20kw-4极变频调速同步电动机电磁方案及控制系统设计电机电器本科毕业论文

20kw-4极变频调速同步电动机电磁方案及控制系统设计电机电器本科毕业论文内容摘要：

要是铁和铜的耗用量，使之更加经济。 主要研究通过增加材料的耗用来达到提高效率和以牺牲效率来达到节省材料的目的。 ： 进行电动机的电磁设计时，既釆用手算的方法，又釆用计算机编程的方法进行计算。 本课题研究了三个方案，方案一为折中方案，在满足技术要求的基础上设计的方案。 方案二，为材料最省方案，在满足技术要求的基础上使电机的所用材料最省。 方案 三 ，为效率最高方案，在满足技术要求的基础上使电机的效率达到最高。 方案齐全便于用户选用，且对三个方案进行了详细的研究，并做出了分析比较。 本课题的另一重要特色，是指在定子冲片和转子冲片尺寸给定的情况下，设 计出用户所要求功率的电动机，这有利于产品的标准化生产。 同时还可以避免由于不同功率的电机使用不同的定子冲片和转子冲片尺寸所造成重新设计模具的浪费，可以提高所生产电机的经济性。 3. 工作进度： 起讫日期 工作内容 备注 第一周 — 第三周 论文的开题报告 第四周 — 第五周 毕业实习 第六周 — 第九周 用 Autocad 制图 第十周 — 第十二周 复算电机的各种参数 及设计控制方案 第十二周 — 第十三周 上机设计三个优化方案 第十四周 — 第十五周 写毕业论文 第十五周 — 第十六周 论文答辩 六、参考文献 [1]．《电机设计》 陈世坤编 机械工业出版社 [2]．《电机学》 李发海等合编 科学出版社 [3]. 《 电机学 》 辜承林 陈桥夫 熊永前 华中科技大学出版社 [4]．《 交流电机及系统的分析 》 高景德 李发海 清华大学出版社 [5].《电机与电力拖动》 邱阿 瑞 电子工业出版社 [6].《交流调速控制系统》 李德华 电子工业出版社 南 昌 大 学 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。 除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。 对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。 本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了 解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权南昌大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名： 日期： 导师签名 ： 日期： 21 20kw4 极电励磁同步电动机电磁方案 及控制系统设计 专 业： 电机电器 学 号： 6101106017 学生姓名： 马童国 指导教师： 黄劭刚 摘要 本论文介绍了同步电动机 的 结构及其运行原理，重点分析同步电动机电磁结构及其对电机性能的影响，提出数个电磁设计方案，并对比来分析电磁方案的优缺点：效率提高，电机体积会相应的增大，材料成本会增加； 缩小电机体积，成本降低，效率也降低。 通过对比分析，选择合适的电机设计参数，从而实现同步电动机优化设计。 在设计的基础上，分析同步电动机启动和调速性能。 随着电力电子技术和计算机控制技术的不断发展，变频调速在同步电动机的调速系统中得以实现，分析矢量控制算法，提出转矩控制和弱磁控制方法，根据要求设计出同步电机变频调速系统。 关键字 ：同步电动机；电磁方案设计；变频调速；矢量控制 22 Design of electromagic and control system for 10kw6p electric excitation synchronous motor Abstract This paper introduces the structure of an synchronous motor and the operating principles， and analyze electromagic structure of the synchronous motor and the impact on motor performance . a number of electromagic designs are developed and pared to analyze the advantages and disadvantages of electromagic ： with higher efficiency the volume of the motor is correspondingly increased, and costs will increase。 the volume and material costs are reduced with reduceing efficiency . and the appropriate motor design parameters are choosed by parative analysis to develop optimal design of synchronous motor In the design, synchronous motor starting and speed performances are analyzed . With the power electronics and puter control technology developing, frequency control is applied to electric synchronous motor speed control system .the paper analyzes vector control algorithm and proposes torque control and field weakening control method, and designs frequency control system of a synchronous motor on request Keyword: synchronous motor。 electromagic design。 vector control。 frequency control 23 目录 摘要 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ „„ Abstract„„„„„„„„„„„ „„„„„„„„„„„„„ 绪论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第一章 同步电机概论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电机的额定值 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电机的用途 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电机的三种运行方式 第二章 同步电动机的运行分析 同步电动机的基本方程式、相量图及功角特性 同步电动机的稳态运行 同步电动机无功功率的调节 „„„„„„„„„„„„ 第三章 同步电机变频调速 分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电机与直流电机调速的比较 „„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电机和异步电机调速的比 较 „„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电动机矢量控制 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 坐标变换 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电动机转矩控制 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电动机励磁控制 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 交流变频调速同步电机 „„„„ „„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电机极数与频率的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电机电压的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第四章 自控式同步电动机及其控制系统 „„„„„„„„„„„„„„„„ 自控式同步电动机的分类及应用范围 „„„„„„„„„„„„„„„ 自控式同步电动机的分类 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 自控式同步电动机的应用领域 „„„„„„„„„„„„ „„„„„ 自控式同步电动机的 工作原理和运行性能 „„„„„„„„„„„„„ 工作原理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 运行性能 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第五章 同步电动机的电磁方案设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电动机设计思路 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电动机设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 数据对比 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电机设 计方案对比分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电动机设计工作总结 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 同步电动机 cad 附图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第六章 调速控制系统硬件组成 „„„„„„„„„„„„„„„„„„ 调速系统主电路 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 控制电路 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 调速系统举例 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第七章 AUTO CAD 2020 绘图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 定子冲片图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 转子冲片图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 24 单相绕组图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第八章 总结 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 参考文献（ References） „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 致 谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 外文资料原文及译文 „„„„„„„ „„„„„„„„„„„„„„„„ 25 前言 随着电力电子技术和计算机控制技术的不断发展，变频调速在同步电动机的调速系统中的实现，使同步电动机的应用场合大为扩大。 同步电动机的稳态转速只跟电网的频率有关与负载无关，同时具备类似直流电动机优良的调节特性，及其功率因数能高达 1，较一般感应电机而言，效率较高。 同步电动机从励磁角度，可分为电励磁和永磁同步电动机。 同步电动机正朝着永磁方向发展，而且永磁同步电动机因其优良的工作特性和高效率 等优点正被广泛地开发和应用。 同步电动机用于多轴控制系统。 研究电励磁同步电动机结构和原理就显得很有必要。 26 第一章 同步电机 同步电机的主要结构 同步电机是由定子及转子两大部分所组成，定子上有三相交流绕组；转子产生磁场。 同步电机的定子铁芯是由硅钢片冲制后叠装而成。 同步电机的定子有时也称为电枢，由定子铁芯、电枢三相绕组、机座和端盖等部件所组成。 当大型同步电机冲片外圆的直径大于 1m 时，由于材料标准尺寸的限制，必须做成 扇形冲片，然后按圆周拼合起来叠装而成。 同步电机的转 子有两种结构型式，即凸极式和隐极式。 这是根据定转子之间的气隙的分布情况来定义的。 如下图： 1）凸极式：有上图可见，转子有明显的突出的磁极，气隙分布不均匀。 2）隐极式：转子作成圆柱形，气隙均匀分布。 区别：对于高速旋转 的同步电机，在转子结构上，我们采用隐极式，而对于低速旋转的电机，由于转子的圆周速度较低，离心力较小，故采用制造简单、励磁绕组集中安放的凸极式结构。 同步电机的额定值 同步电机的额定值有： 1）额定电压：是指在正常运行时，按照制造厂的规定，定子三相绕。