三相异步电动机的设计及优化毕业设计开题报告(XXX)

本科生毕业设计（论文）开题报告

题目：三相异步电动机的设计及优化（Y160M-4 11kW）

学院：信息工程学院系自动化系

专业：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

班级：XXX

学号：XXX

姓名：XXX

指导教师：XXX

填表日期：2010 年03 月10 日

一、选题的依据及意义

电能适宜于大量生产、集中管理、远距离运输和自动控制，比其他各种形式的能两更有优越性。人类对能量利用和控制的能力决定着社会的生产潜能，从而又影响着人类生活方式的进步。目前，全球每年电能的用量大约为10^4kW·h，并且还在以每年10亿kw·h的速度增长。

电机是将电能从最初的能源形式转换过来的重要桥梁，又是再将大部分电能转换为机械能的装置。电机在电力工业、工矿企业、农业、交通运输业、国防、科学文化及日常生活等方面都是十分重要的设备。在电力工业中，将机械能装换为电能的发电机以及将电网电压升高或降低的变压器，都是电力系统中的关键设备。在很多地方都需要不同特性的电机来驱动和控制。随着工业企业电气化、自动化、电脑化的发展，还需要众多的各种容量的精密控制电机，作为整个自动控制系统中的重要元件。

电机行业是一个传统的行业。经过200多年的发展，它已经成为现代生产、生活中不可或缺的核心、基础，是国民经济中重要的一环。作为劳动密集型产业，我国发展电机制造业有着得天独厚的优势。到目前为止，我国的电机制造业已经具有一定规模。统计数据显示，2008年上半年，全行业实现工业总产值180.5

亿元，同比增长19.7%。累计产量6805万千瓦，同比增长11.1%。在总产量中，大中型电机产量为2878.7万千瓦，增速减缓3.5个百分点；小型交流电机产量为3224.8万千瓦，同比增长5.6%，增速同比减缓8.8个百分点；直流电机产量284.2万千瓦，同比降低20.9%，增速同比减缓21.7个百分点。上半年全行业实现销售收入178.5亿元，同比增长17.7%。

2008年以来，虽然我国经受了全球经济危机的影响，部分产业产值呈下降趋势。但是电机企业产量突飞猛进。其主要原因是，企业积极实施国家节能政策，风电生产项目的效果显著。

小型交流电机同比小幅增长，大中型电机增势明显，这与国家经济快速增长拉动有关；直流电机产量同比降幅加大，主要是用户如轧钢机行业的需求量减少。随着交流变频器电机技术的发展，依靠性价比优势，替代部分直流电机，使直流电机市场萎缩。例如，以起重冶金、中型高压大功率变频调速特种电机为发展核心的江特电机有限公司，预计到2009年公司产能将由目前的120万千瓦增加至255万千瓦。

此外，出口电机虽然保持小幅度增长，但同比增速大幅回落，原因在于世界经济增速放缓，人民币持续升值，生产成本继续加大，导致企业利润减少，甚至出口出现亏损，企业主动或被动限产自救。

2008年以来电机行业实现利润102324万元，同比增长38.8%。2008年受国内外市场因素的影响，原材料价格一路走高。目前，成本压力正加速转向下游工业行业，企业普遍感到赢利障碍增多，与工业生产紧密关联的原材料、燃料购进价格1月上涨了8.9%，3月上涨了11%，到6月涨幅已经增至13.5%。这意味着，2008年上半年企业要比一年前消化更多的成本。目前，热轧硅钢片价格每吨比一季度上涨了501元，比上年末上涨了1185元；冷轧硅钢片价格每吨比一季度上涨了532元，比上年末上涨了1102元。

显然，电机在国民经济建设中其者重要的作用，随着生产的发展和科学技术水平的提高，他本身的内容也在不断地深化和更新

二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）

国内外变频调速三相异步电动机发展概况分析

变频调速三相异步电动机已有近20年的研制开发、设计和生产史。尤其近些年来,随着变频器研制开发技术的不断创新、迅速发展和完善,性价比趋于合理,

变频调速技术被广泛采用。又因为变频调速笼型异步电动机其结构简单可靠、维修工作量小、节能、调速性能好等优点,较直流机调速更优越,广泛用于驱动各种石油、化工、起重运输、机械加工、造纸、纺织和冶金等行业的机械设备。

截止到2000年,变频器供电的电动机占欧洲交流机市场的30% , 预计到2020

年将提高到50% ,国内发展更为迅速。在冶金行业中,凡是需要调速的机械设备, 90%以上采用变频调速装置(变频器与电动机及控制的组合) ,采用直流机调速的很少。其次是起重机械、风机水泵及其它行业,品种较齐全。国内外分普通型和防爆型高低压变频调速三相异步电动机。

试验研究表明,变频器供电的异步电动机,虽然有其显著不可比的优点,但也存在

高次谐波大、损耗大,受到电压变化率dv / dt的冲击等问题。除了变频器本身在不断改进提高外,就目前情况而言,变频调速电动机在设计上如何适应变频器这一特点,多年来,尤其是20世纪90年代以来,国际上从事变频调速电动机研究的广大科

技人员在广泛试验研究的基础上,通过优化设计、改进转子槽形、增强绝缘结构、研究新材料、采用绝缘轴承等一系列措施以适应变频器的特点,来提高变频调速电动机的性能、使用寿命和可靠性,效果显著。国内也有从事这方面的研究人员。但变频调速电动机生产企业多借鉴国外的研究成果,多在实践上下功夫,取得了可喜的效果。

1积极制订、修改和完善国际标准和地区标准

变频器供电的电动机应用和实践积累了丰富的经验,这给制订标准奠定了基础,研究与再实践给修订和完善标准提供了理论根据。有关标准如下:

(1) IEC 60034—17自1993年以技术报告形式公布, 于1998 年经修改变成第2 版, 又于2002年改进成技术规范出版公布。IECTS60034—17第4 版“旋转电机—第17 部分: 变频器供电笼形感应电动机—应用指南”,以技术规范于2006205公布。

(2) IEC TS60034—25“旋转电机—第25 部分:变频器供电专用笼型感应电动机设计与性能指南”, 2004年4月第1版。

(3)美国NEMAMG1第30部分“具有谐波含量的正弦波电网供电恒速电动机和调压控制器或

调频控制器或调压调频控制器供电通用电动机的应用条件”和第31部分“变频器供电专用电动机(1998) ”也在不断完善,努力使定性化参数变成定量化参数。

(4)ANSI/AP1 541—2003美国石油学会标准“500马力及以上成型绕组笼型感应电动机”,2004年6月第4版。

(5)德国D IN VDE0530标准中关于变频电动机部分也随IEC的有关标准的修

订而修订。

(6)国内还没有关于变频调速电动机的国标(有变频器供电笼型感应电动机设计和性能导则,等同采用IEC TS60034—25) ,只有行业标准JB /T7118—2004 YVF2系列( IP54)变频调速专用三相异步电动机技术条件(机座号最大到315) 。

2改进设计、采取措施以适应变频器的特点

改进设计(国外情况):(1)电压源变频器供电笼型异步电动机优化设计;(2)电流源变频器供电笼型异步电动机优化设计;(3)转子槽优化设计;(4)绝缘结构设计;(5)轴承结构设计;(6)转子齿部几何形状的选择;(7)性能参数的选择:比如起动电流、