30kw4极变频调速同步电动机的电磁方案及控制系统含外文翻译

毕业设计任务书

（工科及部分理科专业适用）

题目：30kw-4极变频调速同步电动机的电磁方案及控制系

统的设计

毕业设计（论文）开题报告

题目：30kw-4极变频调速同步电动机的电磁方案及控制

系统的设计

学院：信工学院系自动化系

专业：电机电器

班级：061班

学号：6101106024

姓名：王徽

指导教师：黄劭刚

填表日期：2010 年 3 月22 日

一、选题的依据及意义

现代社会中，电能是现代社会最主要的能源之一。在电能的生产、输送和

使用等方面，电机起着重要的作用。电机主要包括发电机、变压器和电动机等

类型。电动机将电能转换成为机械能，用来驱动各种用途的生产机械。机械制

造工业、冶金工业、煤炭工业、石油工业、轻纺工业、化学工业及其他各种矿

企业中，广泛地应用各种电动机。例如，在交通运输中，铁道机车和城市电车

是由牵引电机拖动的；在航运和航空中，使用船舶电机和航空电机；在农业生

产方面，电力排灌设备、打谷机、榨油机等都是由电动机带动的；在国防、文教、医疗及日常生活中，也广泛应用各种小功率电机和微型电机。

同步电动机历来是以转速与电源频率保持严格同步著称的，只要电源频率保

持恒定，同步电动机的转速就绝对不变。小到电钟和记录式仪表的定时旋转机构，大到大型同步电动机一直流发电机

组，无一不是为了发挥其转速恒定的优势而得到应用的。除此以外，同步电动

机还有一个突出的优点，就是可以控制励磁来调节它的功率因数，可使功率因

数高到1.0，甚至超前。在一个工厂里，只需有一台或几台大容量设备(例如水泵、空气压缩机)

采用同步电动机，就足以改善全厂的功率因数。但是，由于同步电动机起动

费事、重载时有振荡乃至失步的危险，过去除了上述特殊情况外，一般工业设

备很少采用同步电动机传动。自从电力电子变压变频技术获得广泛应用以后，

情况就大不相同了。采用电压一频率协调控制，同步电动机便和异步电动机一

样成为调速电动机家族的一员，原来由于供电电源频率固定不变而阻碍同步电

动机广泛应用的问题都已迎刃而解。

二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）

20世纪40年代以前，我国电机制造行业极端落后。中华人民共和国成立后，电机工业才获得迅速的发展，产品的品种、数量不断增加，技术水平逐步提高。50年代以仿制国外产品为主，60年代起即走上自行设计的道路；50年代初只能生产一般中小型电机，不久即能制造大型发电设备和特殊用途电机，但与发达国家还具有很大的差距。

国外公司注重新产品开发，在电机的安全、噪声、电磁兼容等方面很重视。国外的先进水平主要体现在电机的可靠性高，寿命长，通用化程度高，电机效率不断提高，噪声低，重量轻，电机外形美观，绝缘等级采用F级和H级，而且也考虑电机制造成本的降低等国内虽有部分产品已达90年代初的国际水平，但相当部分的产品可靠性差，重量重，体积大和噪声大，综合水平只相当于80年代初期国际水平，其主要原因是制造工艺落后，关键材料的质量和品种不能满足要求，科研和设计工作没有跟上，科研投入少，新产品开发资金匮乏，企业技术创

新能力较弱。

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。

随着科学技术以及经济的发展，电机制造工业也将发生很大的变化，下面

就对其作简要介绍。

（一）产品品种、规格不断增加，单机容量迅速增大，技术经济指标逐步

提高。随着经济的发展，用电量的增加和设备所需要的动力增大等因素的影响，单机容量将迅速增大，这样才能更好地为经济作出贡献，两者相辅相成，互相

促进对方的发展。由于不同的电机具有不同的功能及其优势，为了更好地利用

各种电机的优势，就必须生产出不同的电机，在不同的领域使用不同的电机，

从而提高能量的利用，减少浪费，同时也将有利于环境保护。

（二）积极采用新技术、新材料、新结构和新工艺。

在采用新技术方面，首先应用电子计算机来进行电机的电磁计算以及磁场、温度场计算和零部件机械计算。其他像感应电机的单绕组多速绕组和三角形—Y混合联接绕组，同步电机的无刷励磁、静止半导体励磁、谐波励磁和整

块磁极，直流电动机的晶闸管供电和无槽电枢以及双冷水技术。

在绝缘材料方面，目前在电机生产中，主要采用E、B两级，F、H级仅