毕业设计论文：三相交流变频电动机设计与结构分析

宿迁经贸学院毕业设计论文1三相交流变频电动机设计与结构分析目录摘要.....................................................................................................错误!未定义书签。Abstract..................................................................................................错误!未定义书签。第1章绪论.........................................................................................................................21.1本课题的提出和意义...............................................................................................21.2本课题的主要任务...................................................................................................3第2章变频调速系统的基本原理及变频调速异步电动机的特点.................................42.1交流调速技术的类别...............................................................................................42.2变频调速的基本原理...............................................................................................62.2.1变频器的基本原理..........................................................................................62.2.2变频器控制策略和调速控制方式..................................................................82.2.3交流变频调速系统的原理及特点..................................................................92.3变频调速系统的应用范围.....................................................................................113.1变频器供电的异步电动机的机械特性...................................错误!未定义书签。3.1.1恒电压/频率比控制时的机械特性.................................错误!未定义书签。3.1.2最大转矩保持恒定的控制方式......................................错误!未定义书签。3.1.3输出功率保持恒定的控制方式......................................错误!未定义书签。3.3变频调速异步电动机的设计特点.........................................................................133.3.1变频电源供电情况下电动机应用所面临的问题........................................133.3.2电磁设计........................................................................................................143.3.3结构设计........................................................................................................143.4变频调速异步电动机的应用范围.........................................................................154.1变频调速电动机的概述.........................................................................................16结束语...................................................................................................................................17参考文献...............................................................................................................................18致谢...................................................................................................................................19宿迁经贸学院毕业设计论文2第1章绪论在工业、农业、交通运输、国防军事设施以及日常生活中广泛地应用着电机传动。其中许多机械有调速的要求：如车辆、电梯、机床、造纸机械、纺织机械等等，为了满足运行、生产、工艺的要求需要调速；另一类设备如风机，水泵等为了减少运行损耗，节约电能也需要调速。但是直流电动机本身在结构上存在严重的问题，以及对环境的要求也高和维护检修不便的问题。所以采用交流电动机调速，因为它结构简单，制造方便，价格低廉，而且坚固耐用，惯量小，运行可靠，很少需要维护，可用于恶劣环境。上世纪20年代，人们认识到变频调速是交流电动机的一种最好调速方法。它既能在宽广的范围内实现无级调速，而且可以获得良好的超动和运行特性。1.1本课题的提出和意义近年来，随着各种技术迅速发展，交流调速取代直流调速和计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势!电机交流变频调速技术是当今节电，改善工艺流程以提高产品质量和改善不断恶化的环境，推动技术进步的一种主要手段!因此研究变频调速技术对于能源利用和我国的工业节能有重要意义!变频调速技术主要向着两个方向发展：一是实现高功率因数、高效率、无谐波干扰，研制具有良好电磁兼容性能的“绿色电器”；二是向变频器应用的深度和广度发展!随着变流器应用领域深度和广度的不断开拓，变频调速技术将越来越清楚地展示它在一个国家国民经济中的重要性!可以预料，现代控制理论和人工智能技术在变频调速技术中的应用和推广，将赋予它更强的生命力和更高的技术含量!其发展方向具体有如下几项：(1)实现高水平的控制；(2)开发清洁电能的变流器；(3)缩小装置的尺寸；(4)高速度的数字控制；(5)模拟与计算机辅助设计CAD技术。在我国为实现2010年奋斗目标而必须进行结构调整、实现经济增长方式转变中，节能降耗是实现少投入、高效益的重要途径。因此，必须把推进变频调速等高效节电技术作为今后节能工作的重点之一，花大力气，加大推广运用工作力度。同时，也要看到变频调速器在我国巨大市场潜力。要把变频器的开发、推广、应用、产业化发展作为新的经济增长点来培育。从国外情况看，变频器生产已成为一些国家的先导产业。而我国这方面的基础还很薄弱，我们有理由认为：推进我国变频器产业化是国民经济持续发展的一个有力推动点，必将带动和促进相关产业共同发展。交流调速传动的客观发展趋势已表明，它完全可以和直流传动相媲美、相抗衡，并有取代的趋势。变频器技术是一门综合性的技术。它建立在控制技术、电子电力技术、微电子技术和计算机技术的基础上。它与传统的交流拖动系统相比,利用变频器对交流电动机进行宿迁经贸学院毕业设计论文3调速控制,有许多优点,如节电,容易实现对现有电动机的调速控制,可以实现大范围内的高效连续调速控制,容易实现电动机的正反转切换,可以进行高频度的起停运转,可以进行电气制动,可以对电动机进行高速驱动,可以适应各种环境,可以用一台变频器对多台电动机进行调速控制,电源功率因素大,所需容量小,可以组成高性能的控制系统等。近十多年来，中国政府致力于推广电动机调速技术，各行各业都在一定程度上采用了电动机调速。据石油、电力、建材、钢铁、有色、煤炭、化工、造纸、纺织等部门最近对企业抽样调查结果，石油、建材、化工行业电动机调速应用较好。在目前4亿kW的电机负载中，约有50%是负载变动的，其中的51%可以通过电机调速解决其负载变动问题。因此仅就目前的市场容量考虑，约有6000万kW的调速电机市场。根据以上内容可以了解，交流调速电机对提高电气传动系统的运行性能和节约能源具有重要意义。因此，进行三相交流调速电动机的设计与研究是非常必要的。交流电机调速作为节约能源的一个重要手段，理应受到足够的重视。变频调速以其优异的调速和起制动性能，高效率、高功率因数和节电效果，广泛的适用范围及其它许多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。深入了解交流传动与控制技术的走向，具有十分积极的意义．1.2本课题的主要任务简单的叙述了交流变频调速电动机的意义。分析了各种交流调速方法，得出变频调速是目前最理想的交流调速方法的结论。介绍了交流变频调速系统的基本原理、构成，其中包括变频器的工作原理，变频器控制策略和调速控制方式和交流变频调速系统的特点。分析变频器供电时的异步电动机的机械特性、变频电源中的谐波成分对电机的影响和变频调速异步电动机的设计特点。探讨了适合变频调速系统的电机电磁设计的主要尺寸公式。最后探讨了变频调速电动机设计方法及不同频率时的参数变化。宿迁经贸学院毕业设计论文4第2章变频调速系统的基本原理在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速方法。还有改变定子电压、频率的变频调速。2.1交流调速技术的类别三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)（2-1）从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。2.1.1变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的连接方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：1）具有较硬的机械特性，稳定性良好；2）无转差损耗，效率高；3）接线简单、控制方便、价格低；4）有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；5）可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。2.1.2串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：1）可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；2）装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70％－