【正文】 合適的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)；然后安排產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)，繪制總裝配草圖。 通過(guò)反復(fù)運(yùn)算來(lái)求得最精確結(jié)果。上述關(guān)系可表示如下： 電壓平衡方程： 凸極同步電動(dòng)機(jī)定子電樞任一相的電勢(shì)方程 0 ()a d a q aU E E E I R jX ?? ? ? ? ? ? ffIF? —— 00E?? ? –— ad ad adFE? ? ? –— aq aq aq? ? ? –— E jIX? ? ?? ? ? ? ? aIF? — E 第二章 同步電動(dòng)機(jī)的工作特性 10 同步電動(dòng)機(jī)的功率平衡關(guān)系 功率傳遞過(guò)程： 電網(wǎng)輸入電功率 1P — 〉 很小部分 消耗于定子銅耗 CuP — 〉 大部分通過(guò)定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用，電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率 — 〉 轉(zhuǎn) 子 獲得 的 總 電磁功率 emP — 〉 扣 除 定子鐵耗 FeP ，機(jī)械損耗 mP ，附加損耗 adP — 〉 軸上輸出 機(jī)械功率 2P 圖 22 同步電動(dòng)機(jī)功率流程圖 第三章 電機(jī)設(shè)計(jì)基本方法 11 第 三章 電機(jī)設(shè)計(jì)基本方法 總體設(shè)計(jì)過(guò)程 （ 1）準(zhǔn)備階段 準(zhǔn)備階段需要我們準(zhǔn)備以下方面：首先熟悉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，收集相近電機(jī)產(chǎn)品樣本和技術(shù)資料，并聽(tīng)取生產(chǎn)以及使用單位地意見(jiàn)和要求；然后在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定及分析相應(yīng)資料的基礎(chǔ)上，編制技術(shù)任務(wù)書(shū)或者技術(shù)建議書(shū)。 b） a） 電樞磁動(dòng)勢(shì)分解成直軸和交軸磁動(dòng)勢(shì) b） 直軸和交軸電樞反應(yīng) 圖 2–1 凸極同步電機(jī)的雙反應(yīng)理論 （ 2） 電動(dòng)勢(shì)以及電壓平衡方程 電動(dòng)勢(shì)：主磁通 0? 與電樞磁通，也即 直軸、交軸電樞磁通切割定子繞組且在定子繞組內(nèi)感應(yīng)處相應(yīng)地勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì) 0E 以及電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ,ad aqEE。實(shí)踐證明，在不計(jì)磁飽和時(shí)，這種方法的效果滿(mǎn)足要求。 因而在不計(jì)磁飽和時(shí)，可以根據(jù)雙反應(yīng)理論（一般情況下，如果電樞磁動(dòng)勢(shì)既不作用于直軸、也不在交軸而在空間任意位置處，可以把電樞磁動(dòng)勢(shì) aF 分解成 直軸與交軸兩個(gè)分量 adF 、 aqF ，再用對(duì)應(yīng)的直軸磁導(dǎo)與交軸磁導(dǎo)分別計(jì)算出直軸與交軸電樞磁通 adb 、 aqb ，然后把它們的效果疊加起來(lái)。同樣大小的電樞磁動(dòng)勢(shì)作用直軸磁路上和作用交軸磁路產(chǎn)生的磁通因此存在很大差別。 凸極 同步電動(dòng)機(jī)工作特性及分析 （ 1） 凸極同步電動(dòng)機(jī)雙反應(yīng)原理 凸極同步電動(dòng)機(jī)的氣隙延電樞圓周是不均勻的，直軸上氣隙比較小，交軸上氣隙比較大。 轉(zhuǎn)矩性質(zhì)和運(yùn)行方式： 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)順著旋轉(zhuǎn)方向 滯后定子 磁場(chǎng) 運(yùn)行：拖 動(dòng)轉(zhuǎn)矩+電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 方式 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)順著旋轉(zhuǎn)方向 滯后定子 磁場(chǎng) 運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子受到與其轉(zhuǎn)向相同的電磁轉(zhuǎn)矩作用。 但 由于 負(fù)載 的影響 ，兩個(gè)磁場(chǎng)間的相對(duì)位置 卻不同 。 同步電 動(dòng) 機(jī)的空氣隙間存在兩種不同方式產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)， 所以，當(dāng) 兩個(gè)磁場(chǎng) 的空間位置不同時(shí) ， 根據(jù)磁極間同性相斥、異性相吸原理， 它們之間會(huì)產(chǎn)生相互作用 的 電磁力。 穩(wěn)態(tài)對(duì)稱(chēng)運(yùn)行時(shí)，無(wú)論 定子 磁場(chǎng)或 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng) 均 以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)， 同 轉(zhuǎn)子繞組沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 也 不 會(huì) 在轉(zhuǎn)子繞組中 產(chǎn)生 感應(yīng)電 動(dòng) 勢(shì)。切割 靜止的 定子繞組時(shí)， 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子三相繞組中 感應(yīng) 出的 頻率相同 、 時(shí)間相位卻不同的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 轉(zhuǎn)子繞組：一般情況下轉(zhuǎn)子和磁場(chǎng)同速，無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 電動(dòng)勢(shì)： 定子繞組：感應(yīng)頻率與同步轉(zhuǎn)速相 同地電動(dòng)勢(shì)。 （ 2） 電動(dòng)勢(shì) 定義 ：兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割繞組而產(chǎn)生。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí) , 以機(jī)械方式形成旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，在 氣隙中形成另一種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 。 形成原因： 以 機(jī)械方式形成。 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ： 直流勵(lì)磁的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 。 同步電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，只要其定子三相繞組流通對(duì)稱(chēng)三相電流， 就 將在 氣 隙 中產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)磁 通 勢(shì)，建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 它的旋轉(zhuǎn)速度 即為 同步速度， 為 60fn p? ； 旋轉(zhuǎn)方向 為 從超前電流的相轉(zhuǎn)向滯后電流的相；當(dāng)某相電流達(dá)到 最大值瞬間，旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) 振幅恰好轉(zhuǎn)到該相繞組軸線(xiàn)處。 形成原因：電氣方式形成。 3） 同步電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)指標(biāo) 效率 ?： 電機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率之比 ,通常用百分?jǐn)?shù)表示 功率因數(shù) ?Cos ： 電機(jī)輸入有效功率與視在功率之比 定子槽滿(mǎn)率 ： 繞組截面積和定 子槽截面積比 定子繞組電密 I： 定子繞組電流密度 第一章 同步電機(jī)概論 6 氣隙磁密 B? ： 氣隙磁通密度，與氣隙磁動(dòng)勢(shì)成正比 噪聲 ： 發(fā)電機(jī)在空載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí) A 計(jì)權(quán)聲功率 Db(A) 振動(dòng) ： 發(fā)電機(jī)在空載穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)速度有效值 第二章 同步電動(dòng)機(jī)的工作特性 7 第二章 同步電動(dòng)機(jī)的工作特性 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理 （ 1） 磁場(chǎng) 定義 ： 三相同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)有 兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) : 定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以及 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 (7) 額定效率 N? ： 指 額定運(yùn)行時(shí)的電機(jī)效率。 (5) 額定頻率 Nf ： 指額定運(yùn)行時(shí)的頻率，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)工頻規(guī)定為 50Hz 。 (3) 額定電流 NI ：是 指額定運(yùn)行時(shí)，流過(guò) 同步電機(jī) 定子繞組的線(xiàn)電 流，單位為 A 。 2） 同步電動(dòng)機(jī)銘牌額定數(shù)據(jù) (1) 額定容量 NS 或額定功率 NP ： 同步電機(jī)的額定容量是指出線(xiàn)端的額定視在功率，單位為 kVA 或者 MVA ；額定功率是指發(fā)電機(jī)輸出的額定有功功率，或指電動(dòng)機(jī)軸上輸出的額定機(jī)械功率，單位 為 kW 或者 MW ；對(duì)于補(bǔ)償機(jī)則使用額定視在功率 (或者無(wú)功功率 )來(lái)表示。根據(jù)這三種基本安裝結(jié)構(gòu) ， 電動(dòng)機(jī)安裝型式有臥式安裝 ， 立式安裝軸伸向下 ， 立 式安裝軸伸向上 。 第一章 同步電機(jī)概論 5 防護(hù)型式 同步電機(jī)常用的防護(hù)型式有封閉式 ， 防護(hù)式 ， 氣候防護(hù)式以及開(kāi)啟式。 在調(diào)相機(jī)方面 ， 它可以向電網(wǎng)發(fā)出感性無(wú)功功率，滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)無(wú)功功率的要求。 在電動(dòng)機(jī)方面，傳統(tǒng)的同步電機(jī)最大的缺點(diǎn)就是頻率一定時(shí)轉(zhuǎn)速也固定，這限制了同步電動(dòng)機(jī)在很多場(chǎng)合的應(yīng)用。 同步電機(jī)主要用途 同步電機(jī)主要用作同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、同步調(diào)相機(jī)。阻尼繞組在同步發(fā)電機(jī)中起到機(jī)制轉(zhuǎn)子機(jī)械震蕩的作用；在同步電動(dòng)機(jī)中起到啟動(dòng)繞組的作用。 此外，磁極的極靴上裝有阻尼繞組。凸極式轉(zhuǎn)子制造 很 方便， 且 容易制成多極，但是機(jī)械強(qiáng)度低， 大 多用于中速或低速的場(chǎng)合，例如水輪發(fā)電機(jī) 。隱極電機(jī)的氣隙是均勻的，圓周上各處的磁阻相同。隱極式轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度 很高，所以多用于高速同步電機(jī) 。 隱極式轉(zhuǎn)子呈圓柱形， 一般無(wú)明顯 磁極。 轉(zhuǎn)子部分： 由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)軸、阻尼繞組、勵(lì)磁繞組和滑環(huán)等組成。大型同步電機(jī)的機(jī)座 大 都采用鋼板焊接第一章 同步電機(jī)概論 4 結(jié)構(gòu)。 電樞繞組為三相對(duì)稱(chēng)交流繞組， 一般 多為雙層繞組，嵌裝在定子槽內(nèi) 。定子沖片 一般 分段疊裝，每段之間有通風(fēng)槽片， 構(gòu)成徑向通風(fēng)。 定子部分： 由鐵心、電樞繞組、機(jī)座及端蓋等結(jié)構(gòu)部件組成。因此旋轉(zhuǎn)電樞式 電機(jī) 只適用于小容量 的 同步電機(jī)，同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式是旋轉(zhuǎn)磁極式。由于同步電機(jī)的電樞功率很大，電壓很高， 所以 不容易通過(guò)滑環(huán)導(dǎo)入 或 導(dǎo)出。 同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 按照結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)，同步電機(jī)可分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種。因此，驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)、壓縮機(jī)等大功率、低轉(zhuǎn)速的機(jī)械設(shè)備，常采用同步電機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)代社會(huì)使用的交流電能 99%由同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。 圖 11 汽輪發(fā)電機(jī) 圖 12 水輪發(fā)電機(jī) 按電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的負(fù)載分，有均勻負(fù)載、交變負(fù)載和 沖擊負(fù)載的電動(dòng)機(jī)。 第一章 同步電機(jī)概論 2 按通風(fēng)方式分，有開(kāi)啟式、防 護(hù)式、封閉式。 按用途來(lái)分，有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、補(bǔ)償機(jī)。這時(shí)電機(jī)不帶任何機(jī)械負(fù)載，依靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流向電網(wǎng)發(fā)出 所需的感性或者容性無(wú)功功率，可以改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓，滿(mǎn)足電網(wǎng)對(duì)無(wú)功功率的要求。變頻調(diào)速技術(shù)的運(yùn)用使得同步電動(dòng)機(jī)的速度可調(diào)，再加上同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可調(diào)，使得同步電動(dòng)機(jī)成為同步電機(jī)的一種重要的運(yùn)行方式。于是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)帶動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，速度為 n=60f/p。 以同步電動(dòng)機(jī)方式運(yùn)行時(shí)，在電機(jī)的電子繞組上加三相交流電，電機(jī)里將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 以同步發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行時(shí)， 勵(lì)磁繞組中通入直流電流，電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)與定子導(dǎo)體之間有了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在定子繞組中就會(huì)感應(yīng)交 流電動(dòng)勢(shì)。 同步電機(jī)一般把電樞繞組放置在定子上，把磁極放置在轉(zhuǎn)子上，勵(lì)磁繞組套在磁極上。現(xiàn)代 發(fā)電廠中的交流機(jī)以同步 發(fā) 電機(jī)為主 ，而隨著變頻調(diào)速技術(shù)的成熟運(yùn)用，同步電動(dòng)機(jī)也越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于各種電力拖動(dòng)領(lǐng)域。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時(shí)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負(fù)載的大小無(wú)關(guān)。 關(guān)鍵詞 ：同步電動(dòng)機(jī)； 電機(jī)設(shè)計(jì) ； 變頻調(diào)速系統(tǒng) Abstract II 75kw4 pole synchronous motor electromagic frequency control scheme and control system Abstract Synchronous motor used as a motor has many advantages, as long as the power supply to maintain constant frequency, synchronous motor speed is absolutely unchanged. In addition, the synchronous motor and a prominent advantage is that we can control the excitation to adjust its power factor, power factor can increase to , or even ahead. However, because synchronous motor starting trouble, heavy step and even when the risk of oscillation, general industrial equipment rarely used in synchronous motor drag. Since the frequency of power electronic transformer technology developed and widely applied later, the situation is quite different, with voltage frequency coordination control, synchronous motors and induction motors will be variable speed motors as a member of the family, the original power supply because fixed frequency synchronous motor hindered wider application of the problems have been solved. In this paper, based on previous studies, introduced the threephase synchronous motor machine design features, and frequency control system design were tried. Keyword:Synchronous motor, motor design, variable speed system 目錄 III 目錄 摘要 ................................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................... II 第一章 同步電機(jī)概論 ..................................................................................................1 同步電機(jī)的基本特點(diǎn) .......................................................................................1 同步電機(jī)的基本類(lèi)型 .......................................................................................1 同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) .......................................................................................2 同步電機(jī)主要用途 .................