交流电机变频调速实验

交流电机变频调速实验

一、实验室名称：西门子实验室

二、实验项目名称：交流电机变频调速实验

三、实验原理

交流伺服系统的基本构成

变频调速的要点：电流形成转矩,频率控制转速

实现变频调速的关键是如何获得一个单独向感应电动机供电的经济可靠的变频电源。目前在变频调速系统中广泛采用的是静止变频装置。它是利用大功率半导体器件，先将50Hz的工频电源经整流器整流成直流，然后再经逆变器转换成频率与电压均可调节的变频电压输出给受控感应电动机。这种系统称为交-直-交变频系统。

交流电动机变频调速机械特性

变频调速平滑性好，效率高，机械特性硬调速范围广，只要控制端电压随频率变化的规律，可以适应不同负载特性的要求。是感应电动机尤为笼型感应电动机调速的发展方向。

四、实验目的

1．了解交流电机变频调速系统原理及组成。

2．了解交流电机变频调速系统时的机械特性。

五、实验内容

1．测定交流电机变频调速系统的机械特性。

2．测定交流电机变频调速系统的控制特性。

六、实验器材（设备、元器件）

1．S7－1200PLC

2．交流电动机-直流发电机-测速发电机组

3．主控制屏

4．滑动变阻器

5．变频器

6．手持式转速计

七、实验讲解

（一）实验前准备工作：

1.检查西门子实验室第二排（S7－1200PLC）的PLC是否运行（如正常运行，PLC 的绿灯会亮）。如果没有运行，则实验台面板左下方的空气开关。

2.合上第三排（带变频器的）实验台的空气开关和触摸屏开关。

3.触摸屏初次使用时，先点击“停止”按钮，再点击“启动”。

（二）实验观察

4.负载不调节。先在“开环控制”下观察电机在不同输入转速下的运行特性。进行五组以上不同转速的调速试验，作好数据观测记录。（作好转速、电压、电流等参数记录）

5.在某一给定转速下，调节滑线变阻器滑动触头（建议从轻载侧向负载侧调节）。观察转速、电流、电压参数的变化情况。

6.然后切换到“闭环控制”方式下（点击“开环控制”按钮，切换到“闭环控制”模式。按开环负载调节下相同的调节规律改变负载，观察引入电流闭环反馈控制后的转速变化特性，与开环模式下的转速变化进行对比和分析。

7.闭环情况下，负载从轻载区移向重载区时，根据转速表显示转速，比较设定转速，进而改变触摸屏上“比例系数”值（若转速补偿过多，减小比例系数）。

实验结束后，关闭触摸屏，拉下空气开关，将滑动变阻器滑块移动到右端。

八、实验数据及结果分析：

1.画出控制特性曲线。

2.画出机械特性曲线。

（1）开环调速系统：

1)实验数据记录：

M(N•m)0.760.810.840.850.8520.8560.804 n(rpm)1482145314331420141214001383

2)机械特性曲线：

（2）闭环调速系统：

1）实验数据记录：

M(N•m)0.760.860.870.880.890.910.9 n(rpm)1370134813401337133013171306 2）机械特性曲线：

九、实验结论

1.开环下，n与U g成线性递增关系；

2.闭环机械特性比开环机械特性相对要硬，闭环系统性能更好。

十、总结及心得体会

通过实验，对交流异步电机的结构、工作原理和调速方式有了进一步的认识，通过功率主电路验证了交流异步电机调速系统的原理，巩固了课本上的理论基础知识，提高了动手能力。