400kVA组合式变压器设计开题报告.doc

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1、 毕业设计(论文)开题报告题 目： 1200V直流机组发电机设计 学 院： 应用技术学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 曾哲 学 号： 200713010104 指导老师： 陈 强 2011年 03 月 10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

2、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。文 献 综 述一、 电动机的种类电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字母“M”表示。它的主要作用时产生驱动力矩，作为用电器或小型机械的动力源。

3、电动机有多种种类1. 按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2. 按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机可分为永磁同步电动机、词组同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励

4、直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。3. 按启动与运行方式分类 电动机按启动与运行方式可分为电容启动式电动机、电容盍式电动机、电容启动运转式电动机和分组式电动机。4. 按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其他通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器

5、等）用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。5. 暗转子的结构分类 电动建筑案子的机构可分为笼型感应电动机（旧标准称为属龙异步电动机）和绕线转自感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。6. 按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机，低速电动机，恒速电动机。调速电动机。低俗电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有极恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。二直流电动机直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于

6、收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表动玩具等。1. 电磁式直流电动机 电磁式直流电动机由定子磁极、转子（电枢）、换向器（俗称整流子）、电刷、机壳、轴承等构成。电磁式直流电动机的定子磁极（主磁极）由贴心和励磁绕组构成。根据其励磁（及标准称为激磁）方式的不同又可分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。因励磁方式不同，定子磁极磁通（由定子磁极的励磁线圈通电后产生）的规律也不同。 串励直流电动机的励磁绕组与转子绕组之间通过电刷和换向器相串联，励磁电流与电枢电流成正比，定子的磁通量随着励磁电流的增大而增大，转矩近似与电枢电流的平方成正比，转速随转矩或电流的增加而

7、迅速下降。其启动转矩可达额定转矩的5倍以上，短时间过载转矩可达额定转矩的4倍以上，转速变化率较大，空转转速甚高（一般不允许其在空载下运行）。可通过用外用电阻器与串励绕组串联（或并联）、或将串励绕组并联换接来实现调速。 并励直流电动机的励磁绕组与转子绕组相并联，其励磁电流较恒定，启动转矩与电枢电流成正比，启动电流约为额定电流的2.5倍左右。转速则随电流机转矩的增大而略有下降，短时过载转矩为额定转矩的1.5倍。转速变化率较小为5%15%。可通过消弱磁场的恒功率来调速。他励直流电动机的励磁绕组接到独立的磁力电源供电，其励磁电流也较恒定，启动转矩与电枢电流成正比。转速变化也为5%15%可以通过削弱磁场

8、恒功率来提高转速或通过降低转子绕组的电压来使转速降低。复励直流电动机的定子磁极上除有并励绕组外，还装有与转子绕组串联的串励绕组（其匝数较少）。串联绕组产生磁通的方向与主绕组的磁通方向相同，启动转矩约为额定转矩的4倍左右，短时间过载转矩为额定转矩的3.5倍左右。转速变化率为25%30%（与串联绕组有关）。转速可通过削弱磁场强度来调整。换向器的换向片使用银铜、镉铜等合金材料，用高强度塑料模压成。电刷与换向器滑动接触，为转子绕组提供电枢电流。电磁式直流电动机的电刷一般般采用金属石墨电刷或电化石墨电刷。转子的铁芯采用硅钢片叠压而成，一般为12槽，内嵌12组电枢绕组，各绕组间串联接后，在分别于12片换向

9、片链接。2. 永磁式直流电动机永磁式直流电动机也由定子磁极，转子，电刷，外壳等组成，定子磁极采用永磁体（永久磁钢），有铁氧体、铝镍钴。汝铁硼等材料。按其结构形式可分为圆筒形和瓦块形几种。录放机中使用的大多数为圆筒形磁体，而电动工具及汽车用电器中使用的电动机多数采用砖块形磁体。转子一般采用硅钢片叠压而成，较电磁式直流电动机转子槽数少。录放机中使用的小功率电动机多数为3槽，较高档的为5槽或7槽。漆包线绕在转子铁心的两槽之间，其各接头分别焊在换向器的金属片上。电刷是连接电源与转子绕组的导电部件，具备导电与耐性两种性能。永磁电动机的电刷使用单性金属片或金属石墨电刷、电化石墨垫刷。录放机中使用的永磁式直

10、流电动机，采用电子稳速电路或离心式稳速装置。3. 无刷直流电动机 无刷直流电动机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，广泛应用于高档录音座、录像机、电子仪器及自动化办公设备中。无刷直流电动机由永磁体转子、多级绕组定子、位置传感器等组成。位置传感器按转子位置的变化，沿着一定次序对钉子绕组的电流进行换流（即检测转子磁极相对定子绕组的位置，并并在确定位置处产生位置传感信号，给信号转换电路处理后去控制供开关电路，按一定的逻辑关系进行电流切换）。定子绕组的工作电压也由位置传感器输出控制的电子开关电路提供。位置传感

11、器有磁敏式、光电式和电磁式三种类型。采用磁敏式位置传感器的无刷直流电动机，其磁敏传感器件（例如霍尔元件、磁敏二极管、磁敏估极管、磁敏电阻器或专用集成电路）装在定子组件上，用用来检测永磁体、转子旋转时产生的磁场变化。采用光电式位置传感器的无刷直流电动机，在定子组件上按一定位置配置了光电传感器，转子上装有遮光板，光源为发光二极管或者小灯泡。转子旋转时，由于遮光板的作用，定子上的光敏元件将会按一定平率间歇产生脉冲信号。采用电磁式位置传感器的无刷直流电动机，是在定子组件上安装有电磁传感器部件（例如耦合变压器、接近开关、LC谐振电路等），当永磁体转子位置发生变化时，电磁效应将是电磁传感器产生高频调制信号

12、（其幅值随转子位置而变化）。 参 考 文 献1.史乃.电机学M.北京：机械工业出版社，19982.许实章主编.电机学.机械工业出版社3.陈世坤.电机设计M.北京：机械工业出版社，19934一机部情报所.国外机械工业基本情况中小型电机M.19755.小篆电器科学研究所主编.中小型电机标准汇编M.技术出版社，19716.章明涛主编.电机学（上、下册）：科学出版社7.汤蕴璆.电机理论与运行（上、下册）：水利电力出版社、8.李哲生主编.电机学：哈尔滨工业大学出版社9.龚世缨主编.电机学实例解析：华中科技大学出版社10.李隆，电机设计M.北京:清华大学出版社，199211. Jung-Chien Li

13、and Guan-Chyun Hsieh.Analysis of the Boost Zero-Current-Switched Quasi-Square-Wave ConverterJ.IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS.VOL.7.NO.4 1992:1-10 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、课题发展目的和意义由于直流电机的不断发展，对直流电机的要求日益提高，在直电机是国民经济各部门广泛采用的一种动力机械和发电设备。

14、随着工农业生产的迅速发展机械化自动化程度的提高和日用电器的普及，电机的产量和种类日益增加。随着电机在人们日常生活中所占的比例越来越大，对电机的要求也越来越高。同时随着科技的发展，这就更加需要电机来提供不同的能源方式，电机的种类也就更趋繁多。在一些特殊的工作地点要求一些特殊的电机来提供能源，这就使在电机设计时必须考虑除了经济和可靠的性能外，还要考虑更多的工作性能，这就需要丰富的经验和大量的知识来作为后盾。发电机是将机械能转换成电能的转换装置。他是依靠电磁感应而运行，具有能够作相对旋转的部件，具有良好的机动性能和调速性能著称，直流发电机供电质量比较好，常常作为励磁电源，在某些工业中还常见应用，但是

15、它与交流电机相比，结构复杂，成本高，维护不便，可靠性差。近年来，随着可控硅整流电源的广泛应用和日益完善，支流发电机已逐步被可控硅整流电源所取代。但有些情况，如在无交流电网宫殿而又需要直流电源以及在真空冶炼等特殊场合还使用直流发电机。流电机设计方面积极开展的工作是多方面的。如结合新技术.新工艺.新材料的发展,不断改进电机的结构;提高产品的系列化.部件的通用化和零件标准程度;扩大电子计算机在 上的应用;进一步对直流电机的电磁场.换向.通风散热和振动噪声问题的研究等。通过这次对直流发电机的设计,我们可以从中学到很多知识和经验,这有利于在这方面的发展。二、课题发展现状和前景展望 直流发电机是把机械能转

16、化为直流电能的机器。它主要作为直流电动机、电解、电镀、电冶炼、充电及交流发电机的励磁等所需的直流电源。虽然在需要直流电的地方，也用电力整流元件，把交流电变成直流电，但从使用方便、运行的可靠性及某些工作性能方面来看，交流电整流还不能和直流发电机相比。直流发电机还具有体积小、性能好、重量轻、效率高及可靠性高等特点。由于直流电机的生产不断发展，对直流电机的要求日益提高，在直流电机设计方面因该积极开展的工作是多方面的.通常结合新技术。新工艺，新材料的发展，不断改进电机的结构；提高产品的系列化，部件的通用化和零件的标准化程度；扩大电子计算机在设计上的应用；进一步对直流电机的电磁场，换向，通分散热和振动澡

17、声等问题的研究。建国以来,我国电机工业迅猛发展,取得了可喜的成绩.但是,由于我国工业基础比较薄弱,电机产品品种还不能完全满足国民经济的需要;在产品品质方面,除少数达到世界先进水平外,多数与国外先进水平相比还存在一定的差距;在产量.单机容量.新材料供应和劳动生产率等方面,和国外先进水平的差距也比较大.改变这一落后面貌,需要我们付出艰苦努力.中国电机制造工业与发展了有200年的国外水平还存在很大的差距，正是存在的差距，使中国电机拥有了无限大的发展空间。具有广泛的发展前景。发电机的大规模应用是在19世80年代，当时远距离送电方法的发展，大功率电站的产生，使电能得以远距离传输，宣告了人类社会步入电气时

18、代。 在冷却技术方面，由表面冷却发展到导体直接冷却，冷却介质由空气发展为氢气，进而发展到水，冷却效率愈来愈高，促进了发电机的大容量化。随着电机容量的提高，定子绕组逐渐水冷化，转子以氢冷为主，在大型转子中，也有许多厂家采用水冷，定子铁心的冷却则大多数采用氢冷。 在绝缘材料方面，虽然大型发电机的定子的主绝缘材料仍彩用云母，但粘合剂和浸渍剂已从过去的天然树脂（如沥清）改为合成树脂（如环氧树脂等），它为提高发电机的电压创造了条件。 在导磁材料方面，由于硅钢片技术的进步，铁损大大降低，由0.6瓦/千克以下降到0.4瓦/千克以下。 随着硅整流元件和可控硅元件的迅速发展，传统的同轴直流励磁逐渐为半导体励磁所

19、代替，并成为发展方向。 这一系列技术进步，导致发电机的单机容量越来越大，单位容量的造价下降，效率提高。美国的电机制造工业一直处于世界领先地位。三、课题主要内容和要求电机设计的任务是根据用户提出的产品规格、技术要求、结合技术经济方面国家的方针政策和生产实际情况，运用有关的理论和计算方法，正确处理设计时遇到的各种矛盾，从而设计出性能好、体积小、结果简单、运行可靠、制造和使用维修方面的先进产品。在设计前和设计过程中，设计人员还应认真的调查研究，听取有关人员的意见和建议，注意理论与实际，设计与工艺相结合。例如深入现场，访问用户和查询有关资料等等，以便对所设计电机的技术要求、现状、发展趋势、生产经验与现

20、有加工条件等有所了解，从而为具体设计打下坚实的基础，减少设计差错。电机设计是个复杂的过程，需要考虑的因素和确定的尺寸、数据很多、这就难免会遇到错综复杂的矛盾。因此设计人员必须全面地、综合地看问题、并能应时应地制宜，针对具体情况采取不同的解决方法。电机设计通常会给定下列数据：额定功率、额定电压、相数及相同连接方式、额定频率、额定转速或同步转速、额定功率因素。对电极的技术要求通常在有关的国家标准或技术条件中规定，其内容视具体电机二异。四、研究方法、步骤和措施思路是先确定目标电机的性能，根据性能求出电阻和转矩常数（电阻和转矩常数确定了，那么电机性能就定下来了）；然后依据电阻设计电路参数（主要尺寸和绕

21、组参数），依据转矩常数设计磁路参数（磁钢磁轭气隙等），具体操作步骤：第一步：输入目标电机的额定工作性能和其他任意点的性能，输出电机特性曲线，直观的供用户选择。此步同时求出目标电机的每相电阻和转矩常数；第二步：按照前一步求出的电阻和转矩常数和用户给定的其他指标限制值，软件自动设计输出电机主要尺寸、槽型尺寸、绕组参数和所需要的励磁性能，及功率、效率、重量、成本等指标；第三步：根据前一步求出的所需要的励磁和其他性能，设计机座（转子磁轭）、磁钢、气隙，必要时适当调整定子（一般只更改轭部，也就是外径尺寸，这要看冲裁叠片工艺情况）；至此，可以输出电磁计算单、图纸、布线图等等，设计完成！ 依据目标电机的性能

22、，求出关键参数来设计电机，可以少走弯路！如果性能曲线确定，绕组电阻可以通过解两个很简单的公式得到，简要说明如下： 公式1无刷直流电机转矩方程T=30*E*Ia/Pi/n 由于已经确定了要设计的目标电机性能曲线，那么式中转矩T，电流Ia，转速n，常数 Pi= 3.1415均为已知量，则可以立即求出E； 公式2无刷直流电机电压平衡方程式U=E+2*u+2*Ia*Ra 式中E，电流Ia，压降u，额定电压U均为已知量，可以求出电阻Ra； 以上两个公式是无刷直流电机特性最简单也是最根本的公式，任何情况下都不可能出 现违反这两个公式的特例，所以设计电机时先通过这两个公式求出电阻，对快速设计出符合要求的电机

23、是有很大帮助的。当然公式的电阻是忽略电感的，我们实际设计时应在电阻中考虑电感效应部分。 电机设计需要反复计算，是一个“往复的过程”；但总不能把“往复的过程”放在“确定电阻”这件事情上吧，本来两个基本公式就可以决定的东西，为什么又要来个“往复的过程”呢？我觉得：正因为电机设计需要反复计算，是一个“往复的过程”，我们才需要尽可能的减少这种“往复的过程”，把能确定的都先确定下来，确定下来的东西越多，我们就越省事、就能越快达到目标。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日