20kw4极变频调速同步电动机电磁方案与控制系统设计001

《20kw4极变频调速同步电动机电磁方案与控制系统设计001》由会员分享，可在线阅读，更多相关《20kw4极变频调速同步电动机电磁方案与控制系统设计001（94页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、密级：NANCHANG UNIVERSIT 学 士 学 位 论 文 THESIS OF BACHELOR2006 2010 年 题 目20kw-4极变频调速同步电动机电磁方案 及控制系统设计学 院： 信息工程学院 系 电气工程及其自动化系专业_ 电机电器06级1班 学生： 马童国 _ 6101106017 指导 黄劭刚 职称： 教授 起讫日期： 2010.3.14 2010.6.06 本科生毕业设计任务书工科及部分理科专业适用题目：20kw-4极电励磁同步电动机电磁方案及控制系统设计 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

2、 系： 电气工程及其自动化 专业_ 电机电器061班 学生： 马童国 学号 6101106017 起讫日期： 2010.3.14 2010.6.06 指导 黄劭刚 职称： 教授 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,

3、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容之一。一、 毕业设计的主要容和基本要求 一 主要容 1.分析同步电动机结构,运行原理 2 阐述同步电动机的设计思路 3 进行20KW-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1、技术要求：额定功率: 20KW额定电压: 400V相 数：三相Y接法 额定功率因数：0.95额定转速：1500r/min额定频率：50Hz 效率：88.5% 定子槽满率：80 85%2、原始数据： 定子外径 ：30 定子径：20.93定子槽数 ：36 气隙长度：0.3

4、、参考数据定子绕组电密：7 9.5A/mm2 气隙磁密：0.73 0.88T4极 0.7 0.75T6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,并设计交流变频调速控制系统,实现电动机的高性能运行。二、 毕业设计图纸容及数1、定子冲片图 1 2、转子冲片图 1 3、绕组联接图 1三、毕业设计应完成的软硬件的名称、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、结构模型或其他软件：CAD、MATLAB四、毕业设计进度计划序号各阶段工作容起讫日期实施地点1毕业实习第

5、一周第三周2论文的开题报告第四周第五周3复算电机的各种参数第六周第九周4上机设计三个优化方案第十周第十二周5用Autocad制图第十二周第十三周6写毕业论文第十四周第十五周7论文答辩第十五周第十六周五、 主要参考资料1电机设计 世坤编 机械工业 2电机学 发海等合编 科学 3. 电机学 戴文进 徐龙权 清华大学4交流电机及系统的分析 高景德 发海 清华大学5.电机与电力拖动 邱阿瑞 电子工业6.交流调速控制系统 德华 电子工业六、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 月 日至 月 日学生主要工作：指导教师审查意见：签名： 年 月 日第三、四周 月 日至

6、月 日学生主要工作：指导教师审查意见：签名： 年 月 日第五、六周 月 日至 月 日学生主要工作：指导教师审查意见：签名： 年 月 日第七、八周 月 日至 月 日学生主要工作：指导教师审查意见：签名： 年 月 日第九、十周 月 日至 月 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 月 日至 月 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：送交毕业设计日期：本科生毕业设计论文开题报告 题

7、 目：20kw-4极电励磁同步电动机电磁方案及控制系统设计 学 院： 信息工程学院 系 自动化系 专 业： 电气工程及其自动化电机电器方向班 级： 电机电器061班 学 号： 6101106017 _ 马童国 指导 黄劭刚 填表日期： 2010 年 3 月 22 日一、 选题的依据及意义在用电系统中,电动机作为主要的动力设备而广泛地应用于工农业生产、国防、科技及社会生活等各个方面。电动机负荷约占总发电量的60%70%,成为用电量最多的电气设备。根据采用的电流制式不同,电动机分为直流电动机和交流电动机两大类,其中交流电动机拥有量最多,提供给工业生产的电量多半是通过交流电动机加以利用的。交流电动机

8、的诞生和发展已有一百多年的历史,至今已研究、制造了形式多样、用途各异的各种容量、各种品种的交流电动机。交流电动机分为同步电动机和异步异步电动机两大类。电动机的转子转速与定子电流的频率保持严格不变的关系,即是同步电动机；反之,若不保持这种关系,即是异步电动机。根据统计,交流电动机用电量占电机中用电量的85%左右,可见交流电动机应用的广泛性及其在国民经济中的重要地位。众所周知,直流电动机的转速容易控制和调节,在额定转速以下,保持励磁电流的恒定,可用改变电枢电业的方法实现转矩调速；在额定转速以上,保持电枢电压恒定,可用改变励磁的方法实现恒功率调速。采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态

9、调速特性。因此,长期以来的变速传动领域中,直流调速一直占据主导地位。但是,由于直流电动机本身结构上存在机械式换向器和电刷这一致命弱点,这给直流调速系统的开发和应用带来了一系列限制,即：机械式换向器表面的线速度及换向电流、电压有一极限容许值,这就限制了单机的转速和功率。如要超过极限容许值,则大大加大电机制造的成本和难度,以及调速系统的复杂性。因此,在工业生产中,对一些要求特高转速、特大功率的场合则根本无法采用直流调速方案。为了使机械换向器能够可靠工作,往往增大电枢和换向器直径,导致电机转动惯量很大。对于快速响应的生产工艺,采用直流调速方式难以实现。机械换向器必须经常检查和维修,电刷必须定期更换。

10、这就表明了直流调速系统维检工作量大,维修费用高,同时停机检修的更换电刷也直接影响了正常生产。在一些易燃易爆的场合,一些多粉尘、多腐蚀性气体的生产场合不能或不宜使用直流电动机。由于直流电动机在应用中存在着这样的一些限制,使得直流调速系统的应用也相应受到了局限。交流电机有两种：异步电机和同步电机。同步电机主要作发电机用,电力系统中的电能几乎全是通过同步发电机产生的；但同步电机也作电动机适用,如应用于某些大型生产机械的拖动系统中,其功率达数百或数千千瓦。同步电动机有其独特的优点：稳定运行时转速恒定同步速,只与电源频率有关,不随负载和电压的变化而变化；运行稳定性好,具有较强的过载能力；功率因数较高,因

11、为同步电动机可以通过调节其励磁电流提高功率因数,可在功率因数为1的状态下运行；还能改善电网的功率因数,即在领先的功率因数下运行；运行效率高,低速运行时尤为明显；对于大容量电动机,同步电动机体积反而比异步电动机小；随着电力电子技术与控制技术的进步和发展,同步电动机也能实现变频调速,在大容量电力拖动场合,同步电动机的控制性能优于异步电动机。随着电力电子技术的发展,同步电动机历来只能恒速运行的状况已被改变,同步电动机和一部电动机一样都能调速,过去阻碍同步电动机广泛应用的起动、振荡和失步等问题已经得到解决。同步电动机变频调速的应用领域十分广泛,其功率覆盖面大,从数瓦德微型同步电动机到数千瓦的大型同步电

12、动机。超大型抽水蓄能电动发电机的变频起动也属于同步电动机变频调速之列。同步电动机变频调速的基本原理和方法以及所用的变频装置都和异步电动机变频调速大体相同。但是,同步电动机变频调速也有其独自的一些优点。同步电动机转速与电源的基波频率之间保持着严格的同步关系 数中p为电动机的极对数。从式中看出,只要精确地控制变频电源的基波频率就能准确地控制电动机的转速。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,这对于改善电网的功率因数有利。若电动机运行在=1的状态下,电机的电枢电流最小,变频器容量可减小。同步电动机对负载转矩扰动具有较强承受能力,这是因为只要同步电动机的公角作适当变化就能改变电磁转矩,而转速始终维持在原