【正文】 最后，根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果可以算出所用的鐵才以及鐵耗并由此算出所設(shè)計(jì)的電機(jī)的效率，看看是否符合課題的要求。 繼續(xù)往下計(jì)算，下面最重要的就是勵(lì)磁繞組了。由于前面已近選取了合適的，這樣就可以順利的算出每極磁通，在選取了氣隙磁密后就可以得出鐵心長(zhǎng)度了。第五章電磁設(shè)計(jì)方案計(jì)算 電磁設(shè)計(jì)方案概述本課題設(shè)計(jì)方案主要有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，一個(gè)是定子繞組的確定，另外一個(gè)是鐵心長(zhǎng)度的確定。槽滿率太高了嵌線容易引起絕緣損傷。槽滿率是導(dǎo)線有規(guī)則排列所占的面積與槽的有效面積之比。槽滿率的計(jì)算：選取繞組并聯(lián)支路數(shù)（取1或者2）估算每槽導(dǎo)體所占面積：選擇每槽導(dǎo)體數(shù)：（選取一個(gè)整數(shù)）估算每根導(dǎo)體的截面積：選取線規(guī)與每根導(dǎo)線并繞根數(shù)驗(yàn)證電樞繞組電密：計(jì)算每槽導(dǎo)線實(shí)際所占面積：驗(yàn)證槽滿率：（=~）（注：與為初選線規(guī)時(shí)的參數(shù)，可以選取800900之間的數(shù)值）定子槽在符合規(guī)定的范圍內(nèi)因該選取足夠大的截面積，這樣可以使每槽所有導(dǎo)體能比較容易地嵌進(jìn)去。對(duì)于大、中型電機(jī)，2P=2~16，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式求式中單位m由于本次設(shè)計(jì)電機(jī)的內(nèi)徑，外徑以及氣隙長(zhǎng)度都已經(jīng)事先給出，所以不涉及氣隙長(zhǎng)度的計(jì)算，以上公式僅供產(chǎn)參考。對(duì)功率較小的電機(jī)，可用這個(gè)公式——為定子內(nèi)徑，單位m。因?yàn)闄C(jī)座、端蓋、鐵心等在加工和裝配時(shí)都有一定偏差；而軸直徑和軸承間距離決定了軸的高度；定轉(zhuǎn)子裝配在一起后，定子鐵心內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子外圓的不同心度決定了氣隙的不均勻度，其值對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能有很大影響。但是氣隙不能選取的過(guò)小，否則不僅會(huì)影響機(jī)器的可靠性，還會(huì)使諧波磁場(chǎng)及諧波電抗增大，導(dǎo)致啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩減小，諧波轉(zhuǎn)矩和附加損耗增加，進(jìn)而造成較高溫升和較大噪聲。（我國(guó)為 50Hz)；額定效率：同步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)輸出地機(jī)械功率與輸入的電功率的比值。額定數(shù)據(jù)額定電壓: UN(V)，同步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，加在電機(jī)定子繞組上的電壓；額定電流：IN(A),同步電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，加在電機(jī)定子繞組上的線電流；額定功率:⑧ 對(duì)于不同的線規(guī)及氣隙磁密可以有不同的耗材以及效率。第四章 電機(jī)設(shè)計(jì)基本方法1． 確定主要尺寸的步驟：① 根據(jù)電機(jī)要求確定電機(jī)槽的參數(shù)；② 根據(jù)要求選定電樞繞組線規(guī)并算出電機(jī)鐵芯長(zhǎng)度；③ 根據(jù)點(diǎn)數(shù)繞組線規(guī)及鐵芯長(zhǎng)度算出點(diǎn)數(shù)繞組耗材以及銅耗；④ 選定勵(lì)磁繞組線規(guī)使之符合要求并計(jì)算出勵(lì)磁繞組耗材和銅耗；⑤ 根據(jù)電機(jī)的參數(shù)算出電機(jī)電樞齒電樞軛耗材及鐵耗；⑥ 算出電機(jī)總的損耗，并求出電機(jī)的效率，檢查效率是否符合要求；⑦ 由于本次設(shè)計(jì)給出了對(duì)應(yīng)于特定功率電機(jī)的電機(jī)內(nèi)徑，外徑。為了實(shí)現(xiàn)勵(lì)磁電流（磁通）的閉環(huán)控制，通常需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算，并且控制精度與電機(jī)模型直接相關(guān)，如果電機(jī)的連線長(zhǎng)度、布置方式、溫度、磁路參數(shù)、實(shí)際工作頻率等發(fā)生變化，都有可能使點(diǎn)擊的電阻、電感等參數(shù)發(fā)生變化，造成控制誤差。需要提高分辨率時(shí)，可利用 90 度相位差的 A、B 兩路信號(hào)進(jìn)行倍頻或更換高分辨率編碼器。增量式編碼器特點(diǎn)：增量式編碼器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，有相應(yīng)的脈沖輸出，其計(jì)數(shù)起點(diǎn)任意設(shè)定，可實(shí)現(xiàn)多圈無(wú)限累加和測(cè)量。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。編碼器簡(jiǎn)介：編碼器是把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的一種裝置。在給出系統(tǒng)框圖后，應(yīng)撰寫不少于兩張紙，用來(lái)解釋框圖中各個(gè)部分的功能與作用。應(yīng)該用一段來(lái)講述編碼器。它將IGBT作為功率開關(guān)元件，不僅把功率開關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路集成到一起，而且還將過(guò)電壓、過(guò)電流和過(guò)熱等故障檢測(cè)電路包含在里面，具有開關(guān)速度快，低功耗，不易擊穿，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。本方案采用的IPM模塊是三菱公司的隔離型功率模塊Pm300cla060, 該模塊內(nèi)部包含有一個(gè)三相逆變橋的6個(gè)IGBT和6個(gè)快恢復(fù)功率二極管。整流電路這一部分采用了單相橋式整流模塊，這樣可以使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。其反變換為： 分量與分量間的關(guān)系式為： 同步電動(dòng)機(jī)矢量變換控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)下面是感應(yīng)電機(jī)閉環(huán)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理圖（圖331）圖 331上圖為感應(yīng)電機(jī)閉環(huán)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的組成原理圖。以電流為例可得： 反變換為 由于存在復(fù)數(shù)這種分量有時(shí)稱為復(fù)數(shù)變量，其坐標(biāo)軸線與定子沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。鑒于以上原因，本節(jié)將對(duì)其他各種坐標(biāo)系統(tǒng)以及它們之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行一些必要的討論，以便進(jìn)一步利用其中的一些坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)研究同步電機(jī)的某些實(shí)際運(yùn)行問(wèn)題 本節(jié)下面將要詳細(xì)的介紹以上列舉的坐標(biāo)系統(tǒng)。再如，異步電機(jī)在正常情況下轉(zhuǎn)子方面是對(duì)稱的，因此，在分析其定子方面不對(duì)稱的運(yùn)行問(wèn)題時(shí)，則利用坐標(biāo)系統(tǒng)α、β、0或1,2,0就比較方便。但一般來(lái)說(shuō)，假如定子或轉(zhuǎn)子的某一方面為對(duì)稱而另一方面為不對(duì)稱，那么較合適的方法是利用把坐標(biāo)軸放在不對(duì)稱的那一方面的坐標(biāo)系統(tǒng)。同樣，同一方法在某些情況下應(yīng)用起來(lái)很容易得出結(jié)果，而在另一些情況下應(yīng)用時(shí)就較為復(fù)雜。每個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，所以要根據(jù)具體的情況選擇合適的坐標(biāo)系統(tǒng)以分析系問(wèn)題的過(guò)程盡量簡(jiǎn)單?？v軸及橫軸（d、q）坐標(biāo)：坐標(biāo)軸以給定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的左邊系統(tǒng)。F、B、0與d、q、0坐標(biāo)系統(tǒng)：坐標(biāo)軸放在轉(zhuǎn)子上并且隨著轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)系統(tǒng)。同步電動(dòng)機(jī)的控制離不開坐標(biāo)變換，下面就對(duì)同步電機(jī)的坐標(biāo)變化進(jìn)行分析。它的控制效果不取決于異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是否能夠簡(jiǎn)化，而是取決于轉(zhuǎn)矩而是取決于轉(zhuǎn)矩的實(shí)際狀況，它不需要將交流電動(dòng)機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)作比較、等效、轉(zhuǎn)化，即不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，由于它省掉了矢量變換方式的坐標(biāo)變換與計(jì)算和為解耦而簡(jiǎn)化異步電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型，沒(méi)有通常的PWM脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器，所以它的控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制信號(hào)處理的物理概念明確、系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速且無(wú)超調(diào)，是一種具有高靜、動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速控制方式。因此，無(wú)需對(duì)定子電流進(jìn)行解耦，免去矢量變換的復(fù)雜計(jì)算，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準(zhǔn)確的被控異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器在使用時(shí)需要準(zhǔn)確地輸入異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器。矢量控制算法已被廣泛地應(yīng)用在siemens，AB，GE，F(xiàn)uji等國(guó)際化大公司變頻器上。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無(wú)速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過(guò)測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。因此，從改變電網(wǎng)的功率因數(shù)和提高同步電動(dòng)機(jī)本身的過(guò)載能力來(lái)考慮，（超前），通常都工作在過(guò)勵(lì)狀態(tài)。 改變勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，這是同步電動(dòng)機(jī)最寶貴的優(yōu)點(diǎn)。因此，當(dāng)勵(lì)磁電流減到一定的數(shù)值，角就增大到，同步電動(dòng)機(jī)就不能穩(wěn)定運(yùn)行而失去同步。其中，的那條曲線對(duì)應(yīng)于同步調(diào)相機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。 由以上分析可知，同步電動(dòng)在恒定功率下改變勵(lì)磁電流時(shí)，曲線仍為一條V形曲線。“正?！眲?lì)磁時(shí)，電動(dòng)機(jī)的=1，電樞電流全部為有功電流，其數(shù)量最??；當(dāng)“欠磁”時(shí)，＜，為保證氣隙磁通值金絲不變，除有功電流外，還要出現(xiàn)起增磁作用的滯后的無(wú)功電流分量（從發(fā)電機(jī)慣例看，仍為超前的無(wú)功電流）。忽略電樞電阻和磁路不飽和的隱極電機(jī)為例分析。所以，對(duì)于電動(dòng)機(jī)重新定義θ為超前于的角度，從而電磁功率為正值，表示電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率。因此同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)方程式變?yōu)椋簩?duì)突極同步電動(dòng)機(jī)，則為： 相應(yīng)的向量圖為圖22（a）和圖23 （a） （b）圖22 隱極同步電動(dòng)機(jī)的向量圖和等效電路圖 圖23 突極同步電動(dòng)機(jī)的向量圖在同步發(fā)電機(jī)的功角特性公式中，功率角θ定義為超前于的角度。端電壓假設(shè)為外施電壓，為此電壓所產(chǎn)生的輸入電流（與發(fā)電機(jī)的正方向相反），為反電動(dòng)勢(shì)。這種表示方法很不方便，因此重新假定同步電動(dòng)機(jī)各個(gè)物理量的正方向。 　同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)方程式和向量圖當(dāng)采用發(fā)電機(jī)的正方向慣例來(lái)表達(dá)同步電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)勢(shì)方程式和相量圖時(shí)， ＞，＜0。這時(shí)可以將電樞磁動(dòng)勢(shì)分解成兩個(gè)分量（=+），其中交軸分量將產(chǎn)生交軸反應(yīng)，直軸分量將產(chǎn)生直軸分量。電樞磁動(dòng)勢(shì)作用在q軸（交軸）上叫做交軸電樞反應(yīng)，電樞磁動(dòng)勢(shì)作用在d軸（直軸）上叫做直軸電樞反應(yīng)。電樞磁動(dòng)勢(shì)的基波對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱作電樞反應(yīng)。這時(shí)氣隙磁場(chǎng)是由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)與電樞磁動(dòng)勢(shì)共同建立的。 同步電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，電樞繞組中電流很小，可認(rèn)為沒(méi)有電流，所以產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)也小，這是電機(jī)的氣隙磁場(chǎng)是由勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)建立的。第二章 同步電機(jī)的工作特性 和異步電機(jī)一樣，同步電機(jī)也主要是由定子、轉(zhuǎn)子這兩部分構(gòu)成。電動(dòng)機(jī)的額定效率是額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)軸輸出的機(jī)械功率（額定功率）與定子繞組輸入的電功率（額定輸入功率）的比值。（6）額定功率因素額定功率因素是額定運(yùn)行時(shí)定子繞組側(cè)的功率因素。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。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。 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)。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。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。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)。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。類型有:：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。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。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。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。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。隱極式轉(zhuǎn)子為圓柱形，氣隙均勻。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）。勵(lì)磁繞組為集中式繞組，裝在主磁極的極身上。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。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。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)。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。當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，同步機(jī)的極數(shù)也較多。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。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）依次類推這幾種規(guī)格。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)被稱為同步電機(jī)。其轉(zhuǎn)速為 。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)。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)。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。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。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。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。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。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)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。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。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 dra