现代新型无刷励磁同步电动机的设计及应用

《现代新型无刷励磁同步电动机的设计及应用》详述了无刷励磁同步电动机的设计及应用，同时还介绍和分析了国外无刷励磁技术的发展情况。《现代新型无刷励磁同步电动机的设计及应用》以新的“概念产品设计”为指导思想，就电机产品结构设计、性能、试验、工业运行、防爆安全运行等内容进行全面而系统的技术性讨论，并以实践验证为依据进行产品设计，使读者在步入一个崭新的“概念产品设计的新时期”时有所借鉴和启发。

《现代新型无刷励磁同步电动机的设计及应用》可供电机制造业和石油、化工和矿山等工业企业从事电机研究、设计、试验和运行的工程技术人员使用，也可作为高等院校从事电机、电器、自动化控制专业的师生和有关科研、工程设计的技术人员的参考用书。

特别鸣谢

前言

第1章 增安型无刷励磁同步电动机的设计特点

1.1 同步电动机主体防爆结构

1.2 同步电动机主体防爆大空腔结构的防护等级

1.3 同步电动机主体防爆大空腔的外壳结构与防爆密封

1.4 同步电动机主体防爆大空腔与旋转主轴的防爆密封结构设计

1.5 同步电动机定子机座轴向可滑移的结构设计

1.6 同步电动机电磁中心线的刻划及标志装置

第2章 增安型无刷励磁同步电动机主体防爆大空腔结构的冷却通风系统空气冷却器的选型与风扇设计

2.1 对同步电动机的冷却风路的分析

2.2 冷却通风系统的空气冷却器选型

2.3 同步电动机的风扇的型式选择及计算

2.4 同步电动机的风扇结构尺寸的确定

2.5 TAQWb630一350—20型同步电动机风扇设计

2.6 工业运行试验的结论

第3章 增安型无刷励磁同步电动机高压定子绝缘绕组绝缘结构设计

3.1 高压绕组绝缘

3.2 高压电机的绝缘结构设计及防电晕处理

3.3 同步电动机绝缘结构设计需要说明的问题

3.4 复合式绝缘结构线圈的热模压一次成形

3.5 高压电动机定子绕组线圈设计采用复合式箔烘卷包防电晕处理一次模压成形线圈绝缘结构的实施方案

3.6 高压定子绕组端部振动力的危害

3.7 同步电动机防电晕处理

3.8 增安型无刷励磁同步电动机绝缘结构设计和防电晕处理示例

3.9 高压定子绕组线圈的设计及实施方案

3.10 高压定子绕组线圈箔烘卷包专用设备“云母箔烘卷包机”

3.11 关于高压电动机主绝缘结构设计中值得探讨的问题

3.12 现代高压、大功率少极数高速同步电机的定子绕组线圈采用双层叠绕组圈式线圈结构和绝缘结构的设计

3.13 高压电机定子绕组绝缘超低频0.1Hz介电强度试验技术与应用

第4章 现代增安型无刷励磁同步电动机的接线装置和高压操作高频振荡过电压保护及运行保护

4.1 增安型高压电动机接线装置

4.2 同步电动机高压接线箱操作过电压保护设计的特点

4.3 增安型高压接线箱的结构型式和电控器件的布置

4.4 同步电动机的运行保护

第5章 增安型无刷励磁同步电动机滑动轴承及其转子轴向、径向定位锁定装置的设计

5.1 同步电动机滑动轴承

5.2 滑动轴承的设计与计算

5.3 滑动轴承的润滑

5.4 弹性塑料轴承瓦的设计

5.5 滑动轴承轴向力的试验、测定与计算

5.6 同步电动机转子轴向、径向定位锁定装置的设计

第6章 增安型无刷励磁同步电动机的振荡、共振危害及相关的问题

6.1 同步电动机的振荡、共振危害

6.2 同步电动机的自由振荡和强制振荡

6.3 同步电动机GD2选择

第7章 增安型无刷励磁同步电动机转子励磁绕组和阻尼绕组的设计

7.1 转子励磁绕组的设计

7.2 阻尼绕组的设计

7.3 阻尼绕组结构型式的选择

7.4 阻尼绕组的阻尼端环极间连接部位采用银铜钎焊的利弊论证分析

7.5 增安型无刷励磁同步电动机的堵转时间tE的计算与允许起动次数的确定及依据

第8章 增安型无刷励磁同步电动机增安型空间加热器的设计

第9章 现代增安型无刷励磁同步电动机无刷励磁系统与无刷励磁控制系统

第10章 增安型无刷励磁同步电动机自动灭磁保护、顺极性最佳时刻自动投励控制及带载失步自动保护三大智能自动控制功能

第11章 增安型无刷励磁同步电动机旋转整流器的设计及励磁引出线的合理布置

第12章 增安型无刷励磁同步电动机的灭磁电阻器的设计

第13章 增安型无刷励磁同步电动机的交流主励磁机的设计

第14章 增安型无刷励磁同步电动机的永磁式副励磁机的设计

第15章 增安型无刷励磁同步电动机的产品试验、安装调试、验收试验与工业运行试验

第16章 现代增安型无刷励磁同步电动机变频调速控制系统

参考文献

无刷励磁方式的特点：

(1)无刷励磁没有接触部件碳刷和滑环，维护简单，可靠性高，可长期连续 运行且实现少维护或免维护。

(2)因没有旋转接触的导电部件，不会产生火花，适用于有易燃气体及多粉 尘等恶劣环境条件下的运行场合。

(3)励磁功率较小，AVR的可靠性设计易于实现。

(4)对主机而言，属于他励式同步发电机，易于并联运行。

(5)与有刷发电机相比，体积较大，有效材料消耗较多。2100433B

无刷励磁发电机的轴端头是一台交流发电机，其转子是发电绕组，发出的电流通过固定在发电机轴上的导线引导固定在轴上的硅整流管，整流后的直流直接进入转子绕组，其中没有整流刷这个东西，所以称为无刷励磁。曾经风靡过一段时间，但是由于整流管坏了就得停机，所以已经用的很少了，基本都采用自复励系统。

典型的无刷发电机由五个部分组成： ①主发电机；②交流励磁机；③旋转整流器装置；④自动电压调节器； ⑤永磁副励磁机 (选用部件)。

在一般中小型无刷同步发电机中，副励磁机多数省略。而由主机定子中的辅助绕组或主绕组抽头来代替副励磁提供交流励磁机的励磁功率。

在三相无刷同步发电机中，交流励磁机的型式有转枢式同步发电机、异步 发电机和旋转相复励变压器等，但以转枢式三相同步发电机式的交流励磁机使 用最广泛。三相励磁机的利用系数较高，有利于缩小体积。

无刷发电机的不足之处是励磁系统的电磁惯性大，故而动态特性相对较差。为了提高动态特性，采取的措施是交流励磁机采用中频频率，由于受发电机体积尺寸与所需励磁功率的制约，大多数船用无刷发电机励磁机的频率在100～150 Hz。另外无刷发电机对旋转整流器的制造和安装工艺要求较高。

60年代初期，国外开始在中型发电机采用交流励磁机加半导体整流的方式对同步发电机进行励磁，取得了良好的效果，已经普遍采用半导体励磁方式。也分为他励半导体励磁系统和自励半导体励磁系统。他励半导体励磁系统按照半导体整流器是静止还是旋转的分为他励静止式半导体励磁系统和他励旋转式半导体励磁系统。前者虽然去掉了换向火花的问题。但是系统还是需要滑环和炭刷。后者由于半导体与交流励磁机同主发电机同轴一起旋转。不需要经过滑环和炭刷。因此被称为无刷励磁系统。

无刷励磁的励磁绕组由副励磁机发出电能经过晶闸管给交流励磁机供电，副励磁机一般选用交流电频率较高的电机。晶闸管可控制流器的通断是由励磁控制器控制的，在数字芯片发达的时代，励磁控制器可以由DSP 芯片构建。可以大大提高控制电路的性价比。励磁机励磁绕组产生相应的励磁电流，为交流励磁机励磁。交流励磁机电枢电压频率一般比工频高1到2倍。交流励磁机感生出的电势经过不可控整流桥整流，产生出的直流电流为发电机励磁绕组供电。