三相异步电动机变频调速系统设计

三相异步电动机变频调速系统设计
三相异步电动机变频调速系统设计

名称:三相异步电动机变频调速系统设计

摘要:变频器是交流电气传动系统的一种,是将交流工频电源转换成电压、频率均可变的适合交流电机

调速的电力电子变换装置,英文简称VVVF ( Variable Voltage Variable Frequency)。本设计的思路是先以PLC控制变频器,再用变频器再对电机进行调速。

关键词:异步电机变频器PLC 调速

Abstract: The inverter is a power electronic conversion device of AC electric transmission system,which converts AC power-frequency voltage and frequency to be fit for AC motor speed control ,and is called VVVF (Variable Voltage Variable Frequency).The design is based on that the PLC controls the inverter, and then the inverter controls the speed of the motor's .

Key words: induction motor inverter PLC speed control

引言

异步电机调速系统的种类很多,但是效率很高、性能最好、应用最广的是变频调速,它可以构成高动态性能的交流调速系统来取代直流调速系统,是交流调速的主要发展方向。目前变频器不但在传统的电力拖动系统中得到了广泛的应用,而且已扩展到了工业生产的所有领域,以及空调器、洗衣机、电冰箱等家电中。与其它交流电机调速方式对比,变频调速的优点:平滑软启动,降低启动冲击电流,减少变压器占有量,确保电机安全;在机械允许的情况下可通过提高变频器的输出频率提高工作速度;无级调速,调速精度大大提高;电机正反向无需通过接触器切换;非常方便接入通讯网络控制,实现生产自动化控制;变频器总体来说用在启动频繁的马达上,节能效果明显。

一、变频器的概述

变频器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成各种频率的交流电源,以实现电机的变速运行的设备。其中

控制电路完成对主电路的控制,整流电路将交流电变换成直流电,直流中间电路对整流电路的输出进行平滑滤波,逆变电路将直流电再逆变成交流电。对于如矢量控制变频器这种需要大量运算的变频器来说,有时还需要一个进行转矩计算的CPU以及一些相应的电路。

二、三相异步电动机原理

当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时,就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转,转子导体开始时是静止的,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势的方向用右手定则判定)。由于导子导体两端被短路环短接,在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向用左手定则判定)。电磁力对转子轴产生电磁转矩,驱动转子沿着旋转磁场方向旋转,从而驱动电动机。

三、变频器基本原理

1.主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器,直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器,其直流回路滤波是电感。它主要由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”,以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

(1)整流器:最近大量使用的是二极管的变流器,它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。

(2)平波回路:在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和电容吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果电源和主电路构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。

(3)逆变器:同整流器相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率,以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型pwm逆变器为例示出开关时间和电压波形。

2.控制电路是给异步电动机供电(电压、频率可调)的主电路提供控制信号的回路,它有频率、电压的“运算电路”,主电路的“电压、电流检测电路”,电动机的“速度检测电路”,将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”,以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。

(1)运算电路:将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算,决定逆变器的输出电压、频率。

(2)电压、电流检测电路:与主回路电位隔离检测电压、电流等。

(3)驱动电路:驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。

(4)速度检测电路:以装在异步电动机轴机上的速度检测器(tg、plg等)的信号为速度信号,送入运算回路,根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。

(5)保护电路:检测主电路的电压、电流等,当发生过载或过电压等异常时,为了防止逆变器和异步电动机损坏,使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

四、变频调速基本原理

变频调速是通过改变电机定子绕组供电的频率来达到调速的目的。当在定子绕组上接入三相交流电时,在定子与转子之间的空气隙内产生一个旋转磁场,它与转子绕组产生相对运动,使转子绕组产生感应电势,出现感应电流,此电流与旋转磁场相互作用,产生电磁转矩,使电动机转动起来。

电机磁场的转速称为同步转速,用N表示:

N=60f/p(r/min) (1)

式中:f—三相交流电源频率,一般为50Hz;p—磁极对数。当p=1时,N=3000r/min;p=2时,N=1500r/min。可见磁极对数p越多,转速N越慢。

转子的实际转速n比磁场的同步转速N要慢一点,所以称为异步电机,这个差别用转差率s表示:s=[n1-n)/n1]×100% (2)

当加上电源转子尚未转动瞬间,n=0,这时s=1;起动后的极端情况n=N,则s=0,即s在0~1之间变化。一般异步电机在额定负载下的s=(1~6)%。

综合式(1)和式(2)可以得出 n=60f(1-s)/p(3)

由式(3)可以看出,对于成品电机,其磁极对数p已经确定,转差率s变化不大,则电机的转速n与电源频率f成正比,因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速,进而达到异步电机调速的目的。

但是,为了保持在调速时电机的最大转矩不变,必须维持电机的磁通量恒定,因此定子的供电电压也要作相应调节。变频器就是在调整频率(VariableFrequency)的同时还要调整电压(VariableVoltage),故简称VVVF(装置)。通过电工理论分析可知,转矩与磁通量(最大值)成正比,在转子参数值一定时,转矩与电源电压的平方成正比。

五、设计方案

1、在实验板上固定好变频器,然后把变频器的端口一一连接到实验板上对应的端口。实验板上的端口是为了方便之后的插线而准备的。

2、把异步电机连接到实验板相对应的端口上,电机自身采用Y型接法(采用Y型接法的原因是电机能承受的额定电压是220V)。

3、把两个继电器分别连接到变频器的控制正反转的端口上,另一端都接电源,继电器的开断由PLC 的Y0、Y1口控制。

变频器端口

4、检查好电路之后,通电,开始设置变频器的参数。

令P006=1,由外部控制端子FWD、REV等进行起停控制,FWD端电平为“1”时电机正转,REV端电平为“1”时电机反转,电平都为“0”时电机停止转动。

B001=0,当频率是5、10、20、30、40、50Hz时,分别记录下当时的电机转数

变频器频率f(Hz) 电机转数(r/min)理论转数(r/min)

5 149 150

10 296 300

20 613 600

30 879 900

40 1184 1200

50 1473 1500

对比电机实际转数和理论转数,发现还是有误差的。原因是:转子的实际转速n比磁场的同步转速N要慢一点,用转差率s来表示误差,s=[n1-n)/n1]×100% 。

5、软件设计

SET Y0 SET M5 LD X1 SET Y0 RST Y1 AND M2 AND M4 SET M5 RST M4 RST M3 RST M2 LD X2 AND M5 ANI M2 ANI M3 SET Y1 RST Y0 SET M2 LD X3 AND M5 ANI M3 SET Y1 RST Y0 SET M3 LD X4 SET Y1 RST Y0 RST M2 RST M3 SET M4 RST M5 LD X2 AND M4 AND M3 SET Y1 RST Y0 SET M2 LD X3 AND M4 SET Y1 RST Y0 SET M3 END

六、设计心得

通过这次的设计,我收获了很多,无论是对电力电子和PLC的知识的巩固和提高,或者是参与设计获得的经验。本次设计难度不是很大,但电子设计要的就是钻研的精神,我们要知其然,更要知其所以然,所以对器件及电路的构造清楚的了解也是必须的。在理论联系实际的同时,我希望自己的动手能力能够稳步提高。

参考文献:

[1]变频器[EB/OL].https://www.360docs.net/doc/826834698.html,/view/10353.htm,2010-6-26.

[2]变频器的基本原理及特点

[EB/OL].https://www.360docs.net/doc/826834698.html,/s/blog_4bd5346e0100bpbw.html,2010-6-26.

变频调速系统设计可以分为两个重要部分

变频调速系统设计可以分为两个重要部分,软件设计与硬件设计。本设计首先简要阐述?了变频调速的基础技术,SPWM理论及常用的设计方法等。然后对变频调速的硬件做了系 统电路地描述。对整个系统的主电路、控制电路、各种保护电路及控制实现的软件都进行了?系统的分析。主电路部分给出了整流、滤波、逆变器等器件各个环节的参数的计算。控制电?路采用TMS320F2812、显示电路、输入电路、检测电路等,并配备了系统保护电路。在硬?件电路的基础上,用MATLAB工具对系统进行了开环和闭环系统的SPWM仿真。仿真实 验结果表明,这些设计使系统能够可靠工作,运行状态良好,达到了设计目的。最后给出了 各个软件设计的系统流程图。?关键词:变频调速,正弦波脉宽调制,IPM,智能功率模块,SPwM,TMS320F2812 4一 Summary -?Thevariable speed Call?bedivided into two?important parts:soft design?and hardware?design.The designfirstly explains?thebasic?techniques.of?the variable speed,thetheory

and method of theSPWM.Then the major?hardwarecircuit is introduced,Especilly?TMS320F2812 andIPM.The?calculation about?parameter?is madein the?major?circuit.At the same time the security of the circuit was?equipped.?DSPwas?regarded as the controller core of the SPWM.We establish?a system model?whichcontrol system speed open and close?loop with SPWM,wesimulate and?analyze the control?system through MATLAB.The simulation results demonstrate that it isa?high value to popularize?and?apply?the?controlling system.Final ly The

三相异步交流电机的设计_毕业设计

学生毕业设计(毕业论文) 系别:机电工程 专业:数控技术 设计(论文)题目:三相异步交流电机

毕业设计(论文)任务书 一、课题名称:三相异步电机的设计 二、主要技术指标: 1.内部由定子和转子构成。 2. 外壳有机座、端盖、轴承盖、接线盒、吊环等组成。 3. 技术要求:采用电压AC380,可以实现正反转。 三、工作内容和要求: 1.设计磁路部分:定子铁心和转子铁心。 2 设计电路部分:定子绕组和转子绕组以及电路图。 3 设计机械部分:机座、端子、轴和轴承等。 4.设计电路的正反转和安全控制部分。 5.按照“毕业设计规格”设计毕业报告。 四、主要参考文献: 1.[1]王世琨.《图解电工入门》[M].中国电力出版社.2008.

2.[2]满永奎.《电工学》[M].清华大学出版社.2008. 3.[3]乔长君.《电机绕组接线图册》[M].化学工业出版社.2012. 4.百度文库 学生(签名)年月日 指导教师(签名)年月日 教研室主任(签名)年月日 系主任(签名)年月日

毕业设计(论文)开题报告

摘要

在费拉里斯和特斯拉发明多相交流系统后,19世纪80年代中期,多沃罗沃尔斯基发明了三相异步电机,异步电机无需电刷和换向器三相异步电机(Triple-phase asynchronous motor)是靠同时接入380V三相交流电源(相位差120度)供电的一类电动机,由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转,存在转差率,所以叫三相异步电机。 作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料。按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用。 Reese and Tesla invented in AC system. At the mid of 1880s, 多沃罗沃尔Chomsky invented the three-phase asynchronous motors, asynchronous motors without brushes and commutate. Three-phase asynchronous motors (Triple-phase asynchronous motor) is by simultaneously accessing 380V three-phase AC power supply of a class of motors, three-phase asynchronous motor as the rotor and the stator rotating in the same direction, to rotate at different speeds, there turn slip, so called three-phase asynchronous motors. For three-phase asynchronous motors motor is running. Three-phase asynchronous motor rotor speed is lower than the speed of the rotating magnetic field, the magnetic field due to the rotor windings relative motion exists between the induced electromotive force and current, and the magnetic field generated by the interaction with the electromagnetic torque and achieve energy conversion. Compared with single-phase induction motor, Three- phase asynchronous motor running properties, and save a variety of materials. According to the different structure of the rotor, three-phase cage induction motor and the winding can be divided into two kinds. Cage rotor induction motor, simple structure, reliable operation, light weight, cheap, has been widely used

三相异步电动机基本控制线路的安装与调试

三相异步电动机基本控制线路的安装与调试 任务1-1 三相异步电动机的单向运行控制 学习内容: 1、常用低压电器的基本结构、工作原理、图形符号和文字符号、主要技术参数及其应用; 2、三相异步电动机的启/停、点动/长动控制。 学习目标: 1、知道:常用低压电器的工作原理、图形符号和文字符号;常用低压电器的用途。 2、能根据控制要求正确选择低压电器。 3、了解:常用低压电器的基本结构;主要技术参数。 4、掌握三相异步电动机的启/停、点动/长动控制电路的原理。 学习重点:工作原理、图形符号、文字符号、选择使用。 学习难点:工作原理、选择使用 §1-1 机床电气控制中常用的低压电器 目标任务: 1、了解低压电器的基本知识,熟悉常用的低压电器种类; 2、熟悉常用的各种低压电器的结构及原理、符号、选用; 3、熟练掌握常用低压电器的使用。 相关知识: 1-1. 低压电器基本知识

凡是对电能的生产、输送、分配和应用能起到切换、控制、调节、检测以及保护等作用的电工器械,均称为电器。低压电器通常是指在交流1200V及以下、直流1500V及以下的电路中使用的电器。机床电气控制线路中使用的电器多数属于低压电器。 一、低压电器的分类 低压电器是指工作在交流电压1200V 、直流电压1500V 以下的各种电器。生产机械上大多用低压电器。低压电器种类繁多,按其结构、用途及所控制对象的不同,可以有不同的分类方式。 1 .按用途和控制对象不同,可将低压电器分为配电电器和控制电器。 用于电能的输送和分配的电器称为低压配电电器,这类电器包括刀开关、转换开关、空气断路器和熔断器等。用于各种控制电路和控制系统的电器称为控制电器,这类电器包括接触器、起动器和各种控制继电器等。 2 .按操作方式不同,可将低压电器分为自动电器和手动电器。 通过电器本身参数变化或外来信号(如电、磁、光、热等)自动完成接通、分断、起动、反向和停止等动作的电器称为自动电器。常用的自动电器有接触器、继电器等。 通过人力直接操作来完成接通、分断、起动、反向和停止等动作的电器称为手动电器。常用的手动电器有刀开关、转换开关和主令电器等。 3 .按工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器 电磁式电器是依据电磁感应原理来工作的电器,如接触器、各类电磁式继电器等。非电量控制电器的工作是靠外力或某种非电量的变化而动作的电器,如行程开关、速度继电器等。 二、低压电器的作用 控制作用、保护作用、测量作用、调节作用、指示作用、转换作用 三、低压电器的基本结构 电磁式低压电器大都有两个主要组成部分,即:感测部分──电磁机构和执行部分──触头系统。 1 .电磁机构 电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量,带动触头动作,从而完成接通或分断电路的功能。 电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁 3 个基本部分组成。常用的电磁机构如图所示,可分为 3 种形式。 2. 直流电磁铁和交流电磁铁

高压三相异步电动机使用说明书

高压鼠笼及绕线型三相异步电动机 使用维护说明书 (节选) 二零一一年十月

...... 5.检查及维护 为保证电机连续安全可靠使用,必须及时进行检查和维护,查出隐患防止故障扩大。建议按以下准则进行检查和维护工作。 5.1.电机在运行时的常规检查 建议要经常检查润滑系统及所有油位表中的油位。通过油环观察窗查看油环的旋转情况。如果发现漏油,应查明原因并加以纠正,要注意监视润滑油的变色及污染的情况。 注意任何噪声或振动的突然增大或过大,并应迅速纠正。 在连续运行期间应定期检查轴承温度,至少每天一次。 5.2.维护计划 对于一般使用条件下的电机,推荐以下维护计划的检查内容。 5.2.1.每星期的检查 a)在提供的测温装置处测量温度,这是为了测量定子绕组、冷却空气及轴承的温度(例如埋入式电阻测温元件); b)检查和监听整台电机是否有不正常的机械噪声或者出现变化的响声(例如摩擦或敲击声等); c)当采用水—空热交换器装置时,用目测检查水管是否漏水; d)当采用过滤器装置时,用目测检查过滤器的沾污程度; e)用手检查或用温度计(如果装有)在测温装置处测量并记录轴承温度。 5.2.2.每月的检查

a)用轻便型测量设备测量振动,测量点位置在轴承室中部; b)检查所有电缆、连接线及其紧固情况; c)如果是绕线式转子,检查在滑环、导电螺杆及电刷装置上灰尘聚积的程度,需要时清除沉积的灰尘。检查电刷的磨损及在刷握中自由活动的情况,如果需要,则更换电刷,更换电刷的注意事项详见5.11.4条。 d)当采用过滤器装置时,在过滤监视器动作后(例如压差开关)则应更换或清理过滤器; e)在油润滑的轴承中,检查油环运转是否平稳以及带油的情况。检查轴承密封是否漏油,如果已弄脏,则清除脏物,检查供油设备。 5.2.3.每季的检查 a)测量定、转子绕组的绝缘电阻; b)用一只额定电压为500V的兆欧表测量绝缘的轴承或座与钢的基础之间的绝缘电阻(仅对座式滑动轴承电机要求); c)检查电源、仪表及控制接线上灰尘沉积的程度; d)检查接地电刷(如果有的话),确保电刷的长度与压力。 5.3.绕组的检查及清理 拆掉端盖或挡风板(如果有的话)以便检查,为了全面的检查及清洁绕组,必须从定子内抽出转子。有好几种方法都可以用于清洁绕组,最有效的方法要根据积聚在绕组上灰尘的种类和数量而定。以下列出了可以采用的清理方法供参考。 5.4.绝缘电阻

基于PLC控制的变频器调速系统_毕业设计论文

目录 目录 (1) 第一章系统的功能设计分析和总体思路 (2) 1.1 概述 (2) 1.2 系统功能设计分析 (3) 1.3 系统设计的总体思路 (3) 第二章PLC和变频器的型号选择 (4) 2.1 PLC的型号选择 (4) 2.2 变频器的选择和参数设置 (5) 2.2.1 变频器的选择 (5) 2.2.2 变频调速原理 (6) 2.2.3 变频器的工作原理 (6) 2.2.4 变频器的快速设置 (7) 第三章硬件设计以及PLC编程 (9) 3.1 开环控制设计及PLC编程 (9) 3.1.1 硬件设计 (9) 3.1.2 PLC软件编程 (10) 3.2 闭环控制设计 (14) 3.2.1 硬件和速度反馈设计 (14) 3.2.3 闭环的程序设计以及源程序 (16) 第四章实验调试和数据分析 (21) 4.1 PID 参数整定 (21) 4.2 运行结果 (22) 第五章总结和体会 (22) 第六章附录 (24) 6.1 变频器内部原理框图 (24) 第七章参考文献 (25)

第一章系统的功能设计分析和总体思路 1.1 概述 调速系统快速性、稳定性、动态性能好是工业自动化生产中基本要求。在科学研究和生产实践的诸多领域中调速系统占有着极为重要的地位特别是在国防、汽车、冶金、机械、石油等工业中,具有举足轻重的作用。调速控制系统的工艺过程复杂多变,具有不确定性,因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。 可编程控制器(PLC)可编程控制器是一种工业控制计算机,是继续计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力强,价格便宜,可靠性强,编程简朴,易学易用等特点,在工业领域中深受工程操作人员的喜欢,因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。 目前在控制领域中,虽然逐步采用了电子计算机这个先进技术工具,特别是石油化工企业普遍采用了分散控制系统(DCS)。但就其控制策略而言,占统治地位的仍旧是常规的PID控制。PID结构简朴、稳定性好、工作可靠、使用中不必弄清系统的数学模型。PID的使用已经有60多年了,有人称赞它是控制领域的常青树。 变频调速已被公认为是最理想、最有发展前景的调速方式之一,采用变频器构成变频调速传动系统的主要目的,一是为了满足提高劳动生产率、改善产品质量、提高设备自动化程度、提高生活质量及改善生活环境等要求;二是为了节约能源、降低生产成本。用户根据自己的实际工艺要求和运用场合选择不同类型的变频器。 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。在组态概念出现之前,要实现某一任务,都是通过编写程序来实现的。编写程序不但工作量大、周期长,而且轻易犯错误,不能保证工期。组态软件的出现,解决了这个问题。对于过去需要几个月的工作,通过组态几天就可以完成。组态王是海内一家较有影响力的组态软件开发公司开发的,组态王具有流程画面,过程数据记录,趋势曲线,

Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计解读

目录 摘要 ..................................................................... I Abstract................................................................. II 第一章绪论........................................................ - 4 - 1.1 工程背景...................................................... - 4 - 1.2 该课题设计的主要内容.......................................... - 4 - 第二章三相异步电动机................................................ - 6 - 2.1 三相异步电动机结构............................................ - 6 - 2.1.1 异步电动机的定子结构..................................... - 7 - 2.1.2 异步电动机的转子结构..................................... - 8 - 2.1.3 三相异步电动机接线图..................................... - 8 - 2.2 三相异步电动机工作原理........................................ - 9 - 2.3 三相异步电动机的机械特性和工作特性........................... - 12 - 第三章三相异步电机电磁设计......................................... - 14 - 3.1 主要尺寸和空气隙的确定....................................... - 14 - 3.2 定子绕组与铁芯设计........................................... - 14 - 3.2.1 定子绕组型式和节距的选择................................ - 15 - 3.2.2 定子冲片的设计.......................................... - 16 - 3.3 额定数据及主要尺寸........................................... - 17 - 3.4 磁路计算..................................................... - 19 - 3.5 性能计算..................................................... - 22 - 3.5.1 工作性能计算............................................ - 22 - 3.5.2 起动性能计算............................................ - 26 - 第四章电机转动轴的工艺分析......................................... - 28 - 4.1 转动轴的加工工艺分析......................................... - 28 - 4.2 选择设备和加工工序........................................... - 30 - 4.3 成品的最后工序............................................... - 31 - 小结与致谢........................................................... - 32 - 参考文献............................................................. - 33 -

三相异步电动机的七种调速方法及特点

三相异步电动机分类特点以及调速方法 三相异步电动机分类: 1、从调速的本质来看,不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。不改变同步转速的调速方法有1)绕线式电动机的转子串电阻调速、2)斩波调速、3)串级调速以及应用电磁转差离合器、4)液力偶合器、5)油膜离合器等调速。不改变同步转速的调速方法在生产机械中广泛使用。 2、改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机,改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。 3、从调速时的能耗观点来看,有1)高效调速方法与2)低效调速方法两种:高效调速指时转差率不变,因此无转差损耗,如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。有转差损耗的调速方法属低效调速,如转子串电阻调速方法,能量就损耗在转子回路中;电磁离合器的调速方法,能量损耗在离合器线圈中;液力偶合器调速,能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加,如果调速范围不大,能量损耗是很小的。 我们清楚三相异步电动机转速公式为: n=60f/p(1-s) 从上式可见,改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的,下面松文机电具体介绍其七种调速方法。 一、变极对数调速方法:这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的。本方法适用于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。 特点如下:1、具有较硬的机械特性,稳定性良好; 2、无转差损耗,效率高;3、接线简单、控制方便、价格低;4、有级调速,级差较大,不能获得平滑调速;5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获得较高效率的平滑调速特性。 二、变频调速方法:变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器,变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类,目前国内大都使用交-直-交变频器。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。其特点:1、效率高,调速过程中没有附加损耗;2、应用范围广,可用于笼型异步电动机;3、 调速范围大,特性硬,精度高;4、 技术复杂,造价高,维护检修困难。 三、串级调速方法 :串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差,达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收,再利用产生附加的装置,把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式,串级调速可分为

冰箱变频控制板的设计方案

冰箱变频控制板设计方案一.技术指标和功能 序号测试项目单位 技术指标 测试条件 最小值典型值最大值 输入特性 01 输入电压Vac 176 220 264 Hz 47 50/60 63 02 信号Hz 50 - 180 必须符合TTL电平规范;占空比为:40-60% 03 漏电流mA <0.25 (L/N) <0.75 (L/N/G) 输入 64Vac,50~60Hz电 源输出地对大地及外 壳漏电流 输出特性 序 号 信号频率f n(Hz) 压缩机转速n(rpm) 备注 01 f n<30 - 停机 02 f n=30~40 1800 - 03 f n=40~150 n=30f n- 04 f n=150~180 4500 - 05 f n>180 - 停机 环境试验 01 工作温度-20℃to 50℃ 02 存储温度-40℃to 80℃ 03 相对湿度5% - 95%无冷凝 机械结构 01 外形尺寸(mm)(L x W x H) 105×115 ×32.6 公差:GB1804-m级保护功能.6 序 号 项目典型值恢复特性 01 输入过压保护270V 可自恢复 02 输入欠压保护172V 可自恢复 03 内部过流保护4A 可自恢复

二. 总体设计及功能划分 总体设计框图: 整流滤波 L N V+(310V ) GND 驱动电路 逆变电路 PWM 驱动M 控制电路 PWM 波形 三相电压采样 保护电路 封锁PWM 母线电压采样 三相电流采样 1. 电源部分 1) 输入单相220V ,采用全桥整流为310V 直流,基本电路如下: 2. 开关电源:暂时采用板载AC 、DC 变换器 型号:YAS2.5-15-NES 输入220VAC 输出15V 功率2.5W 5V 采用15V 直流变换,采用7805三端稳压芯片。 3. 逆变和驱动部分 方案1: 参考海信变频板:采用IR2103S 驱动芯片,驱动IGBT :IRGR3B60KD2。 优点:此方案驱动电路简单,有模板测试,调试。 驱动电路: 逆变电路:

三相异步电动机的设计说明书

三相异步电动机的设 计说明书 一.三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机由两个基本部分构成:固定部分—定子和转子,转子 按其结构可分为鼠笼型和绕线型两种。 1-1.定子的结构组成 定子由定子铁心、机座、定子绕组等部分组成,定子铁心是异步电动机磁路的一部分,一般由0.5毫米厚的硅钢片叠压而成,用压圈及扣片固紧,各片之间相互绝缘,以减少涡流损耗。 定子绕组是由带有绝缘的铝导线或铜导线绕制而成的,小型电机采用散下线圈或称软绕组,大中型电机采用成型线圈,又称为硬绕组。 1-2.转子的结构组成 转子由转子铁心、转子绕组、转子支架、转轴和风扇等部分组成,转子铁心和定子铁心一样,也是由0.5毫米硅钢片叠压而成。鼠笼型转子的绕组是由安放在转子铁心槽的裸导条和两端的环形端环连接而成,如果去掉转子铁心,绕组的形状象一个笼子;绕线型转子的绕组与定子绕组相似,做成三相绕组,在部星型或三角型。 1-3.工作原理 当定子绕组接至三相对称电源时,流入定子绕组的三相对称电流,在气隙产生一个以同步转速n 1 旋转的定子旋转磁场,设旋转磁场的转向为逆 时针,当旋转磁场的磁力线切割转子导体时,将在导体产生感应电动势e 2 ,电动势的方向根据右手定则确定。N极下的电动势方向用?表示,S极下的 电动势用Θ表示,转子电流的有功分量i 2a 与e 2 同相位,所以Θ ?和既表示 电动势的方向,又表示电流有功分量的方向。转子电流有功分量与气隙旋转磁场相互作用产生电磁力f em ,根据左手定则,在N极下的所有电流方向为

?的导体和在S极下所有电流流向为Θ的导体均产生沿着逆时针方向的切 向电磁力f em ,在该电磁力作用下,使转子受到了逆时针方向的电磁转矩M em 的驱动作用,转子将沿着旋转磁场相同的方向转动。驱动转子的电磁转矩与转子轴端拖动的生产机械的制动转矩相平衡,转子将以恒速n拖动生产机械稳定运行,从而实现了电能与机械能之间的能量转换,这就是异步电动机的基本工作原理。 二.异步电动机存在的缺点 2-1.笼型感应电动机存在下列三个主要缺点。 (1)起动转矩不大,难以满足带负载起动的需要。当前社会上解决该问题的多数办法是提高电动机的功率容量(即增容)来提高其起动转矩,这就造成严重的“大马拉小车”,既增加购买设备的投资,又在长期的应用中因处于低负荷运行而浪费大量电量,很不经济。第二种办法是增购液力偶合器,先让电动机空载起动,在由液力偶合器驱动负载。这种办法同样要增加添购设备的投资,并因液力偶合器的效率低于97%,因此至少浪费3%的电能,因而整个驱动装置的效率很低,同样浪费电量,更何况添加液力偶合器之后,机组的运行可靠性大大下降,显著增加维护困难,因此不是一个好办法。 (2)大转矩不大,用于驱动经常出现短时过负荷的负载,如矿山所用破碎机等时,往往停转而烧坏电动机。以致只能在轻载状况下运行,既降低了产量又浪费电能。 (3)起动电流很大,增加了所需供电变压器的容量,从而增加大量投资。另一办法是采用降压起动来降低起动电流,同样要增加添购降压装置的投资,并且使本来就不好的起动特性进一步恶化。 2-2.绕线型感应电动机 绕线性感应电动机正常运行时,三相绕组通过集电环短路。起动时,为减小起动电流,转子中可以串入起动电阻,转子串入适当的电阻,不仅可以减小起动电流,而且由于转子功率因数和转子电流有功分量增大,起动转矩也可增大。这种电动机还可通过改变外串电阻调速。绕线型电动机

(交流电机变频调速系统设计)

机电传动与控制课程综合训练三 一、综合训练项目任务书 综合训练项目:交流电机变频调速系统 目的和要求:加强对交流变频调速系统及变频器的理解;应用交流变频调速系统及变频器解决交流电机变频调速问题。提高分析和解决实际工程问题的能力。促成“富于探索精神,具有较强的自学能力、开拓创新意识和敏锐的观察事物以及分析处理事物的能力”的目标实现。 成果形式:交流电机变频调速系统设计说明书。 相关参数:参看《机电传动控制》(第五版),冯清秀等编著,华中科技大学出版社,P291~316。 一、综合训练项目设计内容 1.变频调速系统 1.1 三相交流异步电动机的结构和工作原理 三相交流异步电动机是把电能转换成机械能的设备。一般电动机主要由两部分组成:固定部分称为定子,旋转部分称为转子。三相交流异步电动机的工作原理是建立在电磁感应定律、全电流定律、电路定律和电磁力定律等基础上的。当磁极沿顺时针方向旋转,磁极的磁力线切割转子导条,导条中就感应出电动势。电动势的方向由右手定则来确定。因为运动是相对的,假如磁极不动,转子导条沿逆时针方向旋转,则导条中同样也能感应出电动势来。在电动势的作用下,闭合的导条中就产生电流。该电流与旋转磁极的磁场相互作用,而使转子导条受到电磁力,电磁力的方向可用左手定则确定。由电磁力进而产生电磁转矩,转子就转动起来。 1.2 变频调速原理 变频器可以分为四个部分,如图1.1所示。 通用变频器由主电路和控制回路组成。给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,称为主电路。主电路包括整流器、中间直流环节(又称平波回路)、逆变器。

图1.1 变频器简化结构图 ⑴整流器。它的作用是把工频电源变换成直流电源。 ⑵平波回路(中间直流环节)。由于逆变器的负载为异步电动机,属于感性负载。无论电动机处于电动状态还是发电状态,起始功率因数总不会等于1。因此,在中间直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换,这种无功能量要靠中间直流环节的储能元件—电容器或电感器来缓冲,所以中间直流环节实际上是中间储能环节。 ⑶逆变器。与整流器的作用相反,逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率。逆变器的结构形式是利用6个半导体开关器件组成的三相桥式逆变器电路。通过有规律的控制逆变器中主开关的导通和断开,可以得到任意频率的三相交流输出波形。 ⑷控制回路。控制回路常由运算电路,检测电路,控制信号的输入、输出电路,驱动电路和制动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制,对整流器的电压控制,以及完成各种保护功能。控制方式有模拟控制或数字控制。 2.系统的控制模型 本系统的结构如图1.2所示。

三相异步电动机的使用、维护和检修教案

教案(首页) 授课班级机电高职1002 授课日期 课题序号 3.5 授课形式讲授授课时数 2 课题名称三相异步电动机的使用、维护和检修 教学目标1.了解三相异步电动机启动前的准备工作和启动时的注意事项。2.熟悉三相异步电动机运行中的监视项目。 3.熟悉三相异步电动机的定期检修内容。 4.了解三相异步电动机的常见故障以及处理方法。 教学重点1.了解三相异步电动机启动前的准备工作和启动时的注意事项。2.熟悉三相异步电动机运行中的监视项目。 教学难点1.了解三相异步电动机启动前的准备工作和启动时的注意事项。2.熟悉三相异步电动机运行中的监视项目。 教材内容更 新、补 充及删减 无 课外作业补充 教学后记无 送审记录 课堂时间安排和板书设计

复习5 导 入 5 新 授 60 练 习 15 小 结 5 一、电机选择原则 1、电源的原则 2、防护形式的选择 3、功率的选择 4、起动情况选择 5、转速的选择 二、电机的安装原则 三、电机的接地装置 四、电机的定期检查和保养 五、三相异步电机的常见故障及处理方法 课堂教学安排

课题序号课题名称第页共页教学过程主要教学内容及步骤 导入新授三相异步电动机在生产设备中长期不间断地工作,是目前工矿企业的主要动力装置,电动机的使用寿命是有限的,因为电动机轴承的逐渐磨损、绝缘材料的逐渐老化等等,这些现象是不可避免的。但一般来说,只要选用正确、安装良好、维修保养完善,电动机的使用寿命还是比较长的。在使用中如何尽量避免对电动机的损害,及时发现电动机运行中的故障隐患,对电动机的安全运行意义重大。因此,电动机在运行中的监视和维护,定期的检查维修,是消灭故障隐患,延长电动机使用寿命,减小不必要损失的重要手段。 一、电动机的选择原则 合理选择电动机是正确使用电动机的前提。电动机品种繁多,性能各异,选择时要全面考虑电源、负载、使用环境等诸多因素。对于与电动机使用相配套的控制电器和保护电器的选择也是同样重要的。 1.电源的选择 在三相异步电动机中,中小功率电动机大多采用三相380V电压,但也有使用三相22OV电压的。在电源频率方面,我国自行生产的电动机采用50Hz的频率,而世界上有些国家采用60Hz的交流电源。虽然频率不同不至于烧毁电动机,但其工作性能将大不一样。因此,在选择电动机时应根据电源的情况和电动机的铭牌正确选用。 2.防护型式的选择 由于工作环境不尽相同,有的生产场所温度较高、有的生产场所有大量的粉尘、有的场所空气中含有爆炸性气体或腐蚀性气体等等。这些环境都会使电动机的绝缘状况恶化,从而缩短电动机的使用寿命,甚至危及生命和财产的安全。因此,使用时有必要选择各种不同结构形式的电动机,以保证在各种不同的工作环境中能安全可靠地运行。电动机的外壳一般有如下型式: (1)开启型外壳有通风孔,借助和转轴连成一体的通风风扇使周围的空气与电动机内部的空气流通。此型电动机冷却效果好,适用于干燥无尘的场所。 (2)防护型机壳内部的转动部分及带电部分有必要的机械保护,以防止意外的接触。若电动机通风口用带网孔的遮盖物盖起来,叫网罩式;通风口可防止垂直下落的液体或固体直接进入电动机内部的叫防漏式;通风口可防止与垂直成100o范围内任何方向的液体或固体进入电动机内部的叫防溅式。(3)封闭式机壳严密密封,靠自身或外部风扇冷却,外壳带有散热片。适用于潮湿、多尘或含酸性气体的场合。 (4)防水式外壳结构能阻止一定压力的水进入电动机内部。 (5)水密式当电动机浸没在水中时,外壳结构能防止水进入电动机内部。 (6)潜水式电动机能长期在规定的水压下运行。 (7)防爆式电动机外壳能阻止电动机内部的气体爆炸传递到电动机外部,从而引起外部燃烧气体的爆炸。 3.功率的选择 课堂教学安排 课题序号课题名称第页共页

变频器硬件设计方案

一.设计思路 通用型变频器的硬件电路主要由3部分组成:整流电路、开关电源电路以及逆变电路。整流电路将工频交流电整流为直流,并经大电容滤波供给逆变单元;开关电源电路为IPM和计算机控制电路供电;逆变电路是由PM50RSAl20组成。二.控制回路 1.整流电路 整流电路中,输人为380V工频交流电。YRl~YR3为压敏电阻,用于吸收交流侧的浪涌电压,以免造成变频器损坏。输人电源经二极管整流桥6R130G-160整流为直流,并经电的作用。发光二极管用于指示变频器的工作状态。Rl是启动过程中的限流电阻,由El~E4大电容滤波后成为稳定的直流电压,再经电感和电容滤波后作为逆变单元和开关电源单元的电源。R2和R3是为了消除电容的离散性而设置的均压电阻,同时还起到放于E1~E4容量较大,上电瞬间相当于短路,电流很大,尺l可以限制该电流大小,电路正常状态后由继电器RLYl将该电阻短路以免增加损耗。继电器的控制信号SHORT来自于计算机,上电后延时一定时间计算机发出该信号将电阻切除。R1应选择大功率电阻,本电路中选择的是20W的水泥电阻,而且为了散热该电阻安装时应悬空。电路中的+5V、+12V和±15V电压是由开关电源提供的电压。LVl是电压传感器,用于采集整流电压值,供检测和确定控制算法用。UDCM是电压传感器的输出信号。通过外接插排连接至外接计算机控制电路。 2.开关电路 输出电压进行变换,为IPM模块和外接的计算机控制电路提供电源,提供的 电压为±该电路主要由PWM控制器TL3842P、MOSFETK1317和开关变压器组成, 其功能是对整流电路的流15V、+1直2V、+5v。

三相异步电动机型号说明

三相异步电动机型号字母表示的含义 J——异步电动机; O——封闭; L——铝线缠组; W——户外; Z——冶金起重; Q——高起动转轮; D——多速; B——防爆; R一绕线式; S——双鼠笼; K一—高速; H——高转差率。 电磁滑差调速电机型号字母表示的含义 YCT系列电磁调调速三相异步电动机是一种交流恒转矩无级调速电动机。其调速特点是调速范围大、无失控区、起动力矩大、可以强励起动,频繁起动时,对电网无冲击。适用于纺织、化工、治金、建材、食品、矿山等部门,如,可用于油漆流水线、装配流水线的的传输带、注塑料机、印刷机、印染机、空调设备、输送设备等。 型号含意 YD系列变极多速三相异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型节能电动机,是Y系列(IP44)三相异步电动机的主要派生系列之一 型号说明

产品型号由产品代号、规格代号、特殊环境代号和补充代号等四个部分组成。它们 的排列顺序为:产品代号—规格代号—特殊环境代号—补充代号。 一、产品代号:由电机类型代号、电机特点代号、设计序号和励磁方式代号等四个 小节顺序组成。 1,类型代号是表征电机的各种类型而采用的汉语拼音字母。 比如:异步电动机Y 同步电动机T 同步发电机TF 直流电动机Z 直流发电机ZF 2,特点代号是表征电机的性能、结构或用途,也采用汉语拼音字母表示 比如:隔爆型用B表示YB轴流通风机上用YT 电磁制动式YEJ变频调速式YVP 变极多速式YD 起重机用YZD等 3.设计序号是指电机产品设计的顺序,用阿拉伯数字表示。对于第一次设计的产品不标注设计序号, 对系列产品所派生的产品按设计的顺序标注。比如:Y2 YB2 4励磁方式代号分别用字母表示,S表示三次谐波,J表示晶闸管,X表示相复励磁 二.规格代号主要用中心高、机座长度、铁心长度、极数来表示。 1,中心高指由电机轴心到机座底角面的高度;根据中心高的不同可以将电机分为大型、中型、小型和微型四种,其中中心高 H在45mm~71mm的属于微型电动机; H在80mm~315mm的属于小型电动机; H在355mm~630mm的属于中型电动机; H在630mm以上属于大型电动机。 2. 机座长度用国际通用字母表示:S——短机座 M——中机座 L——长机座 3,铁心长度用阿拉伯数字1、2、3、4、、、由长至短分别表示 4,极数分2极、4极、6极、8极等。 三,特殊环境代号有如下规定: 特殊环境 代号 “高”原用 G 船(“海”)用 H

变频调速设计方案word参考模板

系统设计方案 一、为什么要进行调速 系统是否需要调速,是相对比较容易确定的。根据工艺运行要求,如果除启动和停止过程外,在运行期间也需要改变电机转速,或者运行中虽然电机转速基本不变,但每次运行时对电机转速的要求却并不一样,那就需要调速的系统。有时候即使不调速也能够运行,但运行时的能耗指标很差,长期运行的费用使其选择调速运行更加经济,也应该作为调速的应用对待,如水泵和风机的情况。 此外,在稳定转速基本不变的电力拖动系统中,有两种情况可能也需要采用高性能的调速系统。一是需要高的转速稳定性时,二是需要改善启动以及停止过程时,及我们常常说的软启动和软停止情况。 二、确定调速方案 在确定系统需要调速之后,要进一步考察的是,是否使用以下一些简单廉价的调速方式来满足要求。 首先,变级数多速电动机是一种简单的有级调速方式,它实际上是把具有不同级数的电动机做成了一个统一体,通过外部电路连接成不同的级数,改变电动机的同步转速。这种方式比较简单,系统的成本低,不产生额外能耗,机械特性也比较硬。它的缺点是有级调速而且每级速度不能随意改变,同时运行中改变级数会产生严重的电气冲击和机械冲击。故变级调速只适用于运行中不需要调速的粗略型有级变速应用。 其次,转子串电阻方式也是一种调速方式。这种方式的投资成本比直流调速和变频调速低,但属于能耗方式,调速时输入功率基本不变,靠把多余能量消耗在外接转子电阻上而实现调速,因此他肯定不能用于满足节能方面的调速需求。此外,他改变的是机械特性斜率,会使转性稳定性变差,调速深度越 大,稳定性越大。故说,串联电阻方式适合于不大的调速范围、很低的速度精度要求和速度稳定性要求、没有节能需要、非位能负载的调速应用。 还有,转差离合器一种由不调速的电动机带动的电磁调速装置,其主动轴由电动机带动,励磁后产生旋转磁场,相当于异步电动机定子的作用;从动轴上有转子绕组,作用相当于异步电动机转子。这种调速方式是通过改变电动机机械特性斜率来调速的,速度精度和速度稳定性同样很差。为此转差离合器调速通常采用了简单的速度闭环控制,稳态速度有所提高,速度稳定性也有所改善,但动态调速性能仍然很差。故说转差离合器调速适合于小容量、不需要节能、精度低、低动态性能要求的调速应用。随着小容量变频器成本的降低这种调速方式的应用价值也就大大降低了。

三相异步电动机使用维护说明书.

三相异步电动机 使用维护说明书 东营恒信电器集团有限公司

目录 1.起动 (3) 1.1.收货检验 (3) 1.2.绝缘性能检测 (3) 1.3.直接起动或Y/△起动 (3) 1.4.接线柱和旋转方向 (3) 2.使用说明 (4) 2.1.运行环境 (4) 2.2.安全要素 (4) 2.3.遵守规则 (4) 3.管理 (4) 3.1.贮存 (4) 3.2.运输 (4) 3.3.重量 (4) 4.安装 (5) 4.1.垫板 (5) 4.2.底脚螺栓安装 (5) 4.3.排水孔 (5) 4.4.调整安装 (5) 4.5.滑轨和皮带轮 (5) 5.电气联接 (5) 6.安装和拆换 (6) 6.1.概论 (6) 6.2.轴承 (6) 6.3.离合器和皮带轮的安装 (6) 6.4.平衡 (6) 7.维护和润滑 (6) 7.1.概论 (6) 7.2.润滑 (7) 7.3.润滑脂 (7) 7.4.注意 (8)

1.起动 1.1.收货检验 收货后,立即检验电机有无外部损伤,检验所有的铭牌数据,尤其是电压和绕组的连接方式(Y或△)。 用手旋转转轴,检验电机空转情况,如果电机装有锁定装置,注意将其打开。 1.2.绝缘性能检测 电机初次使用之前,绕组有可能受潮,都要测量其绝缘电阻值。25℃时测量的绝缘电阻值应超过参考值, R i≧20x U 1000+2P M U=电压V,P=输出功率kw 【注意】测量后绕组要立即放电,避免电击。 周围环境温度每升高20℃,电阻的参考值减少一半。 如果没有达到绝缘电阻的参考值,绕组就必须烘干。 烘炉的温度为90℃,时间12-16小时。 如果安装了排水管,烘干时必须将其打开。 绕组被海水浸泡后一般要重绕。 1.3.直接起动或Y/△起动 标准单速电机的接线盒一般有6个接线螺栓和至少1个接地螺栓。电机通电之前,必须按规定要求可靠接地,不能接零代替接地。 电压和绕组连接方式在铭牌上有标注。 1.3.1.直接起动 绕组可以采用Y或△接法,例如660VY,380V△分别表示660VY接法和380V△接法。1.3.2.Y/△起动 电源电压必须等于△接法电机的额定电压。 拆下接线板上所有的接线片,按Y/△起动装置接线,妥善连接到电机六个接线柱上,并能从起动初期的Y连接跳到自动完成的△连接。双速电机和其他特种电机的电源接法,必须依照接线盒内的接线图说明。 1.4.接线柱和旋转方向 如果电源相序U,V,W依次与接线柱U1,V1,W1连接,从电机的驱动端观察转轴,其旋转方向为顺时针。 换接电线中的任意两相就可以改变电机的旋转方向。

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