30KW凸极同步发电机开题报告.doc

毕业设计（论文）开题报告题 目:30kw三相凸极同步发电机设计 题目:Three-phase saliency synchronous enerator design系 : 工程技术系专 业: 电气工程及其自动化班 级: 07电气本学 号: 8051207001姓 名: 包德斌指导老师: 张景明 填表日期: 2010年12月241、 选题的依据及意义： 电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他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。作发电机运行的同步电机。是一种最常用的交流发电机。在现代电力工业中，它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。由于同步发电机一般采用直流励磁，当其单机独立运行时，通过调节励磁电流，能方便地调节发电机的电压。若并入电网运行，因电压由电网决定，不能改变，此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。同步发电机的定子、转子结构与同步电机相同，一般采用三相形式。 发电机2、 国内外研究现状及发展趋势： 我国小型同步发电机的第一代产品是1956年电工局在上海组织的统一设计并于1957年完成。第二代产品是在进行了大量实验研究和调查研究的基础上于1965年开始的T2系列小型三相同步发电机统一设计，该水平达到六十年代国际先进水平。1979年开始进行TFW系列三相无刷同步发电机和TFDW系列单相无刷同步发电机的统一设计，1982年10月通过了样机鉴定工作，并推广生产，此两系列主要性能指标达到或接近当时的国际先进水平。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。三相同步发电机行业的技术发展展望：（1） 全密封低噪声和地振动的精密轴承。（2） 先进的导磁材料（如以冷代热）。3、 本课题研究内容： 1、工作特性表征同步发电机性能的主要是空载特性和负载运行特性。这些特性是用户选用发电机的重要依据。2、空载特性发电机不接负载时，电枢电流为零，称为空载运行。此时电机定子的三相绕组只有励磁电流If感生出的空载电动势E0（三相对称），其大小随If的增大而增加。但是，由于电机磁路铁心有饱和现象，所以两者不成正比。反映空载电动势E0与励磁电流If关系的曲线称为同步发电机的空载特性。 3、电枢反应同步发电机的电枢反应磁场与转子励磁磁场均可近似地认为都按正弦规律分布。它们之间的空间相位差取决于空载电动势E0与电枢电流I之间的时间相位差。电枢反应磁场还与负载情况有关。当发电机的负载为电感性时，电枢反应磁场起去磁作用，会导致发电机的电压降低；当负载呈电容性时,电枢反应磁场起助磁作用,会使发电机的输出电压升高。 4、负载运行特性主要指外特性和调整特性。外特性是当转速为额定值、励磁电流和负载功率因数为常数时，发电机端电压U与负载电流I之间的关系。调整特性是转速和端电压为额定值、负载功率因数为常数时,励磁电流If与负载电流I之间的关系。 同步发电机的调整特性同步发电机的电压变化率约为2040。一般工业和家用负载都要求电压保持基本不变。为此，随着负载电流的增大,必须相应地调整励磁电流。图3所示为 3种不同性质负载下的调整特性。虽然调整特性的变化趋势与外特性正好相反，对于感性和纯电阻性负载，它是上升的，而在容性负载下，一般是下降的。 5、结构和分类同步发电机的结构按其转速分为高速和低（中）速两种。前者多用于火电厂和核电站；后者多与低速水轮机或柴油机联动。在结构上，高速同步发电机多用隐极式转子，低（中）速同步发电机多用凸极式转子。 四、本课题研究方案：1、 掌握同步发电机的工作原理 （1） 主磁场的树立:励磁绕组通 以直流励磁电流,树立极性 同步电机结构模型 相间的励磁磁场,即树立起 主磁场。（2） 载流导体:三相对称的电枢绕组充任功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体。（3） 切割活动:原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能),极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组(相当于绕组的导体反向切割励磁磁场)。（4） 交变电势的发生:由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割活动,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势.通过引出线,即可提供交换电源。（5） 交变性与对称性:由于旋转磁场极性相间,使得感应电势的极性交变;由于电枢绕组的对称性,保证了感应电势的三相对称性。2、 同步发电机构造模型（1） 同步发电机和其它类型的旋转电机一样,由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。（2） UPS电源最常用的转场式同步发电机的构造模型,其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽,槽内嵌放着按必定规律排列的三相对称交流绕组.这种同步电机的定子又称为电枢,定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。（3） 气隙处于电枢内圆和转子磁极之间,气隙层的厚度和形状对电机内部磁场的散布和同步电机的性能有重大影响。（4） 同步转速 从供电品质斟酌,由众多同步发电机并联构成的交换电网的频率应当是一个不变的值,这就请求发电机的频率应当和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz ,故有要使得发电机供应电网50Hz的工频电能,发电机的转速必需为某些固定值,这些固定值称为同步转速.例如2极电机的同步转速为 3000r/min,4极电机的同步转速为1500r/min,依次类推.只有运行于同步转速,同步电机能力正常运行,这也是同步电机名称的由来。3、 同步发电机运行方法同步电机的重要运行方法有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最重要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种主要的运行方法。同步电动机的功率因数可以调节，在不请求调速的场所,运用大型同步电动机可以进步运行效力.近年来,小型同步电动机在变频调速体系中开端得到较多地利用.。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载,靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以到达改善电网功率因数或者调节电网电压的目标。五、研究目标、主要特色及工作进度： 序号 时间安排 工作内容 1 早期准备阶段 确定毕业设计题目、根据对毕业题目的初步了解完成开题报告 2 第13周初步了解三相同步发电机的原理及构造 3 第46周利用电气Auto CAD对三相同步发电机的构造进行模型 4 第78周调节参数改善功率因数，达到最优 5 第912周调节参数改善同步发电机的效率 6 第1315周总结、整理本课题设计的文本资料，修改论文、为答辩作好充分准备。六、参考文献：1 陈世坤，电机设计（第二版），机械工业出版社 ，2000年。2 李发海 朱东起 ，电机学（第四版），科学出版社，2007年。3 胡之光，电机电磁场分析与计算，机械工业出版社，1996年。4 程福秀，电机设计与计算，龙门联合书局，1953年。5 M.E.Talaat:“A New Approach to the calculation of Synchronous Machines reactances-part2”,A.I.E.E.Tr.,1956年。6 kyuebajiobB. M. Bonpocbl Teophh h Pacyeta achhxpohhblx Maiiihhh Cmacchbhblmh Potopamh M. Qheprhr,1966年。7杜坤梅，李铁才.电机控制技术 【M】. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002（2）