40kw-6極變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-wenkub
2023-05-20 22:57:27 本頁面
【正文】 機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的有效機(jī)械功率，一般以KW或MW為單位。（7）額定功率：發(fā)電機(jī)的額定效率是指額定運(yùn)行時(shí)定子繞組輸出的電功率（額定功率）與轉(zhuǎn)軸輸入的機(jī)械功率（額定輸入功率）的比值。定子和轉(zhuǎn)子之間是空氣隙（氣隙）。電樞磁動(dòng)勢將對主磁場產(chǎn)生影響。但是一般情況下電樞磁動(dòng)勢既不作用在直軸上也不作用在交軸上。表示電動(dòng)機(jī)向電網(wǎng)輸出的有功功率為負(fù)值。這樣由滯后一個(gè)鈍角變?yōu)槌耙粋€(gè)銳角，從而使，輸入電功率mUI，以及電磁功率均變?yōu)檎?。這樣一來，功率特性的表達(dá)式便為：上式除以轉(zhuǎn)子角速度后，得到電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩，于是有：同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由電網(wǎng)輸入的電功率，出了很小一部分消耗了定子銅耗外，大部分通過定、轉(zhuǎn)子磁場的相互作用而轉(zhuǎn)換為電磁功率，即為轉(zhuǎn)子的總功率，即： 扣除定子鐵芯損耗、機(jī)械損耗和附加損耗后，即為輸?shù)臋C(jī)械功率，故： 與同步發(fā)電機(jī)相似，當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)輸出功率一定時(shí)，調(diào)節(jié)其勵(lì)磁電流即可改變電動(dòng)機(jī)的無功功率。當(dāng)“過勵(lì)”時(shí)，＞，電樞電流中將包含一個(gè)超前的無功電流分量，起去磁作用。圖 24 恒功率、變勵(lì)磁時(shí)隱極同步電動(dòng)機(jī)的向量圖 圖 25 同步電動(dòng)機(jī)V形曲線由于同步電動(dòng)機(jī)的最大電磁功率與成正比，當(dāng)減小勵(lì)磁電流時(shí)，則對應(yīng)的功率角增大，而過載能力則要降低。因?yàn)殡娋W(wǎng)上的主要負(fù)載是從電網(wǎng)吸取滯后的無功電流的變壓器、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、以及其他感性負(fù)載，而同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)的情況下卻能從電網(wǎng)吸取超前的無功電流，這樣就可以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量 (勵(lì)磁電流) 和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量 (轉(zhuǎn)矩電流) 分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電動(dòng)機(jī)相匹配，而且可以控制異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。 直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，是利用空間矢量、定子磁場定向的分析方法，直接在定子坐標(biāo)系下分析異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算與控制異步電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，采用離散的兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)器（Band—Band控制），把轉(zhuǎn)矩檢測值與轉(zhuǎn)矩給定值作比較，使轉(zhuǎn)矩波動(dòng)限制在一定的容差范圍內(nèi)，容差的大小由頻率調(diào)節(jié)器來控制，并產(chǎn)生PWM脈寬調(diào)制信號(hào)，直接對逆變器的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制，以獲得高動(dòng)態(tài)性能的轉(zhuǎn)矩輸出。1.、坐標(biāo)系統(tǒng)：坐標(biāo)軸在空間并且以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的左邊系統(tǒng)。還有其他一些坐標(biāo)系統(tǒng)，這里不一一列出。因此研究者應(yīng)該掌握各種坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法，并善于根據(jù)具體條件及問題的性質(zhì)加以利用。假如點(diǎn)擊的定子及轉(zhuǎn)子兩方面均不對稱，那么即使點(diǎn)擊的轉(zhuǎn)速為恒速，利用任何一種坐標(biāo)系統(tǒng)表示的電機(jī)基本方程也都是具有變系數(shù)的方程。2分量與α、β分量及d、q分量間的關(guān)系式為： 坐標(biāo)系統(tǒng)在此坐標(biāo)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換矩陣為：同樣的以電流為例可得： 反變換為： 分量與d、q分量間的關(guān)系為：F、B、0坐標(biāo)系統(tǒng)此系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換矩陣為： 以電流為例得到：反變換為：F、B分量與d、q分量間的關(guān)系式為：坐標(biāo)系統(tǒng)此坐標(biāo)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換矩陣為：以電流為例得出： 這也是一種復(fù)數(shù)變量，但其坐標(biāo)軸線則是以同步恒速旋轉(zhuǎn)的。逆變電路這一部分采用了IPM模塊，將驅(qū)動(dòng)電路與IGBT器件及保護(hù)電路集成到一起，這樣提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。注意：編碼器部分人講述增量式編碼器，部分人講述絕對式編碼器?？驁D必須用CAD進(jìn)行畫圖。絕對式編碼器的每一個(gè)位置對應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。變頻器的開環(huán)控制與閉環(huán)控制具有通用性，所以開環(huán)控制與閉環(huán)控制的主要區(qū)別時(shí)閉環(huán)控制餓速度反饋與與頻率控制通道采用了來自測速電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速。而機(jī)座中心高可由電機(jī)外徑查處所以對這一部分不加詳細(xì)敘述。 PN(kW),同步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率；額定轉(zhuǎn)速: nN(r/min),同步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；額定頻率: fN(Hz)，電機(jī)額定運(yùn)行所接電源的頻率。 定子內(nèi)經(jīng)、軸的直徑和軸承間的轉(zhuǎn)子長度基本決定了氣隙的數(shù)值?！F心長度，單位m。在采用圓導(dǎo)線的半閉口槽中，用槽滿率來表示槽內(nèi)導(dǎo)線的填充程度。所以槽滿率不能太高，一般，控制在80%~85%左右。電樞繞組Z（每槽并聯(lián)導(dǎo)體數(shù)）前面已經(jīng)算出，線規(guī)和鐵心長度也已經(jīng)算出，那么每相點(diǎn)數(shù)繞組的耗材以及電阻等參數(shù)也可以順利算出。 電磁設(shè)計(jì)方案的具體計(jì)算具體的計(jì)算步驟如下表所示：方案一方案二方案三一、額定數(shù)據(jù)和技術(shù)要求1． 額定功率4040402．相數(shù)3333．額定線電壓4004004004．額定相電壓5．額定頻率5050506．極數(shù)6667．額定效率%%%8．額定功率因數(shù)9．額定相電流10．額定轉(zhuǎn)速10001000100011．額定轉(zhuǎn)矩12．機(jī)座中心高（cm）13．定子槽滿率80~85%14．定子繞組電密7~15．氣隙磁密~二、定子沖片設(shè)計(jì)16．定子外徑17．定子內(nèi)徑18．定子槽數(shù)36363619．電樞拼片條件（1）每圈扇形片數(shù)666（2）重疊數(shù)222（3）每片槽數(shù)666（4）扇形片高（5）扇形片寬（6）無軸流拼片條件44420．每極每相槽數(shù)22221．極距22．定子槽形(1) (2)(3)(4)(5)(6)r23．每槽有效面積為絕緣層厚度,E級取=,為槽楔厚, =2r（1）直徑位置槽節(jié)距槽寬齒 寬（2）直徑位置槽節(jié)距槽寬齒 寬（3）直徑位置槽節(jié)距槽寬齒 寬25．定子齒距26．平均齒寬=1/3[bz2,bz3中之大者+2（bz2,bz3之最小者）]27．電樞卡氏系數(shù)其中：槽節(jié)距三、轉(zhuǎn)子沖片設(shè)計(jì)28．氣隙長度=29．最大氣隙30．轉(zhuǎn)子外徑31．磁軛外徑14141432．轉(zhuǎn)子(磁軛)內(nèi)徑33．磁極寬度55534．磁極尺寸計(jì)算（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）35．磁極壓板厚36．磁極壓板寬37．氣隙極距比值0．0070．0070．00738．氣隙比值39．極抱百分值40．磁極抱角41．等效極弧系數(shù)（查曲線1及2）[用公式計(jì)算見附錄一]42．波形系數(shù) （查曲線1及2）[或用基波幅值系數(shù)，用公式計(jì)算見附錄一]43．磁極偏心距偏心半徑：=四、電樞繞組和鐵心長度計(jì)算44．繞組并聯(lián)支路數(shù)22245．估算每槽導(dǎo)體所占面積46．選擇每槽導(dǎo)體數(shù)注意：選偶數(shù)34353447．電樞繞組節(jié)距單層匝數(shù)=000雙層匝數(shù)= 17171748．每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) (q=2,3,4或5)20420420449． 線負(fù)荷48348348350．估算每根導(dǎo)體的截面積51．每根導(dǎo)線并 繞根數(shù)n33352．電樞線規(guī)裸徑/絕緣徑 /截面積 53．電樞繞組電密 54．每槽導(dǎo)線所 占面積55．槽滿率56．繞組系數(shù)Kdp57．定子斜槽因數(shù)（一般，可不計(jì)算）11130303058．每極磁通12001421200142120014259．電機(jī)鐵芯長度 60．電樞鐵心長61．磁極鐵心長62．磁極鐵心凈長 63．鐵心有效長64．鐵心純長65．電樞繞組尺寸 (1) (y以槽數(shù)計(jì))(2)(3)(4)(5) 66．每相電樞繞組長67．電樞繞組每相電阻 （歐）(1)在75℃時(shí) (歐)(2)在20℃時(shí) (歐)68．電樞繞組銅重 (千克)69．電樞繞組銅毛重 (千克)五、磁路計(jì)算70．氣隙磁密 72507450745071．氣隙安匝72．電樞齒磁密 158001660073．電樞
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