁場，如果轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子使磁場與定子導(dǎo)線之間有相對運動，就會在定子導(dǎo)線中感應(yīng)出交流電勢。電勢的頻率為：，當(dāng)電機的極對數(shù)和轉(zhuǎn)速一定時、感應(yīng)電勢的頻率也是一定的。 同步電機的基本特點同步電動機與感應(yīng)電機一樣，也是運用電磁感應(yīng)的原理的一種交流旋轉(zhuǎn)電機。同步電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和釘子電流的頻率f之間，維持著不變的關(guān)系，就是：n=60f/P同步電機的主要運行方式有三種，即作為發(fā)電機、電動機和補償機運行。 主要類型和用途同步電機一般是做發(fā)電機使用，但也可用作電動機來拖動生產(chǎn)機械，尤其是在不要求調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的時候，而且是大功率的電機時，同步電動機使用就很廣泛，同時可以通過改變勵磁電流的大小來改變電網(wǎng)的功率因素。同步電機一般在定子上放置電樞繞組，在轉(zhuǎn)子上裝了磁極，磁極上套勵磁繞組。當(dāng)作為發(fā)電機運行時，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。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，可以看出，當(dāng)電機的頻率一定時，發(fā)出的交流電動勢的頻率也是固定的。同步電機一般是做發(fā)電機使用，但也可用作電動機來拖動生產(chǎn)機械，如果作為同步電機運行時，尤其是在不要求調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的時候，而且是大功率的電機時，同步電動機使用就很廣泛，同時可以通過改變勵磁電流的大小來改變電網(wǎng)的功率因素。作為同步補償機，這時電機不帶任何機械負(fù)載，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，以達到改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的目的。 主要結(jié)構(gòu)部件同步電機只要是由定子，轉(zhuǎn)子，端蓋和軸承等部件構(gòu)成，其中最主要的還是定子、轉(zhuǎn)子兩個基本部分（1）定子定子部分由定子鐵心、定子電樞繞組組成。為了減少定子鐵芯的鐵耗，定子鐵芯是由硅鋼片疊成的，疊層之間還留出通風(fēng)槽。當(dāng)定子鐵芯的外徑大于1m的時候，用膳性的硅鋼片拼成一個整圓，疊裝時將每片的接縫錯開，在扇形片上涂上絕緣漆，以減少鐵芯的渦流損耗。定子槽形根據(jù)容量和電壓大小的不同而不一樣。大容量高電壓多用開口槽；小容量低電壓多用半閉口槽。定子繞組是由許多線圈聯(lián)接而成，每個線圈又是由多股銅線繞制而成的。（2）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子的組成部分有轉(zhuǎn)子鐵芯與軸、轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組、護環(huán)和中心環(huán)組成。轉(zhuǎn)子鐵心與軸是用導(dǎo)磁性能好、機械強度高的合金剛鍛造而成。繞線轉(zhuǎn)子要利用滑環(huán)和電刷， 基本技術(shù)要求㈠、同步發(fā)電機銘牌額定數(shù)據(jù)同步電機的額定值有:a) 額定容量；b) 額定功率；c) 額定電壓；d) 額定頻率；e) 額定電流；f) 額定功率因數(shù)；g) 額定效率；h) 額定轉(zhuǎn)速；i) 額定勵磁電流和額定勵磁電壓。㈡、主要技術(shù)指標(biāo)同步發(fā)電機主要技術(shù)指標(biāo)有:a) 效率η：電動機輸出機械功率與輸入電功率之比,通常用百分?jǐn)?shù)表示；b) 功率因數(shù)COSφ：電動機輸入有效功率與視在功率之比；c) 堵轉(zhuǎn)電流Ik：電動機在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子堵住時從供電回路輸入的穩(wěn)態(tài)電流有效值；d) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩Tk：動機在額定電壓、額定頻率和轉(zhuǎn)子堵住時所產(chǎn)生的最小測得值；e) 最大轉(zhuǎn)矩：電動機在額定電壓、額定頻率和運行溫度下,轉(zhuǎn)速不發(fā)生突降時所產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩。 同步電動機的勵磁方式同步電動機有他的勵磁電源，這個勵磁電源裝置叫做同步電動機的勵磁系統(tǒng)同步電動機有不同的勵磁方式，電機不同，可能用到的勵磁系統(tǒng)也是不同的，但是，對于勵磁系統(tǒng)必須是要有一定的規(guī)范，以下是一些基本要求：1）當(dāng)電動機從空載運行到滿載或者是過載的過程中，同步電動機的勵磁系統(tǒng)必須動能提供可靠的穩(wěn)定的勵磁電流，而且盡量使能夠簡單，有實用性。2）有的一些一步啟動的電動機，他要求能重載啟動，或者是自啟動。啟動的過程中能自動實現(xiàn)下面的一些功能，勵磁繞組能夠附加短路電阻，將附加電阻能