交流电动机的控制与调速技术
交流电动机变频调速应用技术
恒转矩控制实际上
是恒磁通控制。通过控
制U1与f1可实现之。
I
• 异步机每相绕组U1≈E1=4.44f1N1Φm，在U1一定时，若f1↓ 到基频50Hz以下则Φm↑导致饱和。理想上应使 E1/f1=const，即恒电势频率比，实际上E1难以检测与控
制，由于E1≈U1，采用 U1/风机水泵类生产机械耗电量 占全国工业用电总量的一半左右。油田风机水泵类机 械很多，功率也较大，注水泵、油气集输、采油泵； 炼油石化行业的供油泵、空压机、锅炉引风机、送风 机、恒压供水等。由于没有解决三相异步机的调速问 题，调液体排量靠阀门，风机调风量通过调挡板，压 力大部分降在挡板、阀门上，大量的电能白白浪费。
n f1>f1N
n0 f1N
图 1-3
f1<f1N
T Tm
不变 ， f T 得机械特性。
1
m
m
由P=T·Ω, Ω—角速度，当n↑，应使T↓，可以允许恒功率。
试想若n↑>nN，负载Tc不变，则P>PN，I1>IN不允许(U1不变， 保持额定)。
通常，恒T和恒P两种控制方式结合起来：从nN 往低调，采用恒转矩(加补偿)，往高调采用恒功率
恒P时Φm↓，类似于DC机弱磁调速。
控制所遵循的协调控
I2’ x2 r2’/s
制条件。
由T=KTΦmI2cosψ2，若Φm不变，变频调速前后输出转 矩保持恒定，不会带来I2的增大，故允许恒转矩调速。
VVVF—variable voltage variable frequeney
I1=I0+I2’
• 机械特性：在恒压频比控制下的机械特性在低
未加定子电压补偿时 适合的调速范围不大，如 加 补 偿
《常用电机控制及调速技术(第3版)》教学讲义 教案项目2
2、训练设备器材准备
教师活动
学生活动
教具使用
5分钟
20分钟
65分钟
一、相关知识
1、三速电机介绍：
2、调速方法：
3、PLC控制要求与方法
二、实践操作
技能训练二：PLC控制三速电动机电路安装技术
1、训练目标
2、训练设备器材准备
3、训练步骤
读图分析；
电器元件安装；
电气及PLC控制电路连接安装；
通电试验、调试排故
4、评分标准
强调：安装工艺要求
按照工艺要求进行安装
完成后，拆除线路并清理板面，清理环境
电气安装等器材和工具
二人一套安装器具、器材；每人一套工具
《常用电机控制与调速技术》教案
2-4
教 师
教学环境
电气实训室
教 具
电气安装等器材、工具
授课日期
班 级
课 时
2
课程
《常用电机控制与调速技术》
项目
项目二三相交流异步电动机的常用调速技术
主要任务
教具使用
25分钟
15分钟
50分钟
一、相关知识
1、变频器参数设置方法：
2、PLC设计方法：
3、电路安装要求：
二、实践操作
技能训练：多段速运行电路安装与调试
1、训练目标
2、训练设备器材准备
3、训练步骤
三段速控制要求；
变频器参数设置；
PLC输入
电气及PLC控制电路连接安装；
通电试验、调试排故
4、评分标准
强调：安全、安装工艺要求
2-5
教 师
教学环境
电气实训室
教 具
电气安装等器材、工具
电机控制与调速技术
电机控制与调速技术电机控制与调速技术是电子与电气工程领域中的重要研究方向之一。
随着工业自动化的不断发展和电机在各个领域的广泛应用，电机控制与调速技术的研究和应用已经成为电气工程师们的重要任务之一。
本文将从电机控制的基本原理、调速技术的分类以及应用领域等方面进行探讨。
一、电机控制的基本原理电机控制的基本原理是通过控制电机的电流、电压或频率等参数，以达到控制电机运行状态和输出功率的目的。
在电机控制中，常用的控制方法包括电阻控制、电压控制、电流控制和频率控制等。
其中，电流控制是最常用的一种方法，通过调节电机的电流大小来控制电机的输出功率和转速。
而频率控制则是在交流电机中常用的一种方法，通过改变电源的频率来调节电机的转速。
二、调速技术的分类调速技术根据不同的控制目标和应用场景，可以分为开环调速和闭环调速两种方式。
开环调速是指根据电机的负载特性和工作要求，通过设置合适的电机参数和控制策略，直接控制电机的输入信号，实现对电机转速的调节。
闭环调速则是在开环调速的基础上，通过添加反馈传感器和控制回路，实时监测电机的转速和输出功率，并根据反馈信息进行调整，以达到更精确的控制效果。
在实际应用中，调速技术又可以根据控制方式的不同分为电阻调速、电压调速、电流调速和矢量控制等。
电阻调速是通过改变电机电阻来改变电机的转速，适用于一些低功率、低精度的应用场景。
电压调速则是通过改变电机的输入电压来改变电机的转速，适用于一些对转速要求较高的应用场景。
电流调速是通过改变电机的输入电流来改变电机的转速，适用于一些对负载变化较大的应用场景。
而矢量控制则是一种较为复杂的调速技术，通过对电机的电流和转矩进行矢量分析和控制，实现对电机的精确调速和运行状态的控制。
三、调速技术的应用领域电机控制与调速技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业自动化领域，电机控制与调速技术被广泛应用于机械加工、输送设备、制造业等领域，实现对生产过程的精确控制和优化。
在交通运输领域，电机控制与调速技术被应用于电动车辆、高速列车等交通工具中，提高了交通工具的性能和能效。
电机控制与调速技术实训小结
电机控制与调速技术实训小结
《电机控制与调速技术实训小结》
在本次电机控制与调速技术实训中，我深刻体会到了电机控制与调速技术在实际应用中的重要性。
通过实际操作和实验，我不仅掌握了相关的理论知识，还培养了自己的实践能力和解决问题的思维方式。
在实训过程中，我们学习了电机的基本原理、控制方法以及调速技术。
通过对电机的拆装和调试，我熟悉了电机的内部结构和工作原理，了解了电机控制系统的组成部分。
同时，我们还学习了常用的电机调速方法，如变频调速、变极调速等，并通过实际操作进行了调试和实验。
通过这次实训，我不仅掌握了电机控制与调速技术的基本理论和实践技能，还培养了自己的动手能力和团队合作精神。
在实训过程中，我与同学们相互协作，共同解决了遇到的问题，提高了自己的沟通能力和团队协作能力。
然而，我也意识到自己在一些方面还有不足之处。
在实际操作中，我有时会遇到一些困难和挫折，但通过与老师和同学们的交流和讨论，我逐渐找到了解决问题的方法。
这让我明白了在学习和工作中遇到困难并不可怕，重要的是要保持积极的态度，勇于面对并努力解决问题。
总之，本次电机控制与调速技术实训让我收获颇丰。
我将继续努力学习和提高自己的技能，为今后的工作和学习打下坚实的基础。
如何调整电机的电流和转速
如何调整电机的电流和转速在现代工业中，电机是一种重要的设备，广泛应用于各个行业。
为了适应不同工作需求，调整电机的电流和转速是一项必要的技术。
本文将介绍一些常用的方法，帮助您了解如何精确调整电机的电流和转速。
一、调整电机的电流1. 通过电压调整电流：电机的电流与电压成正比关系，可以通过调整电压来改变电机的电流。
在实际操作中，可以使用电流调节器或电压调节器来控制电流的大小。
电流调节器通过改变电路的电阻，从而控制电流的流动。
电压调节器可以通过改变电动机接收的电压大小，从而控制电机的电流。
2. 使用变压器：在某些情况下，需要改变电机的输入电压，以调整电流的大小。
这时可以使用变压器来调整电机的电流。
通过改变变压器的绕组比例，可以改变输入电压的大小，从而改变电机的电流。
3. 运用电流控制器：电流控制器是一种用于调整电机电流的装置。
它通过使用功率晶体管或场效应管来控制电流的大小。
电流控制器可以根据设定的参数，自动调整电机的电流，实现精确控制。
二、调整电机的转速1. 更换电压频率：改变电机接收的电压频率可以调整电机的转速。
在工业上，使用变频器可以实现精确控制。
变频器将交流电转换为可调节的电压和频率，可以根据需要调整电机的转速。
2. 使用变频器：变频器是一种广泛应用于电机控制的装置。
它可以通过调整输出电压和频率，精确控制电机的转速。
变频器还具有过载保护、短路保护等功能，提高了电机的安全性和稳定性。
3. 运用调速器：调速器是一种用于控制电机转速的装置。
它通过控制电动机的输入电压、接线方式、控制信号等参数，实现对电机转速的调整。
调速器通常配有转速调节旋钮，可以直观地调整电机的转速。
总结起来，调整电机的电流和转速是一项技术活动，可以通过调整电压、使用变压器、运用电流控制器等方法来调整电机的电流。
而要调整电机的转速，则可以通过更换电压频率、使用变频器、运用调速器等方法来实现。
这些方法不仅可以满足不同工作需求，还可以提高电机的安全性和稳定性。
现代交流调速技术
（）定子部分 定子铁心：由导磁性能很好的硅钢片叠成——导磁部分。 定子绕组：放在定子铁心内圆槽内——导电部分。 机座：固定定子铁心及端盖，具有较强的机械强度和刚度。 （）转子部分 转子铁心：由硅钢片叠成，也是磁路的一部分。 转子绕组： ）鼠笼式转子：转子铁心的每个槽内插入一根裸导 条，形成一个多相对称短路绕组。）绕线式转子：转子绕组为三 相对称绕组，嵌放在转子铁心槽内。
0 n0
临界转差率：sm
R2 R12 ( X1 X 2 )2
正弦波电源供电下运行的功率因数低。
瞬时停电措施 电源供电系统因雷击或其他原因发生接地故障时，将发生
紊乱。从事故发生到瞬时事故消除或通过继电器切断事故回路， 这段时间一般在秒以内，如果变频装置没有瞬时停电措施，会 产生过流或过压，在恢复供电时可能造成逆变器换流失败。
§ 异步电动机的工作原理及机械特性
统分为三类：转差功率消耗型调速系统；转差功率回馈型 调速系统；转差功率不变型调速系统。
类型
调速方法
特点
转差功率消耗型 转差功率回馈型
降压调速;电磁转 差离合器调速;转子回路 串电阻调速;
绕线转子异步电机串级 调速.
消耗全部功率；效率最低； 结构简单；
大部分转差功率回馈利用；效 率较高；需要回馈装置
转差功率不变型
所装转子位置检测器来控制变频装置触发脉冲，使同步电动 机工作在自同步状态。
四、交流调速系统的主要发展方向
.变频调速：是最有发展前途的一种交流调速方式。
交-直-交变频调速系统（在电压型和电流型基础上， 向PWM型变频和多重化技术方向发展） 交-交变频调速系统（在低速大容量应用方面有上升的 趋势）
变频器的电力半导体器件向模块化﹑快速化﹑光控化﹑高电 压﹑大电流﹑自关断和高可靠性方向发展；
交流异步电机调速方法
交流异步电机调速方法交流异步电机调速方法对于工业生产具有重要意义，它能够提高生产效率、节约能源并且减少设备的维护成本。
下面我们将详细介绍交流异步电机调速的方法，包括电压调节、频率调节、转子电阻调节和变频调速等。
我们来看电压调节方法。
一、电压调节电压调节是一种简单而有效的交流异步电机调速方法。
通过调节电源的电压来改变电机的输出转矩和转速。
在低电压状态下，电机的输出转矩和转速会降低，而在高电压状态下则会增加。
这种方法简单易行，但是效果有限，且可能影响电机的寿命。
二、频率调节频率调节是另一种常见的交流异步电机调速方法。
通过改变电源的输出频率来改变电机的转速，实现调速的效果。
在工业生产中，通常采用变频器来实现频率调节，它能够准确地控制电机的输出频率，实现精确的调速效果。
频率调节方法精度高，但需要专门的变频器设备，成本也相对较高。
三、转子电阻调节转子电阻调节是一种早期的交流异步电机调速方法。
通过改变电机转子上的外接电阻，来改变电机的转速。
这种方法已经日渐淘汰，因为它存在电器损耗大、调速精度低等缺点。
四、变频调速变频调速是目前应用最广泛的一种交流异步电机调速方法。
通过变频器来改变电源的频率和电压，从而控制电机的输出转速。
变频调速具有调速范围广、响应速度快、能耗低等优点，已经成为许多工业生产中的标配调速方法。
除了以上介绍的几种方法外，还有一些基于磁阻变化原理的电磁式调速、基于转子电流控制的矢量调速等高级调速方法。
随着科技的发展，交流异步电机调速技术也在不断演进，相信未来会有更多更先进的调速方法出现，为工业生产带来更多便利和效益。
电动机的变频调速与控制系统
电动机的变频调速与控制系统一、引言电动机是现代工业生产中广泛应用的重要设备之一。
为了满足不同工况下的运行需求，电动机的调速与控制成为必要的技术手段之一。
其中，变频调速与控制系统作为一种有效的解决方案，受到了越来越多的关注与应用。
本文将对电动机的变频调速与控制系统进行探讨与分析。
二、电动机的基本原理电动机是将电能转化为机械能的装置，其基本工作原理是利用磁场相互作用所产生的力矩，将电能转化为转动力。
电动机的工作原理主要分为直流电动机和交流电动机两种。
三、电动机的变频调速1. 变频调速的概念变频调速是指通过改变电机输入电压的频率来控制电机的转速。
传统的电动机调速方法通常是通过改变电机输入电压的大小来实现，而变频调速系统则通过改变电机输入电压的频率来实现调速。
2. 变频调速的优势（1）宽调速范围：变频调速系统能够实现电机宽范围内的精确调速，适用于不同工况下的需求。
（2）高效节能：变频调速系统能够根据实际工况需求灵活调整电机转速，以提高效率并减少能源消耗。
（3）可靠性强：变频调速系统采用先进的电子元器件和控制算法，具有较高的稳定性和可靠性。
（4）减少机械磨损：变频调速系统能够通过平滑启停和减小电机负载变化，减少机械磨损，延长电机使用寿命。
3. 变频调速系统的组成（1）整流装置：将交流电源转化为直流电源，为逆变器提供稳定的直流电源。
（2）逆变器：将直流电源转化为可调频率、可调幅度的交流电源，实现电机转速的控制。
（3）控制器：控制整个变频调速系统的运行，实现对电机的精确控制。
四、电动机的变频控制系统1. 变频控制系统的设计原则（1）确定控制目标：根据实际需求确定电机的转速范围和精度要求。
（2）选择适当的变频器：根据控制目标选择合适的变频器型号和参数。
（3）配置传感器：根据需要选择合适的传感器来获取电机运行状态的反馈信号。
（4）编写控制程序：根据控制目标，在控制器中编写相应的控制程序。
（5）调试与测试：对整个变频控制系统进行调试和测试，确保其按照预期工作。
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任务１ 交流电动机基本控制电路 的安装
• 2.三相异步电动机工作原理 • 三相异步电动机的旋转是利用定子绕组中三相交流电所产生的旋转磁
场与转子绕组内的感应电流相互作用而产生的。 • 1)旋转磁场 • (1)旋转磁场的产生 • 图1 -5为一个最简单的二极三相异步电动机定子绕组布置图。每相绕
组由一个线圈组成，三个相同的绕组U1, U2, V1, V2, Wl, W2在定子 铁芯槽内互成1200放置，其尾端U2 , V2 , W2连成一点，作星形联结。 当定子绕组的三个首端U1 , V1 , Wl分别与三相交流电源Ll , L2 , L3 接通时，在定子绕组中便有对称的三相交流电流iU、iV、iW流过。若 电源电压的相序为Ll->L2->L3，电流参考方向或规定正方向如图1一5 (a)所示，即从首端U1 , V1 , W1流入，从尾端U2 , V2 , W2流出，则 三相电流iU、iV、iW波形如图1 -6所示，它们在相位上互差120。电角 度。
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任务１ 交流电动机基本控制电路 的安装
• 下面分析三相交流电流在铁芯内部空间产生的合成磁场。当。t=0时， iU为零，U 1 U2绕组无电流;iV为负，电流的真实方向与参考方向相反， 即从尾端V2流入，从首端V1流出;i W为正，电流真实方向与参考方向 一致，即从首端W 1流入，从尾端W2流出，如图1 -7 ( a)所示。将每 相电流产生的磁感线相加，便得出三相电流共同产生的合成磁场，这 个合成磁场此刻的方向是自上而下，相当于一个N极在上、S极在下 的两极磁场。用同样的方法可画出wt为2/3π、4/3π、2π。川时各相 电流的流向及合成磁场的磁感线方向，如图1一7(b)(c) (d)所示，磁场 沿U1->V1->W1的方向依次旋转了1200，而wt =2π时的电流流向与。 t=0时完全一样，合成磁场又回到了开始的位置，以后依此类推。若 进一步分析其他瞬时的合成磁场，可以发现，各瞬间的合成磁场的磁 通大小和分布情况均相同，仅方向不同而已，但都向一个方向旋转。 因此每当正弦交流电变化一周时，合成磁场在空间正好旋转了一周。
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Hale Waihona Puke 任务１ 交流电动机基本控制电路 的安装
• 因此，在定子铁芯中空间互差1200的三个线圈中分别通入相位互差 120。的三相交流电流时，所产生的合成磁场是一个旋转磁场，而且 旋转磁场每秒的转数等于交流电每秒变化的周数(即频率f)，因此旋转 磁场每分钟的旋转速度n = 60f ,一般交流电的频率为50 Hz，所以形 成的旋转磁场3 000r/min。
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任务１ 交流电动机基本控制电路 的安装
• 旋转磁场的转速n，又称为同步转速。由式(1一1)可知，它决定于电 源频率五和旋转磁场的极对数P。当电源频率五= 50 Hz时，三相异步 电动机同步转速n1与磁极对数P的关系如表1一1所示。
学习项目１ 交流电动机的控制与 调速技术
• 任务１ • 任务２ • 任务３
• 任务４ 装调
交流电动机基本控制电路的安装 交流电动机常用调速电路的安装 交流电动机变频调速电路的安装 单相异步电动机常用调速控制电路的
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任务１ 交流电动机基本控制电路 的安装
• 一、相关知识
• 1.三相异步电动机的结构 • 三相异步电动机由两个基本部分组成： 一是固定不动的部分，称为
• 绕线型转子绕组与定子绕组相似，在转子铁芯槽中嵌放对称的三相绕 组，作星形联结，将三个绕组的尾端联结在一起，三个首端分别接到 装在转轴上的三个铜制圆环上，通过电刷与外电路的可变电阻相连， 供启动和调速用。 绕线型转子电动机结构复杂，价格较高，一般只 用于对启动和调速要求较高的场合，如起重机等设备
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任务１ 交流电动机基本控制电路 的安装
• (2)旋转磁场的转速 • 如上所述，有一对磁极的旋转磁场中，当电流变化一周时，旋转磁场
在空间正好转过一周。对50 Hz的工频交流电来说，旋转磁场每秒将 在空间旋转50周，其转速n1 = 60f1= 60 x 50 = 3 000 ( r/min );若旋 转磁场有2对磁极，则电流变化一周，旋转磁场只转过0. 5周，比极 对数为1的情况下的转速慢了一半，即n1= 60f1/2 =1 500 ( r/min );同 理，在三对磁极的情况下，电流变化一周，旋转磁场仅旋转了1/3周， 旋转磁场的转速n1 = 60f1 / 3 = 1 000 ( r/min )。依此类推，当旋转 磁场具有P对磁极时，旋转磁场转速为:
• (2)转子 • 转子由转子铁芯、转子绕组、转轴、风扇等组成。转子铁芯为圆柱形，
通常是利用定子铁芯冲片冲下的内圆硅钢片，将其外圆周冲成均匀分 布的槽后叠成，并压装在转轴上。转子铁芯与定子铁芯之间有很小的 空气隙，它们共同组成电动机的磁路。转子铁芯外圆周上均匀分布的 槽是用来安放转子绕组的。
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定子；二是旋转部分，称为转子。图1-3为三相异步电动机的外形和 结构图。 • (1)定子 • 定子由机座、定子铁芯、定子绕组和端盖等组成。机座通常用铸铁制 成，机座内装有由0. 5 mm厚的硅钢片叠制而成的定子铁芯，铁芯内 圆周上分布着定子槽，槽内嵌放三相定子绕组，定子绕组与铁芯间有 良好的绝缘
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任务１ 交流电动机基本控制电路 的安装
• 定子绕组是定子的电路部分，小型电动机的定子绕组一般由漆包线绕 制而成，共分三相，分布在定子铁芯槽内，构成对称的三相绕组。三 相绕组共有六个出线端，将其引出接在置于电动机外壳上的接线盒中， 三个绕组的首端分别用U1、V1、W1表示，其对应的尾端分别用U2 , V2 , W2表示。通过对接线盒上六个端头进行不同连接，可将三相定 子绕组接成星形联结或三角形联结，如图1一4所示
任务１ 交流电动机基本控制电路 的安装
• 转子绕组有笼型和绕线型两种结构。笼型转子绕组是由嵌在转子铁 芯槽内的铜条或铝条组成，两端分别与两个短接的端环相连。如果去 掉铁芯，转子绕组外形像一个鼠笼，故也称鼠笼型转子。目前中小型 异步电动机大都在转子铁芯槽中采用浇注铝液，铸成鼠笼型绕组，并 在端环上铸出许多叶片，作为冷却用的风扇。