【正文】 槽滿率太高了在嵌線時(shí)極易引起絕緣損傷，將造成電機(jī)報(bào)廢等比較嚴(yán)重的后果。 槽滿率對(duì)電機(jī)的影響當(dāng)槽滿率變小時(shí)，電樞繞組電密會(huì)變大，相應(yīng)的電樞發(fā)熱參數(shù)升高，因而不利槽內(nèi)導(dǎo)線的散熱。電機(jī)的磁阻主要集中在電機(jī)的氣隙上，電機(jī)的氣隙主要影響電機(jī)的主磁通和電磁轉(zhuǎn)矩。此外，在同步電機(jī)里，瞬變電抗也與漏抗的大小密切相關(guān)，而瞬變電抗對(duì)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性有很大的影響。感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的大小對(duì)其轉(zhuǎn)距特性影響特別突出。其中電阻包括直流電阻和交流電阻，而電抗包括主電抗和漏電抗，對(duì)于同步電機(jī)，主電抗叫做電樞反應(yīng)電抗，而對(duì)于異步機(jī)來(lái)說(shuō)則叫做勵(lì)磁電抗，漏電抗則包括槽漏抗、端部漏抗、齒頂漏抗和諧波漏抗。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、零部件尺寸、加工要求與材料的規(guī)格及性能要求，包括必要的機(jī)械計(jì)算及通風(fēng)和溫升計(jì)算。 計(jì)算出的經(jīng)過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換，可以得到靜止αβ坐標(biāo)系中的有效磁通分量。如果需要保持同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)為1，則應(yīng)使該項(xiàng)電流為零，此時(shí)磁場(chǎng)繞組電流的給定值應(yīng)為：圖示給出了磁通運(yùn)算器的運(yùn)算框圖： 磁通運(yùn)算器的運(yùn)算框圖圖中實(shí)測(cè)的電樞電流經(jīng)過(guò)3φ/2φ變換，變換稱αβ坐標(biāo)系中的二相分量。磁通調(diào)節(jié)器根據(jù)有效磁通給定值與由磁通運(yùn)算器算出的實(shí)際有效磁通的誤差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出保持有效磁通給定值所需的磁化電流給定值。同步電動(dòng)機(jī)矢量變換控制系統(tǒng)硬件圖整個(gè)控制系統(tǒng)的主控制指令來(lái)自速度給定信號(hào)。與之間也有著相應(yīng)的關(guān)系。圖所示為轉(zhuǎn)場(chǎng)式隱極式同步電動(dòng)機(jī)的空間矢量圖。 同步電動(dòng)機(jī)矢量變換控制及硬件控制電路同步電動(dòng)機(jī)矢量變換控制的基本思想在異步電機(jī)的矢量變換控制中，我們選擇轉(zhuǎn)子全磁通矢量作為同步速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)定向坐標(biāo)系（MT坐標(biāo)系）的M軸。無(wú)換向器電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的硬件電路圖 圖中包括電源側(cè)的調(diào)速控制和電動(dòng)機(jī)側(cè)的四象限運(yùn)行控制兩部分。 在磁極上裝設(shè)交軸補(bǔ)償繞組，使其中通過(guò)的電流和Iq稱正比，由它產(chǎn)生的磁勢(shì)完全補(bǔ)償交軸電樞反應(yīng)，使等效交軸電抗為零，換流超前角γ將步隨負(fù)載變化，從而提高了過(guò)載能力。δ角表示的是關(guān)斷晶閘管后它所承受反向電壓的時(shí)間，為了保證可靠換流，有δ折算出的換流剩余時(shí)間必須要大于晶閘管的關(guān)斷時(shí)間tq。圖中給出的是在勵(lì)磁及換流超前角保持不變的情況下改變直流電壓時(shí)的機(jī)械特性曲線?？赏ㄟ^(guò)可控整流橋觸發(fā)角α的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于電動(dòng)機(jī)側(cè)的逆變橋，其直流側(cè)電壓與電機(jī)相電壓Em之間的關(guān)系為：式中表示逆變超前角；表示逆變橋換流重疊角。當(dāng)采用三相橋式逆變器時(shí)，由于任何瞬間在三相繞組中總有一相通過(guò)正向電流而另一相通過(guò)反向電流，這兩個(gè)電流分別產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的情況和上述三相半波接法時(shí)相同，只不過(guò)每一相正、負(fù)電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在時(shí)間上順序要相差180度，而電動(dòng)機(jī)的合成轉(zhuǎn)矩是這兩個(gè)轉(zhuǎn)矩之和。 三相半波與橋式逆變電路的轉(zhuǎn)矩但在無(wú)換向器電機(jī)中，實(shí)際上每相繞組中通過(guò)的不是持續(xù)的直流而是只有1/3周期的方波電流，這樣每相電流和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)作用所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也只是正弦曲線上相當(dāng)于1/3周期長(zhǎng)的一段，這段轉(zhuǎn)矩曲線的具體形狀與繞組開(kāi)始通電時(shí)刻的轉(zhuǎn)子相對(duì)位置有關(guān)，從中可知轉(zhuǎn)子磁極軸線從某相繞組軸線轉(zhuǎn)過(guò)30度的位置處觸發(fā)導(dǎo)通該相晶閘管，從產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的角度看最為有利。它有別于一般的異步電機(jī)變頻調(diào)速或它控式同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速其變流器輸出頻率不是獨(dú)立調(diào)節(jié)而是受與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子同軸安裝的位置檢測(cè)器的控制。RECREC 無(wú)換向器電機(jī)有兩種不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式：一種是直流無(wú)換向器電機(jī)，即自控式同步電機(jī)交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)，它是由電網(wǎng)交流電經(jīng)可控整流器REC變成大小可調(diào)直流，然后再由晶閘管逆變器INV轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流，供給同步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。 α、β、0坐標(biāo)系統(tǒng) 這種系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩矩陣為：以電流為例可以得出：其反變換為 α、β分量與d、q分量之間的關(guān)系式為：0坐標(biāo)系統(tǒng)在這種坐標(biāo)系統(tǒng)中它的轉(zhuǎn)換矩陣為：其中 為復(fù)數(shù)算子。隨著研究的不斷深入，從坐標(biāo)轉(zhuǎn)換或變量置換的角度來(lái)看，現(xiàn)在已經(jīng)得到應(yīng)用的坐標(biāo)系統(tǒng)有以下幾種： 坐標(biāo)軸放在定子上的靜止坐標(biāo)系統(tǒng)，即a、b、c與α、β、0及0坐標(biāo)系統(tǒng)； 坐標(biāo)軸放在轉(zhuǎn)子上的隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)，即d、q、0及F、B、0坐標(biāo)系統(tǒng)； 坐標(biāo)軸在空間以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的同步恒速坐標(biāo)系統(tǒng)，即坐標(biāo)系統(tǒng)； 坐標(biāo)軸以任意給定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的縱軸及橫軸（d、q）系統(tǒng)等，但應(yīng)用不多。由于凸極同步電動(dòng)機(jī)的直軸氣隙比交軸氣隙小，故直軸磁導(dǎo)總是大于交軸磁導(dǎo)，因而直軸同步電抗總是大于交軸同步電抗。d軸IdIaUIqE0 向量圖圖中E0總是滯后于U一個(gè)功率角，表示同步電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；電樞電流超前電源電壓表示電動(dòng)機(jī)處于過(guò)勵(lì)狀態(tài)，這時(shí)電網(wǎng)的功率因數(shù)由于電動(dòng)機(jī)輸出感性無(wú)功電流而得到改善。采用這種方法，在不計(jì)磁飽和時(shí)凸極同步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系為：從中得出，勵(lì)磁電流If產(chǎn)生勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)Ff并且建立主極磁場(chǎng)，其中每極磁通量用φ0表示，電樞繞組中的勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)E0便是由主極磁場(chǎng)產(chǎn)生的。If過(guò)勵(lì)I(lǐng)aCos=1 V形曲線 同步電動(dòng)機(jī)的基本電磁關(guān)系與電壓方程式（凸極式為例）由于凸極同步電動(dòng)機(jī)直軸下的氣隙比交軸下的要小，故直軸磁導(dǎo)將大于交軸磁導(dǎo)，同樣大小的電樞磁動(dòng)勢(shì)在交軸和直軸上所產(chǎn)生的磁場(chǎng)將會(huì)有明顯的不同，這就使得對(duì)凸極電機(jī)的分析比較困難。相反，過(guò)勵(lì)時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)是超前的，即電機(jī)從電網(wǎng)吸收有功功率的同時(shí)也從電網(wǎng)吸收容性的無(wú)功功率（也可以說(shuō)是向電網(wǎng)發(fā)出感性的無(wú)功功率），這樣就可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。如圖所示，電機(jī)的功率因數(shù)等于1時(shí)各曲線處在最低點(diǎn)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流稱為正常勵(lì)磁，這時(shí)電樞電流全部為有功電流，電機(jī)的輸入功率全部用來(lái)做功。曲線三為勵(lì)磁電流較大，電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)功率因數(shù)等于1時(shí)，此時(shí)達(dá)到滿載時(shí)的功率因數(shù)總是滯后的。當(dāng)P2為0時(shí)電樞電流是很小的空載電流I0，電樞電流Ia隨著輸出功率P2的增加而增加，曲線也近似為直線。通常情況下，軋機(jī)用電動(dòng)機(jī)要達(dá)到Km=—。功角特性曲線如圖所示，從中可以看出隨著機(jī)械負(fù)載的增大，功率角也相應(yīng)增大，從而導(dǎo)致電磁功率隨著增大直到平衡增大的負(fù)載功率。但是電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力是有限度的，超過(guò)了這個(gè)限度便會(huì)造成電動(dòng)機(jī)過(guò)熱或者由于運(yùn)行不穩(wěn)定而失去同步。在電動(dòng)機(jī)慣例下，當(dāng)勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)E0滯后于電樞電流Ia時(shí)，此時(shí)的直軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)時(shí)去磁；當(dāng)勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)超前電樞電流Ia時(shí)，此時(shí)的直軸電樞反應(yīng)性質(zhì)是增磁。當(dāng)勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)和電樞電流同相位即ψ0=0時(shí)，電樞磁動(dòng)勢(shì)的軸線與轉(zhuǎn)子交軸重合，故此時(shí)電樞磁動(dòng)勢(shì)為交軸磁動(dòng)勢(shì)，這時(shí)的交軸電樞反應(yīng)是純交磁性質(zhì)的。一般而言，電樞反應(yīng)不會(huì)單獨(dú)作用在某一個(gè)軸上，而是兩者都有。但是當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)加入負(fù)載以后，電樞繞組中將會(huì)有對(duì)稱的三相負(fù)載電流，從而會(huì)有與轉(zhuǎn)子磁極同步旋轉(zhuǎn)的電樞磁動(dòng)勢(shì)及相應(yīng)的電樞磁場(chǎng)產(chǎn)生。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流。旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)4Bδ對(duì)于大型同步電動(dòng)機(jī)或在特定環(huán)境中工作的同步電動(dòng)機(jī)，有刷勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是減低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性。這種系統(tǒng)適用于重載或輕載、全壓或降壓?jiǎn)?dòng)。但是這種勵(lì)磁系統(tǒng)有一定的缺陷，它的維護(hù)工作量比較大，工作時(shí)的可靠性也不好，故目前很少使用。同步電機(jī)目前采用的勵(lì)磁方式大致分為兩大類： 直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)一種勵(lì)磁方式是直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，此時(shí)稱直流發(fā)電機(jī)為直流勵(lì)磁機(jī)。因此，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流便可以調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，過(guò)勵(lì)時(shí)功率因數(shù)超前，欠勵(lì)時(shí)功率因數(shù)滯后，這時(shí)一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。負(fù)載越大，電磁轉(zhuǎn)矩越大，功率角越大，電動(dòng)機(jī)輸出功率越大，同時(shí)，電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)輸入的電功率也就越大。B0與B的軸線之間的電角度稱為功率角。實(shí)際上，只有在轉(zhuǎn)子以同步速旋轉(zhuǎn)時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)才能產(chǎn)生平均電磁轉(zhuǎn)矩。同步電動(dòng)機(jī)定子三相繞組接通三相電源后，定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生三相電流，從而在定子中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。為了給轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通入直流勵(lì)磁電流，需要設(shè)置電刷和滑環(huán)，以便勵(lì)磁繞組和外部直流勵(lì)磁電源相連接。由于同步電動(dòng)機(jī)大多轉(zhuǎn)速比較低，因此基本上均為凸極式結(jié)構(gòu)。為了改善氣隙磁場(chǎng)的波形磁極圓弧的圓心常與定子內(nèi)圓圓心偏心。像這樣主磁極旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)稱為旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)。其繞組結(jié)構(gòu)和定子鐵心與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的一致，當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比較低時(shí)，級(jí)數(shù)也相應(yīng)較多，此時(shí)由于定子圓周所能開(kāi)的槽數(shù)是有限定的，定子繞組通常采用分?jǐn)?shù)槽繞組。2第一章 同步電機(jī)概述同步電機(jī)按用途可分為發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償機(jī)；按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為凸極式的和隱極式的，立式的和臥式的；按通風(fēng)方式可分為開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式的；按冷卻方式可分為空氣冷卻、氫氣冷卻、水冷卻和混合冷卻式的；按放電機(jī)的原動(dòng)機(jī)來(lái)分可分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)和其他原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)；按電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的負(fù)載來(lái)分可分為均勻負(fù)載、交變負(fù)載或沖擊負(fù)載的電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電網(wǎng)電壓突然下降到額定值的80％左右時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩往往下降為64％左右，并因帶不動(dòng)負(fù)載而停止運(yùn)轉(zhuǎn)；而同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩卻下降不多，還可以通過(guò)強(qiáng)行勵(lì)磁來(lái)保證電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。這一特點(diǎn)在某些傳動(dòng)系統(tǒng)，特別是多機(jī)同步傳動(dòng)系統(tǒng)和精密調(diào)速穩(wěn)速系統(tǒng)中具有重要意義。關(guān)鍵詞：同步電機(jī)原理、設(shè)計(jì)、變頻調(diào)速、CAD.、Electromagnetic design and control system of the50KW4 pore frequency control synchronous motor AbstractThis article begins from the basic theory of the synchronous motor and motor design , simply introduces the basic characteristics of synchronous motor, type, usage, main structure, technical indicators, working characteristics,frequency control and so no. These all are the preparation of electromagnetic design of synchronous motor. Electrical motor design is a plex process which needs to consider size, data and many other factors . Therefore, we should have a prehensive looking of the issue and according to conditions, make different situationspecific solutions. In this three options of the design, under the condition of efficiency, depending on the design objectives designs a most lightweight lest materials synchronous generator and a saving energy most synchronous generator with maximum efficiency . After the design I have found that the most provincial motor mostly dose not hvae the maximum efficient and the maximum efficient motor use the most materials. Therefore, in the actual design the motor must have prehensive consideration so the the optimal programme not only use fewer material but also have a relatively high efficiency . In addition, this article makes a presentation and of rendering graphics software AUTOCAD and puter programmingaided design .keywords: the theory of Synchronous motor, frequency control,the design ,CAD.目錄摘要 IAbstract II緒論 IV第一章 同步電機(jī)概述 1 1 同步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 1 同步電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)的基本技術(shù)要求 2第二章 同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理及特性 5 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理 5 同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式 5 電樞反應(yīng) 5 同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性 7 同步電動(dòng)機(jī)的基本電磁關(guān)系與電壓方程式（凸極式為例） 10第三章 同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制 12 同步電機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換 12 自控式同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)及硬件控制電路 15 同步電動(dòng)機(jī)矢量變換控制及硬件控制電路 20第四章 電機(jī)設(shè)計(jì)的基本理論 25 25 電機(jī)參數(shù)對(duì)電機(jī)的影響 25 電機(jī)氣隙大小對(duì)電機(jī)的設(shè)計(jì)的影響 25 槽滿率對(duì)電機(jī)的影響 26第五章 同步電動(dòng)機(jī)電磁設(shè)計(jì)的計(jì)算過(guò)程 27第六章 畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)果分析 46 46 關(guān)于損耗與效率的對(duì)比 46 關(guān)于電磁負(fù)荷的對(duì)比 46 關(guān)于電機(jī)參數(shù)的對(duì)比 47 電磁設(shè)計(jì)結(jié)果分析 47第七章 AUTO CAD 繪圖 4轉(zhuǎn)子沖片圖的繪制 49 50第八章 設(shè)計(jì)總結(jié) 52參考文獻(xiàn)