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机电一体化系统设计结课论文——执行元件系统中电动机的优化

《机电一体化系统设计》
结课论文

论文题目： 电动机的优化节能

学院：机械电气工程学院
专业：工业12级（1）班
姓名： 周--

学号： 2012509---

机电一体化系统设计结课论文 3
一、 电动机发展现状 3
1． 电动机的发展历程 3
2． 电动机的应用 4
3． 电动机的运用范围 4
二、 提高异步电动机的优化节能措施 5
1． 优化电机结构与工艺，开发高效电动机 5
2． 优化电动机启动方式，实行变频软启动 5
3． 优化电动机运行方式，推广变频调速 6
三、 电动机的发展前景 6
1． 直线电机的发展趋势 7
2． 磁悬浮电机 7
3． YB3系列低压隔爆型电机 8
四、 总结 8
五、 参考文献 9
六、 摘要 9

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机电一体化系统设计结课论文
——电动机的优化节能
一、 电动机发展现状
1． 电动机的发展历程
电动机是一种能够实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展而发展的，当然，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机已逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化小，但是电动机的类型增加了很多，在运行性能、经济指标等方面都有了很大的改进和提高，而且随着自动化控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出多种控制电动机，控制电动机具有高可靠性﹑高精确度﹑快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。

在现代化工业生产过程中，为了完成各种生产工艺过程，需要多种多样的生产机械。拖动各种生产机械能够运转，可以采用气动、液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。 
纵观电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存于多个生产领域。在交流电出现前，直流电力拖动一直是唯一的一种电力拖动方式，19世纪末期，由于研制出了交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用。随着生产技术的发展，电力拖动在起动、制正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的、更高的要求，所以20世纪以来，在可逆、可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。 
2． 电动机的应用
20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，因此它今后将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。
3． 电动机的运用范围
在机械、冶金、石油、煤炭、化学、航空、交通、农业以及其他各种工业中，电动机被广泛地应用着。随着工业自动化程度不断提高，需要采用各种各样的控制电机作为自动化系统的元件，人造卫星的自动控制系统中，电机也是不可缺少的。此外在国防、文教、医疗及日常生活中（现代化的家电工业中）电动机也愈来愈广泛地应用起来。  
二、 提高异步电动机的优化节能措施

1． 优化电机结构与工艺，开发高效电动机
YX2系列高效电动机由于采用优质冷轧硅钢片，利用专用绕线机提高槽内导线的槽满率，变更绕线方式，缩短端线长，采用最佳槽数比和气隙值，并采用先进的转子加工及表面处理新工艺，提高零件加工精度和装配质量等措施，有效地降低了电机的铁耗、铜耗和杂散损耗，提高了效率。同时优化风路结构，适当减小风扇外径，较好地抑制了电动机的噪声和振动。该电动机具有高效率、低噪声、振动小、温升裕度大、寿命长及可靠性高等优点。　　
2． 优化电动机启动方式，实行变频软启动
　　新型的优化启动方式是实行变频器软启动，变频器将工频电源整流为直流电压V，然后再逆变成具有可变电压和可变频率的交流电源供给电动机。变频器采用调压调频方式，使转差功率减小，启动电流几乎为额定电流，启动能耗减小，无启动冲击，且能提供1～2倍的启动转距，控制启动速度，使电动机平滑启动。
3． 优化电动机运行方式，推广变频调速
　　变频调速是异步电动机调速的发展趋势，其操作简单，只要将变频器接在电源馈线与交流异步电动机之间就构成一套交流变频调速系统，具有自动能量优化(AEO)功能、自动电机适配(AMA)功能及自动电压调整(AVR)功能。并具有正弦波脉宽调制功能，从根本上克服了晶闸管调压控制装备的谐波问题，功率因数较高，省去了无功就地补偿装备，提高了电能质量。
三、 电动机的发展前景
伴随着现代高新技术产业的发展，电机技术已逐渐成熟，随着很多其它科学学科和工程方法的进步，例如，功率电子学的发展，人功率高电压等级的功率电子器件的出现，材料领域的进步，新的永磁材料和绝缘材料的出现，网络和IT技术，有限元等分析工具的发展，日益增长的环境意识和再生能源的使用思想等使得传统电机得到了新的发展和应用。未来的电机将向体积更小、高效率、高功率密度、高可靠性、低噪声以及良好的可维修性和可替换性方向发展。据此，电机在几个实用领域的发展趋势已可预测。
1． 直线电机的发展趋势

直线电动机系统具有结构简单、重量轻惯性小、动态响应快、速度和加速度大、精确度高、振动和噪声小等优点，是各类超高速精密机床的理想传动方式，在各类高速、精密加工设备上具有广泛的应用前景。其发展趋势主要体现在日益成熟的技术、日趋产业化的特征和其越来越广泛地应用。另外，加入新的技术，例如高档的数控机床等将会对其发展起明显的推动作用。直接驱动的永磁电机，与传统的驱动相比，永磁电机的直接驱动给用户带来了更多的好处：去除了传统的齿轮，降低了驱动系统噪声、减少了维修费用、降低了驱动系统重量、增加了系统可靠性，是未来电机的发展趋势和方向之一。
2． 磁悬浮电机
太阳能磁悬浮电机

磁悬浮电机的研究越来越受到科技工作者的重视，其发展前景令人鼓舞。除此之外，电机的控制也在向智能化发展。智能化控制在许多的应用领域都获得应用，并获得良好的控制效果。例如：模糊控制、神经网络控制、学习控制和居于与家系统的控制等。目前，模糊控制已经在交直流调速系统中和伺服系统中取得很好的效果。磁悬浮电机主要运用于磁悬浮列车和磁悬浮风力发电项目。
3． YB3系列低压隔爆型电机

高效率防爆电机是电动机发展的重要方向。YB3系列低压隔爆型三相异步电动机是在现代化工业中发展起来的最新型高效、环保、节能型产品。外型上美观，结构上兼顾标准化、系列化、通用化，使企业能在基本系列的基础上派生出各个行业部门需要的产品，便于国际接轨，即按最大限度满足目前国内用户及出口的要求。
四、 总结
电动机从发展至今，一代代的产品的问世，都是围绕着基本的工作原理而开发的，如何使电动机优化节能是我们目前主要工作的重中之重。电动机在我国的经济建设中担当着重要的角色，随着我国加入WTO后，我国电动机行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。从节约能源，保护环境出发，高效率电动机是目前国际发展的趋势。这样看来，推广中国的高效率电动机是非常有必要的。但是在日常使用过程中如何去维护好，其影响可见一斑。本文着重从电动机的发展及现状、优化节能、发展前景进行了初略的探讨和分析，希望能给正在或即将从事电动机工作的人士的一些帮助。
五、 参考文献
[1] 张运波,刘淑荣.工厂电气控制技术[M].高等教育出版社,2006. 
[2] 许晓峰.电机及拖动[M].高等教育出版社,2007. 
[3] 李洋,孙晋,范翠香.电动机使用与维修.[M]人民邮电出版社,2006. 
六、 摘要
近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是乡镇企业及家用电器的迅速，更需要大量的中小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的优化和节能工作也越来越重要。本文主要介绍了电动机的现状及未来的发展趋势和电动机的优化节能。在中国日益发展的今天，电动机在我国经济建设中担当者非常重要的角色。随着我国现代经济建设的快速发展，我国电动机行业所面临国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。