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毕业设计(论文)开题报告题 目： 1600V交流机组发电机设计 学 院： 电气信息学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 张若杰 学 号： 200801010331指导教师： 陈强 2012年 3月 6日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4统一用A4纸，并装订单独成册，随毕业设计（论文）说明书等资料装入文件袋中。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。一引言电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机也称（俗称马达），在电路中用字母“M”（ Motor旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母“G”（ generator）表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电，随着风力发电技术的日趋成熟，风电也慢慢走进我们的生活。在公元1831年，法拉第将一个封闭电路中的导线通过电磁场，导线转动有电流流过电线，法拉第因此了解到电和磁场之间有某种紧密的关连，他建造了第一座发电机原型，其中包括了在磁场中迥转的铜盘，此发电机产生了电力。在此之前，所有的电皆由静电机器和电池所产生，而这二者均无法产生巨大力量。但是，法拉第的发电机终于改变了一切法拉第曾煞费苦心，通过研究和反复实验，终于发现了这一影响巨大的科学原理，而且他确信，利用此原理肯定能制造出可以实际发电的发电机。就在法拉第发现电磁感应原理的第二年，受法拉第发现的启示，法国人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机。1867 年，德国发明家韦纳冯西门子对发电机提出了重大改进。他认为，在发电机上不用磁铁（即永久磁铁），而用电磁铁，这样可使磁力增强，产生强大的电流接着，西门子着手研究电磁铁式发电机。很快就制成了这种新型的发电机，它能产生皮克发电机所远不能相比的强大电流。同时，这种发电机比连接一大堆电池来通电要方便得多，因而它作为实用发电机被广泛应用起来。西门子的新型发电机问世后不久，意大利物理学家帕其努悌于1865 年发明了环状发电机电枢。 随着发电机的逐渐大型化，转动发电机的动力也发生了变化。其中以水力作动力更使人们感兴趣。西门子公司的阿特涅便于1873 年发明了交流发电机。此后，对交流发电机的研究工作便盛行起来，从而使这种发电机得到了迅速的发展。全国水电供应因多方原因出现了严重紧缺，用电受到一定程度限制。而近几年，正是我国工业经济快速发展的时期，众多企业都纷纷加足马力投入大规模生产;其次是前两年众多厂家购买发电机是为了应急，在购买时没有长远打算，而事过境迁所购的小型发电机已适应不了新需求，在此情况下，更新换代的发电机也占了很大一部分;再者就是机电产品每年的出口量都在递增，水泵和发电机的市场空间在近几年内还会很大。正是在三方因素的促进下，五金城水泵和发电机市场又一次迎来了新的发展机遇。目前最具发展前景的是风力发电机中国风力等新能源的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。风电场建设、并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点，市场前景看好。2009年风电行业的利润总额仍将保持高速增长，经过2009年的高速增长，预计2010、2011年增速会稍有回落，但增长速度也将达到60%以上。2010年全国累计风电装机容量有望突破2000万千瓦，提前实现2020年的规划目标。二发电机的原理发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。发电机的形式发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。发电机已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。发电机的分类可归纳如下：发电机分：直流发电机和交流发电机交流发电机分：同步发电机和异步发电机(很少采用)交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。发电机结构及工作原理发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流三水轮发电机的原理 水电厂的发电机都为同步电机，它能把原动机（水轮机）的机械能转变成电能，通过输电线路等设备送往用户。我们知道，导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流通过同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。导线放在空心圆桶铁心槽里，铁心时固定不动的，称为定子。磁力线是由磁极产生的，磁极时转动的，称为转子。定子和转子是发电机最基本的部分。为了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆每相隔120度分别放三相绕组A-X,B-Y,C-Z，转子上有励磁绕组（又称转子绕组）。通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生恒定的磁场。当转子被原动机拖动旋转时，定子绕组不断切割磁力线，就在其中感应出电动势。导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。导线放在空心圆桶铁心槽里，铁心是固定不动的，称为定子。磁力线是由磁极产生的，磁极是转动的，称为转子。定子和转子是发电机最基本的部分。为了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆每相隔120度分别放三相绕组A-X,B-Y,C-Z，转子上有励磁绕组（又称转子绕组）。通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生恒定的磁场。当转子被原动机拖动旋转时，定子绕组不断切割磁力线，就在其中感应出电动势。由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用立式结构(见图)。由于水电站多数处在远离城市的地方，通常需要经过较长输电线路向负载供电，因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求：电机参数需要仔细选择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电机不同，它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短,运行调度灵活,它除了一般发电以外，特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达70万千瓦。四总结电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其它形式的能源转换成电能的机械设备，最早产生于第二次工业革命时期，由德国工程师西门子于1866年制成，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其它动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产，国防，科技及日常生活中有广泛的用途。研究发电机组必然要研究单个的发电机的工作原理以及工作条件。采用整-分法来研究此次的课题，再通过查阅相关资料以及以往的经验才能设计出合理并且有一定应用前景的发电机组。 参考文献电机学 胡虔生 胡敏强 中国电力出版社电机设计 戴文进 张景明 清华大学出版社水轮发电机基本技术条件 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会 中国标准出版社 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施 开 题 报 告一课题的目的与意义 毕业设计(论文)是高等职业学院培养面向生产、建设、管理和服务第一线的高等技术应用型人才的最后一个教学环节。是培养学生综合运用所学基础理论、基本知识、基本技能和专业知识的重要手段。通过完成某一课题，可以进一步检验学生处理实际问题的能力；使学生掌握基本的设计(科研)方法，受到初步的工程技术训练。并可综合衡量教学质量，以利于提高教学管理水平。毕业设计（论文）的教学目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，使学生获得从事专业工作所必需的基本训练和科学研究工作的初步能力。毕业设计（论文）作为培养学生创新精神和实践能力的一次较为系统的训练。本次课题为1600v交流发电机组的设计，目的在于培养我们个人对电机学以及电机设计学等的综合知识的掌握并在以后的工作和实践当中积累自己的宝贵经验。通过这次的设计使我们了解整个发电机的设计过程和发现问题解决问题的能力，更重要的是为以后的工作做实践上的铺垫。二课题发展现状和前景展望 电机设计是传统电气工程的一个重要分支，早在二十世纪二十年代至二十世纪三十年代初期，异步电机、同步电机等传统电机设计技术的研究已达到顶峰。在被称之为电机设计技术研究的第一个黄金年代的这一时期，几乎所有的交流电机设计被约束在正弦波电压源供电基础上，这就不可避免地导致传统的异步电机和同步电机必须采用正弦分布的定子绕组以最佳匹配正弦波电压源供电。电力电子变换器的发展，给电机设计研究者提供了打破正弦波电压源供电约束的可能性；然而，在相当长的一段时期内，交流电机设计仍然被束缚在正弦波逆变器电压源供电基础上。二十世纪七十年代，随着电力电子技术的发展，电流控制型逆变器首先在异步电机驱动系统中成功应用。开关磁阻电机研究热的兴起和无刷直流方波电机理论的不断完善，促使电机设计理念产生新的变革和创新。于是，电机研究者开始探索思考: 难道三相仍是交流电机的最佳相数吗？正弦波电压源仍是电机的最好波形吗？甚至径向气隙磁场结构是电机的唯一结构吗？电力电子逆变器与电机的结合，永磁材料的广泛应用和新型软磁铁芯的不断出现，导致了电机结构、设计、性能和制造技术方面的革命，促使逆变器供电电机家族(Converter Fed Machines)迅速壮大。主要有开关磁阻电机、双凸极永磁电机、无刷直流永磁电机、无刷永磁同步电机、轴向磁场电机、横向磁场电机和具有磁场控制能力的永磁电机等。八十年代初期发展至今的逆变器供电电机技术被称之为电机设计的第二个黄金年代计是建立在逆变器供电电机基础上，典型的逆变器供电电机驱动系统如图1所示。当。现代电机设今，电流控制型电压源PWM逆变器(CRPWM)已成为高性能电机控制器的基本部分；逆变器供电电机的设计和系统性能仿真被建立在电机本体和逆变器的最佳融合以及与电子驱动负载转矩特性的配合上。现代电机设计技术的发展，不仅促进了电机学科不断向前发展，而且带动了商用设计软件的开发，目前国际电工界公认的设计软件有Ansoft, Magsoft 和Speed等。Ansoft软件已提供了从电机概念设计、自动产生有限元分析和系统仿真模型到深入分析直至含控制电路、控制算法在内的电子驱动系统仿真。 现代电机的几个研究热点与发展趋势：电机与电力驱动系统是传统的老学科。近年来，随着世界军事技术革命和工业电气自动化的需求以及世界经济一体化发展的趋势，推动了新型逆变器供电电机的研究和发展。当前，高密度、高效率、轻量化的电子驱动系统的研发已成为军事装备的一个技术制高点。在某些军事领域，如舰艇、坦克等的内燃机动力系统将逐步被小型紧凑的高密度电力驱动系统所取代。具有快速响应能力的高密度电力驱动系统大大提高了坦克等军用车载的快速应战能力。在舰艇推进动力系统中，高密度低噪声的电力驱动系统取代体积庞大的内燃机动力系统后，不仅提高舰艇的快速应战能力和隐蔽性，而且小型紧凑的高密度电力驱动系统便于安置在舰艇的适当位置而不易被对方火力所击中，使得舰艇推进系统更具有安全性、可靠性。高密度、高效率、轻量化也是各种车辆驱动系统和航空发动机一高密度发电机组的关键性能指标。近年来，运用航空发动机一高密度发电机组技术开发的高密度、高效率、轻量化的备用电源和移动电源在国际市场上供不应求。高密度、低成本、具有宽广的恒功率调速范围的车辆牵引电机的研发是一个颇有挑战性和竞争性的课题。高性能、低成本的电子驱动和电子伺服系统的研发是国际电工界的一个新的热点。为此，促进了内置式永磁同步电机驱动系统，具有弱磁结构的永磁电机驱动系统、同步磁阻电机驱动系统、双凸极永磁电机驱动系统和开关磁阻电机驱动系统的深入研究三、课题主要内容和要求 毕业设计（论文）的选题，应在满足专业人才培养目标的前提下，尽可能结合生产、建设、管理和服务等领域的实际，真题真做。在内容要求上，要明确专业基本技能训练与培养创新能力所占的比重，并使学生在规定的毕业设计（论文）工作时段内，能满负荷地工作。对毕业设计软件作品和论文篇幅，做出明确合理的规定。毕业设计（论文）的教学目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，使学生获得从事专业工作所必需的基本训练和科学研究工作的初步能力。毕业设计（论文）作为培养学生创新精神和实践能力的一次较为系统的训练，应注重以下方面能力的培养：（1）调查研究、阅读文献资料和收集资料的能力；（2）理论分析、制定设计工作方案的能力；（3）独立进行数据的处理、编写代码的能力；（4）撰写设计说明书或论文报告的能力；（5）语言表达、思辩能力，阐述观点准确、清楚回答问题的能力。四、研究方法、步骤和措施研究方法：此次课题适合用文献研究法和经验总结法，文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被子广泛用于各种学科研究中。其作用有：能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。能得到现实资料的比较资料。有助于了解事物的全貌。经验总结法是通过对实践活动中的具体情况，进行归纳与分析，使之系统化、理论化，上升为经验的一种方法。总结推广先进经验是人类历史上长期运用的较为行之有效的领导方法之一。研究步骤：1、研究的循环思维方式 世界上无论哪个领域都存在许多未知的事物，也存在着许多未知的规律。我们研究者的主要任务就是要不断地从大量的事实中总结规律，将之上升到可以指导实践的理论。然而理论也并不是绝对的真理，它也要在实践中不断地被修正，因此，就会有人对理论的前提和内容进行质疑，并提出新的猜想和新的思维。新的猜想和新的思维又要在实践中进行验证，从而发展和完善理论体系。我们探求未知事物及其规律就需要aches）：实证研究和规范研究。实证研究（Empirical 有研究的过程。2、研究的路径 研究的路径（Approaches）是我们对某事物的规律进行研究的出发点或者角度。研究通常有两个路径（ApproStudy）一般使用标准的度量方法，或者通过观察对现象进行描述，主要用来总结是什么情况（what is the case）。通常研究者用这种研究路径去提出理论假设，并验证理论。规范研究（Normative Study）：是解决应该是什么（what should be）的问题。研究者通常是建立概念模型（Conceptual Model）和/或定量模型（Quantitative Model）来推论事物的发展规律。研究者也会用这种路径去建立理论规范3、研究的分析方法 社会科学和商务的研究范围内，无论是实证研究，还是规范研究，都可能采取两类研究的分析方法（Research Methods）：定量研究（Quantitative Analysis, Quantitative Method）和定性研究（Qualitative Analysis, Qualitative Method）方法。虽然在定性与定量方法上存在着哪种方式更科学的争论。然而，更多的学者倾向认为，定量与定性的方法问题更多的是从分析技术上来区别的。因为，任何的研究过程都要涉及数据的收集，而数据有可能是定性的，也有可能是定量的。我们不能将定量分析与定性分析对立起来。在社会科学和商务的研究过程中既需要定量的研究分析方法，也需要定性的研究分析方法。针对不同的研究问题，以及研究过程的不同阶段，不同的分析方法各有优势。两者之间不存在孰优孰劣的问题。对于如何发挥各自优势，国外的一些学者也在探索将两者之间的有机结合。4、研究过程的设计与步骤对某项研究过程进行总体策划和安排是非常重要的，也是着手进行研究的第一步。通常