【正文】 的特點(diǎn)主要有兩條，一是只要電源頻率 f 不變，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 就是恒定的，不隨負(fù)載的大小而變化；二是可通過(guò)調(diào)節(jié)直流勵(lì)磁電流 fI 來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，可使電機(jī)的功率因數(shù) cos 1?? 或具有超前的功率因數(shù)，這是同步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)十分可貴的特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞： 同步電動(dòng)機(jī)原理；設(shè)計(jì)； CAD. Abstract III 12KW4 frequency speed synchronous Motor Electromagic and control system Design Abstract This article begins from synchronous motors elementary theory and the operational factor, introduced synchronous generator39。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。這是為電機(jī)設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備的。 本學(xué)位論文屬于 不保密□。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。本人完全意識(shí)到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。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)表或撰寫的成果。同時(shí)還可以避免由于不同功率的電機(jī)使用不同的定子沖片和轉(zhuǎn)子沖片尺寸所造成重新設(shè)計(jì)模具的浪費(fèi)，可以提高所生產(chǎn)的電機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。方案齊全便于用戶選用，且對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并做出了分析比較。方案二為材料最省方案，在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上使電機(jī)的所用材料最省 。 2. 主要特色： 進(jìn)行同步電動(dòng)機(jī) 的電磁設(shè)計(jì)時(shí)，既釆用手算的方法，又釆用計(jì)算機(jī)編程的方法進(jìn)行計(jì)算。盡量減少材料的使用，主要是鐵和銅的耗用量，使之更加經(jīng)濟(jì)。采用的方法主要是手算和計(jì)算機(jī)程序算相結(jié)合的方法。 ,可確定鐵心的長(zhǎng)度 .最后 ,根據(jù)前兩步確定的數(shù)據(jù) ,進(jìn)行電機(jī)參數(shù)的計(jì)算 . 本課 題的主要計(jì)算過(guò)程如下： ，過(guò)載能力及暫態(tài)電抗計(jì)算 12．主要材料重的計(jì)算 13．溫升計(jì)算 四、本課題研究方案 本課題的研究方案主要有三個(gè)，方案一，是根據(jù)計(jì)算程序，首先選擇電樞繞組的規(guī)格和每槽導(dǎo)體數(shù) ,然后算出定子鐵心長(zhǎng)度 ,最后計(jì)算出符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求的電機(jī)參數(shù)；方案二：在 方案一的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加每槽導(dǎo)體數(shù)，減小電機(jī)的鐵心長(zhǎng)度，從而達(dá)到在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，節(jié)省材料，主要是節(jié)省硅鋼片的用量的目的。 ，使硅鋼片充分的利用。 。首先根據(jù)給定的功率，功率因數(shù)，相數(shù)，頻率及額定相電壓確定同步 電 動(dòng) 機(jī)的主要規(guī)格，即：容量，額定相電壓，額定相電流，同步轉(zhuǎn)速。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)化成等效直流電動(dòng)機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算；它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動(dòng)上。 1985年，德國(guó)魯爾大學(xué)的 DePenbrock 教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。長(zhǎng)期以來(lái)，直流電機(jī)廣泛應(yīng)用于電機(jī)調(diào)速領(lǐng)域，這是因?yàn)橹绷麟姍C(jī)的電樞電流與磁場(chǎng)相互正交，可以分別控制，具有良好的轉(zhuǎn)矩控 制性能。 2021 年采用新型電力電子器件 IGCT 研制成功國(guó)家 863 計(jì)劃項(xiàng)目5MV*A 三電平大功率變頻器，打破了我國(guó)大型交流傳動(dòng)裝備長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面，標(biāo)志著我國(guó)交流調(diào)速理論研究、裝備制造、工程設(shè)計(jì)與調(diào)試技術(shù)達(dá)到世界先進(jìn)水平。特別是近期在國(guó)家“九五國(guó)家重大技術(shù)裝備攻關(guān)計(jì)劃”的支持下，研制成功由 8 臺(tái) 10MV*A 大功率交交變頻器組成的我國(guó)第一套大型熱連軋機(jī)交流同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。 1993 年，我國(guó)科研院所把交流調(diào)速的科研成果推向了工程實(shí)踐，研制成功 3 我國(guó)第一臺(tái) 2500kw 交交變頻同步電機(jī)軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)。 近 20 年來(lái)，我國(guó)高等學(xué)校、科研院所、電機(jī)制造廠對(duì)大型交流同步電機(jī)調(diào)速技術(shù)的研究、裝備制造和工程應(yīng)用也做出了很多努力并取得了突出成果。煤炭與有色金屬行業(yè)也將該系統(tǒng) 用于礦井提升機(jī)傳動(dòng)。 由于交流變頻同步電機(jī)調(diào)速傳動(dòng)具有以上優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外工業(yè)屆在大容量調(diào)速傳動(dòng)中已陸續(xù)采用并推廣這一技術(shù)。對(duì)于大容量生產(chǎn)機(jī)械，如軋鋼機(jī)、礦井提升機(jī)、船舶推進(jìn)以及牽引傳動(dòng)，交流變頻同步電機(jī)調(diào)速傳動(dòng)不僅具有與直流傳動(dòng)同樣優(yōu)越的調(diào)速性能，還具有過(guò)載能力大、效率高、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、維護(hù)簡(jiǎn)單和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。自 70 年代以來(lái)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地推動(dòng)了同步電動(dòng)機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用 。 過(guò)去的電力拖動(dòng)中，很少采用同步電動(dòng)機(jī)，其主要原因是同步電動(dòng)機(jī)不能在電網(wǎng)電壓下自行起動(dòng)，靜止的轉(zhuǎn)子磁極在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，平均轉(zhuǎn)矩為零。其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生需從電網(wǎng)吸取無(wú) 功功率，故功率因素低，輕載時(shí)尤甚，這 大 大增加了線路和電網(wǎng)的損耗。交流異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可 靠 、壽命長(zhǎng)、成本低，保養(yǎng)維護(hù)簡(jiǎn)便。國(guó)家科委“火炬計(jì)劃”、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究“攀登計(jì)劃”等項(xiàng)目都對(duì)該技術(shù)的研究給予了支持。 我國(guó)從 20 世紀(jì) 70 年代開始進(jìn)行交流同步電機(jī)調(diào)速技術(shù)的研究， 80 年代初已研制成功交交變頻同步電機(jī)的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，但大功率交交變頻調(diào)速裝置直到 90年代才得到長(zhǎng)足的發(fā)展。 近十多年來(lái)，由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，將變頻器和同步電動(dòng)機(jī)聯(lián)合起來(lái)，組成了無(wú)換向器的電動(dòng)機(jī)，它沒有直流電機(jī)的機(jī)械換向器，用電子換向來(lái)代替，可以得到與直流電機(jī)同樣的性能，而且可以做到比直流電機(jī)容量更大，電壓和轉(zhuǎn)速更記，在工業(yè)上開辟了新的用途 ，如艦船電力推進(jìn)系統(tǒng)、大型軋鋼系統(tǒng)等 。 而且，對(duì)于大功率低轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)，同步電動(dòng)機(jī)的體積比異步電動(dòng)機(jī)要小。 以往同步電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用在一些功率比較大而且不要求調(diào)速的場(chǎng)合，如空氣壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)等。 同步電機(jī)主要用來(lái)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，現(xiàn)代社會(huì)中使用的交流電能，幾乎全由同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生 。 同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)一樣是一種常用的交流電機(jī)。 電機(jī)已是當(dāng)今生產(chǎn)活動(dòng)和日常生活中最重要的原動(dòng)力和驅(qū)動(dòng)裝置。國(guó)內(nèi) 6070%的發(fā)電量被電動(dòng) 機(jī)所消耗。 指導(dǎo)教師審查意見： 簽名： 年 月 日 6 第十 、十 一周 （ 5 月 13 日至 5 月 26日） 學(xué)生主要工作： 完成同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 指導(dǎo)教師審查意見： 簽名： 年 月 日 第三、四周 （ 3 月 22 日至 4 月 6 日） 學(xué)生主要工作： 進(jìn)行同步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算，設(shè)計(jì)電機(jī)繞組和沖片，并進(jìn)行CAD 制圖 指導(dǎo)教師審查意見： 簽名： 年 月 日 5 第 六 、七 周 （ 4 月 15 日至 4 月 28 日） 學(xué)生主要工作： 完成同步電機(jī)電磁設(shè)計(jì)第一個(gè)方案，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。 ； （二）基本要求 技術(shù)要求： ①額定功率 NP : 12KW ②額定電壓 NU : 400V ③相 數(shù)：三相 Y 接法 ④額定功率因數(shù)： （滯后） ⑤額定轉(zhuǎn)速 Nn ： 1500r/min ⑥額定頻率 Nf ： 50Hz ⑦ 效率 ? ： % ⑧定子槽滿率： 80 85% 原始數(shù)據(jù)： ① 定子外徑 ： 26 ②定子內(nèi)徑： ③定子槽數(shù) ： 36 ④氣隙長(zhǎng)度： 參考數(shù)據(jù) ①定子繞組電密： 7 ~ ② 氣隙磁密： ~ （ 4 極 ） ~ （ 6 極 ） 設(shè)計(jì)要求： 根據(jù)原始數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一臺(tái)符合技術(shù)要求的同步電動(dòng)機(jī)，并給出三個(gè)方案，分析電機(jī)的材料利用率與效率的關(guān)系，掌握設(shè)計(jì)節(jié)能電機(jī)和節(jié)約材料電機(jī)的方法 。 4. 本任務(wù)書在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成后，與論文一起交指導(dǎo)教師，作為論文評(píng)閱和畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯的主要檔案資料，是學(xué)士學(xué)位論文成冊(cè)的主要內(nèi)容之一。進(jìn)度表中的周次是指實(shí)際的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程中的周次。 密級(jí)： NANCHANG UNIVERSITY 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 THESIS OF BACHELOR （ 2021— 2021 年） 題 目 12KW4 極變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)的電磁方案及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 系 電氣與自動(dòng)化工程系 專業(yè)班級(jí)： 電機(jī)電器 061 班 學(xué)生姓名： 劉 飛 學(xué)號(hào)： 6101106014 指導(dǎo)教師： 黃 劭 剛 職稱： 教 授 起訖日期： － 學(xué)士學(xué)位論文要求裝訂成冊(cè)并應(yīng)包含以下主要內(nèi)容 一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 二、開題報(bào)告 三、 南昌大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性申 明 四 、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 中文摘要 外文摘要 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）全文 五、外文資料原文 六、外文資料譯文 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 （工科及部分理科專業(yè)適用） 題目： 12KW4 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) 題目來(lái)源： □ 省部級(jí)以上 □ 市廳級(jí) □ 橫向 √ 自選 題目性質(zhì)： □ 理論研究 √ 應(yīng)用與理論研究 □ 實(shí)際應(yīng)用研究 學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 系： 電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè)班級(jí)： 電 機(jī) 電 器 061 學(xué)生姓名： 劉 飛 學(xué)號(hào) 6101106014 起訖日期： ~ 指導(dǎo)教師： 黃 劭 剛 職稱： 教 授 指導(dǎo)教師所在單位： 南昌大學(xué)信息工程學(xué)院 學(xué)院審核（簽名）： 審核日期： 二 0 一 0 年 制 說(shuō) 明 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，并經(jīng)專業(yè)學(xué)科組審定，下達(dá)到學(xué)生。 2. 進(jìn)度表由學(xué)生填寫，至少每?jī)芍芙恢笇?dǎo)教師簽署審查意見，并作為畢業(yè)設(shè)計(jì)工作檢查的主要依據(jù)。 3. 學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師下達(dá)的任務(wù)書獨(dú)立完成開題報(bào)告，于 3 周內(nèi)提交給指導(dǎo)教師批閱。 1 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和基本要求 （一）主要內(nèi)容 、原理、運(yùn)行特性 ； 64KW6P 同步電動(dòng)機(jī)，掌握同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方法； ； CAD 制圖，畫出定轉(zhuǎn)子沖片圖和電樞繞線圖。 2 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容及張數(shù) 定子沖片圖 1 張 轉(zhuǎn)子沖片圖 1 張 繞組聯(lián)接圖 1 張 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成的軟硬件的名稱、內(nèi)容及主要技術(shù)指標(biāo) （例如：軟件、電路板、機(jī)電裝置、新材料、新制劑、結(jié)構(gòu)模型或其他） 3 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃 序號(hào) 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 實(shí)施地點(diǎn) 1 論文開題報(bào)告及譯文 ~ 南昌大學(xué) 2 進(jìn)行同步電動(dòng)機(jī)電磁計(jì)算，設(shè)計(jì)電機(jī)繞組和沖片，并進(jìn)行 CAD 制圖 ~ 南昌大學(xué) 3 完成同步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，使各項(xiàng)指標(biāo)符合要求 ~ 南昌大學(xué) 4 完成同步電動(dòng)機(jī)兩個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案 ~ 南昌大學(xué) 5 完成同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) ~ 南昌大學(xué) 6 撰寫畢業(yè)論文 ~ 南昌大學(xué) 7 論文答辯 南昌大學(xué) 五、主要參考資料 [1] 孫旭東，王善銘主編 . 電機(jī)學(xué) [M]. 北京：清華大學(xué)出 版社， 2021 [2] 戴文進(jìn)，徐龍權(quán)主編 . 電機(jī)學(xué) [M]. 北京：清華大學(xué)出版社， 2021 [3] 王益全編著 . 電動(dòng)機(jī)原理與實(shí)用技術(shù) [M]. 北京：科學(xué)出版社， 2021 [4] 李發(fā)海，王巖編著 . 電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)（第 3版） [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2021 [5] 陳世坤主編 . 電機(jī)設(shè)計(jì)（第 2版） [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)