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高温异步电机设计与性能分析High Temperature Induction Motor Design and PerformanceAnalysis学院：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（教授）2012年 6 月摘要Abstract目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................ I I 目录 (I)第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 课题背景及意义 (1)1.2.1课题研究背景、目的及意义 (1)1.2.2课题国内外研究现状及趋势 (4)第2章三相单鼠笼异步电动机电磁计算 (6)2.1 额定数据及主要尺寸 (6)2.1.1参数的选择 (6)2.1.2电机的主要尺寸 (7)2.1.3定子绕组的计算 (9)2.1.4定子槽型的计算 (10)2.1.5转子绕组的计算 (11)2.2 磁路计算 (13)2.3 参数计算 (18)2.3.1线圈长度计算 (18)2.3.2电机定子绕组漏抗计算 (19)2.3.3电机转子绕组漏抗的计算 (21)2.3.4有效材料的计算 (22)2.3.5空载特性 (24)2.4 工作性能计算 (26)2.4.1电负荷计算 (26)2.4.2电机损耗计算 (27)2.4.3主要性能计算确定 (29)2.5 起动性能计算 (30)2.5.1起动时定子参数 (30)2.5.2起动时转子参数 (31)2.5.3起动参数的确定 (33)2.6 MATLAB语言结构 (34)第3章异步电机通过matlab的温度场分析 (35)3.1 matlab在电机设计和仿真中的应用 (35)3.2温度对异步电机的性能影响 (36)3.2.1. 温升 (36)3.2.2 发热 (37)3.2.3 环境温度对电动机的影响 (38)3.3 异步电动机温度场特性仿真结果 (38)第4章异步电机的ansoft仿真 (40)4.1. ansoft maxwell的介绍 (40)4.1.1 三维静电场分析(3D Electrostatic Field) (40)4.1.2 三维直流磁场分析(3D DC Magnetic) (40)4.1.3 涡流场分析(Eddy Current Field) (40)4.1.4 瞬态场(Transient Field） (40)4.2 Maxwell 仿真一般步骤 (40)4.3 Maxwell的仿真结果与分析 (41)4.3.1建立电机模型 (41)4.3.2 Rmxprt导入至Maxwenll 2D有限元模块 (42)4.4本章小结 (43)第5章结论 (44)参考文献 (45)致谢 (48)附录 (49)5.1 附录1 (49)5.2 附录2 (61)第1章绪论1.1 引言随着四个现代化的发展，工业生产的自动化程度提高，还需要大量各种各样具有高性能的控制电机作为自动化系统的控制元件或执行元件。
《自动控制元件及线路》课程实习报告异步电动机变频调速系统1.4.1 系统原理框图及各部分简介本文设计的交直交变频器由以下几部分组成，如图1.1所示。
图1.1 系统原理框图系统各组成部分简介：供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。
因为本设计中采用中等容量的电动机，所以采用三相380V电源。
整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。
在本设计中采用三相不可控整流。
它可以使电网的功率因数接近1。
滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。
逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。
在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。
电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。
控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。
这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。
1.4.2 变频器主电路方案的选定变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。
随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。
静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。
1.交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。
由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。
因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。
但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,所以不能高速运行。
2.交-直-交型变频器：交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用变频器。
电磁调速电机与变频电机能耗概述及解释说明1. 引言1.1 概述本篇文章将重点探讨电磁调速电机与变频电机的能耗问题。
电磁调速电机和变频电机作为常见的传动设备，广泛应用于各个行业领域。
它们在工作原理、系统组成和能效方面存在一定差异，对能源消耗产生了不同程度的影响。
因此，通过比较和分析两者的能耗情况，有助于我们更好地理解它们的性能特点，并且为今后的工程应用提供指导和改进建议。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分进行阐述。
首先是引言部分，介绍文章的背景、目的和结构安排。
其次是第二部分，将对电磁调速电机和变频电机进行概述，包括它们的基本原理、工作方式及应用范围等。
之后，在第三部分中，我们将进行能耗对比分析，具体比较两种类型电机在不同负载条件下的能源消耗情况，并探究其中产生差异的原因。
然后，在第四部分中解释说明了两种电机工作原理、系统组成以及如何通过一些措施来提高能效。
最后，我们给出了文章的结论，总结了主要观点和发现，并对今后研究提供了一些建议。
1.3 目的本篇文章的目的在于探讨电磁调速电机与变频电机在能耗方面的差异，并解释其工作原理及系统组成。
通过此文，读者可以清楚了解两种电机的特点和性能表现，以便针对具体应用情景选择更为适合的驱动方式。
同时，借鉴能效改进措施的说明，有助于节约能源、降低生产成本，并推动环保型社会建设。
以上是引言部分内容撰写，请问是否还需要其他相关内容补充？2. 电磁调速电机与变频电机：2.1 电磁调速电机概述：电磁调速电机，也称为感应耦合调速异步电机，是一种常见的交流调速驱动设备。
它通过改变励磁状态的方式来实现转速的调节。
具体而言，当需要减小转速时，通过减小定子线圈中的电流来降低转子上感应出的转矩；而当需要增大转速时，则通过增加定子线圈中的电流来提高输出转矩。
2.2 变频电机概述：变频电机使用变频器作为驱动控制设备，可根据需要改变输出功率和供给频率以实现转速的调节。
它将直流或固定频率交流输入信号转换为可以任意调整幅值和频率的交流输出信号。
异步电动机节能原理与技术异步电动机是目前广泛应用于工业生产中的一种电动机。
它主要由转子和定子两部分组成。
通过变化电磁场的方式使得转子在定子的作用下产生转动，从而实现对机械动力能量的转换。
但是，传统的异步电动机存在着能源浪费的问题。
为解决这个问题，目前存在着各种异步电动机节能的原理和技术。
本文将分步骤阐述异步电动机节能原理与技术。
步骤1：优化设计减少损失异步电动机的优化设计可以有效减少损失。
优化设计包括轴承、机壳、转子的减震等。
轴承设计时可以采用具有低摩擦和低噪声特点的高质量轴承。
机壳的墙壁厚度和结构形式也可以进行优化设计。
同时，转子也可以采用具有良好导热和导电性能的材料制成，从而实现传热均衡，减少能量损失。
步骤2：变频技术变频技术也是减少异步电动机能源浪费的一种有效方式。
变频技术可以确保电机运行在最佳效率点上，降低电机的损失并提高电机效率。
通过调整变频器的频率可以控制电机运行速度，同时呈现出更节能的特点。
步骤3：轴承优化通过轴承的优化，可以降低电机的摩擦损失和振动噪声。
采用复合轴承、磁悬浮轴承、空气导向轴承等可以减少电机滑动摩擦损失，降低能耗和噪声。
步骤4：高效电机高效电机是一种以效率为主要考虑因素的电机。
与传统电机相比，高效电机能大量降低转化能量的损失。
高效电机采用优质材料和先进技术制造，设有高效空气导流和高品质绝缘材料等。
取得优异的节能效果。
步骤5：LED灯变频技术利用LED灯的变频技术，可以在控制设备的电源电压变化时，改变LED 灯电流，进而改变异步电机的工作效率。
这种技术能够产生高效率的能量，大幅度降低运行成本，减少空气污染，提高环境的电气安全性。
综上所述，异步电动机的节能原理与技术是多种多样的。
经过技术创新和不断优化，可以大幅度降低能源浪费，实现环境保护和经济效益的最大化。
我们应该研发优质的节能技术，推广和宣传应用，让社会既享受到生产带来的经济效益，又能够为环保和可持续发展贡献一份力量。
变频调速电机的选型变频调速电机一般均选择4级电机，基频工作点设计在50Hz，频率0-50Hz（转速0-1480r/min）范围内电机作恒转矩运行，频率50-100Hz（转速1480-2800r/min）范围内电机作恒功率运行，整个调速范围为(0-2800r/min），基本满足一般驱动设备的要求，其工作特性与直流调速电机相同，调速平滑稳定。
如果在恒转矩调速范围内要提高输出转矩，也可以选择6级或8级电机，但电机的体积相对要大一点。
由于变频调速电机的电磁设计运用了灵活的CAD 设计软件，电机的基频设计点可以随时进行调整，我们可以在计算机上精确的模拟电机在各基频点上的工作特性，由此也就扩大了电机的恒转矩调速范围，根据电机的实际使用工况，我们可以在同一个机座号内把电机的功率做的更大，也可以在使用同一台变频器的基础上将电机的输出转矩提的更高，以满足在各种工况条件下将电机的设计制造在最佳状态。
变频调速电机可以另外选配附加的转速编码器，可实现高精度转速、位置控制、快速动态特性响应的优点。
也可配以电机专用的直流（或交流）制动器以实现电机快速、有效、安全、可靠的制动性能。
由于变频调速电机的基频可调性设计，我们也可以制造出各种高速电机，在高速运行时保持恒转矩的特性，在一定程度上替代了原来的中频电机，而且价格低廉。
变频调速电机为三相交流同步或异步电动机，根据变频器的输出电源有三相380V或三相220V，所以电机电源也有三相380V或三相220V的不同区别，一般4KW以下的变频器才有三相220V可，由于变频电机是以电机的基频点（或拐点）来划分不同的恒功率调速区和恒转矩调速区的，所以变频器基频点和变频电机基频点的设置都非常重要。
同步变频与异步变频调速电机的区别异步变频调速电机是由普通异步电机派生而来，由于要适应变频器输出电源的特性，电机在转子槽型，绝缘工艺，电磁设计校核等作了很大的改动，特别是电机的通风散热，它在一般情况下附加了一个独立式强迫冷却风机，以适应电机在低速运行时的高效散热和降低电机在高速运行时的风摩耗。
YVF315～630系列高压变频调速三相异步电动机刘彦华;乔建伟;吴宣东【摘要】设计开发了新一代YVF315～630系列高压变频调速三相异步电动机,产品具有系统节能、低振动、低噪声、外形小、重量轻、型谱广、功率密度高、节能环保等特点.特别对变频调速系统节能、基本数据、高效设计、绝缘结构设计、强迫通风内外风路设计、绝缘端盖设计做了重点介绍.最后通过产品试验数据与目标数据对比,分析得出了该系列产品开发设计达到了预期目标.%Designed and exploited anewgeneration of YVF315 ～ 630 series high voltage varible frequency speed regulation three phase asynchronous motor,with features of energy saving,low vibration,low noise,small shape,light weight,wide spectrum,high power density,energyconservation,environmental protection,etc.The variable frequency speed regulation system,basic data,highefficiency design,insulation structure design,forced ventilation,both insideand outside the wind road design and insulation cover design were introduced,finally compared with the product test data and target data,the analysis showed that the development and design of this series product had achieved the expected goal.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2017(044)009【总页数】4页(P44-47)【关键词】YVF315～630;变频调速;风扇;端盖;设计;三相异步电动机【作者】刘彦华;乔建伟;吴宣东【作者单位】河南工业职业技术学院,河南南阳473008;卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司,河南南阳473008;卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司,河南南阳473008【正文语种】中文【中图分类】TM343随着电力电子技术、微电子技术的发展和中高压变频技术的不断进步，高压变频器技术越来越成熟。
异步电动机SPWM变频调速原理与仿真分析摘要在分析SPWM原理的基础上，利用MATLAB/SIMULINK软件构造了SPWM调速系统的仿真模型并说明了规则采样法的可行性。
该模型主要利用S-函数模拟自然采样法和规则采样法的控制规则并应用电力系统工具箱构建逆变桥和电机，能够比较好的模拟真实的系统并实现变频调速的功能。
通过对仿真结果的分析，对比自然采样法和规则采样法控制性能的差异，得出了规则采样法在工程实际中应用的可行性。
关键词：SPWM，异步电机，MATLAB，仿真，规则采样法，自然采样法The Simulation and Analysis of the Fundmental Principle of Asynchronous Motor SPWM Speed AdjustingABSTRACTBase on analizing SPWM principle, the SPWM velocity modulation system's simulation model has been constructed by using the MATLAB/SIMULINK software.After analizing the results of simulation,the feasibility of the regular sample law is given out. This model mainly uses the S- function analogue natural sampling law and the regular sampling method control rule and construct inverter and machine ,this model can simulate the real system and realize the frequency conversion velocity modulation function. The simulation results is given out in this paper, though analizing the simulation results and constrasting the difference of the control performance of natural sampling law and regular sampling,the application feasibility of the regular sampling law in the project has been obtained.KEYWORDS: SPWM ,aynchronous motor,MATLAB,simulation, regular sampling law, ntural sampling law目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................................................................................... I I 1 绪论 (1)1.1交流调速系统的发展 (1)1.2交流调速系统的基本类型 (2)1.2.1 异步电动机调速系统的基本类型 (2)1.2.2 同步电动机调速的基本类型 (4)2 Siulink 仿真基础 (5)2.1 Simulink简介 (5)2.1.1 Simulink 启动 (5)2.1.2 Simulink 组成 (5)2.1.3 仿真过程 (6)2.2 Simulink 模块库简介 (6)2.3电力系统工具箱简介 (6)2.4 S-函数简介 (6)2.4.1 S-函数的基本概念 (6)2.4.2 S-函数的使用 (7)2.4.3 与S-函数相关的一些术语 (7)2.4.4 S-函数的工作原理 (8)2.4.5 编写M文件S-函数 (9)3 异步电动机变压变频调速系统 (11)3.1概述 (11)3.2变压变频调速的基本控制方式 (11)3.2.1 基频以下调速 (11)3.2.2 基频以上调速 (12)3.3异步电动机电压－频率协调控制时的机械特性 (12)4 PWM控制技术 (15)4.1 正弦脉宽调制原理及其优点 (15)4.1.1 SPWM原理 (15)4.1.2 SPWM的优点 (18)4.1.3关于SPWM的开关频率 (19)4.2 同步调制和异步调制 (19)4.2.1 异步调制 (19)4.2.2 同步调制 (19)4.2.3 分段同步调制 (20)4.3 SPWM波形的生成 (20)4.3.1 自然采样法 (20)4.3.2 规则采样法 (21)5 异步电动机SPWM变频调速仿真系统的设计 (23)5.1自然采样法系统的设计 (23)5.1.1 三角波的生成 (23)5.1.2 自然采样法SPWM 脉冲的生成 (25)5.1.3 直流电源 (25)5.1.4 逆变器的设计 (25)5.1.5 系统总框图的设计 (26)5.2 规则采样法系统的设计 (26)5.2.1 规则采样法脉冲的生成 (26)5.2.2 规则采样法系统总框图的设计 (28)5.3仿真分析 (28)5.3.1 额定转速（50HZ）的波形 (29)5.3.2 性能对比分析 (30)致谢 (36)参考文献 (37)1 绪论1.1 交流调速系统的发展[1]直流电气传动和交流电气传动在19世纪先后诞生。
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》
一、异步电动机变频调速系统简介
异步电动机变频调速系统是一种基于变频器技术完成频率控制的调速系统，其结构组成主要包括：异步电动机、变频器、控制器和传动机构等组成。
本系统可以实现对电动机的输出功率、转速和负载的关系，从而提高机器的能源利用率，减少电机输出的能耗。
二、异步电动机变频调速系统组成
1.异步电动机：异步电动机是一种由能量变换设备的机械部分，它通过电能激励的电磁作用而可发生转动，其结构由定子、转子及密封装置等组成。
该部件能够接受输入的直流电压，完成外界功率转换。
2.变频器：变频器是由变频技术控制异步电动机输出电压和频率的装置，其特性是能够将低电压变高，将低频率调整到高频率，使输出电压与频率可以随着被控制设备的运行状况而灵活变化，能有效节省电源能耗，减少设备故障。
3.控制器：控制器是负责控制变频器给异步电动机提供指令的，它的功能有：对异步电动机的转矩与频率进行控制；实现变频器与异步电动机的细微调整；实现较快速度的反应。
