【正文】 磁方案及控制系統的設計【南昌大學電機電器本科畢業(yè)論文原稿word版】密級： NANCHANG UNIVERSITY學 士 學 位 論 文THESIS OF BACHELOR（2006—2010年） 題 目 12KW4極變頻調速同步電動機的電磁方案及控制系統的設計 學 院： 信息工程學院 系 電氣與自動化工程系 專業(yè)班級： 學生姓名：學號： 指導教師：起訖日期： 學士學位論文要求裝訂成冊并應包含以下主要內容一、 畢業(yè)設計（論文）任務書二、開題報告三、南昌大學學士學位論文原創(chuàng)性申明四、畢業(yè)設計（論文）中文摘要外文摘要畢業(yè)設計（論文）全文五、外文資料原文六、外文資料譯文 本科生畢業(yè)設計任務書（工科及部分理科專業(yè)適用） 題目：題目來源：□省部級以上 □市廳級 □橫向 √自選題目性質：□理論研究 √應用與理論研究 □實際應用研究 學 院：信息工程學院 系：電氣工程及其自動化 專業(yè)班級： 電 機 電 器 061 學生姓名： 起訖日期： 指導教師：職稱： 指導教師所在單位： 南昌大學信息工程學院 學院審核（簽名）： 審核日期：二0一0年制 說 明1. 畢業(yè)設計任務書由指導教師填寫，并經專業(yè)學科組審定，下達到學生。2. 進度表由學生填寫，至少每兩周交指導教師簽署審查意見，并作為畢業(yè)設計工作檢查的主要依據。3. 學生根據指導教師下達的任務書獨立完成開題報告，于3周內提交給指導教師批閱。 1 2 3 4 5 6 7 本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目：12KW—4極變頻調速同步電動機電磁方案及控制系統的設計學 院： 信息工程學院 系 電氣工程及其自動化系 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 學 號： 6101106014 姓 名： 指導教師： 填表日期：年月 一、 選題的依據和意義電動機制造是我國機械工業(yè)中較大的行業(yè)之一，它既是關系到各行各業(yè)自動化的重要基礎產品，又是與人類生活密切相關的面廣量大、品種繁多的通用產品。電動機是把電能轉換成機械能的設備，它的主要作用是產生驅動力矩，作為用電器或小型機械的動力源,電動機產品的品種、數量和質量各種性能水平的提高和發(fā)展，都會直接影響國民經濟各部門成套設備的發(fā)展水平。電機數量之多，應用范圍之廣，地位之重要，沒有其它設備所能與之相比。同步電機作為電機的主要類型，其應用是十分廣泛的。同步電機還可以作為電動機使用，對不要求調速的大功率生產機械，常用同步電動機來驅動。大功率同步電動機比同容量的異步電動機功率因數更高，能夠通過調節(jié)礪磁來改善電網的功率因數，這是異步電動機做不到的。此外，同步電機還可以人微言輕同步補償機使用，它實際上是一臺按在交流電網上空轉的同步電動機，專門向電網發(fā)出戌感性或容性的無功功率，滿足電網對無功功率的要求。 因此,研究同步電機對我國電機工業(yè)的發(fā)展與提高有積極意義。國家非常重視大型傳動裝備的國產化，國家“七五”、“八五”、“九五”計劃均把大型傳動交流調速國產化列入重大技術裝備科技攻關項目。 1 二、 國內外研究現狀及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）在交流電網上，人們廣泛使用著交流異步電動機來拖動工作機械。但是，與直流電動機相比，它調速性能差，起動轉矩小，過載能力和效率低。長期以來，在不要求調速的場合，例如風機、水泵、普通機床的驅動中，異步電動機占有主導地位，當然這類拖動中，無形中損失了大量電能。電機很難啟動。隨著電力電子學、微電子技術以及現代控制理論的迅速發(fā)展，在大功率調速傳動領域已出現交流傳動取代直流傳動的趨勢。同步電機與異步電機變頻調速相比較，又具有功率因數高、變頻器容量小、弱磁區(qū)轉矩特性好等優(yōu)點。沿金行業(yè)軋機主傳動已普遍采用交流變頻同步電機調速傳動，并取得了明顯的經濟效益。國家重點發(fā)展的油氣輸送壓縮機調速傳動、船舶電力推進、高速磁懸浮直線電機牽引供電等大型調速傳動裝備也采用交流變頻 同步電機調速傳動。在理論研究方面，建立并完善了叫交交變頻同步電機調速系統設計與運行理論、交交變頻同步電機阻尼繞組理論、交交變頻同步電機設計理論、同步電機磁場定向控制理論、大功率交流電機與電網一體化控制理論、交流調速系統仿真理論及平臺、交交變頻同步電機調速系統工程調整理論與方法、大型交流調速傳動機電振蕩理論與抑制方法等，在國內外學術界具有重要影響，并為大功率交流調速裝備制造和工程應用奠定了基礎。在此基礎上，又連續(xù)突破了5000kw單機容量、單機可逆、雙機傳動等技術難關，在大型軋機主傳動中應用成功。2001年研制成功我國第一臺6MW礦井提升機交交變頻同步電機傳動系統。三、本課題研究內容A變頻調速控制系統電機調速的控制性能，可以歸結為主要是對電機轉矩的控制。而交流電機的可控量是輸入交流電壓、電流，其轉矩與磁場是復雜耦合的，不能簡單地實現解耦控制，所以交流電機的轉矩控制長期以來成為電機調速領域的難題。該技術在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統結構、優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。并且變頻技術所應用到的行業(yè)越來越廣泛,和能源相關的行業(yè)都能用到. 舉例:生活中空調,冰箱,洗衣機等等,工業(yè):起重機等等 直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型，控制電動機的磁鏈和轉矩。 B電磁設計本課題主要是研究設計12kw同步電動機。其次，進行電樞繞組的選擇：,確定繞組的每相串聯導體數,即:Z=ApD,即：3 Snd=，確定電樞繞組的線規(guī)，即，229。再次，確定電機鐵心的長度。,可確定鐵心的長,根據前兩步確定的數據,進行電機參數的計算.本課題的主要計算過程如下：，過載能力及暫態(tài)電抗計算12．主要材料重的計算13．溫升計算四、本課題研究方案 本課題的研究方案主要有三個，方案一，是根據計算程序，首先選擇電樞繞組的規(guī)格和每槽導體數,然后算出定子鐵心長度,最后計算出符合國家有關標準和技術要求的電機參數；方案二：在方案一的基礎上，通過增加每槽導體數，減小電機的鐵心長度，從而達到在滿足技術要求的基礎上，節(jié)省材料，主要是節(jié)省硅鋼片的用量的目的。采用的方法主要是手算和計算機程序算相結合的方法。盡量減少材料的使用，主要是鐵和銅的耗用量，使之更加經濟。 2. 主要特色：進行同步電動機的電磁設計時，既釆用手算的方法，又釆用計算機編程的方法進行計算。方案二為材料最省方案，在滿足技術要求的基礎上使電機的所用材料最省。方案齊全便于用戶選用，且對三個方案進行了詳細的研究，并做出了分析比較。同時還可以避免由于不同功率的電機使用不同的定子沖片和轉子沖片尺寸所造成重新設計模具的浪費，可以提高所生產的電機的經濟性。除了文中特別加以標注引用的 日期： 學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本學位論文屬于不保密□。與感應電動機相比，同步電動機的特點主要有兩條，一是只要電源頻率f不變，電動機的轉速n就是恒定的，不隨負載的大小而變化；二是可通過調節(jié)直流勵磁電流If來調節(jié)電動機的功率因數，可使電機的功率因數cosj=1或具有超前的功率因數，這是同步電動機的一個十分可貴的特點。1第一章 同步電動機的基本結構與原理第一章 同步電動機的基本結構與原理同步電動機由靜止的定子和旋轉的轉子等部分組成。同步電動機主要由定子、轉子以及滑環(huán)、電刷裝置等部件構成。同步電動機轉子由轉子鐵心、勵磁繞組和轉軸、滑環(huán)等構成。這種主磁極旋轉的結構稱為旋轉磁極式結構。隱極式轉子為圓柱行，氣隙均勻。隱極式轉子的機械強度較好，適合于高轉速運行的電動機。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。勵磁繞組為集中式繞組，套裝在主磁極的極身上。凸極式轉子的機械強度較差，適合圓周速度較低、離心力較小的低轉速電動機。同步電動機依靠轉子主磁場與氣隙合成磁場之間的磁拉力而工作的。旋轉磁場切割轉子籠型起動繞組，產生異步起動轉矩使電動機起動。牽入同步后，電動機轉入正常運行?？梢园堰@種N極和S極之間的磁拉力比喻成轉子主磁場B0與氣隙合成磁場B之間由一組彈簧聯系在一起。負