【文章內(nèi)容簡介】 業(yè)出版社，1996. 李發(fā)海 朱東起編著 電機學(xué)（第三版） 北京： 科學(xué)出版社2001. 陳世坤 主編 電機設(shè)計 北京：機械工業(yè)出版社，2000. 《電機學(xué)》 戴文進 徐龍權(quán)主編 清華大學(xué)出版社 2008年2月?！峨姍C設(shè)計》 西安交通大學(xué) 陳世坤 主編 機械工業(yè)出版社 2008年3月。 《電力電子技術(shù)》王兆安 黃俊 主編 機械工業(yè)出版社 2008年《交流電機變頻調(diào)速及其應(yīng)用》張承慧 崔納新 李珂 主編 機械工業(yè)出版社 2008年南 昌 大 學(xué)學(xué)士學(xué)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(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌大學(xué)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(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 保密□，在 年解密后適用本授權(quán)書。本學(xué)位論文屬于 不保密□。（請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名： 日期：導(dǎo)師簽名： 日期： 密級： NANCHANG UNIVERSITY 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 THESIS OF BACHELOR （2006—2010年）題 目 40KW6極變頻調(diào)速同步電動機電磁方案及 控制系統(tǒng)的設(shè)計學(xué) 院： 信息工程 系 電氣工程及其自動化系 專業(yè)班級： 電機電器062班 學(xué)生姓名： 徐健 學(xué)號： 6101106075 指導(dǎo)教師： 黃劭剛 職稱： 教授 起訖日期： 2010 ——2010 摘要40KW6極變頻調(diào)速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計專業(yè)：電氣工程及其自動化 學(xué)號：6101106075 學(xué)生姓名：徐健 指導(dǎo)老師：黃劭剛摘要本文對同步電動機的電磁設(shè)計以及變頻調(diào)速控制系統(tǒng)兩個方面進行了詳細的介紹并且對同步電機進行了詳細的設(shè)計。首先本文簡單介紹了同步電機的基本特性、類型、用途、主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)指標、工作特性等。這些都是為電機設(shè)計的做準備的。電機設(shè)計是個復(fù)雜的過程，需要考慮的因素、確定的尺寸和數(shù)據(jù)很多。因此，必須全面地、綜合地看問題，并能因地制宜，針對具體情況采取不同的解決方法。本課題研究了三個方案，通過表格相互對比，最后得出結(jié)果分析。除此之外，還簡單介紹了AUTO CAD繪圖的內(nèi)容，這些都是電機設(shè)計中所要涉及的。然后對同步電機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進行了詳細的介紹。關(guān)鍵詞：同步電動機；電機；電機設(shè)計；CAD；變頻調(diào)速；控制系統(tǒng)AbstractThe Electromagnetic scheme and control system design of 40KW 6 extremely frequency conversion synchronous motorAbstractBased on the electromagnetic design and synchronous motor inverter control system on the detailed introduction of synchronous motor and the detailed design 。First This paper briefly introduced the basic characteristics of synchronous motor,type, usage, structure, technical indicators, such as characteristics of the work. These are designed for motor preparation. Electrical design is a plex process that requires consideration of factors to determine the size and a lot of data. Therefore, we must plete a prehensive look at the issue and to local conditions,different situationspecific solutions. The three research programmes, through the form of mutual parison, the results of the final analysis. In addition, a brief account of the contents of the AUTO CAD drawings, which are in the electrical design to be involved in. Then for synchronous motor inverter control system are introduced。keywords: Synchronous；generator；Motor；Motor；design；CADFrequency conversion；The control syst緒論三相同步電動機的設(shè)計——40KW6P緒論電能是能量的一種形式。與各種形式的能量相比，電能具有許多明顯的優(yōu)越性，電能能大量生產(chǎn)，集中管理，遠距離傳輸和自動控制。隨著社會的發(fā)展，人類對電能的需求在急劇上升，電能將會成為人類社會進步的動力。電機是將電能從最初的能源形式轉(zhuǎn)換過來的重要橋梁，又是再將大部分電能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置。電機在電力工業(yè)，工礦企業(yè)，農(nóng)業(yè)，交通運輸業(yè)，國防，科學(xué)文化及日常生活等方面都是十分重要的設(shè)備。本文對同步電動機進行了詳細的設(shè)計并且對變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進行了簡單的介紹。電機設(shè)計是個復(fù)雜的過程，需要確定的尺寸和數(shù)據(jù)很多，這就難免會遇到錯綜復(fù)雜的矛盾。因此設(shè)計人員必須全面的、綜合的看問題，并能因時因地制宜，針對具體情況采取不同的解決辦法。比如當(dāng)采取措施改善某個性能時，常會使其他一些性能指標變差；又如在設(shè)計電機時，如果片面追求體積小和材料省，就容易導(dǎo)致電機性能降低，特別是效率降低，加工工時增加，而使運行費用或制造成本上升，并造成能量浪費。因此，必須全面照顧，最后得到一個既省材又提高性能的綜合方案。此外，對三相同步發(fā)電機的設(shè)計要點，以及相關(guān)的設(shè)計問題也做了分析和探討。然后在本文的最后一章對變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進行了較為詳細的介紹。第一章 同步電機概述第一章 同步電機概論同步電機是一種交流電機。同步電機包括同步發(fā)電機、同步電動機和同步調(diào)相機，其運行時的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)頻率之比是恒定關(guān)系。同步電動機具備許多優(yōu)點，在生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。同步電機一般在定子上放置電樞繞組，轉(zhuǎn)子上放置磁極，并且勵磁繞組放置在轉(zhuǎn)子上。當(dāng)同步機作為發(fā)電機運行時，在勵磁繞組里通入直流電，形成磁極固定的磁場，再由原動機拖動同步機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場與電樞繞組之間形成相對運動，使得靜止的電樞繞組切割磁場，從而在電樞繞組中形成交流電動勢。交流電動勢的頻率f與極對數(shù)p和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n滿足的關(guān)系并且保持嚴格不變。當(dāng)同步機作為電動機運行時，在定子繞組（電樞繞組）里通入三相交流電流，使得電機中產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)的磁場。而在轉(zhuǎn)子的勵磁繞組中通入直流電流，勵磁繞組此時就相當(dāng)于一個磁極固定的磁鐵，于是在旋轉(zhuǎn)磁場的帶動下，磁鐵轉(zhuǎn)動。其轉(zhuǎn)速為 。（保持嚴格的這種關(guān)系）。根據(jù)公式可知，同步電機無論是作為發(fā)電機還是電動機，當(dāng)極數(shù)一定時，轉(zhuǎn)速n和頻率f之間保持嚴格的關(guān)系，所以這種電機被稱為同步電機。我國的電力系統(tǒng)規(guī)定交流電流的頻率為50Hz。因此，我國的同步電機的轉(zhuǎn)速只有3000r/min,1500r/min,1000r/min,（根據(jù)P的取值不同）依次類推這幾種規(guī)格。同步電機按用途分：有發(fā)電機、電動機和調(diào)相機；按放置方式來分有立式和臥式；按結(jié)構(gòu)分有隱級式和凸級式；還有按通風(fēng)方式來分的有開啟式、防護式、封閉式；按發(fā)電機的原動力來分，有汽輪電機、水輪電機和其他原動力的發(fā)電機；按冷卻方式分又有空氣冷卻、氫氣冷卻、水冷卻和混合冷卻。同步機主要由定子、轉(zhuǎn)子以及滑環(huán)、電刷裝置等部件組成。其定子鐵心和繞組結(jié)構(gòu)與感應(yīng)電機的相同。當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時，同步機的極數(shù)也較多。同步機與異步機主要的區(qū)別在于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)上。同步電機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、勵磁繞組、和轉(zhuǎn)軸、滑環(huán)等構(gòu)成。同步電機的轉(zhuǎn)子就是其主磁極，由轉(zhuǎn)子鐵心和勵磁繞組共同構(gòu)成。當(dāng)在同步電機的轉(zhuǎn)子中（勵磁繞組）通入直流勵磁電流就能形成一個磁極固定的磁場這就是主磁極磁場。當(dāng)同步機的旋轉(zhuǎn)部件是主磁極時，我們稱這種結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)。按照轉(zhuǎn)子磁極的形狀的不同，同步機可分為隱極式和凸極式兩種轉(zhuǎn)子。凸極式轉(zhuǎn)子因由明顯突出的主磁極而得名。其氣隙是不均勻的：磁極下面的氣隙小，兩磁極之間的氣隙大。所以其氣隙磁場波形不夠好，為了改善這一狀況，磁極圓弧的圓心常與定子內(nèi)圓偏心。勵磁繞組為集中式繞組，裝在主磁極的極身上。通常在凸極式轉(zhuǎn)子主磁極極靴表面上開槽，并且放置籠型阻尼繞組（或稱作啟動繞組）來獲得起動轉(zhuǎn)矩和改善動態(tài)性能。凸極式轉(zhuǎn)子的機械強度較差，只適合于轉(zhuǎn)速低，離心力小的場合（一般在1000r/min及以下）。由于同步電機大多數(shù)轉(zhuǎn)速較低，所以，同步機基本上為凸極式結(jié)構(gòu)。隱極式轉(zhuǎn)子為圓柱形，氣隙均勻。勵磁繞組為同心式繞組，嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，在大齒部分形成磁極。隱極式轉(zhuǎn)子的機械強度很好，一般運用于轉(zhuǎn)速高，離心力大的場合但由于轉(zhuǎn)子受離心力的影響，故對其直徑有一定的限制。增大電機容量，只得增加轉(zhuǎn)子長度，因此轉(zhuǎn)子成細長圓柱形。在我國，段同步電機主要是用來做為發(fā)電機使用，由于我國能源主要是以煤炭為主，所以汽輪發(fā)電機占據(jù)了主導(dǎo)地位。汽輪機轉(zhuǎn)速高，所以各大大型發(fā)電機廠主要生產(chǎn)隱級式汽輪發(fā)電機。隨著這幾年對環(huán)境保護的提高以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，水輪發(fā)電機也越來越多的被應(yīng)用在發(fā)電行業(yè)中。而同步電動機由于不能自行啟動，所以在小功率電機中未能得到廣泛的使用，但是同步機具有許多直流機和異步機沒有的優(yōu)點，如：高啟動轉(zhuǎn)矩，運行穩(wěn)定性好等優(yōu)點，所以同步電機必然會越來越廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)生活中來。同步電動機主要結(jié)構(gòu)包括：轉(zhuǎn)子和定子兩個基本部分組成?；绢愋椭芯褪侵皋D(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式。類型有:：結(jié)構(gòu)和加工工藝都比較簡單，性能比隱級式同步機差。：結(jié)構(gòu)均勻，氣隙均勻，沒有明顯的磁極，加工工藝復(fù)雜。以下是主要部件的介紹：部件名稱作用材料結(jié)構(gòu)定子鐵心電路的一部分。直徑大于1米的鐵心用扇形片拼成一個整圓定子鐵心內(nèi)圓開有槽，定子槽型一般為開口槽定子繞組通入交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場由銅線繞制而成的由許多線圈聯(lián)結(jié)而成，每個線圈又是由多股線圈繞制而成的機座固定定子鐵心中小型電機鑄鐵；大型用鋼板焊接轉(zhuǎn)子鐵心磁路的一部分隱級式：導(dǎo)磁較好且強度較高的合金鋼凸級式：1—轉(zhuǎn)子鐵心上開了槽，為了放勵磁繞繞組，槽型是開口槽，有利于放置勵磁繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生固定的磁場圓銅線繞成繞線轉(zhuǎn)子要利用集電環(huán)和電刷裝置氣隙使磁場耦合 和異步機一樣，同步機也是由轉(zhuǎn)子與定子構(gòu)成。在定子上有安裝有三相交流繞組，通入三相交流電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；轉(zhuǎn)子上安裝有勵磁繞組，通入直流電流后，能產(chǎn)生磁場。下面就詳細的介紹同步電動機的轉(zhuǎn)子與定子并附原理圖定子：同步電機的定子也就是同步電機的電樞，是由定子鐵芯、電樞繞組（三相）、端蓋和機座等部件所構(gòu)成。同步電機的定子鐵芯是由一片片的硅鋼片（）經(jīng)過沖制后疊裝而成的。當(dāng)同步電機沖片外圓的直徑大于1m時，由于材料標準尺寸的限制，所以一般是由幾篇扇形硅鋼片拼成一個完整的圓，然后再疊裝而成 （左邊為定子拼片） 根據(jù)定轉(zhuǎn)子之間的氣隙情況可以將轉(zhuǎn)子分為：隱極式轉(zhuǎn)子和凸極式轉(zhuǎn)子。如下圖所示： （a為凸極式，b為隱極式）1）凸極式：由上圖可見，轉(zhuǎn)子有明顯的突出的磁極，氣隙分布不均勻。2）隱極式：轉(zhuǎn)子為圓柱形，氣隙分布均勻。 區(qū)別：對于高速旋轉(zhuǎn)的同步電機，由于轉(zhuǎn)速高，離心力大，所以在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上，我們采用機械結(jié)構(gòu)強度大的隱極式結(jié)構(gòu)。對于低速旋轉(zhuǎn)的同步電機，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低，離心力較小，故采用制造簡單、勵磁繞組集中安放的凸極式結(jié)構(gòu)。同步電機的額定值：（1）額定容量額定容量是指在銘牌規(guī)定運動條件下電機線端的視在功率，一般以為單位。（2）額定功率額定功率是指發(fā)電機在額定運行時出線端輸出的有功功率，或指電動機在額定運行時軸上輸出的有效機械功率，一般以KW或MW為單位。對于同步調(diào)相機，則用線端的額定無功功率來表示其容量，以Kvar或Mkvr為單位。（3）額定電壓額定電壓是指電機額定運行時，定子繞組出線端的線電壓有效值，單位