75kw-4極變頻調速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)畢業(yè)設計（含外文翻譯）

1、<p>　　密級： </p><p>　　學 士 學 位 論 文</p><p>　　THESIS OF BACHELOR</p><p>　?。?006—2010年）</p><p>　　題 目75kw-4極變頻調速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　學

2、院：信息工程學院 系 電氣工程及其自動化系</p><p>　　專業(yè)班級： 電機電器062班 </p><p>　　學生姓名： ** 學號： ** </p><p>　　指導教師： ** 職稱： 教 授 </p><p>　　起訖日期： 2010

3、.3.24 ~ 2010.6.8 </p><p>　　本科生畢業(yè)設計任務書</p><p>　?。üた萍安糠掷砜茖I(yè)適用）</p><p>　　題目：75kw-4極變頻調速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　題目來源：□省部級以上 □市廳級 □橫向 □自選</p><p>

4、　　題目性質：□理論研究 □應用與理論研究 □實際應用研究</p><p>　　學 院： 信息工程學院 系：電氣工程及其自動化</p><p>　　專業(yè)班級： 電機電器062班 </p><p>　　學生姓名： ** 學號 ** </p><p>　　起訖日期：

5、 2010.3.24 ~ 2010.6.8 </p><p>　　指導教師： ** 職稱： 教 授 </p><p>　　指導教師所在單位： </p><p>　　學院審核（簽名）： </p>&

6、lt;p>　　審核日期： </p><p><b>　　二0 一0年制</b></p><p><b>　　說 明</b></p><p>　　畢業(yè)設計任務書由指導教師填寫，并經(jīng)專業(yè)學科組審定，下達到學生。</p><p&

7、gt;　　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(jù)。進度表中的周次是指實際的畢業(yè)設計進程中的周次。</p><p>　　學生根據(jù)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。</p><p>　　本任務書在畢業(yè)設計完成后，與論文一起交指導教師，作為論文評閱和畢業(yè)設計答辯的主要檔案資料，是學士學位論文成冊的主要內容之一。<

8、/p><p>　　本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　題 目 75kw-4極變頻調速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　學 院： 信息工程學院 系 電氣工程及其自動化系 </p><p>　　專 業(yè)： 電機電器及其控制 </p><p&

9、gt;　　班 級： 電機電器06級2班 </p><p>　　學 號： ** </p><p>　　姓 名： ** </p><p>　　指導教師： ** </p><p>　　填

10、表日期： 2010 年 3 月 20 日</p><p>　　一、選題的依據(jù)及意義</p><p>　　在自然界各種能源中，電能具有大規(guī)模集中生產(chǎn)、遠距離經(jīng)濟傳輸、智能化自動控制的突出特點，它不但成為人類生產(chǎn)和活動的主要能源，而且對近代人類文明的產(chǎn)生和發(fā)展起到了重要的推動作用。與此相呼應，作為電能生產(chǎn)、傳輸、使用和電能特性變化的核心裝備，電機在現(xiàn)代社會所有行業(yè)和部

11、門中也占據(jù)著越來越重要的地位。</p><p>　　電動機廣泛應用于工業(yè)、商業(yè)、公用設施和家用電器等各種領域，作為風機、水泵、壓縮機、機床等各種設備的動力。電動機的用電量一般均占到各國工業(yè)用量的70%左右，為其全部用電量的50%左右，因此，電動機系統(tǒng)能效水平的提高將可節(jié)約大量的電能。美國1994年統(tǒng)計，僅在工業(yè)加工過程中電動機系統(tǒng)就消耗了6790億kw h的電能。據(jù)統(tǒng)計，如采用目前已成熟的節(jié)能技術和產(chǎn)品，可節(jié)約1

12、1%~18%的電能，也即每年可節(jié)約750~1220kw h，同時每年相應可節(jié)約電費36~58億美元，并且由于電能的節(jié)約可大大減緩或減少對電站或發(fā)電設備的投資與建設。另外，目前的電力生產(chǎn)，大多數(shù)國家仍以火力發(fā)電為主，其生產(chǎn)過程中排出的CO2等氣體構成地球溫室氣體的主要部分，對氣候環(huán)境帶來很大影響，英國測算其1995年電動機系統(tǒng)總用電量為1300億kw h，為產(chǎn)生這些電能排放到空中的碳為2400萬t，相當于英國該年所以能源生產(chǎn)所排放碳總量的

13、17%。根據(jù)1997年京都協(xié)定書，各國均要需減少溫室氣體的排放，歐盟在2008~2012年要比1990年排放水平降低8%，其中英國需減少12.5%。電動機系統(tǒng)能效水平的提高所帶來的電能節(jié)約，可大大</p><p>　　由于工業(yè)部門的用電量往往占據(jù)各國總發(fā)電量的相當大部分，所以不少國家政府對電機系統(tǒng)在工業(yè)部門中的用電情況頗為重視。美國能源部從1993年開始在工業(yè)部門中啟動了“電動機挑戰(zhàn)計劃”。預計通過該計劃，可使整

14、個工業(yè)部門電動機系統(tǒng)的效率提高14.8%，每年可節(jié)約電能850億kw h，并相應地每年可減少2000萬t的碳排放到大氣中，由此可見，提高電動機的功率對工業(yè)部門具有重要意義。</p><p>　　同步電動機的研究為滿足這一要求提供了一條良好的發(fā)展方向。</p><p>　　用同步電動機來拖動某些大功率并且本身沒有調節(jié)速度要求的生產(chǎn)機械，比如空氣壓縮機、大型鼓風機、電動發(fā)電機組等，更為合適。這

15、是因為，大功率同步電動機與同容量的異步電動機相比較，同步電動機的功率因數(shù)高。在運行時，它不僅不使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，相反地，卻能夠改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，這點是異步電動機做不到的，其次，對大功率低轉速的電動機，同步電動機的體積比異步電動機要小些。</p><p>　　隨著半導體整流技術的發(fā)展，同步電動機可以不用直流勵磁機勵磁，而是用交流電流可控硅整流后勵磁。有些同步電動機還采用旋轉半導體整流勵磁。這樣就把轉子上的集電

16、環(huán)與電刷裝置去掉了，對有些要求防爆的用戶來說，是很安全的。</p><p>　　要想讓同步電動機應用更加廣泛，就要利用到變頻調速技術。</p><p>　　變頻調速技術是近年來電氣傳動方面的一個研究熱點。其以優(yōu)的調速和動靜態(tài)性能、高效率、高功率因數(shù)、節(jié)能效果、廣泛的應用普及范圍及其它許多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途和發(fā)展最為迅速的技術之一。變頻調速技術的發(fā)展與電力電子器件制造技術、變流

17、技術、控制技術、微型計算機和大規(guī)模集成電路的高速發(fā)展是密切相關的。它將電子、自動控制、微電子、電機學等技術有機地結合在一起?，F(xiàn)今，變頻調速已廣泛應用于冶金、機械、紡織、化工等工業(yè)。</p><p>　　二、國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）</p><p>　　中國于1998年頒發(fā)了“節(jié)約能源法”，并從20世紀90年代后期開始，對若干重要用能產(chǎn)品規(guī)定了最低能效限值，鼓勵節(jié)能產(chǎn)品的生產(chǎn)和

18、應用，實施了節(jié)能產(chǎn)品的認證制度。電動機作為重要的用能產(chǎn)品也于本世紀列入了上述的節(jié)能認證計劃。2002年1月正式頒發(fā)了“中小型的三相異步電動機能效限定值和節(jié)能評價值（GB18613-2002）”標準。改標準規(guī)定了兩套電動機效率指標，一者為目前所產(chǎn)生的電動機的平均效率水平，后者比前者提高2~3個百分點，為節(jié)能電動機的效率水平。該標準的目的是通過最低效率限值的實施，淘汰目前沖擊市場正常秩序的劣質耗能產(chǎn)品，逐步實現(xiàn)市場從一般效率電動機向最效率電

19、動機的過渡，由于中國目前的電動機基本技術要求符合IEC標準，因此中國的電動能效標準以歐盟EU-CEMEP的eff2指標作為最低效率限值，以歐盟EU-CEMEP的eff1指標最為節(jié)能評價值。</p><p>　　目前中國中小型電動機約有300多個系列，近1500個品種，隨著中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，近年來交流電動機的產(chǎn)量增長較快，尤其是2003年產(chǎn)量達到8920萬KW，比2002年增長了26.2%。目前國內生產(chǎn)的主要是Y

20、系列三相異步電動機，年產(chǎn)量占電動機總產(chǎn)量的3/4。該系列產(chǎn)品時20世紀80年代初期開發(fā)的國內第一個符合IEC標準的系列產(chǎn)品，其功率范圍為0.55~250KW，機座號范圍為80~315在Y系列電動機的基礎上，還開發(fā)了繞線轉子型電動機，變極多速電動機、電動制動電動機等18個低生系列產(chǎn)品。90年代，為了進一步提高中國低壓三相相步電動機在國際市場上的競爭能力，更好地滿足國內外用戶的需要，又組織開發(fā)完成了Y2系列三相異步電動機。該系列產(chǎn)品功能范圍

21、為0.12~315KW，機座號范圍為63~355，形成了一個完整的低壓三相異步電動機系列。本世紀初，為響應國家保護環(huán)境，淘汰熱軋硅鋼片，推廣采用冷軋硅鋼片的相關政策。根據(jù)冷軋硅鋼片的特點，完成了采用冷軋硅鋼片的Y3新系列三相相步電動機的開發(fā)，該系列產(chǎn)品的能效指標符合2002年1月頒發(fā)的“中小型三相異步電動機能效限定值和節(jié)能評價值（GB18613-200</p><p>　　目前變頻調速的主要方案有：交-交變頻調速

22、、交-直-交變頻調速、同步電動機自控式變頻調速、正弦波脈寬調制（SPWM）變頻調速、矢量控制變頻調速和直接轉矩控制等。這些變頻調速技術的發(fā)展很大程度上依賴于大功率半導體器件的制造水平。</p><p>　　控制方法、控制策略的應用：由于電力電子電路良好的控制特性及現(xiàn)代微電子技術的不斷進步，使幾乎所有新的控制理論，控制方法都得以在交流調速裝置上應用和嘗試。從最簡單的轉速開環(huán)恒壓頻比控制發(fā)展到基于動態(tài)模型按轉子磁鏈定

23、向的矢量控制和基于動態(tài)模型保持定子磁鏈恒定的直接轉矩控制。近年來電力電子裝置的控制技術研究十分活躍，各種現(xiàn)代控制理論（如自適應控制和滑模變結構控制）、智能控制（如專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法等）和無速度傳感的高動態(tài)性能控制都是研究的熱點。</p><p><b>　　三、本課題研究內容</b></p><p>　　本課題主要是研究設計75kw變頻調速同步電動

24、機及其控制系統(tǒng)。</p><p>　　首先是變頻器的設計，包括：</p><p><b>　　硬件電路的設計</b></p><p><b>　　系統(tǒng)硬件框圖設計</b></p><p><b>　　硬件原理圖設計</b></p><p><b&g

25、t;　　程序結構設計</b></p><p><b>　　主程序設計</b></p><p><b>　　中斷服務程序設計</b></p><p>　　然后根據(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電動機的主要規(guī)格，即：容量，額定相電壓，額定相電流，同步轉速。其次，進行電樞繞組的選擇：1.根據(jù)線負

26、荷的范圍,確定繞組的每相串聯(lián)導體數(shù),即:.2.根據(jù)公式確定每槽導體數(shù),即：.3.根據(jù)槽滿率，確定電樞繞組的線規(guī)，即，。再次，確定電機鐵心的長度。1.先確定硅鋼片磁密，使硅鋼片充分的利用。2.根據(jù)第二步確定的繞組可以確定每極磁通。3.根據(jù)每極磁通及氣隙磁密,可確定鐵心的長度.最后,根據(jù)前兩步確定的數(shù)據(jù),進行電機參數(shù)的計算.</p><p>　　本課題的主要計算過程如下：</p><p>&l

27、t;b>　　1.主要規(guī)格的確定</b></p><p><b>　　2.主要尺寸的確定</b></p><p>　　3.電樞鐵心及電樞繞組的確定</p><p><b>　　5.磁路計算</b></p><p><b>　　6.勵磁繞組計算</b></p

28、><p><b>　　7．溫升計算</b></p><p>　　最后是電動機控制系統(tǒng)的設計，包括：</p><p>　　1、主回路控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　2、勵磁回路控制系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　四、本課題研究方案</b></p><

29、p>　　本課題的研究方案主要有三個，方案一，是根據(jù)計算程序，首先選擇電樞繞組的規(guī)格和每槽導體數(shù),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(shù)；方案二：在方案一的基礎上,通過減小每槽導體數(shù),在保持磁密不變的情況下,相應的增加電機鐵心的長度,從而達到減小銅耗,最終達到提高效率的目的.方案三：在方案一的基礎上，通過增加每槽導體數(shù)，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

30、的目的。</p><p>　　方案二與方案一主要是通過增加材料耗用來提高效率的目的，方案三與方案一主要是通過犧牲效率來達到節(jié)省材料的目的。采用的方法主要是手算和計算機程序算相結合的方法。</p><p>　　五、研究目標、主要特色及工作進度</p><p><b>　　1.研究目標：</b></p><p>　　根據(jù)用戶

31、提出的產(chǎn)品規(guī)格，技術要求，設計出滿足用戶要求的性能好，體積小，結構簡單，運行可靠的電動機。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。主要研究通過增加材料的耗用來達到提高效率和以犧牲效率來達到節(jié)省材料的目的。</p><p><b>　　2. 主要特色：</b></p><p>　　進行發(fā)電機的電磁設計時，既釆用手算的方法，又釆用計算機編程的方法進行計算。

32、本課題研究了三個方案，方案一為折中方案，在滿足技術要求的基礎上設計的方案。方案二，為效率最高方案，在滿足技術要求的基礎上使電機的效率的達到最高。方案三，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。</p><p>　　本課題的另一重要特色，是指在定子沖片和轉子沖片尺寸給定的情況下，設計出用戶所要求功率的電動機，這有利于產(chǎn)品的標準

33、化生產(chǎn)。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(chǎn)的電機的經(jīng)濟性。</p><p><b>　　3. 工作進度：</b></p><p><b>　　六、參考文獻</b></p><p>　　[1]．《電機設計》 陳世坤編 機械工業(yè)出版社</p>

34、<p>　　[2]．《電機學》 李發(fā)海等合編 科學出版社</p><p>　　[3].《電機學》 辜承林 陳橋夫 熊永前 華中科技大學出版社</p><p>　　[4]．《AUTO CAD 2004入門與提高》 張躍峰等編 清華大學出版社</p><p>　　[5]．《最新國內外電機設計制造新工藝新技術與檢修及質量檢測技術標準應用手冊(上)》 徐剛 銀聲音

35、像出版社</p><p>　　[6]．《變頻器方案》 張培星 北京北洋電子技術有限公司</p><p>　　[7]．《相變頻調速同步電動機設計》 彭兵 沈陽工業(yè)大學</p><p><b>　　南 昌 大 學</b></p><p>　　學士學位論文原創(chuàng)性申明</p><p>　　本人鄭重申明：所

36、呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔。</p><p>　　作者簽名： 日期：</p><p>　　學位論文版權使用授權書</p

37、><p>　　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。本人授權南昌大學可以將本論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。</p><p>　　保密□，在 年解密后適用本授權書。</p><p><b>　

38、　本學位論文屬于</b></p><p><b>　　不保密□。</b></p><p>　?。ㄕ堅谝陨舷鄳娇騼却颉啊獭保?lt;/p><p>　　作者簽名： 日期：</p><p>　　導師簽名： 日期：</p>

39、;<p>　　學 士 學 位 論 文</p><p>　　THESIS OF BACHELOR</p><p>　?。?006 — 2010年）</p><p>　　題 目：75kw-4極變頻調速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　學 院： 信息工程學院 系： 電氣工程及其自動化系

40、</p><p>　　專 業(yè)： 電氣工程及其自動化（電機電器方向） </p><p>　　班 級： 電機電器062班 </p><p>　　學 號： ** </p><p>　　學生姓名：

41、 ** </p><p>　　指導教師： ** </p><p>　　起訖日期： 2008.3.13 ~ 2008.6.8 </p><p>　　75kw-4極變頻調速同步電動機電磁方案及控制系統(tǒng)

42、的設計</p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化 學 號 **</p><p>　　學生姓名 閆永佳 指導教師 **</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　同步電機用作電動機具有很多優(yōu)點，只要電源頻率保持恒定，同步電動機的轉速就絕對不變。除此以外，同步電動

43、機還有一個突出的優(yōu)點，就是可以控制勵磁來調節(jié)它的功率因數(shù)，可使功率因數(shù)提高到1.0，甚至超前。但是，由于同步電動機啟動費事、重載時有振蕩乃至失步的危險，一般工業(yè)設備很少采用同步電動機拖動。自從電力電子變壓變頻技術開發(fā)出來并獲得廣泛應用以后，情況就大不相同了，采用電壓-頻率協(xié)調控制，同步電動機便和異步電動機一樣成為調速電機家族的一員，原來由于供電電源頻率固定不變而阻礙同步電動機廣泛應用的問題都已迎刃而解。</p><p

44、>　　本文在前人的研究基礎上，介紹了三相同步電動機機的設計要點，并對變頻調速系統(tǒng)的設計做了嘗試。</p><p>　　關鍵詞：同步電動機；電機設計；變頻調速系統(tǒng)</p><p>　　75kw-4 pole synchronous motor electromagnetic frequency control scheme and control system</p>&

45、lt;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Synchronous motor used as a motor has many advantages, as long as the power supply to maintain constant frequency, synchronous motor speed is absolutely unchang

46、ed. 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 1.0, or even ahead. However, because synchronous motor start

47、ing trouble, heavy step and even when the risk of oscillation, general industrial equipment rarely used in synchronous m</p><p>　　In this paper, based on previous studies, introduced the three-phase synchron

48、ous motor machine design features, and frequency control system design were tried.</p><p>　　Keyword:Synchronous motor, motor design, variable speed system</p><p><b>　　目錄</b></p>

49、;<p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第一章 同步電機概論1</p><p>　　1.1同步電機的基本特點1</p><p>　　1.2同步電機的基本類型1</p><p>　　1.3同步電機的基本結構2<

50、;/p><p>　　1.4同步電機主要用途4</p><p>　　1.5基本技術要求4</p><p>　　第二章 同步電動機的工作特性7</p><p>　　2.1同步電動機的工作原理7</p><p>　　2.2凸極同步電動機工作特性及分析8</p><p>　　2.3同步電動機的功率

51、平衡關系10</p><p>　　第三章 電機設計基本方法11</p><p>　　3.1總體設計過程11</p><p>　　3.2電磁設計11</p><p>　　第四章 電磁設計方案計算14</p><p>　　4.1設計要求14</p><p>　　4.2方案計算14<

52、;/p><p>　　第五章 電磁設計結果分析40</p><p>　　5.1復算程序40</p><p>　　5.2方案結果比較與分析40</p><p>　　5.3心得與總結42</p><p>　　第六章 同步電動機變頻調速系統(tǒng)設計43</p><p>　　6.1同步調速系統(tǒng)類型43

53、</p><p>　　6.2變頻調速系統(tǒng)的基本控制類型43</p><p>　　6.3同步電動機矢量控制系統(tǒng)44</p><p>　　第七章 Auto CAD 2004繪圖49</p><p>　　7.1Auto CAD簡介49</p><p>　　7.2畫定子沖片圖49</p><p&g

54、t;　　7.3畫轉子沖片圖50</p><p>　　7.4畫繞組圖51</p><p><b>　　參考文獻54</b></p><p><b>　　總結55</b></p><p><b>　　致謝56</b></p><p>　　第一章 同

55、步電機概論</p><p>　　同步電機和異步電機一樣是一種常用的交流電機。同步電機的特點是：穩(wěn)態(tài)運行時，轉子的轉速和電網(wǎng)頻率之間有不變的關系n=ns=60f/p，ns稱為同步轉速。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時同步電機的轉速恒為常數(shù)而與負載的大小無關。 同步電機分為同步發(fā)電機、同步電動機和同步補償機?，F(xiàn)代發(fā)電廠中的交流機以同步發(fā)電機為主，而隨著變頻調速技術的成熟運用，同步電動機也越來越廣泛的應用于各種電力拖動領域。

56、</p><p>　　1.1同步電機的基本特點</p><p>　　同步電機最突出的特點就是如果電網(wǎng)的頻率不變，穩(wěn)態(tài)時的轉速恒為常數(shù)且與負載的大小無關。</p><p>　　同步電機一般把電樞繞組放置在定子上，把磁極放置在轉子上，勵磁繞組套在磁極上。它的主要運行方式有三種，即同步發(fā)電機、同步電動機及同步補償機。</p><p>　　以同步發(fā)電

57、機方式運行時，勵磁繞組中通入直流電流，電機內產(chǎn)生磁場，由原動機拖動電機的轉子旋轉，磁場與定子導體之間有了相對運動，在定子繞組中就會感應交流電動勢。當同步發(fā)電機的轉速一定時，它發(fā)出的交流電動勢也是是固定的，這是因為，交流電動勢的頻率f決定于極數(shù)p和轉子的轉速n，即f=pn/60。</p><p>　　以同步電動機方式運行時，在電機的電子繞組上加三相交流電，電機里將產(chǎn)生旋轉磁場。轉子的勵磁繞組通入直流電后，轉子相當于

58、磁鐵。于是旋轉磁場帶動磁鐵轉動，速度為n=60f/p。由此可見，當極數(shù)一定時，同步電機的頻率與轉速有嚴格的關系。變頻調速技術的運用使得同步電動機的速度可調，再加上同步電動機的功率因數(shù)可調，使得同步電動機成為同步電機的一種重要的運行方式。</p><p>　　以同步補償機方式運行時，實際上是一臺接在交流電網(wǎng)上空載運行的同步電動機。這時電機不帶任何機械負載，依靠調節(jié)轉子中的勵磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無功功率

59、，可以改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調節(jié)電網(wǎng)電壓，滿足電網(wǎng)對無功功率的要求。</p><p>　　1.2同步電機的基本類型</p><p>　　同步電機的系列、品種、規(guī)格很多，可以按用途、結構特點、通風方式、冷卻方式、發(fā)電機的原動機、電動機的負載等分類。</p><p>　　按用途來分，有發(fā)電機、電動機、補償機。</p><p>　　按結構特點分，有旋

60、轉電樞式和旋轉磁極式；在旋轉磁極式中，有凸極式的和隱極式的；有立式的和臥式。</p><p>　　按通風方式分，有開啟式、防護式、封閉式。</p><p>　　按發(fā)電機的原動機來分，有汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機和其他原動機帶動的發(fā)電機（如柴油機等）。</p><p>　　圖1-1 汽輪發(fā)電機</p><p>　　圖1-2 水輪發(fā)電機</p&

61、gt;<p>　　按電動機帶動的負載分，有均勻負載、交變負載和沖擊負載的電動機。</p><p>　　同步電機用作發(fā)電機時，是應用最廣泛的。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)代社會使用的交流電能99%由同步發(fā)電機產(chǎn)生。</p><p>　　同步電機用作電動機時，效率高且功率因數(shù)可調；而異步電機運行時必須從電網(wǎng)吸收無功勵磁功率，使電網(wǎng)功率因數(shù)變壞。因此，驅動球磨機、壓縮機等大功率、低轉速的機械設備，常

62、采用同步電機。</p><p>　　同步電機用作補償機時， 能向電網(wǎng)發(fā)出感性無功功率，滿足電網(wǎng)對無功功率的要求。</p><p>　　1.3同步電機的基本結構</p><p>　　按照結構形式分類，同步電機可分為旋轉電樞式和旋轉磁極式兩種。</p><p>　　圖1-3 旋轉電樞式同步電機</p><p>　　圖1-4

63、 旋轉磁極式同步電機</p><p>　　實際應用中，需通過滑環(huán)將電功率自轉子導入或導出。由于同步電機的電樞功率很大，電壓很高，所以不容易通過滑環(huán)導入或導出。由于勵磁繞組的功率與電樞的功率相比，所占比例較小，勵磁電壓又較低，因此使磁極旋轉，通過滑環(huán)為勵磁繞組供電較容易實現(xiàn)。因此旋轉電樞式電機只適用于小容量的同步電機，同步電機的基本結構形式是旋轉磁極式。</p><p>　　同步電機的基本結

64、構：和直流電機以及異步電機相同，都是由定子和轉子兩部分組成。</p><p>　　定子部分：由鐵心、電樞繞組、機座及端蓋等結構部件組成。</p><p>　　定子鐵心是構成磁路的部件，通常采用硅鋼片疊裝而成，可減少磁滯和渦流損耗。定子沖片一般分段疊裝，每段之間有通風槽片，構成徑向通風。大型同步電機因為尺寸太大，硅鋼片常做成扇形沖片，然后組裝成圓形。</p><p>

65、　　電樞繞組為三相對稱交流繞組，一般多為雙層繞組，嵌裝在定子槽內。</p><p>　　定子機座是支承部件，作用為安放定子鐵心和電樞繞組，并且構成所需的通風路徑，因此它要有足夠的剛度和強度。大型同步電機的機座大都采用鋼板焊接結構。</p><p>　　端蓋的作用與異步電機基本相同，用于將電機本體的兩端封蓋起來，且與機座、定子鐵心和轉子一起構成電機內部完整的通風系統(tǒng)。</p>

66、<p>　　轉子部分：由轉子鐵心、轉軸、阻尼繞組、勵磁繞組和滑環(huán)等組成。分為兩種類型，隱極式和凸極式。</p><p>　　隱極式轉子呈圓柱形，一般無明顯磁極。隱極式轉子的圓周上開有槽，槽中嵌放有分布式直流勵磁繞組。隱極式轉子的機械強度很高，所以多用于高速同步電機。在同步電機的運行過程中，轉子因為高速旋轉而需要承受很大的機械應力，所以隱極式轉子大多采用整塊強度高和良好導磁性能的鑄鋼或鍛鋼加工而成。隱極電

67、機的氣隙是均勻的，圓周上各處的磁阻相同。</p><p>　　凸極式轉子結構簡單，磁極形狀與直流機較相似，磁極上裝有集中式直流勵磁繞阻。凸極式轉子制造很方便，且容易制成多極，但是機械強度低，大多用于中速或低速的場合，例如水輪發(fā)電機。凸極電機的氣隙是不均勻的，圓周各處的磁阻各不相同，在轉子磁極的幾何中線處氣隙最大，磁阻也很大。此外，磁極的極靴上裝有阻尼繞組。阻尼繞組是由一根根的裸通條，放在極靴的阻尼槽中，然后再兩端

68、面用銅環(huán)焊接在一起，形成端接回路。阻尼繞組在同步發(fā)電機中起到機制轉子機械震蕩的作用；在同步電動機中起到啟動繞組的作用。</p><p>　　滑環(huán)裝在轉子軸上，由引線連接到勵磁繞組，并且由電刷接到勵磁裝置。</p><p>　　1.4同步電機主要用途</p><p>　　同步電機主要用作同步發(fā)電機、同步電動機、同步調相機。</p><p>　　

69、在發(fā)電機方面，同步電機擁有最廣泛的應用，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，幾乎所有的交流電都是由同步電機產(chǎn)生的。</p><p>　　在電動機方面，傳統(tǒng)的同步電機最大的缺點就是頻率一定時轉速也固定，這限制了同步電動機在很多場合的應用?，F(xiàn)代變頻調速技術的迅猛發(fā)展使同步電動機迎來了“春天”，速度再也不是同步電動機的瓶頸，并且還可以發(fā)揮它的巨大優(yōu)勢。</p><p>　　在調相機方面，它可以向電網(wǎng)發(fā)出感性無功功

70、率，滿足電網(wǎng)對無功功率的要求。</p><p><b>　　1.5基本技術要求</b></p><p>　　1）工作制、防護型式、安裝型式、冷卻方式</p><p><b>　　工作制</b></p><p>　　同步電機常用的工作制為連續(xù)工作制、短時工作制和短續(xù)周期工作制。</p>

71、<p><b>　　防護型式</b></p><p>　　同步電機常用的防護型式有封閉式，防護式，氣候防護式以及開啟式。</p><p><b>　　安裝型式</b></p><p>　　同步電動機常用的安裝型式有底角安裝、用底角附帶凸緣安裝和用凸緣安裝等三種。根據(jù)這三種基本安裝結構，電動機安裝型式有臥式安裝，立

72、式安裝軸伸向下， 立式安裝軸伸向上。</p><p><b>　　冷卻方式</b></p><p>　　同步電動機常用冷卻方式有自冷式、自扇冷式、他扇冷式、管道通風式和外裝冷卻器等。</p><p>　　2）同步電動機銘牌額定數(shù)據(jù)</p><p>　　(1) 額定容量或額定功率：同步電機的額定容量是指出線端的額定視在功率

73、，單位為或者；額定功率是指發(fā)電機輸出的額定有功功率，或指電動機軸上輸出的額定機械功率，單位為或者；對于補償機則使用額定視在功率(或者無功功率)來表示。</p><p>　　(2) 額定電壓：指正常運行時定子三相繞組的線電壓，單位為或者。</p><p>　　(3) 額定電流：是指額定運行時，流過同步電機定子繞組的線電流，單位為。</p><p>　　(4) 額定功率

74、因數(shù)：指額定運行時電機的功率因數(shù)。</p><p>　　(5) 額定頻率：指額定運行時的頻率，我國標準工頻規(guī)定為。</p><p>　　(6) 額定轉速：指同步電機的同步轉速。</p><p>　　(7) 額定效率：指額定運行時的電機效率。</p><p>　　此外，電機銘牌還常列出額定勵磁電壓，額定勵磁電流, 額定溫升等參數(shù)。</p&

75、gt;<p>　　3）同步電動機主要技術指標</p><p>　　效率：電機輸出機械功率與輸入電功率之比,通常用百分數(shù)表示</p><p>　　功率因數(shù)：電機輸入有效功率與視在功率之比</p><p>　　定子槽滿率：繞組截面積和定子槽截面積比</p><p>　　定子繞組電密I：定子繞組電流密度</p><

76、p>　　氣隙磁密B：氣隙磁通密度，與氣隙磁動勢成正比</p><p>　　噪聲：發(fā)電機在空載穩(wěn)態(tài)運行時A計權聲功率Db(A)</p><p>　　振動：發(fā)電機在空載穩(wěn)態(tài)運行時振動速度有效值</p><p>　　第二章 同步電動機的工作特性</p><p>　　2.1同步電動機的工作原理</p><p><b

77、>　?。?）磁場</b></p><p>　　定義：三相同步電動機運行時有兩個旋轉磁場: 定子旋轉磁場以及轉子旋轉磁場。</p><p>　　定子旋轉磁場：又稱為電樞磁勢，相應的磁場稱電樞磁場</p><p><b>　　速度：同步速度，</b></p><p>　　方向：從有超前電流的相轉向有滯后電流

78、的相。</p><p>　　形成原因：電氣方式形成。</p><p>　　對稱三相電流流過定子對稱三相繞組,將在氣隙中產(chǎn)生旋轉磁通勢。它的旋轉速度即為同步速度，為；旋轉方向為從超前電流的相轉向滯后電流的相；當某相電流達到最大值瞬間，旋轉磁勢振幅恰好轉到該相繞組軸線處。這旋轉磁通勢是以電氣方式形成的。同步電機作為電動機運行，只要其定子三相繞組流通對稱三相電流，就將在氣隙中產(chǎn)生旋轉磁通勢，建立

79、旋轉磁場。同步電動機的定子繞組稱為電樞繞組，因此，上述磁勢又稱電樞磁勢，相應的磁場稱電樞磁場。</p><p>　　轉子旋轉磁場：直流勵磁的旋轉磁場。</p><p><b>　　速度：同步速度，</b></p><p><b>　　方向：與定子相同。</b></p><p>　　形成原因：以機械方

80、式形成。</p><p>　　同步電動機轉子上裝有直流勵磁產(chǎn)生的磁極，磁極與轉子無相對運動。當轉子旋轉時, 以機械方式形成旋轉磁通勢，在氣隙中形成另一種旋轉磁場。因為磁場隨轉子一同旋轉，稱為直流勵磁的旋轉磁場。</p><p><b>　?。?）電動勢</b></p><p>　　定義：兩個旋轉磁場切割繞組而產(chǎn)生。</p><

81、;p>　　原因：旋轉磁場切割繞組。</p><p><b>　　電動勢：</b></p><p>　　定子繞組：感應頻率與同步轉速相同地電動勢。定子旋轉磁場與轉子旋轉磁場共同作用，兩者有相角差。</p><p>　　轉子繞組：一般情況下轉子和磁場同速，無感應電動勢。</p><p>　　同步電動機定子磁場與轉子磁場

82、均以同步轉速旋轉，只是空間相位不同。切割靜止的定子繞組時，旋轉磁場在定子三相繞組中感應出的頻率相同、時間相位卻不同的感應電動勢。繞組的感應電動勢時間相位差和旋轉磁場間的空間相位差相等。</p><p>　　穩(wěn)態(tài)對稱運行時，無論定子磁場或轉子磁場均以同步轉速旋轉，同轉子繞組沒有相對運動，也不會在轉子繞組中產(chǎn)生感應電動勢。</p><p><b>　?。?）相互作用</b>

83、;</p><p>　　定義：磁極間同性相斥、異性相吸的電磁力。</p><p>　　同步電動機的空氣隙間存在兩種不同方式產(chǎn)生的旋轉磁場，所以，當兩個磁場的空間位置不同時，根據(jù)磁極間同性相斥、異性相吸原理，它們之間會產(chǎn)生相互作用的電磁力。</p><p>　　同步電動機定子磁場與轉子磁場間沒有相對運動。但由于負載的影響，兩個磁場間的相對位置卻不同。這個相對位置決定了

84、同步電動機的運行方式。</p><p>　　轉矩性質和運行方式：轉子磁場順著旋轉方向滯后定子磁場運行：拖動轉矩+電動機運行方式</p><p>　　轉子磁場順著旋轉方向滯后定子磁場運行時，轉子受到與其轉向相同的電磁轉矩作用。此時，電樞磁場作用在轉子上的轉矩為拖動轉矩，轉子拖動外部機械負載旋轉，此為電動機運行方式。</p><p>　　2.2凸極同步電動機工作特性及分

85、析</p><p>　?。?）凸極同步電動機雙反應原理</p><p>　　凸極同步電動機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。因此直軸磁阻比交軸磁阻小。同樣大小的電樞磁動勢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。隨著負載電流性質的不同，電樞磁動勢作用在不同地空間位置。</p><p>　　因而在不計磁飽和時，可以根據(jù)雙反應

86、理論（一般情況下，如果電樞磁動勢既不作用于直軸、也不在交軸而在空間任意位置處，可以把電樞磁動勢分解成直軸與交軸兩個分量、，再用對應的直軸磁導與交軸磁導分別計算出直軸與交軸電樞磁通、，然后把它們的效果疊加起來。這種考慮凸極電機氣隙的不均勻性，把電樞反應分成直軸電樞反應與交軸電樞反應分別處理的方法，就稱雙反應理論。實踐證明，在不計磁飽和時，這種方法的效果滿足要求。），把電樞磁動勢分解成直軸與交軸磁動勢、兩個分量，然后根據(jù)對應磁導分別計算出其

87、所產(chǎn)生的直軸、交軸電樞磁通。</p><p><b>　　b）</b></p><p>　　a）電樞磁動勢分解成直軸和交軸磁動勢</p><p>　　b）直軸和交軸電樞反應</p><p>　　圖2–1 凸極同步電機的雙反應理論</p><p>　　（2）電動勢以及電壓平衡方程</p>

88、<p>　　電動勢：主磁通與電樞磁通，也即直軸、交軸電樞磁通切割定子繞組且在定子繞組內感應處相應地勵磁電動勢以及電樞反應電動勢。得一相繞組地合成電動勢 ，或稱氣隙電動勢。上述關系可表示如下：</p><p>　　電壓平衡方程：凸極同步電動機定子電樞任一相的電勢方程</p><p>　　2.3同步電動機的功率平衡關系</p><p>　　功率傳遞過程：電

89、網(wǎng)輸入電功率—〉很小部分消耗于定子銅耗—〉大部分通過定、轉子磁場相互作用，電功率轉換成機械功率—〉轉子獲得的總電磁功率—〉扣除定子鐵耗，機械損耗，附加損耗—〉軸上輸出機械功率</p><p>　　圖2-2 同步電動機功率流程圖</p><p>　　第三章 電機設計基本方法</p><p><b>　　3.1總體設計過程</b></p>

90、;<p><b>　　（1）準備階段</b></p><p>　　準備階段需要我們準備以下方面：首先熟悉國家標準，收集相近電機產(chǎn)品樣本和技術資料，并聽取生產(chǎn)以及使用單位地意見和要求；然后在國家標準有關規(guī)定及分析相應資料的基礎上，編制技術任務書或者技術建議書。</p><p><b>　　（2）電磁設計</b></p>

91、<p>　　電磁設計階段的任務是根據(jù)技術條件或者技術任務書的規(guī)定，參照生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，通過計算以及方案比較，確定與設計電機電磁性能有關尺寸和數(shù)據(jù)，選定有關材料，并核算出其電磁性能。通過反復運算來求得最精確結果。這個階段要求設計3個方案：最省材料方案，最有效率方案以及一般方案</p><p><b>　?。?）結構設計</b></p><p>　　電磁設計結束以

92、后，根據(jù)計算結果確定電機機械結構、零部件尺寸、加工要求和材料的規(guī)格及及性能要求。</p><p>　　通常，首先根據(jù)技術條件書或技術任務書或技術建議書中規(guī)定的防護型式、安裝方式與冷卻方式，然后考慮電磁計算中所選負荷的高低，來選取合適的通風冷卻系統(tǒng)；然后安排產(chǎn)品的總體結構，繪制總裝配草圖。然后分別繪制部件的分裝配圖和零件圖，并對總裝配草圖進行必要的修改。</p><p>　　（4）變頻調速系

93、統(tǒng)設計</p><p>　　由于同步電動機的轉速完全取決于控制電源的頻率，與供電電源的頻率具有嚴格的關系，因此通過變頻調速系統(tǒng)的設計可以使同步電動機速度可調，應用范圍更廣泛。</p><p><b>　　3.2電磁設計</b></p><p>　?。?）同步電動機主要尺寸確定</p><p>　　在同步電動機設計之初，首

94、先要進行主要尺寸的選擇，這影響到同步電動機很多重要的性能。主要尺寸是指電樞鐵心直徑D和長度。對于直流電機，電樞直徑是指轉子外徑；對于一般結構的感應電機與同步電機，則指定子內徑。</p><p>　　電機基本尺寸D和有如下兩種方式確定：</p><p><b>　　1. 計算法：</b></p><p>　?、俑鶕?jù)電機的額定功率,計算出計算功率P

95、’；</p><p>　?、诟鶕?jù)P’,n選擇合適的電磁負荷A和,由公式</p><p><b>　　得到；</b></p><p>　　其中=1.11，，取 單0.96；雙 0.92</p><p>　?、鄹鶕?jù)P’,n查表（由系列，極數(shù)）得λ=/ , =；</p><p>　　④由以上中方程組可解

96、得D，</p><p><b>　?、莶楸淼囊?guī)定的D，</b></p><p>　　2. 類比法（幾何相似定律）：</p><p><b>　　取D1=D2得：</b></p><p>　?。▽Ь€截面積S,繞線匝數(shù)分別成比例）</p><p>　　（2）氣隙對電機性能的影響&

97、lt;/p><p>　　氣隙是指定子與轉子之間的空隙，在凸極同步電動機中，延電樞圓周方向氣隙磁場是不均勻分布的。氣隙選取一般盡可能的小，如果氣隙過大，則會使氣隙處磁壓降增大，這會使得勵磁磁勢增大以及勵磁繞組地銅耗量增大。氣隙偏大則會導致空載電流增大、功率因數(shù)降低。但是氣隙不能過小，否則除了影響機械可靠性以外，還會使諧波磁場以及諧波漏抗增大，這會造成諧波轉矩以及附加損耗的增加，進而造成較高溫升與較大噪聲。</p&

98、gt;<p>　　氣隙的大小需要綜合考慮才可以，對于功率較小的電機一般氣隙要選得較小。</p><p>　　（3）槽滿率對電機性能的影響</p><p>　　槽滿率指的是導線有規(guī)則的排列所占的面積與槽的有效面積之比，即：。在采用圓導線的半閉口槽中，一般用槽滿率來表示槽內導線的填充程度。槽滿率通常不能取得太高，如果槽滿率設計得太高的話，會使嵌線造成困難，容易引起絕緣損傷。槽滿率

99、也不能過低，過低的話，會造成槽的浪費，而且不利于槽內導線的散熱，所以一般槽滿率控制在0.8~0.85左右。</p><p>　　較高的槽滿率可以減小槽的面積，從而減小鐵心尺寸，有利于節(jié)省硅鋼片的耗量，也可以節(jié)省材料。</p><p>　　第四章 電磁設計方案計算</p><p><b>　　4.1設計要求</b></p><

100、p>　　電磁設計方案的計算是根據(jù)設計要求，即提供的數(shù)據(jù)以及技術要求來進行同步電動機的電磁方案的計算。</p><p><b>　　提供的額定數(shù)據(jù)：</b></p><p>　　1.額定功率75KW</p><p><b>　　2.相數(shù)3</b></p><p>　　3.額定相電壓400V

101、</p><p>　　4.額定頻率50Hz</p><p><b>　　5.極數(shù)4</b></p><p>　　6.額定功率因數(shù)0.95</p><p>　　7.機座中心高25cm</p><p>　　8.定子外徑 43cm</p><p>　　9.定子內徑30

102、cm</p><p>　　10.定子槽數(shù)48</p><p><b>　　技術要求：</b></p><p>　　1.額定效率≥91.5%</p><p>　　2.槽滿率0.8~0.85</p><p>　　3.電樞繞組電密800~900</p><p>　　4.氣

103、隙磁密7500~8800</p><p><b>　　4.2方案計算</b></p><p><b>　　如下表：</b></p><p>　　表4-1 凸極式三相同步電動機電磁計算</p><p>　　第五章 電磁設計結果分析</p><p><b>　　5.

104、1復算程序</b></p><p>　　首先進行計算成果的復算，以檢測計算成果的正確性。本次復算通過對公式的勘誤，額定數(shù)據(jù)的檢查，主要尺寸的比對以及單位的統(tǒng)一進行檢查。</p><p>　　檢查發(fā)現(xiàn)了很多問題并加以糾正，如公式的錯誤，角標的錯誤等等。在計算結果的檢查方面，自制了復算程序，通過程序驗證了結果的可靠性。</p><p>　　5.2方案結果比較

105、與分析</p><p>　　表5-1 材料用量表</p><p>　?。?）同步電動機材料用量比較</p><p>　　從上方的表格可以看出，方案二與方案一相比，每槽導體數(shù)增加了一個，氣隙磁密并沒有改變。這樣的變化使得電樞鐵心長變短，從而使得電機的各項材料用量減少，達到了節(jié)省材料的目的。</p><p>　　方案三與方案一相比，每槽導體數(shù)沒

106、有改變，而氣隙磁密增加了。這樣的變化也使得電樞鐵心長變短，各項材料用量減少，同樣打到了節(jié)省材料的目的。</p><p>　　三方案中的勵磁繞組電密相比，方案一與方案三基本相同，方案二比其他方案要高，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，方案二如果與其他方案勵磁繞組電密相同，銅線總重會增加。</p><p>　　從而可以得出結論，如果想要節(jié)省材料，可以從三方面入手，第一可以增加每槽導體數(shù)，第二可以增加氣隙磁密，第三可

107、以增加勵磁繞組電密。當然做出這樣的改動會影響同步電動機其他的性能指標，這將在后面做下一步比較。</p><p>　　（2）同步電動機損耗及效率</p><p>　　表5-2 損耗及效率</p><p>　　從表5-2可以看出，無論增加每槽導體數(shù)還是增加氣隙磁密都會降低效率。再結合表5-1的材料用量可以發(fā)現(xiàn)，若想增加同步電動機的效率，就不要考慮材料的節(jié)省。</

108、p><p>　　（3）同步電動機電磁負荷</p><p>　　表5-3 電磁負荷</p><p>　　從電樞齒部磁密的要求可以看出，電樞齒部磁密是一個非常重要的參數(shù)，必須滿足15800~16600的范圍，這使得選取氣隙磁密時的范圍縮小到8500~8800的一個很小的范圍內，從而使得通過調節(jié)氣隙磁密來改善同步電動機的技術指標帶來了困難。</p><p

109、><b>　　5.3心得與總結</b></p><p>　　在同步電動機的計算過程中遇到了很多問題，在發(fā)現(xiàn)與解決問題的過程中學習了很多關于同步電動機的知識。</p><p>　　電樞繞組電密規(guī)定范圍為800~900，而通過其計算公式可知，當同步電動機的額定數(shù)據(jù)和主要尺寸已給出的情況下，電樞繞組電密只與線規(guī)S有關。經(jīng)過多次選取線規(guī)以及計算發(fā)現(xiàn)，線規(guī)S只能取一個值，

110、這也就使得后期選取三方案時遇到了一定的困難。一般來講，每槽導體數(shù)都是偶數(shù)，而方案二卻選擇了一個奇數(shù)，這就是因為線規(guī)不能改變的結果。因為，當每槽導體數(shù)增加為12時，槽滿率超過了0.9，這是不允許的，當然，每槽導體數(shù)選擇11時槽滿率剛好達到0.85，還是比較幸運的。</p><p>　　在計算第一個方案的時候，曾經(jīng)遇到過轉子磁軛磁密的數(shù)據(jù)超過了16000，大到轉子磁場強度連表都查不到的情況。當時心急如焚，反復查找公式

111、中有關參數(shù)進行修改，最后在導師的幫助下減小了轉子內徑才得以通過。</p><p>　　通過對三個方案的選擇與計算，發(fā)現(xiàn)了幾條規(guī)律：第一條，要想省材料，可以增加每槽導體數(shù)，增加氣隙磁密，增加勵磁繞組電密；第二條，要想提高效率，請將第一條反過來執(zhí)行。</p><p>　　第六章 同步電動機變頻調速系統(tǒng)設計</p><p>　　6.1同步調速系統(tǒng)類型</p>

112、<p>　　同步調速系統(tǒng)有兩種類型：</p><p>　?。?）他控變頻調速系統(tǒng)</p><p>　　用獨立的變頻裝置給同步電動機供電的系統(tǒng)。</p><p>　?。?）自控變頻調速系統(tǒng)</p><p>　　用電動機本身軸上所帶轉子位置檢測器或電動機反電動勢波形提供的轉子位置信號來控制變頻裝置換相時刻的系統(tǒng)。</p>

113、<p>　　6.2變頻調速系統(tǒng)的基本控制類型</p><p>　　同步電動機變頻調速的原理以及所用的變頻裝置和異步電動機變頻調速系統(tǒng)基本相同，現(xiàn)就異步電動機的變頻調速系統(tǒng)的基本控制類型進行說明。</p><p>　　我們知道，三相異步電動機定子每相電動勢的有效值是，由此可知，只要控制好和，便可以達到控制磁通的目的，因此，可以考慮基頻以下和基頻以上兩種情況。</p>

114、<p><b>　?。?）基頻以下調速</b></p><p>　　由上式可知，要保持不變，當頻率從額定值向下調節(jié)時，必須同時降低，使得/=常值，即采用電動勢頻率比為恒值的控制方式。當電動勢值較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，認為定子相電壓約等于，則/=常值，即恒壓頻比的控制方式。</p><p><b>　?。?）基頻以上調速</b

115、></p><p>　　在基頻以上調速時，頻率應該從向上升高，但定子電壓卻不可能超過額定電壓，最多只能保持=，這將迫使磁通與頻率成反比地降低。</p><p>　　圖6-1 異步電動機變頻調速的控制特性</p><p>　　把基頻以下和基頻以上兩種情況的控制特性畫在圖6-1上。如果電動機在不同轉速時所帶的負載都能使電流達到額定值，也就是都能在允許溫升下長期運行

116、，則轉矩基本上隨磁通變化。在基頻以下，磁通恒定時轉矩也恒定，屬于“恒轉矩調速”，在基頻以上，轉速升高時轉矩降低，屬于“恒功率調速”。</p><p>　　6.3同步電動機矢量控制系統(tǒng)</p><p>　　為了獲得高動態(tài)性能，同步電動機變頻調速系統(tǒng)可以采用矢量控制，通過坐標變換，把同步電動機等效成直流電動機，再模仿直流電動機的控制方法進行控制。但是由于同步電動機的轉子結構與異步電動機不同，其