【正文】 表或撰寫的成果。 《電機(jī)設(shè)計(jì)》 西安交通大學(xué) 陳世坤 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 20xx 年 3 月。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，為效率最高方案，在滿足技術(shù)要求的基礎(chǔ)上使電機(jī)的效率的達(dá)到最高。 ： 進(jìn)行電動(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。 隙磁密 ,可確定鐵心的長度 .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)算過程如下： ，過載能力及暫態(tài)電抗計(jì)算 12．主要材料重的計(jì)算 13．溫升計(jì)算 三、 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 子鐵心長度 ,最后計(jì)算出符合國家有關(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 ,通過減小每槽導(dǎo)體數(shù) ,在保持磁密不變的情況下 ,相應(yīng)的增加電機(jī)鐵心的長度 ,從而達(dá)到減小銅耗 ,最終達(dá)到提高效率的目的 .方案三：在方案一的基礎(chǔ)上，通過增加每槽導(dǎo)體數(shù)，減小電機(jī)的鐵心長度，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發(fā)電機(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。此外，還對(duì)原子能、磁流體、地?zé)?、太陽能、風(fēng)力和燃?xì)廨啓C(jī)用于發(fā)電方面進(jìn)行了一系列試驗(yàn)研究工作。 （三）標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度不斷提高 在電機(jī)零部件和安裝尺寸、基座號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化方面也進(jìn)行了大量工作，形成了自己的體系，還只定了許多國際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)。隨著材料領(lǐng)域方面的發(fā)展，好的材料也將越來越多，價(jià)格也將越來越便宜，電機(jī)使用的材料也將越 來越好，性能也隨之變好。其他像感應(yīng)電機(jī)的單繞組多速繞組和三角形 — Y 混合聯(lián)接繞組，同步電機(jī)的無刷勵(lì)磁、靜止半導(dǎo)體勵(lì)磁、諧波勵(lì)磁和整塊磁極，直流電動(dòng)機(jī)的晶閘管供電和無槽電樞以及雙冷水技術(shù)。 （二） 積極采用新技術(shù)、新材料、 新結(jié)構(gòu)和新工藝。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用電量的增加和設(shè)備所需要的動(dòng)力增大等因素的影響，單機(jī)容量將迅速增大，這樣才能更好地為經(jīng)濟(jì)作出貢獻(xiàn)，兩者相輔相成，互相促進(jìn)對(duì)方的發(fā)展。 隨著科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電機(jī)制造工業(yè)也將發(fā)生很大的變化，下面就對(duì)其作簡要介紹。隨著交流變頻器電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，依靠性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，替代部分直流電機(jī)，使直流電機(jī)市場(chǎng)萎縮。其主要原因是，企業(yè)積極實(shí)施國家節(jié)能政策，風(fēng)電生產(chǎn)項(xiàng)目的效果顯著。 20xx 年以來，雖然我國經(jīng)受了全球經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響，部分產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值呈下降趨勢(shì)。在總產(chǎn)量中，大中型電機(jī)產(chǎn)量為 萬千瓦，增速減緩 個(gè)百分點(diǎn)；小型交流電機(jī)產(chǎn)量為 萬千瓦，同比增長 %，增速同比減緩 個(gè)百分點(diǎn)；直流電機(jī)產(chǎn)量 萬千瓦，同比降低 %，增速同比減緩 個(gè)百分點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示， 20xx 年上半年，全行業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)值 億元，同比增長 %。作為勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，我國發(fā)展電機(jī) 制造業(yè)有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。 電機(jī)行業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)的行業(yè)。中華人民共和國成立后，電機(jī)工業(yè)才獲得迅速的發(fā)展，產(chǎn)品的品種、數(shù)量不斷增加，技術(shù)水平逐步提高。另外，變頻技術(shù)應(yīng)用中帶來的諧波、電磁干擾和電 源系統(tǒng)功率因數(shù)下 降等問題也必將得到逐步解決。 變頻技術(shù)正在給形形色色的家電帶來新的革命，并將給用戶帶來更大的福音。如變頻空調(diào)， 20xx 年度中國空調(diào)市場(chǎng)總結(jié)報(bào)告顯示， 20xx 年變頻空調(diào)產(chǎn)品的總銷量達(dá)到了 195 萬臺(tái)左右，總體市場(chǎng)占有率達(dá)到了 %，比去年微幅上升了近 個(gè)百分點(diǎn)。 另外，變頻技術(shù)也被應(yīng)用到電磁爐、電飯煲等其他家電以及照明系統(tǒng)中，成 為家電業(yè)的一個(gè)嶄新的亮點(diǎn)。特設(shè)的靜聲程序，噪聲在 55d B(A)以下。該公司生產(chǎn)的 “變頻王 ”洗衣機(jī)，采用先進(jìn)的無刷直流變頻電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制，洗滌轉(zhuǎn)速和節(jié)拍可同時(shí)改變，速度控制靈活，可洗滌從絲綢到牛仔不同質(zhì)地的所有衣物，根據(jù)衣物質(zhì)地選擇不同脫水轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到高洗凈、低磨損、免纏繞的效果。如日本夏普公司開發(fā)的 ESA80E 型變頻洗衣機(jī)，其洗滌噪聲僅為 28d B，脫水噪聲為 40d B，脫水振動(dòng)減少一半，與 8 年前該公司的 ESB55 機(jī)型（耗電 260Wh）相比，現(xiàn)在的 ESA80E 機(jī)型 (耗電 85Wh)的耗電約為老機(jī)型的 1/3。三是噪聲低、振動(dòng)小。二是節(jié)能。同時(shí)，在洗滌桶和波輪低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也能產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩。變頻洗衣機(jī)具有三大特點(diǎn)：一是提高了洗滌效果。 變頻洗衣機(jī)變頻波輪式洗衣機(jī)于 20 世紀(jì) 90 年代初最先由日本三菱公司推出，隨后新西蘭公司也推出了變頻攪拌式洗衣機(jī)。海爾在 1998 年開發(fā)出國內(nèi)第一臺(tái)變頻冰箱后，經(jīng)過幾年的不懈努力，依靠整合全球化資源，與日本三洋株式會(huì)社合作，在中國投產(chǎn)建立了最新一代的三相直流變頻壓縮機(jī)工廠，由此改寫了國內(nèi)企業(yè)進(jìn)口變頻壓縮機(jī) 的歷史，也使變頻冰箱可低成本大批量生產(chǎn)，使變頻冰箱更加貼近于尋常百姓。目前，日本中高檔冰箱中 95%以上采用了 變頻技術(shù)，歐美等發(fā)達(dá)國家也在大力推廣普及變頻冰箱。 其次是電冰箱，由于它處于全天工作，功耗及噪聲問題嚴(yán)重。即較低速時(shí)采用 PWM 控制，保持 U/f 為一定 ；當(dāng)轉(zhuǎn)速大于一定值時(shí)，將調(diào)制度固定在最大值附近，通過改變直流斬波器的導(dǎo)通占空比，提高逆變器輸入直流電壓值，從而保持變頻器輸出電壓和轉(zhuǎn)速成比例，這一區(qū)域稱為 PAM 區(qū)。近年來，新式的空調(diào)器已采用無刷直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，其節(jié)能效果相對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)變頻又提高了約 10%15%。 20 世紀(jì) 70 年代，在歐美等發(fā)達(dá)國家率先將變頻技術(shù)應(yīng)用到空調(diào)、微波爐、電冰箱、洗衣機(jī)等家電產(chǎn)品中，從而給家電產(chǎn)業(yè)帶來了一場(chǎng)新的革命。這樣勢(shì)必帶來起動(dòng)頻繁、噪聲大、電機(jī)壽命短、溫度穩(wěn)定性差以及能耗高等一系列弊端。 變頻調(diào)速技術(shù)在家電中的應(yīng)用 通常，家用電器用得最多的是單相異步電動(dòng)機(jī)，靠電容或電阻分相。 變頻器的構(gòu)成 ： 異步電機(jī)的變頻調(diào)速是通過變頻器實(shí)現(xiàn)的。只要設(shè)法改變?nèi)嘟涣麟妱?dòng)機(jī) 的供電頻率 f, 就可以十分方便地改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n, 比改變極對(duì)數(shù) p 和轉(zhuǎn)差率 s 兩個(gè)參數(shù)簡單得多。 從結(jié)構(gòu)上看，靜止變頻調(diào)速裝置可分為交 直 交變頻、交 交變頻兩種方式。為此，要在 降頻的同時(shí)還要降壓，這就要求頻率與電壓協(xié)調(diào)控制。 實(shí)際上 僅僅改變電動(dòng) 機(jī)的頻率并不能 獲得良好的變頻特性。變頻調(diào)速是通過 改變定子電源 頻率來改變同步 頻率實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速的。 變頻調(diào)速基本原理 ： 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為 : n = n1 (1s )=60f(1s)/p (1) 式中 : n — 電機(jī)的轉(zhuǎn)速， r/min n1 — 同步轉(zhuǎn)速， r/min p — 磁極對(duì)數(shù) s — 轉(zhuǎn)差率， % f — 頻率， Hz 由轉(zhuǎn)速公式（ 1）可知 , 我們可以通過改變極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)差率和頻率的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電機(jī)的調(diào)速。它能實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為 l，輸入電流為正弦且能四象限運(yùn)行，系統(tǒng)的功率密度大。為此，矩陣式交 交變頻應(yīng)運(yùn)而生。 VVVF 變頻、矢量控制變頻、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻都是交 直 交變頻中的一種。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制方法的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由 于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等 效直流電動(dòng)機(jī) 控制過程中所用 矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。 矢量控制變頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方法為：將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流 Ia、 Ib、 Ic 通過三相 —二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流 Ia Ib 1，再通過按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 Im It1。但是，這種控制方式在低頻時(shí)，由于輸出電壓較小，受定子電阻壓降的影響比較顯著，故造成輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。歐、美、日等發(fā)達(dá)國家的 VVVF 變頻器已投入市場(chǎng)并廣泛應(yīng)用。 20 世紀(jì) 70 年代，脈寬調(diào)制變壓變頻 (PWMVVVF )調(diào)速的研究引起了人們的高度重視。從 20 世紀(jì) 60 年代后期開始，電力電子器件經(jīng)歷了從 SCR(晶閘管 )、 GTO(門極可關(guān)斷晶閘管 )到今天的 IGBT(絕緣柵雙極型晶體管 )、 HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管 )的轉(zhuǎn)變過程。 變頻調(diào)速技術(shù)： 變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展回顧 ： 隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及控制理論的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用到電機(jī)控制領(lǐng)域?？煽康馗吖β实燃?jí)的開關(guān)裝置，以及近幾十年來由于“固態(tài)革命” 產(chǎn)生的微處理機(jī)，使電氣拖動(dòng)領(lǐng)域的控制水平大大提高。更好的鐵磁和絕緣材料的不斷研制，使功率密度比早起電機(jī)的功率密度高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。電機(jī)的推廣應(yīng)用，僅僅跟隨著電網(wǎng)擴(kuò)張的腳步。當(dāng)時(shí)，美國為完成電氣化的進(jìn)程又花了 30 年的時(shí)間，而且直至 20世紀(jì) 30年代，美國的農(nóng)村配電系統(tǒng)還沒有完成。 電機(jī)歷史上主要的里程碑是， 1888 年尼古拉 *特斯拉發(fā)明了三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)兵申請(qǐng)了專利。在此項(xiàng)工作中，愛迪生提出將電能從集中的發(fā)電站輸出，然后對(duì)用戶進(jìn)行分配這個(gè)全新概念。此后，人們對(duì)電機(jī)的興趣一直停留在實(shí)驗(yàn)室階段和好奇的狀態(tài)。主要有提高電動(dòng)機(jī)的效率、減少能源的使用，減少 CO2 的排放量，減少電動(dòng)機(jī)所用材料等等，總之，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的作用 。所以我斷言，同步電動(dòng)機(jī) 取代異步電動(dòng)機(jī)成為國民生產(chǎn)中主要的動(dòng)力來源是一種趨勢(shì)。 大家應(yīng)該都知道，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是靠電能。例如，在交通運(yùn)輸中，鐵道機(jī)車和城市電車是由牽引電機(jī)拖動(dòng)的；在航運(yùn)和航空中，使用船舶電機(jī)和航空電機(jī)；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，電力排灌設(shè)備、打谷機(jī)、榨油機(jī)等都是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的；在國防、文教、醫(yī)療及日常生活中，也廣泛應(yīng)用各種小功率電機(jī)和微型電機(jī)。 電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械能，用來驅(qū)動(dòng)各種用途的生產(chǎn)機(jī)械。 發(fā)電機(jī) 是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng)，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。 伴隨著電能的日趨普及以及在國民生產(chǎn)中日趨重要 的地位，電能的生產(chǎn)、輸送和使用等將日益被人們重視并伴隨著著技術(shù)的發(fā)展，而在電能的生產(chǎn)、輸送、使用等方面，電機(jī)起著重要的作用。大家都知道，電能是一種無污染，高效，清潔的能源。隨著環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重與人類對(duì)高品質(zhì)環(huán)境的要求日趨加劇的矛盾日趨激化，這種獲得動(dòng)能的模式最終會(huì)被完全的取代。 4. 本任務(wù)書在畢業(yè)論文完成后，與論文一起交指導(dǎo)教師，作為論文評(píng)閱和畢業(yè)論文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)論文進(jìn)程中的周次。 密級(jí)： NANCHANG UNIVERSITY 學(xué) 士 學(xué) 位 論 文 THESIS OF BACHELOR （ 20xx— 20xx 年） 題 目： 40KW6 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) 學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 系： 電氣工程及其自動(dòng)化系 專 業(yè)： 電機(jī)電器 起訖日期： 摘要 2 本科生 畢業(yè)論文任務(wù)書 (文理科專業(yè)適用 ) 題目： 40KW6 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（ 062）班 起訖日期： 指導(dǎo) 教師所在單位： 南昌大學(xué) 學(xué)院審核（簽名）： 審核日期：