【正文】 電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)勵(lì) 磁磁動(dòng)勢(shì)的影響就叫做電樞反應(yīng)。 空載特性與電機(jī)磁路的磁化曲線具有類(lèi)似的變化規(guī)律 ： 勵(lì)磁電流較小時(shí) ，30kw4 極變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)的電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 由于磁通較小 ， 電機(jī)磁路沒(méi)有飽和 ， 空載特性呈直線 (將其延長(zhǎng)后的射線稱(chēng)氣隙線 )， E0 隨著勵(lì)磁電流的增大 ， 磁路逐漸飽和 ， 磁化曲線開(kāi)始進(jìn)入飽和段 。 30kw4 極變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)的電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 同步電機(jī)的基本電磁關(guān)系 1．同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行 發(fā)電機(jī)不接負(fù)載時(shí)，電樞電流為零，稱(chēng)為空載運(yùn)行 空載運(yùn)行是同步發(fā)電機(jī)最簡(jiǎn)單的運(yùn)行方式 ,其氣隙磁場(chǎng)由轉(zhuǎn)子磁勢(shì) fF (勵(lì)磁磁勢(shì) )單獨(dú)建立 ,稱(chēng)勵(lì)磁磁場(chǎng) . 此時(shí)電機(jī)定子的三相繞組只有勵(lì)磁電流 fI 感生出的空載電動(dòng)勢(shì) 0E (三相對(duì)稱(chēng) )，其大小隨 fI 的增大而增加。N? ：指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的效率； 額定勵(lì)磁電壓 fnU ：指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電壓，單位： V 額定勵(lì)磁電流 fnI ：指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流，單位 ： A ： NNNN IUP ?co s3? 第二章 同步電機(jī)的工作特性 長(zhǎng)期以來(lái)，人們認(rèn)為通過(guò)調(diào)節(jié)功率因數(shù)，可以改善電機(jī)的運(yùn)行特性。 同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)根據(jù)轉(zhuǎn)速高低和容量大小分為凸極式和隱極式兩種。 主要結(jié)構(gòu)部件 同步電動(dòng)機(jī)的定子與異步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)基本相同，由機(jī)座、定子鐵芯、電樞繞組等組成。它的優(yōu)點(diǎn)是可以提高硅鋼片的有效利用率，并把定子磁軛和機(jī)座合二為一，以節(jié)省鋼材。 中小型同步電機(jī)多做成臥式的。 勵(lì)磁繞組為同心式30kw4 極變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)的電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 繞組，以銅線繞制，并用不導(dǎo)磁的槽楔將繞組緊固在槽內(nèi) ２． 水輪發(fā)電機(jī) 水輪發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是：極數(shù)多，直徑大，軸向長(zhǎng)度短，整個(gè)轉(zhuǎn)子在外形上與 汽輪發(fā)電機(jī)大不相同。由內(nèi)燃機(jī)拖動(dòng)的同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)和同步調(diào)相機(jī)一般都做成凸極式。如按用途分，有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和調(diào)相機(jī)。它的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與 定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速度是一樣的，所以稱(chēng)為同步電動(dòng)機(jī)。法拉第發(fā)明的盤(pán)式電機(jī)，這事一種真正的直流電機(jī)。因此，在實(shí)際的電機(jī)設(shè)計(jì)中必須全面照顧，綜合考慮 ,最后得到一個(gè)既省材料效率又高的最優(yōu)方案。 保密□，在 年解密后適用本授權(quán)書(shū)。 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(jì)出用戶所要求功率的電動(dòng)機(jī)，這有利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。 五、 研究目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度 ： 根據(jù)用戶提出的產(chǎn)品規(guī)格，技術(shù)要求，設(shè)計(jì)出滿足用戶要求的性能好，體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠的電動(dòng)機(jī)。其次，進(jìn)行電樞繞組的選擇： ,確定繞組的每相串聯(lián)導(dǎo)體數(shù) ,即 :NmIDAZ ?? . ndS ,即：NaZmSnd ? .，確定電樞繞組的線規(guī)，即， nddSAd ?? 239。當(dāng)今多電平中壓變頻器已成為交流調(diào)速研究的新領(lǐng)域，是熱點(diǎn)課題之一。矩陣式變化器是一種可供選擇的交 交變化器結(jié)構(gòu)，其輸出頻率可提高到 45Hz 以上。 近幾年來(lái)，不依賴電機(jī)模型的模糊自尋優(yōu)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能化控制方法開(kāi)始引入到交流調(diào)速系統(tǒng)中，成為交流調(diào)速控制理論、控制技術(shù)新的研究發(fā)展方向。在表面式永磁同步電動(dòng)機(jī)中，永磁體通常呈瓦片形，并位于轉(zhuǎn)子鐵心的外表面上，這種電機(jī)的重要特點(diǎn)是直、交軸的主電感相等；而內(nèi)置式永磁同步電機(jī) 的永磁體位于轉(zhuǎn)子內(nèi)部，永磁體外表面與定子鐵心內(nèi)圓之間有鐵磁物質(zhì)制成的極靴，可以保護(hù)永磁體。稀土永磁材料和稀土永磁電機(jī) 的科研水平都達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。 永磁式同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、損耗小、效率高，和直流電機(jī)相比，它沒(méi)有直流電機(jī)的換向器和電刷等缺點(diǎn)。隨著材料領(lǐng)域方面的發(fā)展，好的材料也將越 來(lái)越多，價(jià)格也將越來(lái)越便宜，電機(jī)使用的材料也將越來(lái)越好，性能也隨之變好。 隨著科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電機(jī)制造工業(yè)也將發(fā)生很大的變化，下面就對(duì)其作簡(jiǎn)要介紹。在總產(chǎn)量中，大中型電機(jī)產(chǎn)量為 萬(wàn)千瓦，增速減緩 個(gè)百分點(diǎn)；小型交流電機(jī)產(chǎn)量為 萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng) %，增速同比減緩 個(gè)百分點(diǎn)；直流電機(jī)產(chǎn)量 萬(wàn)千瓦，同比降低 %，增速同比減緩 個(gè)百分點(diǎn)。 國(guó)外公司注重新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在電機(jī)的安全、噪聲、電磁兼容等方面很重視。除此以外，同步電動(dòng)機(jī)還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，就是可以控制勵(lì)磁來(lái)調(diào)節(jié)它的功率因數(shù)，可使功率因數(shù)高到 ，甚至超前。 指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 第十一周至畢業(yè) 設(shè)計(jì)工作結(jié)束 （ 6 月 2 日至 6 月 13 日） 學(xué)生主要工作： 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文定稿，并進(jìn)行論文答辯 指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 七、其他（學(xué)生提交） 1．開(kāi)題報(bào)告 1 份 2．外文資料譯文 1 份（ 2020 字以上，并附資料原文） 3．論文 1 份（ 8000 字以上） 指 導(dǎo) 教 師： 學(xué)科組負(fù)責(zé)人： 學(xué)生開(kāi)始執(zhí)行 任務(wù)書(shū)日期： 2020. 3. 24 學(xué)生姓名： 王徽 送交畢業(yè)設(shè)計(jì) 日期： 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 本科生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題 目： 30kw4 極變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)的電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 信工學(xué)院 系 自動(dòng)化系 專(zhuān) 業(yè)： 電機(jī)電器 班 級(jí)： 061 班 學(xué) 號(hào)： 6101106024 姓 名： 王 徽 指導(dǎo)教師： 黃 劭 剛 填表日期： 2020 年 3 月 22 日 一、 選題的依據(jù)及意義 現(xiàn)代社會(huì)中， 電能是現(xiàn)代社會(huì)最主要的能源之一。 3. 學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師下達(dá)的任務(wù)書(shū)獨(dú)立完成開(kāi)題報(bào)告，于 3 周內(nèi)提交給指導(dǎo)教師批閱。 4. 本任務(wù)書(shū)在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成后，與論文一起交指導(dǎo)教師，作為論文評(píng)閱和畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯的主要檔案資料，是學(xué)士學(xué)位論文成冊(cè)的主要內(nèi)容之一。 在電能的生產(chǎn)、輸送和本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 使用等方面，電機(jī)起著重要的作用。在一個(gè)工廠里，只需有一臺(tái)或幾臺(tái)大容量設(shè)備 (例如水泵、空氣壓縮機(jī) ) 采用同步電動(dòng)機(jī)，就足以改善全廠的功率因數(shù)。國(guó)外的先進(jìn)水平主要體現(xiàn)在電 機(jī)的可靠性高，壽命長(zhǎng)，通用化程度高，電機(jī)效率不斷提高，噪聲低，重量輕，電機(jī)外形美觀，絕緣等級(jí)采用 F 級(jí)和 H 級(jí)，而且也考慮電機(jī)制造成本的降低等國(guó)內(nèi)雖有部分產(chǎn)品已達(dá) 90 年代初的國(guó)際水平，但相當(dāng)部分的產(chǎn)品可靠性差，重量重，體積大和噪聲大，綜合水平只相當(dāng)于 80 年代初期國(guó)際水平，其主要原因是制造工藝落后，關(guān)鍵材料的質(zhì)量和品種不能滿足要求，科研和設(shè)計(jì)工作沒(méi)有跟上，科研投入少，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)資金匱乏，企業(yè)技術(shù)創(chuàng)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 新能力較弱 。上半年全行業(yè)實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入 億元，同比增長(zhǎng) %。 （一） 產(chǎn)品品種、規(guī)格不斷增加，單機(jī)容量迅速增大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步提高。 在工藝水平和機(jī)械化、自動(dòng)化程度方面，小型電機(jī)的基座與轉(zhuǎn)軸加工、靜電噴漆、總裝試驗(yàn)等自動(dòng)線均已采用；級(jí)進(jìn)式?jīng)_模、大型壓鑄機(jī)、定子繞組自動(dòng)下線機(jī)、插槽絕緣機(jī)、端部整形機(jī)、自動(dòng)繞線機(jī)等新設(shè)備及真空壓力浸漬、中型感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條環(huán)氧粉末涂敷、基座射壓造型等新工藝的應(yīng)用，也都使工效大大提高，電機(jī)質(zhì)量進(jìn)一步改善。和異步電動(dòng)機(jī) 相比，它由于不需要無(wú)功勵(lì)磁電流，因而效率高，功率因數(shù)高，力矩慣量比大，定子電流和定子電阻損耗減小，且轉(zhuǎn)子參數(shù)可測(cè)、控制性能好；但它與異步電機(jī)相比，也有成本高、起動(dòng)困難等缺點(diǎn)。因此，對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，永磁同步電動(dòng)機(jī)有很好的應(yīng)用前景。這種永磁電機(jī)的重要特點(diǎn)是直、交軸的主電感不相等。取消通過(guò)機(jī)械連接的測(cè)速發(fā)電機(jī)及其他測(cè)速傳感器，實(shí)現(xiàn)無(wú)硬件測(cè)速傳感器的交流調(diào)速系統(tǒng)一有應(yīng)用，但是轉(zhuǎn)速推算精度和控制的實(shí)時(shí)性有待于進(jìn)一步深入研究與開(kāi)發(fā)。近期以來(lái)，已有研究成果發(fā)表，可望在不久的將來(lái)能達(dá)到實(shí)用化階段。 中壓變頻器今后發(fā)展方向和研究課題為： 裝置安全技術(shù)方面有，功率器件串聯(lián)技術(shù)，隔離技術(shù)，絕緣技術(shù)，保護(hù)技術(shù)，遙控技術(shù)及通信技術(shù)，電磁兼容技術(shù)，諧波抑制技術(shù)等。 。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(jì)。同時(shí)還可以避免由于不同功率的電機(jī)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(jì)模具的浪費(fèi)，可以提高所生產(chǎn)的電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。 本學(xué)位論文屬于 不保密□。 同時(shí)對(duì)控制回路的設(shè)計(jì)。 同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)一樣是一種常用的交流電機(jī) ，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同 。正由于這樣，同步電動(dòng)機(jī)的電流在相位上是超前于電壓的，即同步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)容性負(fù)載。按結(jié)構(gòu)形式分，有旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種。還可按通風(fēng)方式、冷卻方式及電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的負(fù)載形狀來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。大多數(shù)水輪發(fā)電機(jī)為立式。定子鐵心也是由硅鋼片疊裝成的。 中小型同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩種支承方法：一種是座式軸承；一種是端蓋軸承。 于大型同步電動(dòng)機(jī)，由于尺寸太大，硅鋼片常制成扇形，然 后對(duì)成圓形。一般同步電動(dòng)機(jī)多采用凸極式轉(zhuǎn)子，而高速運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)則采用隱極式。本章在敘述了電機(jī)原理、繼承了前人成果的基礎(chǔ)上，建立了數(shù)學(xué)模型并作了相應(yīng)推導(dǎo)。但是，由于電機(jī)磁路鐵心有飽和現(xiàn)象，所以兩者不成正比。 為合理利用材料 ， 空載額定電壓一般設(shè)計(jì)在空載特性的彎曲處 。 : fFF ?? ?? 負(fù)載： af FFF ??? ??? aF? 對(duì) fF? 的影響，成為電樞反應(yīng)。 同步電機(jī)對(duì)稱(chēng)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng) 同步電機(jī)帶上負(fù)載后，定子三相對(duì)稱(chēng)繞組中流過(guò)三相對(duì)稱(chēng)電流，定子繞 組會(huì)產(chǎn)生一個(gè)磁動(dòng)勢(shì)，簡(jiǎn)稱(chēng)電樞磁動(dòng)勢(shì)，它改變了電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)單獨(dú)由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生氣隙磁通的情況，這時(shí) 將由勵(lì) 磁磁動(dòng)勢(shì)和電樞磁動(dòng)勢(shì)合成一 個(gè)總磁動(dòng)勢(shì)來(lái)產(chǎn)生氣隙磁通，在定子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 2． 0E = f( fF )： 改變 If， 可改變 0 及 0E ， 由此得空載特性曲線 。 交變性與對(duì)稱(chēng)性：由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)極性相間，使得感應(yīng)電勢(shì)的極性交變；由于電樞繞組的對(duì)稱(chēng)性，保證了感應(yīng)電勢(shì)的三相對(duì)稱(chēng)性。cos N? ： 指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)； 額定頻率 nf ：指電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行規(guī)定的頻率，單位： Hz 額定效率 39。機(jī)座是支承部件，其作用是固定定子鐵心和電樞繞組，大型同步電動(dòng)機(jī)的機(jī)座都采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)；定子鐵心是構(gòu)成磁路的部件，由刷漆的硅鋼片疊裝而成，目的是減少磁滯和渦流損耗；定子沖片分段疊裝，每段之間有通風(fēng)槽片，以形成徑向通風(fēng)；大30kw4 極變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)的電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 型同步電動(dòng)機(jī)的定子沖片為扇形沖片，扇形沖片外圓上的鴿尾槽嵌裝在機(jī)座的定位筋上，鐵心兩端用壓板把鐵心壓緊；電樞繞組為三相對(duì)稱(chēng)交流繞組，多為雙層疊繞組，嵌裝在定子槽內(nèi)，其端部用綁扎繩和絕緣