【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 業(yè)出版社，1996. 李發(fā)海 朱東起編著 電機(jī)學(xué)（第三版） 北京： 科學(xué)出版社2001. 陳世坤 主編 電機(jī)設(shè)計(jì) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000. 《電機(jī)學(xué)》 戴文進(jìn) 徐龍權(quán)主編 清華大學(xué)出版社 2008年2月?！峨姍C(jī)設(shè)計(jì)》 西安交通大學(xué) 陳世坤 主編 機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社 2008年《交流電機(jī)變頻調(diào)速及其應(yīng)用》張承慧 崔納新 李珂 主編 機(jī)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(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識(shí)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(shū)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(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)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(kù)進(jìn)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(shū)。本學(xué)位論文屬于 不保密□。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名： 日期：導(dǎo)師簽名： 日期： 密級(jí)： 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(dòng)機(jī)電磁方案及 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué) 院： 信息工程 系 電氣工程及其自動(dòng)化系 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電機(jī)電器062班 學(xué)生姓名： 徐健 學(xué)號(hào)： 6101106075 指導(dǎo)教師： 黃劭剛 職稱(chēng)： 教授 起訖日期： 2010 ——2010 摘要40KW6極變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào)：6101106075 學(xué)生姓名：徐健 指導(dǎo)老師：黃劭剛摘要本文對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)以及變頻調(diào)速控制系統(tǒng)兩個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的介紹并且對(duì)同步電機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。首先本文簡(jiǎn)單介紹了同步電機(jī)的基本特性、類(lèi)型、用途、主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)指標(biāo)、工作特性等。這些都是為電機(jī)設(shè)計(jì)的做準(zhǔn)備的。電機(jī)設(shè)計(jì)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)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(wèn)題，并能因地制宜，針對(duì)具體情況采取不同的解決方法。本課題研究了三個(gè)方案，通過(guò)表格相互對(duì)比，最后得出結(jié)果分析。除此之外，還簡(jiǎn)單介紹了AUTO CAD繪圖的內(nèi)容，這些都是電機(jī)設(shè)計(jì)中所要涉及的。然后對(duì)同步電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。關(guān)鍵詞：同步電動(dòng)機(jī)；電機(jī)；電機(jī)設(shè)計(jì)；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(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)——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(yuǎn)距離傳輸和自動(dòng)控制。隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)對(duì)電能的需求在急劇上升，電能將會(huì)成為人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的動(dòng)力。電機(jī)是將電能從最初的能源形式轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的重要橋梁，又是再將大部分電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。電機(jī)在電力工業(yè)，工礦企業(yè)，農(nóng)業(yè)，交通運(yùn)輸業(yè)，國(guó)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(duì)同步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)并且對(duì)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。電機(jī)設(shè)計(jì)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要確定的尺寸和數(shù)據(jù)很多，這就難免會(huì)遇到錯(cuò)綜復(fù)雜的矛盾。因此設(shè)計(jì)人員必須全面的、綜合的看問(wèn)題，并能因時(shí)因地制宜，針對(duì)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(gè)性能時(shí)，常會(huì)使其他一些性能指標(biāo)變差；又如在設(shè)計(jì)電機(jī)時(shí)，如果片面追求體積小和材料省，就容易導(dǎo)致電機(jī)性能降低，特別是效率降低，加工工時(shí)增加，而使運(yùn)行費(fèi)用或制造成本上升，并造成能量浪費(fèi)。因此，必須全面照顧，最后得到一個(gè)既省材又提高性能的綜合方案。此外，對(duì)三相同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以及相關(guān)的設(shè)計(jì)問(wèn)題也做了分析和探討。然后在本文的最后一章對(duì)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹。第一章 同步電機(jī)概述第一章 同步電機(jī)概論同步電機(jī)是一種交流電機(jī)。同步電機(jī)包括同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)和同步調(diào)相機(jī)，其運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)頻率之比是恒定關(guān)系。同步電動(dòng)機(jī)具備許多優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用。同步電機(jī)一般在定子上放置電樞繞組，轉(zhuǎn)子上放置磁極，并且勵(lì)磁繞組放置在轉(zhuǎn)子上。當(dāng)同步機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，在勵(lì)磁繞組里通入直流電，形成磁極固定的磁場(chǎng)，再由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)同步機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電樞繞組之間形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得靜止的電樞繞組切割磁場(chǎng)，從而在電樞繞組中形成交流電動(dòng)勢(shì)。交流電動(dòng)勢(shì)的頻率f與極對(duì)數(shù)p和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n滿足的關(guān)系并且保持嚴(yán)格不變。當(dāng)同步機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，在定子繞組（電樞繞組）里通入三相交流電流，使得電機(jī)中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。而在轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁繞組中通入直流電流，勵(lì)磁繞組此時(shí)就相當(dāng)于一個(gè)磁極固定的磁鐵，于是在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的帶動(dòng)下，磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)。其轉(zhuǎn)速為 。（保持嚴(yán)格的這種關(guān)系）。根據(jù)公式可知，同步電機(jī)無(wú)論是作為發(fā)電機(jī)還是電動(dòng)機(jī)，當(dāng)極數(shù)一定時(shí)，轉(zhuǎn)速n和頻率f之間保持嚴(yán)格的關(guān)系，所以這種電機(jī)被稱(chēng)為同步電機(jī)。我國(guó)的電力系統(tǒng)規(guī)定交流電流的頻率為50Hz。因此，我國(guó)的同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速只有3000r/min,1500r/min,1000r/min,（根據(jù)P的取值不同）依次類(lèi)推這幾種規(guī)格。同步電機(jī)按用途分：有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和調(diào)相機(jī)；按放置方式來(lái)分有立式和臥式；按結(jié)構(gòu)分有隱級(jí)式和凸級(jí)式；還有按通風(fēng)方式來(lái)分的有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式；按發(fā)電機(jī)的原動(dòng)力來(lái)分，有汽輪電機(jī)、水輪電機(jī)和其他原動(dòng)力的發(fā)電機(jī)；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(jī)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(jī)的相同。當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，同步機(jī)的極數(shù)也較多。同步機(jī)與異步機(jī)主要的區(qū)別在于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)上。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、勵(lì)磁繞組、和轉(zhuǎn)軸、滑環(huán)等構(gòu)成。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子就是其主磁極，由轉(zhuǎn)子鐵心和勵(lì)磁繞組共同構(gòu)成。當(dāng)在同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子中（勵(lì)磁繞組）通入直流勵(lì)磁電流就能形成一個(gè)磁極固定的磁場(chǎng)這就是主磁極磁場(chǎng)。當(dāng)同步機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件是主磁極時(shí)，我們稱(chēng)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(jī)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(chǎng)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(lì)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(kāi)槽，并且放置籠型阻尼繞組（或稱(chēng)作啟動(dòng)繞組）來(lái)獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和改善動(dòng)態(tài)性能。凸極式轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度較差，只適合于轉(zhuǎn)速低，離心力小的場(chǎng)合（一般在1000r/min及以下）。由于同步電機(jī)大多數(shù)轉(zhuǎn)速較低，所以，同步機(jī)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(lì)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(jī)械強(qiáng)度很好，一般運(yùn)用于轉(zhuǎn)速高，離心力大的場(chǎng)合但由于轉(zhuǎn)子受離心力的影響，故對(duì)其直徑有一定的限制。增大電機(jī)容量，只得增加轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度，因此轉(zhuǎn)子成細(xì)長(zhǎng)圓柱形。在我國(guó)，段同步電機(jī)主要是用來(lái)做為發(fā)電機(jī)使用，由于我國(guó)能源主要是以煤炭為主，所以汽輪發(fā)電機(jī)占據(jù)了主導(dǎo)地位。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速高，所以各大大型發(fā)電機(jī)廠主要生產(chǎn)隱級(jí)式汽輪發(fā)電機(jī)。隨著這幾年對(duì)環(huán)境保護(hù)的提高以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，水輪發(fā)電機(jī)也越來(lái)越多的被應(yīng)用在發(fā)電行業(yè)中。而同步電動(dòng)機(jī)由于不能自行啟動(dòng)，所以在小功率電機(jī)中未能得到廣泛的使用，但是同步機(jī)具有許多直流機(jī)和異步機(jī)沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)，如：高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，運(yùn)行穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，所以同步電機(jī)必然會(huì)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)生活中來(lái)。同步電動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)包括：轉(zhuǎn)子和定子兩個(gè)基本部分組成?；绢?lèi)型中就是指轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式。類(lèi)型有:：結(jié)構(gòu)和加工工藝都比較簡(jiǎn)單，性能比隱級(jí)式同步機(jī)差。：結(jié)構(gòu)均勻，氣隙均勻，沒(méi)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(chēng)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(gè)整圓定子鐵心內(nèi)圓開(kāi)有槽，定子槽型一般為開(kāi)口槽定子繞組通入交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由銅線繞制而成的由許多線圈聯(lián)結(jié)而成，每個(gè)線圈又是由多股線圈繞制而成的機(jī)座固定定子鐵心中小型電機(jī)鑄鐵；大型用鋼板焊接轉(zhuǎn)子鐵心磁路的一部分隱級(jí)式：導(dǎo)磁較好且強(qiáng)度較高的合金鋼凸級(jí)式：1—轉(zhuǎn)子鐵心上開(kāi)了槽，為了放勵(lì)磁繞繞組，槽型是開(kāi)口槽，有利于放置勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生固定的磁場(chǎng)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(chǎng)耦合 和異步機(jī)一樣，同步機(jī)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(chǎng)；轉(zhuǎn)子上安裝有勵(lì)磁繞組，通入直流電流后，能產(chǎn)生磁場(chǎng)。下面就詳細(xì)的介紹同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子并附原理圖定子：同步電機(jī)的定子也就是同步電機(jī)的電樞，是由定子鐵芯、電樞繞組（三相）、端蓋和機(jī)座等部件所構(gòu)成。同步電機(jī)的定子鐵芯是由一片片的硅鋼片（）經(jīng)過(guò)沖制后疊裝而成的。當(dāng)同步電機(jī)沖片外圓的直徑大于1m時(shí)，由于材料標(biāo)準(zhǔn)尺寸的限制，所以一般是由幾篇扇形硅鋼片拼成一個(gè)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(jiàn)，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(duì)于高速旋轉(zhuǎn)的同步電機(jī)，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(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大的隱極式結(jié)構(gòu)。對(duì)于低速旋轉(zhuǎn)的同步電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低，離心力較小，故采用制造簡(jiǎn)單、勵(lì)磁繞組集中安放的凸極式結(jié)構(gòu)。同步電機(jī)的額定值：（1）額定容量額定容量是指在銘牌規(guī)定運(yùn)動(dòng)條件下電機(jī)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(jī)在額定運(yùn)行時(shí)出線端輸出的有功功率，或指電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的有效機(jī)械功率，一般以KW或MW為單位。對(duì)于同步調(diào)相機(jī)，則用線端的額定無(wú)功功率來(lái)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(jī)額定運(yùn)行時(shí)，定子繞組出線端的線電壓有效值，單位