【正文】 (瓦/千克)168．電樞軛部鐵重千克 其中 169．電樞軛部鐵耗（瓦）當(dāng)100千伏安 取當(dāng)千伏安 取170．電樞槽口氣隙比值171．磁極表面磁密脈動(dòng)系數(shù)，對(duì)應(yīng)于查曲線7172．磁極表面氣隙磁密脈動(dòng)幅值2205173．磁極單位表面鐵耗（瓦/厘米）用1mm鋼片時(shí)，取槽節(jié)距 174．磁極極掌表面鐵耗175．總鐵耗176．電樞繞組銅耗16231623177．勵(lì)磁損耗587178．轉(zhuǎn)子圓周速度（米/秒）179．機(jī)械損耗180．附加損耗 以千伏安為單位150150150181．總損耗3182．效率%%% 第五章 電磁設(shè)計(jì)結(jié)果及分析 基本數(shù)據(jù) 方案一方案二方案三鐵心長(zhǎng)Lm1131114n1657槽滿率 材 料 用 量單位：千克方案一方案二方案三電樞繞組銅重電樞齒鐵重電樞軛部鐵重勵(lì)磁繞組銅凈重銅線總重硅鋼片重磁極鋼片重從上表可以看出:電樞齒鐵重、電樞軛部鐵重、硅鋼片重和磁極鋼片重等與轉(zhuǎn)子沖片有關(guān)的量在定轉(zhuǎn)子沖片不變的情況下,隨著長(zhǎng)度的增加,均與鐵心長(zhǎng)度成比例增加。電樞繞組銅重在定子槽形不變且槽滿率變化不是很大并的情況下也是隨鐵心長(zhǎng)度的增加而增加。勵(lì)磁繞組銅凈重不僅和鐵心長(zhǎng)度有關(guān),還有勵(lì)磁繞組每極匝數(shù)有關(guān)。在方案二和方案三中,因?yàn)閯?lì)磁繞組每極匝數(shù)均比方案一的少,所以略有下降。同理,諧波繞組銅重也是一樣。綜合來看,銅線總重基本變化不是很大。電 機(jī) 損 耗 和 效 率單位：瓦方案一方案二方案三電樞齒部鐵耗電樞軛部鐵耗磁極極掌表面鐵耗總鐵耗電樞繞組銅耗16231623勵(lì)磁損耗587附加損耗150150150機(jī)械損耗總損耗（千瓦）3效率（%）從上表可以看出: 電樞齒部鐵耗、電樞軛部鐵耗和磁極極掌表面鐵耗在磁密變化不大的情況下均隨鐵心長(zhǎng)度的增加而增加。因此總鐵耗也隨鐵心長(zhǎng)度的增加而增加。電樞繞組銅耗在三個(gè)方案中隨鐵心長(zhǎng)度的增加而減小。這是因?yàn)槊肯嚯姌欣@組長(zhǎng)隨鐵心長(zhǎng)度的增加而減小。勵(lì)磁損耗、諧波繞組銅耗的大小分別與勵(lì)磁繞組每極匝數(shù)、諧波繞組每極匝數(shù)有關(guān)。三個(gè)方案中附加損耗是不變的，機(jī)械損耗隨鐵心長(zhǎng)度的增加而增加。 綜合來說:三個(gè)方案中效率的大小隨鐵心長(zhǎng)度的增加而增加。 電 磁 負(fù) 荷方案一方案二方案三電樞齒部磁密161801618016180電樞軛部磁密1282012157氣隙磁密750075007500線負(fù)荷310343電樞繞組電密885885885槽滿率（%）從上表可以看出:三個(gè)方案中，電樞齒部磁密、電樞軛部磁密、氣隙磁密、磁極氣隙磁密脈動(dòng)幅值的大小變化不大。三個(gè)方案中，線負(fù)荷是隨長(zhǎng)度增加而減小。方案三中繞組電密是最高的。三個(gè)設(shè)計(jì)方案中，諧波繞組電密、槽滿率是隨長(zhǎng)度增加而增加的。電 機(jī) 參 數(shù)方案一方案二方案三電樞繞組每相電組標(biāo)幺值每相漏磁電抗標(biāo)幺值直軸電樞反應(yīng)電抗標(biāo)幺值橫軸電樞反應(yīng)電抗標(biāo)幺值直軸同步電抗標(biāo)幺值橫軸同步電抗標(biāo)幺值勵(lì)磁繞組漏抗標(biāo)幺值勵(lì)磁繞組總電抗標(biāo)幺值瞬變直軸電抗標(biāo)幺值瞬變橫軸電抗標(biāo)幺值從上表可以看出:三個(gè)方案中, 直軸電樞反應(yīng)電抗標(biāo)幺值、橫軸電樞反應(yīng)電抗標(biāo)幺值、直軸同步電抗標(biāo)幺值、橫軸同步電抗標(biāo)幺值、勵(lì)磁繞組漏抗標(biāo)幺值、勵(lì)磁繞組總電抗標(biāo)幺值、瞬變直軸電抗標(biāo)幺值和瞬變橫軸電抗標(biāo)幺值的大小均是隨鐵心長(zhǎng)度的增加而減小的。 在材料用量方面：由于定轉(zhuǎn)子沖片不變,從方案一到方案三,鐵心長(zhǎng)是逐漸增加，所能涉及到磁極鋼片的重量均是遞增的。三個(gè)方案中的槽滿率變化不是很大,鐵心長(zhǎng)度增加,電樞組銅重增加。在損耗和效率以及電磁負(fù)荷方面：從方案一到方案三，由于各項(xiàng)磁密變化不大,鐵心長(zhǎng)是逐漸增加，各項(xiàng)鐵耗與長(zhǎng)度成正比增加。鐵心長(zhǎng)度增加,各項(xiàng)電銅耗各項(xiàng)參數(shù)略有減小。綜合來看,鐵心長(zhǎng)度增加，電機(jī)效率會(huì)提高。在電機(jī)參數(shù)方面:隨著長(zhǎng)度的增加,各項(xiàng)電阻電抗的標(biāo)幺值均是減小的,這些參數(shù)將直接影響到電機(jī)的性能。 綜上所述，三個(gè)方案中，方案一的電機(jī)是最省材料的，而方案三的電機(jī)則是效率最高的。但在實(shí)際的電機(jī)設(shè)計(jì)中不能一味地追求材料最省或效率最高，而應(yīng)從成本，加工工藝等多方面考慮。而方案二正是介于方案一和方案三之間的一個(gè)方案，應(yīng)該來說是一個(gè)相對(duì)比較優(yōu)良的方案第六章 AUTO CAD 2006繪圖CAD即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design,CAD），其概念和內(nèi)涵正在不斷地發(fā)展中。1972年10月，國(guó)際信息處理聯(lián)合會(huì)（IFIP）在荷蘭召開的“關(guān)于CAD原理的工作會(huì)議”上給出如下定義：CAD是一種技術(shù)，其中人與計(jì)算機(jī)結(jié)合為一個(gè)問題求解組，緊密配合，發(fā)揮各自所長(zhǎng)，從而使其工作優(yōu)于每一方，并為應(yīng)用多學(xué)科方法的綜合性協(xié)作提供了可能。CAD是工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，對(duì)產(chǎn)品和工程進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪圖、造型、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱。而計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件AutoCAD正是一個(gè)具有算機(jī)輔助設(shè)計(jì)功能的軟件。其功能十分地強(qiáng)大，可以使我們能以驚人的速度和精度繪制工程圖形或機(jī)械圖形以及其它復(fù)雜的圖形。正確使用編輯命令，提高繪圖精度、效力、減輕工作量。有如下經(jīng)常使用的命令：繪線命令：直線線段、射線、構(gòu)造線、多行平行線、弧、樣條曲線、多義線。幾何圖形命令：矩形、正多邊形、圓、橢圓、橢圓弧。填充圖元命令：點(diǎn)、圓環(huán)、填充直線、填充多邊形。復(fù)制型命令：復(fù)制、平移復(fù)制、鏡像、陣列。變更圖形位置命令：移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、對(duì)齊。改變圖形尺寸命令：拉伸、比例縮放、延伸、修剪、倒角、倒圓角、斷開。綜合命令：刪除、分解、中斷、取消、恢復(fù)。多行平行線、多義線、樣條曲線的編輯?？焖倬庉嫹椒ǎ簥A點(diǎn)（或稱穴點(diǎn)）編輯。一，圖層、顏色： 圖層操作：創(chuàng)建新圖層、圖層命令、重命名、圖層刪除、圖層關(guān)閉、凍結(jié)/解凍、鎖定/解鎖、設(shè)為當(dāng)前層。線型管理器：線型類型加載、線型比例、線型刪除、設(shè)為當(dāng)前線型。線寬管理器：創(chuàng)建線寬值、線寬是否可視、單位(公制或英制)。顏色管理器：創(chuàng)建線型的顏色。圖層管理器：建立圖層性質(zhì)和繪圖操作。二、尺寸標(biāo)注： 1) 概述：尺寸標(biāo)注基礎(chǔ)、尺寸標(biāo)注命令、尺寸標(biāo)注變量。2) 公差：尺寸公差的標(biāo)注。3) 特殊符號(hào)：特殊符號(hào)的標(biāo)注與對(duì)齊方式。對(duì)圖樣作精確的尺寸標(biāo)注，清晰的文本書寫和對(duì)齊方式，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尺寸標(biāo)注格式進(jìn)行標(biāo)注。下面介紹如何用AUTO CAD畫同步發(fā)電機(jī)的定子沖片圖、轉(zhuǎn)子沖片圖和繞組接線圖（見附圖）。設(shè)計(jì)好繞組分配圖后，繪制定子沖片是比較簡(jiǎn)單的，利用繪線和一些復(fù)制命令即可。總共36個(gè)槽，需要均勻分布好。在AUTOCAD中新建一個(gè)文件。首先畫出定子的槽形：先在視圖欄中選擇工具欄，添加工具欄中的繪圖、修改等。先選擇繪圖欄中的圓弧，再選擇畫圓弧的方法為圓心、起點(diǎn)、終點(diǎn)。在模型紙上用鼠標(biāo)左鍵確定圓弧的圓心、起點(diǎn)和終點(diǎn)，點(diǎn)右鍵，確定。安在定子上槽可一對(duì)原畫出的槽進(jìn)行縮放并旋轉(zhuǎn)就行。必要時(shí)將槽旋轉(zhuǎn)，再畫一個(gè)與圓弧同心，半徑小于槽底高度的圓。最后在此圓上開個(gè)梯形槽，方法可用修改欄里的打斷，將直線和圓的交點(diǎn)處直線刪除。 轉(zhuǎn)子沖片圖轉(zhuǎn)子磁極沖片的繪制也是比較容易的。因?yàn)檗D(zhuǎn)子沖片圖沿軸線是對(duì)稱的，只要畫出一部分然后利用工具欄中的鏡像復(fù)制來繪制與之對(duì)稱的另一半，或者使用MIRROR命令。圍繞用兩點(diǎn)定義的軸線鏡像對(duì)象，用戶也可以選擇刪除或保留原對(duì)象。其它部分的繪制都可以使用簡(jiǎn)單的繪線命令。尺寸的標(biāo)注中有特殊符號(hào)的可以在修改原默認(rèn)標(biāo)注時(shí)點(diǎn)右鍵選擇符號(hào)，然后可以找到自己想要的特殊符號(hào)。 繞線圖這個(gè)圖看似比較復(fù)雜。 因?yàn)橐嫷木€確是比較繁，不過仔細(xì)分析可以發(fā)現(xiàn)三相繞組圖可由一相繞組圖經(jīng)過+和相角的移動(dòng)畫出，而一相繞組圖便是根據(jù)相數(shù)以及并聯(lián)支路數(shù)畫出，因此要畫繞組圖也是比較簡(jiǎn)單的。電樞繞組單元圖畫法比較簡(jiǎn)單,根據(jù)電樞繞組尺寸畫出。一相繞組圖（a=1 4極）三相繞組圖 ( a=1 4極) 第七章 變頻調(diào)速及其硬件設(shè)計(jì)變頻調(diào)速系統(tǒng)的一般基礎(chǔ)當(dāng)極對(duì)數(shù)不變時(shí)，同步轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，連續(xù)地改變供電電源頻率，就可以平滑地調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速的方法叫變頻調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)，是依靠連續(xù)地改變供電電源的頻率，而異步電動(dòng)機(jī)電源頻率連續(xù)可調(diào)，是依靠變頻器來實(shí)現(xiàn)的。也就是說，變頻器的任務(wù)是把電壓和頻率恒定的電網(wǎng)電壓變成電壓和頻率可調(diào)的交流電。為了保持橫轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)速原則，在變頻調(diào)速的同時(shí)，必須按比例的改變電壓。在交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)中，變頻是由逆變器來完成的，而變壓則有以下4種方式：（PWM）形變壓PWM技術(shù)是通過半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，控制脈沖序列的調(diào)制周期和脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)輸出頻率和電業(yè)調(diào)節(jié)的一種技術(shù)。目前變頻調(diào)速器已全部采用了數(shù)字化技術(shù),并且日趨小型化、高可靠性和高精度。從應(yīng)用角度看，其不僅具有顯著的節(jié)電性能，而且還具有如下的優(yōu)良性能：　1)高速響應(yīng)、低噪聲、大范圍、高精度平滑無級(jí)調(diào)速；　2)體積小、重量輕、可掛墻安裝，占地面積??；3)保護(hù)功能完善，能自診斷顯示故障所在，維護(hù)簡(jiǎn)便；4)操作方便、簡(jiǎn)單；　5)內(nèi)設(shè)功能多，可滿足不同工藝要求； 6)具有通用的外部接口端子，可同計(jì)算機(jī)、PLC聯(lián)機(jī)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制； 7)軟起動(dòng)、軟停機(jī)，具有電流限定和轉(zhuǎn)差補(bǔ)償控制；　8)電動(dòng)機(jī)直接在線起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小，減小對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，并具有轉(zhuǎn)矩提升功能，節(jié)省軟起動(dòng)裝置；　9)功率因數(shù)高，節(jié)省電容補(bǔ)償裝置；　　 10)與鼠籠式；轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)結(jié)合，使調(diào)速系統(tǒng)維護(hù)更加簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。第八章 控制回路設(shè)計(jì) 坐標(biāo)變換 （系統(tǒng)中的矢量控制）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩公式，勵(lì)磁電流和電樞電流相互垂直，彼此獨(dú)立，方便控制，所以直流電機(jī)有良好的動(dòng)態(tài)性能。交流電動(dòng)機(jī)矢量控制的基本思想是將三相交流電動(dòng)機(jī)模擬成直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制規(guī)律。在磁場(chǎng)定向的坐標(biāo)系中，將電流矢量分解成產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁分量和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩分量。并使兩分量相互垂直，彼此獨(dú)立，完全解耦，然后分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。交流電動(dòng)機(jī)的所有矢量都在空間以同步速旋轉(zhuǎn)，它們?cè)诙ㄗ幼鴺?biāo)系上的各分量，都是交流量，控制和計(jì)算不方便。借助于坐標(biāo)變換，使人們從靜止的坐標(biāo)系進(jìn)入同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，站在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上看，電動(dòng)機(jī)各矢量都變成了靜止矢量，它們?cè)谧鴺?biāo)系上的各分量都是直流量，可以很方便的從統(tǒng)一轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)，找到轉(zhuǎn)矩和被控矢量各分量的關(guān)系，實(shí)時(shí)的算出轉(zhuǎn)矩控制所需要的被控矢量各分量的值。由于這些被控矢量的直流分量在物理上不存在，所以我們還必須再經(jīng)坐標(biāo)變換，從旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系回到靜止坐標(biāo)系，把上述直流給定量變換成物理上存在的交流給定量，在定子坐標(biāo)系對(duì)交流量進(jìn)行控制，使其實(shí)際值等于給定值。整個(gè)矢量控制過程可用框圖2表示。電動(dòng)機(jī)無論直流還是交流都由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，他們分別產(chǎn)生定子磁通勢(shì)矢量和轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)矢量，如圖3，將和合成，得合成磁通勢(shì)矢量，由它產(chǎn)生磁鏈巾。圖3 電動(dòng)機(jī)磁通矢量圖統(tǒng)一的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩公式為則同步電動(dòng)機(jī)的矢量圖如圖4所示。由矢量圖可知同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式如果能在負(fù)載變化時(shí)，施加控制，使和恒定，則 定子電流轉(zhuǎn)矩分量； 定子電流磁化分量。可見，同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式和直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩公式很相似，差別僅在于直流電動(dòng)機(jī)公式中的轉(zhuǎn)矩電流是物理上存在的定子電樞電流，而同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流是不直接存在的定子電流矢量在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系軸上的直流分量。同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制，主要控制兩個(gè)量，即磁鏈（亦即磁化電流)和定子電流的轉(zhuǎn)矩分量。和直流電動(dòng)機(jī)一樣，的給定量從速度調(diào)節(jié)器輸出。由速度調(diào)節(jié)器和式得到，完成了圖2中的方框的任務(wù)一計(jì)算被控矢量的直流控制分量。由，經(jīng)坐標(biāo)變換得到定子三相電流的期望值，借助于電流控制系統(tǒng)，使定子三個(gè)電流的實(shí)際值等于他們的給定值(圖2中的第三個(gè)方框的任務(wù))，便完成了矢量控制的全部任務(wù)。采用矢量控制技術(shù)并把變流器改造成電流跟蹤型，易于形成高性能的同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。在軋機(jī)和提升主傳動(dòng)中得到了廣泛的應(yīng)用，取得了很好的效果。 轉(zhuǎn)矩控制 同步機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制以后的又一先進(jìn)的控制方法，它是在定子坐標(biāo)系下分析同步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間矢量的概念來分析三相同步電機(jī)的控制參變量，直接對(duì)轉(zhuǎn)矩和磁鏈實(shí)行控制。它已經(jīng)被ABB公司應(yīng)用到ACS6000變頻調(diào)速系統(tǒng)中，用來控制主井提升同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)框圖如圖2所示，圖中方框內(nèi)為直接轉(zhuǎn)矩控制流程。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)需要輸入的信號(hào)有：(1)逆變器直流側(cè)電壓Udc(2)定子兩相電流、。可以由++=0計(jì)算得出(3)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，由裝在轉(zhuǎn)子上的光電編碼器