【正文】 案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2020202．相數(shù)3333．額定線電壓4004004004．額定相電壓5．額定頻率5050506．極數(shù)4447．額定效率%%%8．額定功率因數(shù)9．額定相電流10．額定轉(zhuǎn)速15001500150011．額定轉(zhuǎn)矩12．機座中心高（cm）18181813．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16．定子外徑30303017．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151515（6）無軸流拼片條件66620．每極每相槽數(shù)33321．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25．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28．氣隙長度=29．最大氣隙30．轉(zhuǎn)子外徑31．磁軛外徑12121232．轉(zhuǎn)子(磁軛)內(nèi)徑33．磁極寬度34．磁極尺寸計算（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0．00520．00520．005238．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算44．繞組并聯(lián)支路數(shù)11145．估算每槽導體所占面積46．選擇每槽導體數(shù)注意：選偶數(shù)12141047．電樞繞組節(jié)距單層匝數(shù)=121410雙層匝數(shù)= 67548．每相串聯(lián)導體數(shù) (q=2,3,4或5)14416812049． 線負荷50．估算每根導體的截面積51．每根導線并 繞根數(shù)n32352．電樞線規(guī)裸徑/絕緣徑 /截面積 53．電樞繞組電密 80054．每槽導線所 占面積55．槽滿率56．繞組系數(shù)Kdp57．定子斜槽因數(shù)（一般，可不計算）11120202058．每極磁通15045001289600180541459．電機鐵芯長度 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)(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 (歐)(2)在20℃時 (歐)68．電樞繞組銅重 (千克)69．電樞繞組銅毛重 (千克)五、磁路計算70．氣隙磁密 80508050805071．氣隙安匝72．電樞齒磁密 158001660073．電樞齒磁場強度， 根據(jù)查表174．電樞齒計算高度75．電樞齒安匝數(shù)76．電樞軛高度77．電樞軛計算高度78．電樞軛磁密 79．電樞軛磁路長（拼片定子）80．電樞軛磁通分布系 數(shù) 根據(jù)查表481．電樞軛磁場強度 根據(jù)查表182．電樞軛安匝數(shù)83．電樞齒軛及氣隙安 匝和84．極掌漏磁常數(shù)85．極身漏磁常數(shù) 為壓板厚86．磁極漏磁常數(shù)87．每極漏磁通88．磁極磁通89．漏磁系數(shù) P 2 4 6 時 90．磁極極身截面 = （1m/m鋼片）91．磁極 極身磁密 14000~1560092．磁極極身磁場強度，根據(jù)查表293．磁極極身安匝94．磁軛高度95．轉(zhuǎn)子磁軛路長96．轉(zhuǎn)子磁軛長度97．轉(zhuǎn)子磁軛磁密 98．轉(zhuǎn)子磁軛磁場強度，根據(jù) 查表399．轉(zhuǎn)子磁軛安匝數(shù)100．殘隙長度101．殘隙處截面102．殘隙磁密103．殘隙安匝數(shù)104．每極空載的磁安匝數(shù)六、參數(shù)計算105．電樞槽單位漏比磁導 從曲線3查出[的計算公式見附錄二]106．槽面積107．108．109．互感漏磁導110．.電樞槽漏磁比磁導111．.電樞繞組等效節(jié)距112．電樞繞組端接漏磁比磁導113．曲折比漏磁導114．相帶漏磁比磁導（1）q=整數(shù) （，無阻尼籠）根據(jù)y從曲線5查出，或用公式計算見附錄三（2）q=分數(shù) 115．每相電阻標幺值116．每相定子漏抗117．每相漏磁電抗標么值118．空載額定電壓時的氣隙與殘隙磁勢和119．每相電樞反應(yīng)磁勢120．直軸電構(gòu)反應(yīng)常數(shù) 查曲線4121．橫軸電樞反應(yīng)常數(shù)查曲線4122．直軸電樞反應(yīng)磁勢123．橫軸電樞反應(yīng)磁勢124．直軸電樞反應(yīng)電抗標么值125．橫軸電樞反應(yīng)電抗標么值126．直軸同步電抗標么值127．橫軸同步電抗標么值七、短路比128．電樞電抗壓降磁勢129．短路磁勢130．飽和短路比 131．不飽和短路比132．額定電壓時感應(yīng)電勢標么值133．對應(yīng)于 的空載磁勢（1）15646801351500（2）8372（3）17079 。 同步電動機設(shè)計方案一，根據(jù)計算程序，首先選擇電樞繞組的規(guī)格和每槽導體數(shù),然后算出定子鐵心長度,最后計算出符合國家有關(guān)標準和技術(shù)要求的電機參數(shù)；方案二：在方案一的基礎(chǔ)上，通過增加每槽導體數(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。由此可見，在轉(zhuǎn)速不變情況下，減小電機的極數(shù)，即減少電機的頻率，實際上增加了電機的重量，也增加了電機的成本。在電機設(shè)計理論中引入了電機主要尺寸比系數(shù)其中，為同步電機的極距。同步電機的電流密度可以表示為安培匝數(shù)其中，C為每槽繞組導體數(shù)；為相數(shù)；N為每相串聯(lián)匝數(shù)；I為相電流的有效值。由電機原理可知，同步電機的電磁功率為電機電磁轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)角頻率之積，其中。電動機本身的功率因數(shù)可以近似地用下式計算：如果從電流電源看整個變頻裝置的功率因數(shù)時，由于采用的是三相可控橋式整流電路，其功率因數(shù)，式中，是整流橋的控制角。3）整流電壓與電動機轉(zhuǎn)速n的關(guān)系從上式看出，這種電機的調(diào)速特性與直流電動機的基本相同，即改變整流橋輸出電壓及電動機的勵磁大小就可以進行調(diào)速。電動勢的波形如下圖所示：2）電磁轉(zhuǎn)矩式中，P是極對數(shù)；是機械角度；，分別是d，q軸的電感系數(shù)。電角度換相一次。上圖為逆變橋系三相全控橋式電路。近年來，矢量控制技術(shù)的成熟，使高性能自控式同步電動機調(diào)速系統(tǒng)具有很強的競爭力。自控式同步電機調(diào)速系統(tǒng)的裝置如下圖：自控式同步電動機是由同步電動機、變頻器及磁極位置檢測器組成的電機系統(tǒng)。采用晶閘管元件的交交變頻器廣泛用于大功率低轉(zhuǎn)速傳動的大型軋鋼機、提升機的同步電機驅(qū)動；而采用晶閘管變流器負載換流的同步電機則多用于大型同步電機的軟啟動。我國交流同步電機根據(jù)電網(wǎng)供電電壓等級，分為400V低電壓、6kV及10kV高電壓三個電壓等級。因此，從減少電機重量和成本的角度出發(fā)，選擇技術(shù)多的電機使其運行在較高頻率下是有利的。根據(jù)電機的幾何尺寸關(guān)系，可以推出對于變頻調(diào)速同步電機，電機的轉(zhuǎn)速不僅與極數(shù)有關(guān)，還取決與變化的頻率。那么同步電機的電磁功率可以進一步推導為從式中可以看出，同步電機的功率由速度n、定子鐵芯長度L、定子鐵芯直徑D、磁通密度J來決定。我們用電機氣隙中的電磁力F、電機氣隙的半徑來表示電磁轉(zhuǎn)矩，那么電機的電磁功率為其中，D為電機定子內(nèi)徑。根據(jù)交流電機原理，交流同步電機轉(zhuǎn)速n與頻率f和電機極對數(shù)關(guān)系式為，其中，為電機極對數(shù)，電機極數(shù)為2。在同步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)中，同步電動機輸入電壓達到最大限度時，電機轉(zhuǎn)速不再升高，即使改變電壓也也會使電磁轉(zhuǎn)矩小于負載轉(zhuǎn)矩，導致電機失步。當模擬量信號為0～10v時，為正轉(zhuǎn)矩，即電動機正轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)矩指令（從電動機的輸出軸看是逆時針轉(zhuǎn)）。先是根據(jù)轉(zhuǎn)矩設(shè)定值計算出轉(zhuǎn)差頻率，并與變頻器獲得的反饋速度或是直接推算的電動機速度相加，在速度限制下輸出同步頻率。第三項是電樞反應(yīng)磁動勢與阻尼繞組磁動勢相互作用的轉(zhuǎn)矩，如果沒有阻尼繞組，或者在穩(wěn)態(tài)運行時阻尼繞組中沒有感應(yīng)電流，該項為零，只有在動態(tài)中，產(chǎn)生阻尼電流，才有阻尼轉(zhuǎn)矩，幫助同步電動機盡快達到新的穩(wěn)態(tài)。將（3）式代入（1）和（2）式當中，整理之后可以得到同步電動機的電壓矩陣方程式： = （4）同步電動機在d、q軸上的轉(zhuǎn)矩和運動方程為 （5）把式（3）中的和表達式代入式（5）的轉(zhuǎn)矩方程并整理后得 （6）觀察式(5）各項，不難看出每一項轉(zhuǎn)矩的物理意義。矢量控制可分為：磁場定向控制與電壓定向控制的同步電機矢量控制。、冷連軋機等傳動，異步電機必須采取增加容量或提高電壓的方法來提高弱磁時的最大轉(zhuǎn)矩。為了消除這一影響，必須進行轉(zhuǎn)子參數(shù)辨識控制，該課題一直是國內(nèi)外學者科研攻關(guān)的難題。所以，異步電機常常設(shè)計成較大的定子和轉(zhuǎn)子鐵心直徑，電機結(jié)構(gòu)短粗。顯然，異步電機功率因數(shù)低是一個很難克服的缺陷。因此，同步電機的維護量和異步電機的基本相同。下表列出了同步電機與異步電機有關(guān)數(shù)據(jù)的比較。