三相异步电机变频调速的工作原理
三相异步电动机启动制动和调速
软启动器的工作原理简单，它通过软硬件方法，实时检测定子电流、 电压、功率因数或电动机的转矩值，经过计算得到一个准确的晶闸管 的移相角，使加在电动机上的电压或启动电流按某一规律变化（如斜 坡电压软启动、恒流软启动等），优化异步电动机的启动性能。软启
动器也可用PWM方式实现。
21
4.2 三相异步电动机的制动
复杂度 最简单
一般 简单 较复杂
适用性 电机小于7.5kW
任意容量，轻载 正常 ，频繁启动 大容量，大负载
15
Y
自耦变压器
3 1 k
改善结构
通过改变鼠笼式异步电动机的结构，既减小启动电流，又能获得较大 的启动转矩，即通过改变结构来改善电动机的启动性能。
1、增大转子电阻 这种电动机又称为高转差率鼠笼型异步电动机，其转子导条不用普通 的铝条，而是采用电阻率较高的铝合金（ZL-14），通过适当加大转 子导条的电阻来改善启动性能。
如同直流电动机一样，异步电动机制动的目的有两个： • 使传动系统迅速减速或停车； • 限制位能性负载的下放速度。
如果三相异步电动机的电磁转矩Te和转速n的方向相反，电动机便 处于制动状态。在制动状态下，电动机的电磁转矩起反抗旋转的作 用，为制动性转矩。
异步电动机的制动方法有：回馈制动、反接制动和能耗制动 。
n0 n s n0
n n0 (1 s)
1、直流电动机使用静差率，利用理想空载转速和转速（转速降）来
描述，它们都是转子的转速，是机械运动；
2、异步电动机使用转差率，利用旋转磁场的转速和转子的转速来描述， 同步转速非机械转速，也不是理想空载转速；
3、转差率与空载转速无关，更不能等同于转速降。
U L 3U P UL UP
浅谈绕线式三相异步电动机的调速控制
2、不能连续起动，连续启动时间间隔为1 分钟左右。
3、频敏包易烧毁，对绝缘要求高。
三、串极调速启动
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。 • 原速理前：后假转定子异电步流电近机似的保外持不加变电。源若电在压转E0子不回变路，中负引载入转一矩个都频不率变与，转则子电电机势在相调 同，而相位相同或相反的附加电势E1则转子电流I0为：
I0=(E0±E1)/ R0 （式4） R0= (R2+X0)1/2 E0-转子开路相电势；R2-转子回路电阻；X0-转子旋转时每相漏抗； 当机电的机一在个正常常数运，行所时以，改转变差附率加s电很势小E，1就故可R2以＞改X0变，转忽差略率X0s，，上从式而中实，现E调0取速电。动 实际E0±E1≈常数（式四） 势同相步设位串当相级E反调1=时速0时，（电小E动1于为机额负运定，行转改于数变额）E定1（的转即大速s小>，，0即）可n，在=当n额0附,s定=件s转0电,数当势以附与下件转调电子速势相，与电这转势称子相为相位低电相 同时，E1为正，改变E1的大小，可在额定转数以上调速，这称为超同步串级 调速(大于额定转数)(即s<0)。
P
sP
M
KM
KM1
逆变器
整流器
R
图能实现无级平滑调 速，低速时机械特性也比较硬，但是在运行中也必须要注 意以下两点：
• 1、必须有严格的启动和切换顺序，由于硅原件的赖压 和额定电流的影响，必须保证电机转速达到规定的最低转 速以上时才允许切换至串级调速运行状态，启动顺序是： 给控制回路送电，接通逆变器主电源转子接入频敏变阻器 （起保护作用），接通定子电源，启动电机，电机加速至 规定转速时切换至串调运行，此后立即切断频敏变阻器。
5.3 异步电动机的变压变频调速解析
5.3.2 变压变频调速时的机械特性 式（5-5）已给出异步电机在恒压恒频正弦 波供电时的机械特性方程式 Te= f (s)。 当采 用恒压频比控制时，可以改写成如下形式：
Us s1 Rr' Te 3np ( sR R ' ) 2 s 2 2 ( L L' ) 2 （5-28） s r 1 ls lr 1
对于直流电机，励磁系统是独立的，只要 对电枢反应有恰当的补偿， m 保持不变 是很容易做到的。 在交流异步电机中，磁通 m 由定子和转 子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要 费一些周折了。
• 定子每相电动势
Eg 4.44 f1Ns kNS Φm
（5-11）
式中：Eg —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有 效值，单位为V； f1 —定子频率，单位为Hz；
2
• 特性分析 当s很小时，可忽略上式分母中含s各项，则
U s s1 Te 3np R' s r 1
2
（5-29）
s1
Rr'Te Us 3n p 1
2
10 R T 60 n sn1 s1 2 n p n
阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能
忽略。这时，需要人为地把电压 Us 抬高一
些，以便近似地补偿定子压降。
带定子压降补偿的恒压频比控制特性示
于下图中的 b 线，无补偿的控制特性则为a 线。
• 带压降补偿的恒压频比控制特性
Us
UsN
b —带定子压降补偿
a —无补偿
O
f 1N
图5-9 恒压频比控制特性
2
Eg R s1 Rr' 3np R '2 s 2 2 L'2 s 1 lr 1 r
基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控制
基于Plc控制电机调速实验报告电控学院电气0904班李文涛0906060427—、实验名称：基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控制二、实验目的：通过综合实验，使学生对所学过的可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计变频调速控制系统。
要求用PLC控制变频器，通过光电编码器反馈速度信号达到电动机调速的精确控制，自己设计，自己编程，最后进行硬件、软件联机的综合调试，实现自己的设计思想。
三、实验器材：220V PLC实验台一套、380V变频器实验台一套、万用表一个、导线若干三、实验各部分原理：1．实验主要器件原理1)光电编码器：COM01030002040CH光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。
这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。
由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号；通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。
2）变频器：I原理概述变频调速能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以方便地控制机械传动的上升、下降和变速运行。
变频应用可以大大地提高工艺的高效性(变速不依赖于机械部分)，同时可以比原来的定速运行电机更加节能，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，其直流回路滤波石电感。
矢量控制：U/f控制方式建立于电机的静态数学模型，因此，动态性能指标不高。
对于对动态性能要求较高的应用，可以采用矢量控制方式。
矢量控制的基本思想是将异步电动机的定子电流分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和与其相垂直的产生转矩的电流分量(转矩电流)，并分别加以控制。
变频调速原理
异步电动机是电力、化工等生产企业最主要的动力设备。
作为高能耗设备，其输出功率不能随负荷按比例变化，大部分只能通过挡板或阀门的开度来调节，而电动机消耗的能量变化不大，从而造成很大的能量损耗。
近年来，随着变频器生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛，使用变频器对电动机电源进行技术改造成为各企业节能降耗、提高效率的重要手段。
1 变频调速原理n＝60 f(1－s)/p (1)式中n———异步电动机的转速；f———异步电动机的频率；s———电动机转差率；p———电动机极对数。
由式(1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机的转速，当频率f在0～50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。
变频调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。
变频器主要采用交—直—交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。
整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。
2 谐波抑制变频器使用的突出问题就是谐波干扰，当变频器工作时，输出电流的谐波电流会对电源造成干扰。
虽然各变频器厂家对变频器谐波的治理均采取了措施且基本达到国家标准要求，但谐波仍然是变频器选型和使用中最需要关注的问题。
变频器的输出电压中含有除基波以外的其他谐波。
较低次谐波通常对电机负载影响较大，引起转矩脉动，而较高的谐波又使变频器输出电缆的漏电流增加，使电机出力不足，故变频器输出的高低次谐波都必须抑制。
由于变频器的整流部分采用二极管不可控桥式整流电路，中间滤波部分采用大电容作为滤波器，所以整流器的输入电流实际上是电容器的充电电流，呈较陡的脉冲波，其谐波分量较大。
为了消除谐波，主要采用以下对策：a.增加变频器供电电源内阻抗通常情况下，电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用。
变频器调速原理及调速方法
变频器调速原理及调速方法
1 变频器调速原理
变频器调速方法是一种能够改变电机转速的新型调速方法，它是利用变频技术，将交流电源的频率或电压合理的调节，以实现传动负荷的调速。
变频调速的原理就是要在一定的电源电压范围内，通过变频器将交流电源的输出频率变化成电机工作所需的频率，从而达到改变电动传动系统的运转转速的目的。
2 变频器调速方法
变频器调速的方法主要有频率调速和电压调速两种。
频率调速方法：这种方法是将交流电源的频率改变来实现传动负荷的调节，它要求被控负荷的电机要有足够的绝缘能力，同时变频器也要能够跟变频电源的电压保持一定的比例关系，以保证变频电源的线圈及星形组合不会受到任何损伤。
电压调速方法：这种方法又称电压率调速，是指在一定的交流电源电压范围内，根据负荷的变化而增减电压，以便改变电机的输出功率，调节负荷的运动转速和扭矩，以实现调速的目的。
电压调速方法常用于制动系统、皮带传动装置、定子制动系统、泵系统等，并且电压调速的特点是可以很好地保护被控负荷的电机，从而延长电机的使用寿命。
3 优缺点
变频调速的优点有调速范围宽，可以从零到最高转速调整；调速精度高，可以根据用户的要求精确调速；调速平稳，无需特殊的减速系统，减少了传动装置失效的几率和传动中的振动，保证了传动装置的安全运行；节能效果好，电机可以根据实际负荷变更，实现无极调速，使用电能更合理。
但变频调速方法也有一定缺点，比如设备费用高，因为要使用变频器等相关设备，费用和维护成本均较高，而且受供电电源的影响较大，如果电源不稳定或不规范，很容易导致变频器故障，也容易空载运行，不利用电机最大功率和最高效率等问题。
因此变频调速方法也必须留有必要的保护措施，以确保在平稳运行条件下，使用效果达到最佳。
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》
完整版《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是一种应用广泛的电机控制系统，通过对电机的供电频率和电压进行调整，实现电机的调速功能。
本文将对三相异步电动机变频调速系统进行详细的设计。
1.系统结构三相异步电动机变频调速系统主要由电机、变频器和控制系统三部分组成。
电机作为执行元件，接受变频器输出的电压和频率进行运行；变频器则负责将输入的电网电压和频率转换为适合电机运行的电压和频率；控制系统则完成对变频器的控制和监测，实现对电机的精确调速。
2.硬件设计在硬件设计方面，需要选择适合电机的变频器和控制器，并完成相应的接线和连接。
变频器通常需要选择带有电压和频率调节功能的型号，以满足不同工作条件下的电机要求。
控制器则需要选择具备快速响应和稳定性能的型号，以确保系统的准确调速。
3.变频器参数设置变频器的参数设置对于电机的工作性能影响较大。
在设置参数时，首先需要根据电机的额定功率和工作特性确定变频器的额定输出功率。
同时，还需要根据电机的额定电压和额定转速设置变频器的额定输出电压和额定输出频率。
此外，还需要根据电机的负载特性设置变频器的过载保护和反馈调节参数。
4.控制系统设计控制系统的设计主要包括速度信号检测、计算和反馈控制三个步骤。
速度信号检测可以通过安装编码器或霍尔传感器等装置实现。
根据检测到的速度信号，控制系统可以计算出电机的当前转速，并与设定的目标转速进行比较，得到误差信号。
通过对误差信号进行PID控制，控制系统可以调整变频器的输出频率和电压，以实现对电机转速的控制。
5.保护措施设计三相异步电动机变频调速系统在运行过程中需要考虑到一些保护措施，以防止电机过载、短路等故障。
常见的保护措施包括过载保护、过流保护、过热保护和失速保护等。
通过在控制系统中添加相应的保护逻辑和监测装置，可以及时发现并处理电机故障，保证系统的安全运行。
总之，三相异步电动机变频调速系统设计涉及到硬件设计、变频器参数设置、控制系统设计和保护措施设计等方面。
基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计
高等教育自学考试本科毕业论文基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计考生姓名：彭中建准考证号： 011811306047 专业层次：本科院（系）：机械与动力工程学院指导教师：唐晓庆职称：讲师重庆科技学院二O一三年七月十五日高等教育自学考试本科毕业论文基于PLC的三相异步电机变频调速系统的设计考生姓名：彭中建准考证号： 011811306047专业层次：本科指导教师：***院（系）：机械与动力工程学院重庆科技学院二O一三年七月十五日摘要随着科技的进步，电机的运用已经深入到各行各业的各个领域。
而现今也是一个资源高度消耗造成能源匮乏的时代，在这个时候考虑如何让其在高可靠性的同时又有效的节约能源耗费提高自身的效率，这不仅可以使企业的生产成本降低，而且对于社会的可持续发展有着重要的意义。
本文所讨论的是利用PLC控制的三相异步电机变频调速的基本原理与实现方法。
三相异步电机一般的调速方法有：降压调速，转子回路串电阻调速，变极调速，串极调速，变频调速等。
但是这些调速方法都有着各自的缺点，降压调速的调速范围很小，没有多大的实用价值；转子回路串电阻调速不利于空载或轻载调速，效率低，经济性差；变极调速调速的平滑性差；串极调速的控制设备复杂，成本高，控制困难。
所以调速性能至少需从两方面考虑。
第一，应从节能和提高效率的角度考虑，应将损耗在转子附加电阻上的能量吸收，转化成别的有用的能量或反馈到电网，以提高传动系统的效率。
第二，应从高性能调速要求考虑，应用控制理论，将其组成闭环调速控制系统，满足调速精度、动态响应等各项指标的要求。
综上所述，利用PLC控制的变频调速系统，是使三相异步电动机实现高性能高效率调速的有效办法。
通过改变定子绕组的供电频率f来实现，当转差率s一定时，电动机的转速n基本上正比于f。
很明显，只要有输出频率可以平滑调节的变频电源，就能平滑的调节异步电动机的转速。
关键词：变频调速，PLC，异步电机The three-phase asynchronous motor variable frequency speed regulation system based on PLC designAbstractHuman being is seriously threatened by exhausting mineral fuel, such as coal and fossil oil. As a kind of new type of energy sources, solar energy has the advantages of unlimited reserves, existing everywhere,using clean and economical .But it also has disadvantages ,such as low density,intermission,change of space distributing and so on. These make that the current series of solar energy equipment for the utilization of solar energy is not high. In order to keep the energy exchange part to plumb up the solar beam,it must track the movement of solar.In this paper, the solar tracking system of the mechanical part and control system part are designed.Mechanical structure mainly includes the main spindle, stepping motors, gears and gear ring, and so on. When the sun's rays has a deviation, small gear are rotated by stepper motor according to the control signal from MCU. And the large gear and main spindle is rotated by small gear in order to track to achieve the level direction.At the same time, another small gear is rotated by another stepper motor according to the control signal.And the large gear and the solar panels are rotated by the small gear in order to track to achieve the vertical direction. Solar is tracked by the two stepper motors together.Control system mainly includes the sensors part, stepper motor, MCU system and the corresponding external circuit, and so on. Photoelectric detection system is used to track solar. Sensors use photosensitive resistance. The two same photosensitive resistances were placed in east and west direction of the bottom edge .When the two photosensitive resistances received different light at the same time, the signal from comparison circuit is sent to MCU in order to rotate stepping motors.Keywords: Frequency control, PLC, asynchronous motor目录中文摘要 (I)英文摘要 ........................................................................................... 错误!未定义书签。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三相异步电机变频调速的工作原理
1.基本原理：三相异步电机是通过电磁感应的原理产生转动力的，其转速与供电频率成正比。
变频调速就是通过改变电机的供电频率，来改变电机的转速。
2.变频器：变频调速系统的核心是变频器，也称为交流变频调速器。
它由整流器、滤波器、逆变器、控制电路等组成。
变频器可以将输入的固定频率、固定电压的交流电能转换成可变频率、可调电压的交流电能。
3.电压变频调速：在电压变频调速中，变频器通过提供可调的电压来改变电机的供电电压，进而控制电机的转速。
变频器会根据控制信号，调整输出电压的频率和幅值，使得电机的转速与所需的转速匹配。
4.频率变频调速：在频率变频调速中，变频器通过改变电机的供电频率来控制电机的转速。
变频器会通过改变输入电压的频率，改变电机的额定转速。
例如，如果输入电压的频率为50Hz，变频器将其转换为30Hz，电机的转速将降低为原来的60%。
5.闭环控制系统：为了实现精确的调速，变频调速系统通常采用闭环控制方法。
这种方法通过在电机轴上安装编码器等位置传感器，将电机的实际转速反馈给控制系统。
控制系统会根据设定的转速和实际转速之间的误差，调整变频器的输出，使得实际转速接近设定转速。
6.调速特性：三相异步电机变频调速具有良好的调速特性。
在负载变化较小的情况下，调速范围广，调速精度高。
同时，变频调速系统还具有起动电流小、起动冲击小、能耗低等特点。
总结起来，三相异步电机变频调速是通过改变电机的供电频率来调节电机的转速的方法。
其核心是变频器，通过调整电压或频率来控制电机的
供电，同时采用闭环控制系统实现精确的调速。
该方法具有调速范围广、调速精度高等特点，广泛应用于工业生产和交通运输等领域。