【正文】 .................................8 變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用范圍 .....................................................................................10 第 3 章 變頻調(diào)速異步電動機(jī)的特點(diǎn) ...............................................................................12 變頻器供電的異步電動機(jī)的機(jī)械特性 .................................................................12 恒電壓 /頻率比控制時的機(jī)械特性 ...............................................................12 最大轉(zhuǎn)矩保持恒定的控制方式 ....................................................................13 輸出功率保持恒定的控制方式 ....................................................................15 諧波對電機(jī)損耗和效率的影響 .............................................................................17 附加銅損耗 ....................................................................................................17 附加鐵損耗 ....................................................................................................18 附加雜散損耗 ................................................................................................19 諧波對電機(jī)效率的影響 ................................................................................19 變頻調(diào)速異步電動機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) .........................................................................20 變頻電源供電情況下電動機(jī)應(yīng)用所面臨的問題 ........................................20 電磁設(shè)計(jì) ........................................................................................................21 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................................22 變頻調(diào)速電動機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn) ........................................................................22 變頻調(diào)速異步電動機(jī)的應(yīng)用范圍 .........................................................................23 第 4 章 變頻調(diào)速電動機(jī)的電磁設(shè)計(jì) ..................................................................24 概述 .........................................................................................................................24 電磁方案設(shè)計(jì) .........................................................................................................26 頻率為 50Hz 時的電磁設(shè)計(jì)方案 .................................................................26 其他頻率時電磁參數(shù)的比較 ........................................................................42 電磁設(shè)計(jì)中的某些特殊考慮 .................................................................................47 結(jié)束語 ...................................................................................................................................50 參考文獻(xiàn) ...............................................................................................................................51 致 謝 ...................................................................................................................................52 三相交流變頻電動機(jī)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析 I 摘 要 簡要的描述了交流變頻調(diào)速電機(jī)的意義。 3. 3月 23日至 4月 5日：畢業(yè)實(shí)習(xí) 、撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告 。 作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目： YVF OOL4型三相交流變頻電動機(jī)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析 姓名 學(xué)院 電氣信息學(xué)院 專業(yè) 電氣工程及其自動化 班級 電氣工程 學(xué)號 指導(dǎo)老師 彭 曉 職稱 教 授 教研室主任 謝 衛(wèi) 才 一、 基本任務(wù)及要求： 交流變頻調(diào) 速電動機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的用途。 4. 5月 18日至 5月 31日： 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 。研究了變頻電機(jī)的機(jī)械特性，分析變頻電源中的諧波對電機(jī)損耗和效率的影響。 它既能在寬廣的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，而且可以獲得良好的超動和運(yùn)行特性。交流調(diào)速傳動的客觀發(fā)展趨勢已表明，它完全可以和直流傳動相媲美、相抗衡，并有取代的趨勢。根據(jù)以上內(nèi)容可以了解，交流調(diào)速電機(jī)對提高電氣傳動系統(tǒng)的運(yùn)行性能和節(jié)約能源具有重要意義。探討了 適合變頻調(diào)速系統(tǒng)的電機(jī)電磁設(shè)計(jì)的主要尺寸公式。大部分轉(zhuǎn)差功率被串入的附加電勢所吸收，再利用產(chǎn)生附加的裝置，把吸收的轉(zhuǎn)差功率返回電網(wǎng)或轉(zhuǎn)換能量加以利用。串入的電阻越大，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。晶閘管調(diào)壓方式為最佳。當(dāng)電樞隨拖動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，由于電樞與磁極間相對運(yùn)動，因而使電樞感應(yīng)產(chǎn)生渦流，此渦流與磁通相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動有磁極的轉(zhuǎn)子按同一方向旋轉(zhuǎn)，但其轉(zhuǎn)速恒低于電樞的轉(zhuǎn)速 1N ，變動轉(zhuǎn)差離合器的直流勵磁電流，便可改變離合器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 現(xiàn)在變頻調(diào)速產(chǎn)業(yè)逐漸壯大，是主流的調(diào)速方式。 使頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào) 。整流電路一般都是單獨(dú)的一塊整流模塊 。從而可以在輸出端 U、 V、 W 三相上得到相位互差 120176。 電壓型的變頻器由整流器、濾波器、逆變器組成 。 根據(jù)電動機(jī)定子電勢有效值公式 E1==KEf1Φm （ 22） 在頻率 f1改變時 ,要保持 m? 不變，則必須在調(diào)頻的同時調(diào)節(jié)電勢 E1；即讓 E1/ f1 = 常數(shù) 。 三相交流變頻電動機(jī)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析 8 1. U/f 恒定控制基本特性 按照一定的電壓和頻率關(guān)系對變頻器的頻率和電壓進(jìn)行控制，稱為 U/F 控制方式。 U/F 控制是轉(zhuǎn)速開環(huán)的控制，無需速 度傳感器，控制電路簡單，負(fù)載可以是通用標(biāo)準(zhǔn)異步電動機(jī)，所以通用性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)性好，是目前通用變頻器產(chǎn)品中使用較多的一種控制方式。對于軋鋼、造紙?jiān)O(shè)備等動態(tài)性能要求較高的應(yīng)用場合，可以采用矢量控制變頻器。因?yàn)楫惒诫妱訖C(jī)與 其他電動機(jī)相比，有著無可比擬的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固，易于維護(hù)。調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械特性硬，無附加轉(zhuǎn)差損耗，而且頻率精度高，能保證電動機(jī)轉(zhuǎn)速高精度、寬范圍無級調(diào)速，可實(shí)現(xiàn)軟起動（ NI ），易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制。當(dāng)電磁力波的頻率和結(jié)構(gòu)件固有振動頻率一致或接近時，將產(chǎn)生共振現(xiàn)象因而噪聲增大。 變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用范圍 在工業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品加工制造業(yè)中，風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛；其電能消耗諸如閥門、擋板相關(guān)設(shè)備的節(jié)流損失以及維護(hù)、維修費(fèi)用占到生產(chǎn)成本的 7%~25%，是一筆不小的生產(chǎn)費(fèi)用開支。 （ 1）城市供水及高樓供水 城市及市內(nèi)大型建筑如賓館等的供水，關(guān)系著工業(yè)生產(chǎn)和人民生活。傳統(tǒng)印染設(shè)備的直流調(diào)速系統(tǒng)長期工作 在高濕度場合，維修量很大，用變頻調(diào)速托動異步電機(jī)，不僅具有良好的調(diào)速性能，而且系統(tǒng)簡單，運(yùn)行可靠?？紤]到異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與磁通和電流的乘積成正比，即： 22cosTI??? （ 32） 從電動機(jī)損耗最小的角度出發(fā)，當(dāng)負(fù)載變化時，最好使電動機(jī)的磁通和電流也能隨著轉(zhuǎn)矩的變化而同時作相應(yīng)的增減，即： /I U f T? ? ? ? （ 33） 這就是說在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載下，希望磁場和電流基本保持恒定， 此 U/f=常數(shù)；在恒功率負(fù)載下，由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩應(yīng)與轉(zhuǎn)速（頻率）成反比，為此 / 1/U f f? ；而在帶風(fēng)機(jī)，水泵類負(fù)載運(yùn)行時，由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速平方成正比，所以磁通應(yīng)正比于頻率變化，即 /U f f? 比較合適。2X —— 折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子繞組電阻、漏電抗 。 恒電壓 /頻率比的運(yùn)行方式用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，隨著轉(zhuǎn)速的降低，其過載能力逐漸下降，它只適用于調(diào)速范圍不大，或轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的降低而減少的負(fù)載。在定子電阻被完全補(bǔ)償，內(nèi)電動勢與頻率成正比變化的情況下，電動機(jī)內(nèi)部的定子磁鏈和氣隙磁場大小是恒定的。這種最大轉(zhuǎn)矩保持恒定的特性適宜托動轉(zhuǎn)矩恒定的負(fù)載，可保持電動機(jī)在變頻調(diào)速過程中的過載能力不變。電動機(jī)在正常運(yùn)行時定子電流，要比產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩時的電流小得多，所以實(shí)際上在一般情況下，定子電阻壓降處在過補(bǔ)償狀態(tài)。隨著負(fù)載的變化，氣隙磁場仍然有相當(dāng)?shù)淖兓?。這種控制方式對于起動轉(zhuǎn)矩特別高的情況是十分有利的。下面以恒功率負(fù)載及轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成比例的風(fēng)機(jī)、水泵類負(fù)載為例分析。在轉(zhuǎn)子磁鏈保持恒定的情況下，轉(zhuǎn)子等效電路中只有電阻，沒有電抗。 由高次諧波引起定子電流 vI 可由下式?jīng)Q定： ? ? ? ?02239。 若正弦基波磁通時的轉(zhuǎn)子鐵心表面損耗為 sp ，則由于電源諧波影響，其表面損耗的增加量 sp? 由下式?jīng)Q定： 2 v?? ? （ 329） 這兩部分鐵損耗增加的結(jié)果，使變頻電源供電時比工頻供電時鐵耗總體增大10%~20%。 一般認(rèn)為定、轉(zhuǎn)子諧波漏磁損耗大致相等，故電動機(jī)內(nèi)由于諧波引起的端部總損耗2sv svpp?? ?？偟闹C波損耗 k Cuv F e svp p p p? ? ?? ? ? (332) 正弦波電 源供電無諧波損耗時電機(jī)的效率為 ? ?11/P P P? ??? (333) 三相交流變頻電動機(jī)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析 20 其中 P為電動機(jī)的輸出功率， 1P? 為正弦波電源供電時電機(jī)的