【正文】 出鐵心的部分綁扎成喇叭形整體，并用端箍固定在機座上，其目的是防止電機起動和沖擊大電 流產(chǎn)生的巨大的電動力造成線圈的振動和變形。 30kw4 極變頻調(diào)速同步電動機的電磁方案及控制系統(tǒng)的設計 4 近十多年來，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，將變頻器和同步電動機聯(lián)合起來，組成了無換向器的電動機，它沒有直流電機的機械換向器，用電子換向來代替，可以得到與直流電機同樣的性能，而且可以做到比直流電機容量更大，電壓和轉(zhuǎn)速更記，在工業(yè)上開辟了新的用途。 只有幾 kw 的同步電機，有時把磁極放在定子上，電樞繞組放在轉(zhuǎn)子上，用三個 集電環(huán)把三相交流電從轉(zhuǎn)子引出來。 ３．中小型同步電機 中小型同步電機，是指容量在幾十、幾百到幾千 kw 的同步電機，它們可以 作為發(fā)電機、電動機或補償機運行，從結(jié)構(gòu)上來看，它們之間的差別不大。轉(zhuǎn)子鐵心表面圓周上銑有許多槽，勵磁繞組嵌放在這些槽內(nèi)。水輪機是低速原動機，所以水輪發(fā)電機一般都做成凸極機。 同步電機主要類型和用途 同步電機的分類有多種。 同步電動機是屬于交流電機，定子繞組與異步電動機相同。電機的 歷史可追溯到 1831 年邁克爾 經(jīng)過設計發(fā)現(xiàn) :一臺最省材料的電機往往不是效率最高而效率最高的電機所用的材料卻是最多的。本人授權(quán)南昌大學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、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。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。采用的方法主要是手算和計算機程序算相結(jié)合的方法。首先根據(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。其中，目前應用較多的是采用 IGBT、 IGCT 三電平中壓變頻器及級聯(lián)式多電平中壓變頻器。 針對交 交變頻器輸出頻率低的缺點，與 20 世紀 80 年代人們開始研究矩陣式變流器。特別是交流調(diào)速系統(tǒng)的綜合與校正理論及工程設計方法是今后交流調(diào)速系統(tǒng)的重要研究課題。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上的位置的不同，永磁同步電動機主要可分為：表面式和內(nèi)置式。 我國是盛產(chǎn)永磁材料的國家，特別是稀土永磁材料釹鐵硼資源在我國非常豐富，稀土礦的儲藏量為世界其他各國總和的 4 倍左右，號稱“稀土王國”。 近年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、新型電機控制理論和稀土永磁材料的快速發(fā)展，永磁同步電動機得以迅速的推廣應用。 在絕緣材料方面，目前在電機生產(chǎn)中，主要采用 E、 B 兩級， F、 H 級僅本科生畢業(yè)設計開題報告 在要求較高或特殊用途的電機上應用，但前者正積極地分別向 B、 F 級過渡。例如，以起重冶金、中型高壓大功率變頻調(diào)速特種電機為發(fā)展核心的江特電機有限公司，預計 到 20xx 年公司產(chǎn)能將由目前的 120 萬千瓦增加至 255 萬千瓦。累計產(chǎn)量 6805 萬千瓦，同比增長 %。50 年代以仿制國外產(chǎn)品為主， 60 年代起即走上自行設計的道路； 50 年代初只能生產(chǎn)一般中小型電機，不久即能制造大型發(fā)電設備和特殊用途電機，但與發(fā)達國家還具有很大的差距。小到電鐘和記錄式儀表的定時旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，大到大型同步電動機一直流發(fā)電機 組，無一不是為了發(fā) 揮其轉(zhuǎn)速恒定的優(yōu)勢而得到應用的。 指導教師審查意見： 簽名： 年 月 日 第九、十周 （ 5 月 19 日至 5 月 30 日） 學生主要工作： 整理畢業(yè)論文資料 ，制定完初稿 。進度表中的周次是指實際的畢業(yè)設計進程中的周次。 一、畢業(yè)設計的 主要 內(nèi)容和 基本 要求 （一）主要內(nèi)容 a) 分析同步 電動 機的工作特性 b) 闡述同步 電動 機的設計理論 c) 進行 30kw4 極變頻調(diào)速同步電動機的電磁方案及控制系統(tǒng)的設計 ，給出三套電磁設計方案 d) 三套電磁方案的比較分析 e) 設計電機的定子沖片、轉(zhuǎn)子沖片、定轉(zhuǎn)子繞組， 并給出設計圖紙 （二）基本要求 技術(shù)要求： ①額定功率 NP : 30KW ②額定電壓 NU : 400V ③相 數(shù)：三相 Y 接法 ④額定功率 因數(shù)： ⑤額定轉(zhuǎn)速 Nn ： 1500r/min ⑥額定頻率 Nf ： 50Hz ⑦ 效率 ?： % ⑧定子槽滿率： 80~85% 原始數(shù)據(jù)： ① 定子外徑 ： 34cm ② 定子內(nèi)徑 ： ③ 定子槽數(shù) ： 36 槽 ④ 氣隙長度 ： 參考數(shù)據(jù) ①定子繞組電密： 7 ~ ②氣隙磁密： ~ （ 4極 ） ~ （ 6極 ） 設計要求： 根據(jù)原始數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)設計一臺符合技術(shù)要求的同步 電動 機，并給出三個方案，分析電機的材料利用率與效率的關(guān)系，掌握設計節(jié)能電機和節(jié)約材料電機的方法。電機主要包括發(fā)電機、變壓器和電動機等類型。但是，由于同步電動機起動費事、重載時有振蕩乃至失步的危險，過去除了上述特殊情況外，一般工業(yè)設備很少采用同步電動機傳動。 電機行業(yè)是一個傳統(tǒng)的行業(yè)。 20xx 年以來，雖然我國經(jīng)受了全球經(jīng)濟危機的影響，部分產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值呈下降趨勢。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，用電量的增加和設備所需要的動力增大等因素的影響，單機容量將迅速增大，這樣才能更好地為經(jīng)濟作出貢獻，兩者相輔相成，互相促進對方的發(fā)展。 （三）標準化、系列化和通用化程度不斷提高 在電機零部件和安裝尺寸、基座號的標準化、系列化、通用化方面也進行了大量工作，形成了 自己的體系，還只定了許多國際電工委員會的標準。和普通同步電動機相比，它省去了勵磁裝置，簡化了結(jié)構(gòu)，提高了效率。充分發(fā)揮我國稀土資源豐富的優(yōu)勢，大力研究和推廣應用以稀土永磁電機為代表的各種永磁電機，對實現(xiàn)我國社會主義現(xiàn)代化具有重要的理論意義和實用價值。因此，這兩種電機的性能有所不同。 （ 2） 新型拓撲結(jié)構(gòu)功率變換器的研究與開發(fā)。 （ 3） PWM 模式的改進和進化。 控制技術(shù)方面 有，將矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)引入中壓變頻器，以及研究開發(fā)使用與中壓變頻器的 PWM 技術(shù)。再次，確定電機鐵心的長度。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。 3. 工作進度： 起訖日期 工作內(nèi)容 備注 第一周 — 第三周 論文的開題報告 第四周 — 第五周 畢業(yè)實習 第六周 — 第九周 復算電機的各種參數(shù) 第十周 — 第十二周 上機設計三個優(yōu)化方案 第十二周 — 第十三周 用 Autocad 制圖 第十四周 — 第十五周 寫畢業(yè)論文 第十五周 — 第十六周 論文答辯 六、參考文獻 [1]．《電機設計》 陳世坤編 機械工業(yè)出版社 [2]．《電機學》 李發(fā)海等合編 科學出版社 [3]. 《電機學》 辜承林 陳橋夫 熊永前 華中科技大學出版社 [4]．《 AUTOCAD20xx 入門與提高》 張躍峰等編 清華大學出版社 [5].上海電器科學研究所《中小型電機手冊》編寫組 .中小型電機設計手冊 .北京：機械工業(yè)出版社， 1994 [6].徐廣人 ,唐任遠 ,安忠良 . 永磁同步電動機氣隙磁場分析 [J]沈陽電力高等專本科生畢業(yè)設計開題報告 科學校學報 , 20xx,(02) . [7].李燁 ,嚴欣平 . 永磁同步電動機伺服系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及應用前景 [J]微電機 (伺服技術(shù) ), 20xx,(04) 南 昌 大 學 學士學位論文原創(chuàng)性申明 本人鄭重申明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 （請在以上相應方框內(nèi)打“√”） 作者簽名： 日期： 導師簽名： 日期： 摘要 密級： NANCHANG UNIVERSITY 學 士 學 位 論 文 THESIS OF BACHELOR （ 20xx— 20xx 年） 題 目 30kw4 極變頻調(diào)速同步電動機的電磁方案及控制 系統(tǒng)的設計 學 院： 信息工程學院 系 電氣工程及其自動化 專業(yè)班級： 電機電器 061 班 學生姓名： 王 徽 學號： 6101106024 指導教師： 黃劭剛 職稱： 教授 起訖日期： ~ 摘要 30kw4 極變頻調(diào)速同步電動機的電磁方案及控制系統(tǒng)的設計 專業(yè)：電氣工程及其自動化 學號： 6101106024 學生姓名： 王徽 指導老師：黃劭剛 摘要 本文從同步電動機電磁設計的基本理論和特性入手，簡單的介紹了同步電機的基本特點、型號、用途、工作特性，主要結(jié)構(gòu)，技術(shù)指標等， 這些都是為同步電機電磁設計做準備的。 通過這三個方案，使我更深入了解了同步電機設計的步驟和方法，同時對CAD 軟件的應用，制圖等的一系列的細節(jié)操作更加熟練。 同步電動機是 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相同的交流電動機。為此，在很多時候，同步電動機是用以改進供電系統(tǒng)的功率因數(shù)的 。前者在小容量同步電機中得到某些應用，后者廣泛用于高電壓、中大容量的同步電機，并成為同步電機的基本結(jié)構(gòu)形式。 通常 ,同步電機的主要類型有： １． 汽輪發(fā)電機 定子大體上與異步電機相同，定子鐵心由 , 或其它厚度的電工鋼片疊成。水輪發(fā)電機的直徑很大，定子鐵心由扇形電工鋼片拼裝疊成。當鐵心外徑小于１ m 時骼整圓沖片，大于 1m 時，用扇形片。軸承也有兩種：滑動軸承與滾動軸承。 同步電動機的轉(zhuǎn)子 由磁極、轉(zhuǎn)軸、阻尼繞組、滑環(huán)、電刷等組成，在電刷和滑環(huán)通入直流電勵磁，產(chǎn)固定磁極。 凸極同步電動機轉(zhuǎn)子通常由轉(zhuǎn)軸、磁極、磁軛、阻尼繞組和滑環(huán)等組成。 同步電機的工作原理 磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。反映空載電動勢 0E 與勵磁電流 fI 關(guān)系的曲線稱為同步發(fā)電機的空載特性 。 3． 空載特性可以通過計算或試驗 得到 .試驗測定的方法與直流發(fā)電機類似 ，同步電機 的空載特性也常用標么值表示 ， 空載電勢以額定電壓為基值 ， 此時的勵磁電流 (稱為額定勵磁電流 )為勵磁電流的基值 。 2. aF? 和 fF? 性質(zhì)比較：①均是幅值不變的旋轉(zhuǎn)磁動勢； ②均是階梯波，基波為正弦波； ③轉(zhuǎn)速為 n1。 飽和系數(shù) k =勵磁磁動勢 /氣隙磁動勢 =ac/ab= 0E / nU 。 三相基波電勢有效值為 0E = 0 。通過引出線，即可提供交流電源。 同步電機型號和額定值 例如： W630KW4 極數(shù) 額定容量 30KW 同步電動機的主要額定數(shù)據(jù)為 ： 額定容量 nP ：指電動機軸上輸出的有功功率，單位： kw 30kw4 極變頻調(diào)速同步電動機的電磁方案及控制系統(tǒng)的設計 6 額定電壓 nU ：指定子三相繞組上的線電壓，單位： V； 額定電流 nI ：指電動機額定運行時，流過定子繞組的線電流，單位： A； 額定轉(zhuǎn)速 n ： 指電動機額定運行時的同步轉(zhuǎn)速，單位