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1、 密级： NANCHANG UNIVERSITY 学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR（ 20062010年 ）题 目： 50KW-4极变频调速同步电动机的电磁设计方案及控制系统的设计学 院： 信息工程学院 系： 自动化系 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电机电器062班 起讫日期： 2010.3.13 2010.6.3 本科生毕业设计任务书（工科及部分理科专业适用）题目： 50KW-4极变频调速同步电动机的电磁设计方案及控制系统的设计题目来源：省部级以上 市厅级 横向 自选题目性质：理论研究 应用与理论研究 实际应用研究学 院： 信息工程学院 系：自动化系 专业
2、班级： 电机电器062班 起讫日期： 2010.3.242010.6. 3 指导教师所在单位： 电气与自动化工程系 学院审核（签名）： 审核日期： 二0一0年制说 明1. 毕业设计任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下达到学生。2. 进度表由学生填写，至少每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕业设计工作检查的主要依据。进度表中的周次是指实际的毕业设计进程中的周次。3. 学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，于3周内提交给指导教师批阅。4. 本任务书在毕业设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文评阅和毕业设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要内容之一。一、毕业设计的主要
3、内容和基本要求（一）主要内容1、 分析同步电动机的工作特性2、 阐述同步电动机的设计理论及其变频调速控制理论方法3、 进行50KW-4极同步电动机设计，给出三套电磁设计方案4、 三套电磁方案的比较分析5、 设计电机的定子冲片、转子冲片、定转子绕组，并给出设计图纸（二）基本要求1、技术要求：额定功率: 50KW 额定电压: 400V相 数：三相 额定功率因数：0.95（滞后）额定转速：1500r/min 额定频率：50Hz 效率：90.6% 定子槽满率：80 85% 2、原始数据： 定子外径：38.5cm 定子内径：26.86cm 定子槽数：36 气隙长度：0.105cm3、参考数据定子绕组电密
4、：8 9A/mm2 气隙磁密：0.73 0.88T（4极） 0.7 0.75T（6极）4、设计要求： 根据原始数据和参考数据设计一台符合技术要求的同步电动机，并给出三个方案，分析电机的材料利用率与效率的关系，掌握设计节能电机和节约材料电机的方法。二、毕业设计图纸内容及张数1、定子冲片图 1张2、转子冲片图 1张3、绕组联接图 1张三、毕业设计应完成的软硬件的名称、内容及主要技术指标（例如：软件、电路板、机电装置、新材料、新制剂、结构模型或其他）四、毕业设计进度计划序号各阶段工作内容起讫日期实施地点1开题报告3.24 4.42周2变频调速同步电动机电磁设计4.7 5.166周3AUTOCAD 制
5、图及外文翻译5.19 5.231周4撰写毕业论文5.26 6.62周5毕业答辩6.9 6.131周五、主要参考资料1 电动机原理与实用技术 王益全编著 科学出版社20052 交流电机动态分析 汤蕴 张奕黄 范瑜编著 机械工业出版社 20043 电机工程手册. 北京：机械工业出版社，19964 电路邱关源编著 华中科技大学大学出版社 20065 电机学 李发海 朱东起编著 科学出版社 20016 电机设计 陈世坤编 机械工业出版社7 AUTOCAD2004 入门与提高 张跃峰等编 清华大学出版社六、毕业设计进度表（本表至少每两周由学生填写一次，交指导教师签署审查意见）第一、二周（3 月24 日至
6、4月4 日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名： 年 月 日第三、四周（ 4 月 7 日至4 月18日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名： 年 月 日第五、六周（ 4 月21 日至5 月 2 日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名： 年 月 日第七、八周（ 5 月 5 日至 5 月16日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名： 年 月 日第九、十周（ 5 月 19日至 5 月 30日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名： 年 月 日第十一周至毕业设计工作结束（ 6月 2 日至 6月13日）学生主要工作：指导教师审查意见：签名： 年 月 日七、其他（学生提交）1开题报告1份 2外文资料
7、译文1份（2000字以上，并附资料原文） 3论文1份（8000字以上） 指 导 教 师： 学科组负责人： 学生开始执行 任务书日期： 学生姓名： 送交毕业设计日期： 本科生毕业设计（论文）开题报告题 目： 50KW-4极变频调速同步电动机的电磁设计方案及控制系统的设计学 院： 信息工程学院 系 电气工程及其自动化 专 业： 电机电器 班 级： 电机电器06级2班 学 号： 6101106080 姓 名： 张亮 指导教师： 黄劭刚 填表日期： 2010 年 3 月 26 日一、 选题的依据及意义电动机运行的同步电机，由于同步电机可以通过调节励磁电流使它在超前功率因数下运行，有利于改善电网的功率因
8、数，因此，大型设备，如大型鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机等，常用同步电动机驱动。低速的大型设备采用同步电动机时，这一优点尤为突出。此外，同步电动机的转速完全决定于电源频率。频率一定时，电动机的转速也就一定，它不随负载而变。这一特点在某些传动系统，特别是多机同步传动系统和精密调速稳速系统中具有重要意义。同步电动机的运行稳定性也比较高。同步电动机一般是在过励状态下运行，其过载能力比相应的异步电动机大。异步电动机的转矩与电压平方成正比，而同步电动机的转矩决定于电压和电机励磁电流所产生的内电动势的乘积，即仅与电压的一次方成比例。当电网电压突然下降到额定值的80左右时，异步电动机转矩往往下降为64
9、左右，并因带不动负载而停止运转；而同步电动机的转矩却下降不多，还可以通过强行励磁来保证电动机的稳定运行。同步电动机变频调速是交流电机调速控制的一个重要方面，它的应用领域十分广泛，其功率覆盖面非常广阔，从瓦级的永磁直流电动机到万千瓦级的大型轧机、窑炉传动电机、鼓风机电机等。大型同步电动机和超大型抽水蓄能电动发电机的变频起动亦属于同步电动机变频调速之列。近期来永磁同步电动机的迅速发展，使同步电动机变频调速技术的应用愈来愈多。在调速系统中采用同步电动机有以下优点：1、同步电动机的转速与电源的基波频率之间保持着严格的同步关系，只要精确的控制变频电源的频率就能准确的控制电机的速度，调速系统无需反馈控制。
10、这样，可以用同一个变频电源方便的实现对多台同步电动机的集中控制，使其能够达到到调速的目的，而且同步协同。 2、同步电动机有异步电动机所不具有的优点，它对转矩扰动具有较强的抗干扰能力，做出的反应较快。这是由于只要同步电动机的功角做适当变化就能改变负载转矩，而转速始终维持在原同步速不发生变化，因此转动部分的惯性不会影响同步电动机对转矩响应的快速。相反，异步电动机负载转矩变化时，必须要求转差率变化才能改变电磁转矩，电机转速也要相应的改变，而转动部分的惯性阻碍了响应的快速性。这样，同步电动机比较适合于要求对负载转矩变化做出快速反应的交流调速系统当中。3、因为同步电动机能从转子侧进行励磁，即使极低的频率
11、下也能运行，因此它的调速范围比较宽。异步电动机转子电流靠电磁感应产生，在很低的频率情况下转子中很难产生必需的电流，所以它的工作频率受到限制，调速范围比较窄。4、同步电动机可以通过调节转子励磁来调节电机的功率因数，因此有可能使之运行在功率因数为1的状态下。此时的电枢铜耗最小，由此也可减少变频器容量。5、异步电机须从电源侧吸收滞后的无功电流，即电机电流在相位上滞后于逆变器的输出电压。此时如采用晶闸管逆变器，必须采用强迫换流措施，要求有复杂的换流回路、昂贵的换流电容器和具有快速关断能力的快速晶闸管，还伴随有不小的换流损耗。而在同步电动机调速系统中，由于同步电动机能运行在超前功率因数下，有可能利用电动机的反电动势实现负载换流，克服了强迫换流的弊病。由此可以得出，同步电动机虽然本身结构稍微复杂，但采用变频调速技术后具有自己独特之处，在交流传动领域内和异步电动机一样有着重要的作用。二、同步电动机简介同步电动机的转子机构有隐极式和凸极式之分，按励磁方式分有直流励磁、永久磁铁、反
