序論：寫作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇交流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

關(guān)鍵詞：西門子變頻器；控制方式；外部端子控制；控制面板

前言

西門子變頻器是一種工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用較多的一種控制設(shè)備，其通過對固定輸入的電壓和頻率進(jìn)行內(nèi)部的轉(zhuǎn)換，依據(jù)控制信號(hào)將其轉(zhuǎn)換為所需的電壓和頻率的交流電進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對于電動(dòng)機(jī)的控制。在西門子變頻器工作的過程中首先需要將輸入的工頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電，而后再根據(jù)需要將直流電逆變?yōu)榭刂埔蟮慕涣麟姟Ｔ谖鏖T子變頻器工作的過程中通過PWM技術(shù)使得在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的過程中使用較小的啟動(dòng)電流并獲得較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩并調(diào)速平滑。在分析西門子變頻器外部端子的功能及作用的基礎(chǔ)上做好對于西門子變頻器的參數(shù)設(shè)置，確保其正常工作。

1 西門子變頻器的組成及外部端子簡述

1.1 西門子變頻器的組成

西門子變頻器主要是由操作面板、控制模塊與外部端子等三個(gè)部分組成，其主要與普通交流電動(dòng)機(jī)相配合在一些對于電動(dòng)機(jī)控制精度要求一般的場合進(jìn)行工作，以取代步進(jìn)電機(jī)或是交流伺服電機(jī)，降低成本與能耗。隨著科技的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，西門子變頻器正被應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。西門子MM420系列變頻器是一種應(yīng)用較多的變頻器，其多應(yīng)用于對三相交流電動(dòng)機(jī)的變頻控制。西門子MM420系列的變頻器在出廠時(shí)各參數(shù)為系統(tǒng)默認(rèn)，在使用時(shí)與西門子工控裝置和設(shè)備相連接時(shí)如無特殊要求可不經(jīng)調(diào)試而直接進(jìn)行使用，可靠性與適應(yīng)性較強(qiáng)，西門子MM420系列變頻器是一款功能較齊全的變頻器。

1.2 西門子MM420系列變頻器外部端子

西門子MM420系列變頻器的外部端子如圖1所示，其中1、2端子輸入的是模擬量10V電源公共端，3、4端子為模擬量輸入端可以外接電位器來實(shí)現(xiàn)對于頻率設(shè)定值的更改，5-7號(hào)端子為數(shù)字量輸入端子，其中默認(rèn)情況下5為正轉(zhuǎn)控制，6為反轉(zhuǎn)控制，7為故障復(fù)位，8、9端子則代表的是直流24V電源公共端。

2 西門子MM420系列變頻器外部端子對電機(jī)的控制

2.1 交流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

通過使用線纜將西門子MM420系列變頻器與交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行連接，在進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定時(shí)，通過使用西門子MM420系列變頻器操作面板對變頻器中的P1080、P1082參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，上述兩個(gè)參數(shù)設(shè)定的是上下限的頻率，而后通過對P1120、P1121參數(shù)進(jìn)行設(shè)定對交流電動(dòng)機(jī)的頻率加速與減速時(shí)間進(jìn)行設(shè)定。最后將西門子MM420系列變頻器中的P0700參數(shù)設(shè)置為2，完成對西門子MM420系列變頻器的參數(shù)設(shè)置即可使用外部端子對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制。此時(shí)即可通過對5-7號(hào)端子施加相應(yīng)的頻率信號(hào)實(shí)現(xiàn)對于交流電動(dòng)機(jī)的控制。

2.2 使用模擬量輸入對西門子MM420系列變頻器進(jìn)行控制

在完場上述參數(shù)設(shè)置的基礎(chǔ)上將參數(shù)P1000有默認(rèn)缺省值設(shè)置為1，即可通過使用電位計(jì)來作為模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)對于電動(dòng)機(jī)的條數(shù)控制，在5-7號(hào)端子中通過輸入數(shù)字信號(hào)控制交流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)模擬信號(hào)輸入端的電壓電流信號(hào)來控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

此外還可以通過使用外部端子實(shí)現(xiàn)對于交流電動(dòng)機(jī)的多速段控制。

在使用西門子MM420系列變頻器對交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制的過程中需要注意的是，在使用面板控制或是外部端子進(jìn)行控制時(shí)，對于西門子MM420系列變頻器內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定只能通過面板進(jìn)行西門子MM420系列變頻器內(nèi)部參數(shù)的修改與設(shè)定，在使用外部端子進(jìn)行控制時(shí)，首先需要將西門子MM420系列變頻器的控制模式切換到外部操作模式，而后再進(jìn)行外部控制頻率信號(hào)的接線，當(dāng)西門子MM420系列變頻器采用外部端子控制模式時(shí)，如果需要修改端子的功能需要將外部開關(guān)輸入信號(hào)全部斷開后再重新進(jìn)行接線，避免因信號(hào)輸入導(dǎo)致控制邏輯混亂。其中當(dāng)西門子MM420系列變頻器采用多段速的方式進(jìn)行控制時(shí)，將無反轉(zhuǎn)輸出信號(hào)。

3 西門子MM420系列變頻器的面板控制

西門子MM420系列變頻器在出廠時(shí)裝載有默認(rèn)的參數(shù)，通過對西門子MM420系列變頻器中缺省的設(shè)置值進(jìn)行修改將可以使得西門子MM420系列變頻器實(shí)現(xiàn)對于交流電動(dòng)機(jī)的控制，對于西門子MM420系列變頻器參數(shù)的設(shè)置需要使用面板進(jìn)行輸入與修改，在使用基本操作面板實(shí)現(xiàn)對于電動(dòng)機(jī)的控制時(shí)首先需要將系統(tǒng)內(nèi)的P0010參數(shù)修改為0，從而使得西門子MM420系列變頻器處于運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)，將參數(shù)P0700參數(shù)設(shè)置為1即可使用操作面板來控制交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟停運(yùn)動(dòng)及控制，按下綠色的啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)，按下數(shù)值增加按鈕逐步增加交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過增加與減少按鈕來控制交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加與降低，并可以通過使用轉(zhuǎn)換按鈕來控制交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。紅色按鈕控制電機(jī)的停止。

對于使用西門子MM420系列變頻器實(shí)現(xiàn)對于交流電動(dòng)機(jī)的控制主要是通過改變內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定值來實(shí)現(xiàn)對于變頻器輸出信號(hào)的改變，使用面板控制最主要的是通過改變了西門子MM420系列變頻器內(nèi)部的參數(shù)。在對西門子MM420系列變頻器進(jìn)行調(diào)試設(shè)定時(shí)應(yīng)當(dāng)首先將變頻器內(nèi)部的全部參數(shù)恢復(fù)為出廠設(shè)置避免內(nèi)部有設(shè)定值而對本次操作造成影響。在恢復(fù)出廠設(shè)置時(shí)通過將P0010參數(shù)設(shè)置為30并將參數(shù)P0970參數(shù)設(shè)置為1完成對于西門子MM420系列變頻器的出廠設(shè)置。對于西門子MM420系列變頻器的參數(shù)可以對照調(diào)試說明書進(jìn)行了解與設(shè)置。在使用西門子MM420系列變頻器進(jìn)行電動(dòng)機(jī)控制時(shí)，如無特殊要求可以將變頻器直接與西門子電機(jī)連接進(jìn)行控制，而當(dāng)需要對其他廠家的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制時(shí)需要在參數(shù)設(shè)置時(shí)輸入電機(jī)銘牌上所標(biāo)注的電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電壓、電流、頻率等的電機(jī)規(guī)格參數(shù)，做好電機(jī)與變頻器的匹配。

4 結(jié)束語

西門子MM420系列變頻器是一種應(yīng)用較多的工控設(shè)備，文章在分析西門子MM420系列變頻器特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對西門子MM420系列變頻器的面板與外部端子兩種控制方式進(jìn)行了分析闡述。

參考文獻(xiàn)

[1]侯靈.西門子變頻器在數(shù)控銑切機(jī)多電動(dòng)機(jī)切換控制改造中的應(yīng)用[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2008（11）：122-124.

篇(2)

【關(guān)鍵詞】交流電動(dòng)機(jī) 調(diào)速 節(jié)能 控制措施

1 引言

現(xiàn)如今，機(jī)械設(shè)備的技術(shù)含量已經(jīng)遠(yuǎn)高于改革開放前，愈來愈多的高科技機(jī)械產(chǎn)品慢慢的走進(jìn)國民的日常工作、生活中。在工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中，交流電動(dòng)機(jī)一直是重要的動(dòng)力輸出裝置。電動(dòng)機(jī)的能源消耗尤其是對電能的消耗大約站到發(fā)電總量的一半以上。另一點(diǎn)方面是，其中有70%左右的電動(dòng)機(jī)是在變負(fù)荷的工況下運(yùn)行的。在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)際使用中，調(diào)速是節(jié)約電機(jī)使用能量的的有效方法，節(jié)約的電能效率乃至達(dá)到五分之一甚至更多。所以，為了符合可持續(xù)發(fā)展觀的要求，提生交流電機(jī)的社會(huì)利用價(jià)值，使其在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)競爭和銷售中獲得更高的優(yōu)勢地位以及認(rèn)可。其中一個(gè)重要的手段就是完善交流電機(jī)的調(diào)速節(jié)能控制措施，只有這樣才有助于提升電機(jī)在使用過程中節(jié)能降耗的能力，使其應(yīng)用價(jià)值得到大大的提升。

2 交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的理論基礎(chǔ)

由上可知，實(shí)現(xiàn)對交流電機(jī)的速度控制的過程就是通過各種技術(shù)實(shí)現(xiàn)對上述3個(gè)主要參數(shù)進(jìn)行改變的過程，改過可以使對單個(gè)參數(shù)的改變，也可以是對多個(gè)參數(shù)的共同控制。

2.1 變極調(diào)速原理

變極調(diào)速顧名思義是指通過改變電機(jī)的磁極對數(shù)p實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方方式。實(shí)現(xiàn)步驟如下：首先改變繞組的連接方式，其中，一般來講只需更改兩個(gè)半相繞組之中的任何一個(gè)半相繞組的電流流向，就能夠?qū)崿F(xiàn)磁極對數(shù)P減少或增加一倍，從而實(shí)現(xiàn)兩種，乃至多種的轉(zhuǎn)速分級(jí)調(diào)速方式。

2.2 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速原理

此方式是可通過改變電動(dòng)機(jī)的某些參數(shù)來控制S值得方式實(shí)現(xiàn)調(diào)速，其具體內(nèi)容主要又可以分為：

（1）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。

（2）改變輸人電壓調(diào)速。

（3）串級(jí)調(diào)速。

2.3 變頻調(diào)速原理

此方式需要在控制系統(tǒng)增加一個(gè)特有的變頻器來實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)或控制，通過對變頻器參數(shù)的設(shè)置來改變加在定子繞組兩端的電壓和頻率，從而達(dá)到使轉(zhuǎn)速沿平滑的曲線進(jìn)行變動(dòng)，這樣也可以使電機(jī)獲得較高的運(yùn)行效率。

3 調(diào)速節(jié)能原理

當(dāng)今，風(fēng)機(jī)和泵類的設(shè)備的使用逐漸廣泛，該類電動(dòng)機(jī)對電能的消耗量非常大，降低其耗電量的有效的途徑就是利用調(diào)速節(jié)能。由于風(fēng)機(jī)、泵等壓縮機(jī)的流量與轉(zhuǎn)速成正比，同時(shí)，消耗的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，所以要求流量降低一半時(shí)，可使轉(zhuǎn)速降低一半，既可以實(shí)現(xiàn)功耗只有原來的八分之一。

4 節(jié)能措施分析

在交流電機(jī)實(shí)際的使用過程中，工作技術(shù)人員要注意大型機(jī)械設(shè)備所裝備的交流電機(jī)的基本原理是：將生產(chǎn)電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并且輸出做功的一種機(jī)械設(shè)備，電動(dòng)機(jī)正是因?yàn)槟芡瓿蛇@種能量之間的轉(zhuǎn)變，所以自身擁有著很強(qiáng)的利用價(jià)值。對于交流電動(dòng)機(jī)來講，節(jié)能控制的基本思想就是能及時(shí)的實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，并且滿足工業(yè)過程中對轉(zhuǎn)速的要求。交流電動(dòng)機(jī)在使用過程中要依據(jù)實(shí)際工況的不同來制定相應(yīng)的節(jié)能速度控制措施，要結(jié)合載荷的性質(zhì)，避免運(yùn)行中產(chǎn)生由于對控制技術(shù)知識(shí)的欠缺而出現(xiàn)的誤差。同時(shí)，也可以選擇在轉(zhuǎn)子回路中串接電阻的方式。節(jié)能調(diào)速基本過程以及在變壓、變頻調(diào)速節(jié)能等方面進(jìn)行的研究，就存在的問題，完成對交流電機(jī)實(shí)際利用中節(jié)能措施的選定。

對交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制的方式粗略的可以分為兩類：恒速控制和變速控制。恒速控制，要求將電機(jī)轉(zhuǎn)速的工作點(diǎn)盡量控制在額定值上下。這樣的控制系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)載荷的跳動(dòng)，對電機(jī)轉(zhuǎn)速將產(chǎn)生影響的情況下，無論采用的是何種調(diào)速方式，都可以在該調(diào)速的方式特性中最大的減少能源消耗，在此基礎(chǔ)上也可以保證發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的最佳性能。變速控制就是，在運(yùn)行條件要求或工況參數(shù)控制要求，需要交流電機(jī)改變轉(zhuǎn)速的時(shí)候，可以經(jīng)過速度控制系統(tǒng)使用它的調(diào)速方式及時(shí)的調(diào)整轉(zhuǎn)速，確保實(shí)際工作要求的基礎(chǔ)上減少能耗。例如：城市居民使用的的恒壓供水系統(tǒng)，往往居民對水的使用量會(huì)分為：用水高峰和低谷。水利單位為了使水壓基本恒定，就會(huì)選擇供水管線的壓力為被控參數(shù)，通過控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)電機(jī)帶動(dòng)的水泵的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)水壓的穩(wěn)定控制：在供水低谷時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)根據(jù)此原理降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，減少了能源消耗。

5 結(jié)束語

綜上所述，交流電動(dòng)機(jī)也將會(huì)隨著社會(huì)科技的發(fā)展不斷而得到完善，其控制方式也將由粗放型向精細(xì)型方向轉(zhuǎn)變。在交流電動(dòng)機(jī)的使用中，要提高技術(shù)人員的環(huán)保節(jié)約意識(shí)，這改善調(diào)速節(jié)能的控制方式有重要的意義。對于我們相關(guān)工作者來講，要加強(qiáng)對該方面的理論研究，這有利于提高電動(dòng)機(jī)的節(jié)能的效益、提升交流電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益有重大的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]管豐年，周書同等.交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速節(jié)能控制措施及分析[J].濰坊學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（03）：45-48

篇(3)

【關(guān)鍵詞】變頻調(diào)速 交流電動(dòng)機(jī)

一、緒論

（一）變頻調(diào)速技術(shù)簡介。

變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變交流電動(dòng)機(jī)的供電頻率來達(dá)到交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速目的的技術(shù)。電機(jī)有直流電機(jī)和交流電機(jī)。直流機(jī)調(diào)速容易實(shí)現(xiàn)，性能好，因此過去生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速多用直流電動(dòng)機(jī)。但直流電機(jī)由于采用直流電源，它的滑環(huán)和碳刷要經(jīng)常拆換，故費(fèi)時(shí)費(fèi)工，成本高，給人們帶來太大的麻煩。因此人們希望讓簡單可靠廉的交流電機(jī)也像直流電動(dòng)機(jī)那樣調(diào)速。這樣就出現(xiàn)了定子調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、串極調(diào)速等交流調(diào)速方式。

（二）國內(nèi)研究現(xiàn)狀。

我國是一個(gè)能源生產(chǎn)大國，但我國同時(shí)也是一個(gè)能源匱乏國，隨著能源危機(jī)的加重，各行各業(yè)都應(yīng)該實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。工礦企業(yè)作為能耗企業(yè)，如果實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排則顯得尤為重要。異步電動(dòng)機(jī)作為這些企業(yè)的主要?jiǎng)恿υO(shè)備，所以實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)能就是實(shí)現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能。變頻器作為一種新型節(jié)能減排技術(shù)則得到了廣泛的應(yīng)用。

二、交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速

（一）交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。

交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)是一項(xiàng)以大功率電力電子器件為基礎(chǔ)的新型技術(shù)學(xué)科在過去的十幾年間由于大功率電力電子器件的不斷出現(xiàn)，使交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速技術(shù)取得了很大的發(fā)展。

1.交流電機(jī)

交流電機(jī)是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機(jī)已成為最常用的電機(jī)。交流電機(jī)與直流電機(jī)相比，由于沒有換向器，因此結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機(jī)。交流電機(jī)功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。

2.直流電機(jī)

直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。

（二）交流調(diào)速的方式。

異步電機(jī)得調(diào)速方法可以有改變轉(zhuǎn)差率，改變磁極對數(shù)及變頻三種。其中改變轉(zhuǎn)差率的方法又可以通過調(diào)定子電壓，轉(zhuǎn)子電阻轉(zhuǎn)差電壓以及定、轉(zhuǎn)子供電頻率等方法來實(shí)現(xiàn)。

1.串極調(diào)速

它是將繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差功率回饋到電網(wǎng)的一種比較經(jīng)濟(jì)的調(diào)速方法，可以又低同步及高同步兩種串調(diào)方式。

2.矢量變換控制調(diào)速

它是模擬直流電及得控制特點(diǎn)來進(jìn)行交流機(jī)的控制。

3.變頻調(diào)速

它是一種最有發(fā)展前途得一種調(diào)速方式，其調(diào)速花樣繁多。

三、變頻調(diào)速原理

（一）異步電機(jī)變頻調(diào)速原理。

交流調(diào)速是通過改變電定子繞組的供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的的，但定子繞組上接入三相交流電時(shí)，定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來。電機(jī)磁場轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用n0表示：

式中：f為三相交流電源頻率，一般是50Hz；

為磁極對數(shù)。當(dāng)p=1時(shí)，n0=3000r/min；p=2時(shí)，n0=1500r/min。

由上式可知磁極對數(shù)p越多，轉(zhuǎn)速n0就越慢，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速n比磁場的同步轉(zhuǎn)速n0要慢一點(diǎn)，所以稱為異步電動(dòng)機(jī)，這個(gè)差別用轉(zhuǎn)差率表示：

在加上電源轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)瞬間，n=0，這時(shí)s=1；啟動(dòng)后的極端情況n=n0，則s=0，即在0～1之間變化，一般異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下的 s=1%～6%。綜合（3-1）和（3-2）式可以得出：

由式（3-3）可以看出，對于成品電機(jī)，其極對數(shù)已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率的變化不大，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)調(diào)速的目的。

（二）電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速方案的。

從經(jīng)濟(jì)角度來講，煤礦的大容量風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載采用高壓變頻調(diào)速合理性很強(qiáng)，可以在節(jié)能過程中逐漸收回成本。大功率的異步電動(dòng)機(jī)，現(xiàn)有的變頻器系統(tǒng)有兩種調(diào)速方式：“高――高”，“高――低――高”。

1.高――低――高變頻調(diào)速系統(tǒng)

采用兩級(jí)變壓的方式。先降壓，經(jīng)過降壓變頻器，再升壓，該模式對電力電子器件的要求降低。

2.高――高變頻調(diào)速系統(tǒng)

采用多個(gè)功率單元模塊串聯(lián)，直接高壓變頻轉(zhuǎn)換。這種方式節(jié)省了升壓、降壓變的投資及帶來的損耗，提高了效率。采用高壓變頻器的大容量電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)一般都采用高――高模式。該調(diào)速系統(tǒng)由于采用了橋式整流電路，在整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)中功率因數(shù)較高，不需要裝設(shè)功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，又因?yàn)楦擗D―高變頻調(diào)速系統(tǒng)采用多重化脈沖控制，通過模塊輸出串聯(lián)疊加消除高次諧波的影響。

篇(4)

【關(guān)鍵詞】變頻調(diào)速技術(shù)；調(diào)速方式；節(jié)能降耗

近年來，隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的深入，世界能源越來越緊張，因此節(jié)約能源是一個(gè)迫切需要解決的問題。變頻調(diào)速技術(shù)具有調(diào)速范圍寬、傳動(dòng)效率高、節(jié)電顯著等一系列優(yōu)點(diǎn)，20世紀(jì)90年代以來，變頻調(diào)速裝置即變頻器，在技術(shù)上已有了很大的提高，推廣應(yīng)用的條件已很成熟。變頻調(diào)速技術(shù)是一種電力電子技術(shù)，它能夠應(yīng)用在大部分的電機(jī)拖動(dòng)場合，由于它能提供精確的速度控制，因此可以很方便地控制機(jī)械傳動(dòng)的升、降和變速運(yùn)行。目前我國電動(dòng)機(jī)總裝機(jī)容量已超過4億千瓦，高壓電動(dòng)機(jī)（6～10千伏級(jí)）約占一半，高壓電動(dòng)機(jī)中近70%拖動(dòng)的負(fù)載是風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等，這類機(jī)械（負(fù)載）都是采用交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的，如采用變頻調(diào)速技術(shù)，其耗電量比傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)檔板或閥門變流量方式可減少40%～50%左右的電量，節(jié)能降耗的效果是巨大的。因此，對交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速進(jìn)行技術(shù)改造，采用變頻調(diào)速新技術(shù)，不僅能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，而且還能使設(shè)備安全運(yùn)行，延長使用壽命。

一、變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理

1、交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)概論

縱觀電力拖動(dòng)的發(fā)展過程，交、直流兩種拖動(dòng)方式并存于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。從

20世紀(jì)初以來，交流電力拖動(dòng)占主導(dǎo)地位，但在可逆、可調(diào)速與高精度的拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中，相當(dāng)長時(shí)期幾乎都是采用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。從20世紀(jì)80年代以后，隨著電力電子學(xué)與電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使得變頻調(diào)速技術(shù)在交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)裝置中已得以廣泛應(yīng)用，并且在調(diào)速性能方面已與直流電力拖動(dòng)媲美，在某些領(lǐng)域已逐步取代一些傳統(tǒng)的直流拖動(dòng)系統(tǒng)。

調(diào)速就是改變生產(chǎn)機(jī)械（即負(fù)載）的工作速度，可以采用機(jī)械的方法，也可以采用電氣的方法。機(jī)械調(diào)速是人為改變機(jī)械傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比來達(dá)到調(diào)速的目的，電氣調(diào)速則是通過改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性來改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。相對而言，采用電氣調(diào)速具有許多優(yōu)點(diǎn)，如可以簡化機(jī)械的結(jié)構(gòu)，提高機(jī)械效率，操作簡便等，特別重要的是容易進(jìn)行自動(dòng)控制。過去的電氣調(diào)速，多數(shù)用直流電機(jī)，由于直流機(jī)調(diào)速容易實(shí)現(xiàn)。但直流電動(dòng)機(jī)具有電刷與換向器，因而就存在著必須對它經(jīng)常進(jìn)行維修檢查，它安裝的環(huán)境受到限制（如不能在有易爆氣體及塵埃多的場合使用），以及限制了直流電機(jī)向高轉(zhuǎn)速、大容量發(fā)展等缺點(diǎn)。另外，直流電機(jī)的體積、重量與價(jià)格比同等容量的交流電機(jī)為大，這也是直流電力拖動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)。

交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速是在現(xiàn)代電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，它不但比傳統(tǒng)的直流電機(jī)調(diào)速優(yōu)越，而且也比調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級(jí)調(diào)速等調(diào)速方式優(yōu)越，它一出現(xiàn)就以其優(yōu)異的性能逐步取代交流電機(jī)其他的調(diào)速方式，乃至取代直流電機(jī)的調(diào)速，而成為電氣傳動(dòng)調(diào)速的中樞。交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為：n=

60f1（1-s）/p。變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變電源頻率和改變電壓來達(dá)到電動(dòng)機(jī)調(diào)速目的的，從而改變負(fù)載的轉(zhuǎn)速。簡單來講變頻調(diào)速系統(tǒng)是由三相輸入變壓器、整流電路、逆變電路、合成濾波電路、控制柜等組成。變頻調(diào)速技術(shù)的原理是將交流電順變成直流電，平滑濾波后再經(jīng)過逆變回路，將直流電變成不同頻率的交流電，使交流電動(dòng)機(jī)獲得無極調(diào)速所需的電壓、電流和頻率。

2、變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理在風(fēng)機(jī)、水泵上的應(yīng)用

變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機(jī)械在選用交流電機(jī)的容量時(shí)往往都留有一定的富余容量，而且也不總是在滿負(fù)荷情況下運(yùn)行。當(dāng)電機(jī)不能在滿負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，除達(dá)到動(dòng)力驅(qū)動(dòng)要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成了電能的浪費(fèi)。風(fēng)機(jī)、泵類等設(shè)備，傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中，使得大量電能被白白浪費(fèi)掉。當(dāng)使用變頻調(diào)速技術(shù)時(shí)，如果流量要求減小，通過降低水泵或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。由流體力學(xué)可知，當(dāng)所要求的流量Q減少時(shí)，可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率f使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n按比例降低，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率P將按三次方關(guān)系大幅度降低，比調(diào)節(jié)擋板、閥門節(jié)能40%～50%左右，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。當(dāng)今世界上，工業(yè)發(fā)達(dá)的國家已廣泛采用變頻調(diào)速技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)已成為我國重點(diǎn)推廣的節(jié)能節(jié)電新技術(shù)之一。

二、變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)越性

1、調(diào)速范圍大Nmax/Nmin=10～20。

2、調(diào)速時(shí)平滑性好、特性硬度不變，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；尤其在低速時(shí)，相對穩(wěn)定性好。

3、要實(shí)現(xiàn)軟啟、制動(dòng)功能。采用變頻調(diào)器啟動(dòng)時(shí)頻率低，轉(zhuǎn)速也低，啟動(dòng)電流就小，避免了工頻電源啟動(dòng)時(shí)形成的大電流對電機(jī)、電纜、開關(guān)等設(shè)備的沖擊，節(jié)能效果明顯。

4、提高了功率因數(shù)。由于變頻器內(nèi)的濾波電容作用，使其具有功率因數(shù)補(bǔ)償功能，使功率因數(shù)約等于1，從而減少了無功功率損耗，減小了電流，也減小了線路損失和設(shè)備的發(fā)熱量，提高了供電設(shè)備的利用率。

5、提高了控制精度。使用變頻調(diào)速技術(shù)后，變頻器可以直接通過改變頻率f控制風(fēng)機(jī)或水泵的轉(zhuǎn)速來控制風(fēng)量或水量，調(diào)整方便。

6、延長了設(shè)備使用壽命。使用變頻器后，取消了調(diào)節(jié)擋板或閥門，減輕軸承磨損。使用變頻器后，能充分降低啟動(dòng)電流，提高了電機(jī)繞組承受力，用戶最直接的好處就是電機(jī)的維護(hù)成本降低、電機(jī)的壽命增加。

7、變頻器體積小，便于安裝、調(diào)試與維修。還有變頻器采用了通訊方式，可以通過PC機(jī)來方便地進(jìn)行組態(tài)和系統(tǒng)維護(hù)，包括上傳、下載、復(fù)制、監(jiān)控、參數(shù)讀寫等，便于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。

三、變頻調(diào)速技術(shù)的使用在節(jié)能降耗方面上的效果

變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能降耗是其最閃耀的亮點(diǎn)之一。變頻調(diào)速技術(shù)的工作原理

是通過實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，調(diào)整電源頻率f，改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n，控制電動(dòng)機(jī)的輸入功率P。下面是對某工廠使用變頻調(diào)速裝置后的節(jié)能效果的調(diào)查研究。

1、在鍋爐給水泵上安裝變頻調(diào)速裝置

每臺(tái)鍋爐有一臺(tái)給水泵在工作，水泵的電動(dòng)機(jī)功率為75KW。在鍋爐汽泡上安裝有水位差壓變送器（差變），由差變測出鍋爐汽泡的水位并將水位信號(hào)送至調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將差變的實(shí)測水位信號(hào)與設(shè)定的水位信號(hào)進(jìn)行比較，經(jīng)PID運(yùn)算后將控制信號(hào)輸出到變頻調(diào)節(jié)器，通過改變電源輸出頻率f調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速n來改變給水量，達(dá)到控制鍋爐汽泡水位的目的。由變頻調(diào)速控制鍋爐給水泵變速供水后，水泵的供水流量和供水壓力仍能滿足鍋爐供水要求，經(jīng)實(shí)測發(fā)現(xiàn)水泵沒裝變頻調(diào)速器前，工作電流在132A～150A之間，實(shí)際每天用電量1200～1400KW?h；使用變頻調(diào)速器后，工作電流在40A～80A之間，實(shí)際每天用電量800～900KW?h；每天可節(jié)電400～500KW?h（度），即節(jié)電40%左右。

2、在鍋爐引風(fēng)機(jī)上安裝變頻調(diào)速裝置

每臺(tái)鍋爐有一臺(tái)150KW的引風(fēng)機(jī)。鍋爐運(yùn)行中引風(fēng)機(jī)風(fēng)量偏大，使用擋風(fēng)插板調(diào)節(jié)風(fēng)量，電動(dòng)機(jī)功耗基本不變，電能浪費(fèi)大；安裝變頻調(diào)速裝置后，引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)無沖擊電流，運(yùn)行穩(wěn)定，根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況改變電源頻率f即可調(diào)整給風(fēng)量。使用變頻調(diào)速器后經(jīng)實(shí)測發(fā)現(xiàn)風(fēng)機(jī)在正常工作下，電動(dòng)機(jī)輸出功率為80KW，頻率為35～40Hz，線電流為75～80A，功率因數(shù)為0.995，可節(jié)電40%～50%左右。

四、結(jié)束語

電能是將一次能源（煤、石油、水力、核能等）通過發(fā)電廠轉(zhuǎn)換而成的二次能源。我國每年生產(chǎn)的礦物燃料（煤、石油）約有20%用于發(fā)電。因此節(jié)約用電也就是節(jié)約一次能源。積極研究和大力推廣變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能和普及，對于企業(yè)的可降低成本提高效益、對于國家的可持續(xù)資源戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)，都具有重要意義。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉競成.交流調(diào)速系統(tǒng).上海交通大學(xué)出版社，1985年（第二版）.

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關(guān)鍵詞：S7-200 PLC；變頻器；觸摸屏

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）37-0241-02

在當(dāng)今自動(dòng)化控制領(lǐng)域，PLC、變頻器、觸摸屏技術(shù)的綜合應(yīng)用相當(dāng)廣泛，PLC具有功能強(qiáng)、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)；變頻器節(jié)能、高效、有利于提高經(jīng)濟(jì)效益；觸摸屏逐步取代過去設(shè)備的操作面板和指示儀表，成為應(yīng)用越來越廣泛的人機(jī)界面（HMI）。通過將這三種控制技術(shù)引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使學(xué)生在校期間就能掌握當(dāng)今自動(dòng)化控制領(lǐng)域的流行技術(shù)，從而培養(yǎng)滿足社會(huì)需要的高素質(zhì)的工程技術(shù)人才。

一、PLC-變頻器實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)的功能

實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)采用西門子的SMART LINE 700觸摸屏、S7-224 PLC及SINAMICS V20變頻器，可通過觸摸屏和外部按鈕兩種冗余方式控制交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，功能具體如下：①通過觸摸屏控制交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，在線設(shè)置電機(jī)的運(yùn)行速度，可同時(shí)設(shè)置三段運(yùn)行速度；變頻調(diào)速速度上限設(shè)為50Hz，超過此設(shè)定范圍，觸摸屏顯示報(bào)警信息；觸摸屏能實(shí)時(shí)顯示交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度曲線。②在觸摸屏失效的情況下，可通過實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上的起停按鈕控制交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。

二、PLC-變頻器實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)硬件主要包括S7-224 PLC、SINAMICS V20變頻器、SMART LINE 700觸摸屏、直流穩(wěn)壓電源，電氣原理圖如圖1所示。直流穩(wěn)壓電源為觸摸屏、PLC提供24V直流電源；PLC的輸入端子I0.0接變頻器的DO2輸出端子作為上電指示；PLC的Q0.0接中間繼電器K1，K1的常開觸點(diǎn)接變頻器的DI1端子用于交流電機(jī)的起停控制；PLC的Q1、Q0.2、Q3分別接中間繼電器K2、K3、K4，K2、K3、K4的常開觸點(diǎn)接變頻器的DI2、DI3、DI4端子用于進(jìn)行交流電機(jī)的多段速度控制；PLC的I0.2、I0.3分別接手動(dòng)按鈕SB1、SB2，實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)起停的手動(dòng)控制。

三、PLC-變頻器實(shí)驗(yàn)臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)軟件設(shè)計(jì)包括觸摸屏監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)和PLC控制軟件的設(shè)計(jì)兩部分，觸摸屏監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)在西門子的WinCC flexible組態(tài)軟件中完成；PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用西門子的STEP7-Micro/WIN32編程軟件；WinCC flexible組態(tài)軟件和STEP7-Micro/WIN32編程軟件都是基于Windows的應(yīng)用軟件，控制軟件設(shè)計(jì)完成后，通過專用電纜分別與觸摸屏、PLC連接通信，然后將程序下載到觸摸屏、PLC中。

（一）觸摸屏界面的設(shè)計(jì)

觸摸屏是PLC-變頻器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)對交流電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)控制，包括起停控制、運(yùn)行速度設(shè)置；速度越界報(bào)警顯示；實(shí)時(shí)顯示交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度曲線及運(yùn)行時(shí)間。可根據(jù)需要設(shè)計(jì)靈活多變的組態(tài)界面，PLC-變頻器實(shí)驗(yàn)臺(tái)人機(jī)界面組態(tài)包括啟動(dòng)界面、主界面和PLC-變頻器實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹界面3個(gè)畫面，觸摸屏開啟后，首先進(jìn)入啟動(dòng)界面，在啟動(dòng)界面上可選擇進(jìn)入主界面和實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹界面。①主界面的設(shè)計(jì)。主界面是PLC-變頻器實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制、畫面及數(shù)據(jù)顯示平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)所有的控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和畫面顯示都在主界面中實(shí)現(xiàn)，主界面設(shè)計(jì)如圖2顯示。在主界面中，通過按鈕對交流電機(jī)進(jìn)行起停控制，可同時(shí)設(shè)定3個(gè)運(yùn)行速度及每個(gè)速度所運(yùn)行的時(shí)間，所有速度均以頻率的方式表示，最高上限頻率為50Hz，運(yùn)行曲線實(shí)時(shí)繪出交流電機(jī)的運(yùn)行速度，并在實(shí)際值中顯示現(xiàn)在的運(yùn)行速度；左下角的方形按鈕為手動(dòng)控制與觸摸屏控制方式的切換按鈕。②PLC-變頻器實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹界面。在主界面中點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)臺(tái)介紹”進(jìn)入此界面，介紹實(shí)驗(yàn)臺(tái)所能實(shí)現(xiàn)的功能，對該設(shè)備的操作進(jìn)行說明。

（二）觸摸屏與PLC之間的通信建立

觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計(jì)組態(tài)軟件WinCC flexible采用圖形化的編程手法，WinCC flexible與S7-224 PLC之間通信步驟設(shè)計(jì)如下：①設(shè)備連接。利用專用通信電纜將觸摸屏的通信端口與S7-200串行端口連接，在Wincc flexible“設(shè)備工具箱”中添加“通用串口設(shè)備”，雙擊可修改設(shè)備屬性，波特率為9600；觸摸屏設(shè)備地址為1，PLC設(shè)備地址為2。②定義變量。變量是PLC與觸摸屏之間傳遞信息的媒介，在工作臺(tái)窗口中選擇“變量”，通過“新增變量”來添加變量，也可以在監(jiān)控畫面中通過雙擊指示燈、按鈕等元件，彈出屬性窗口，選擇“動(dòng)畫連接”的方式實(shí)現(xiàn)在完成動(dòng)畫連接的同時(shí)定義數(shù)據(jù)庫變量。這些變量與PLC的輸入輸出及內(nèi)部變量一一對應(yīng)，在觸摸屏界面上的所有操作改變它的內(nèi)部變量，通過變量將信息傳遞到PLC，實(shí)現(xiàn)觸摸屏對交流電機(jī)運(yùn)行的真正監(jiān)控。

（三）PLC控制程序設(shè)計(jì)

編寫PLC控制程序首先要確定PLC的輸入、輸出量并進(jìn)行地址分配，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)PLC通過三個(gè)中間繼電器實(shí)現(xiàn)變頻器多段轉(zhuǎn)速控制，Q0.0～Q0.3分別用于控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)/停止、三段速度轉(zhuǎn)換，I0.0分配給變頻器上電顯示；I0.1、I0.2連接手動(dòng)起、停按鈕。PLC控制系統(tǒng)的編程采用模塊化編程方法，主要包括主控模塊、初始化模塊、變頻器控制模塊、手動(dòng)控制模塊。

四、PLC―變頻器電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)

結(jié)合PLC―變頻器電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)開發(fā)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要求，學(xué)生自擬實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的全過程，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

（一）觸摸屏―PLC組態(tài)界面的設(shè)計(jì)

學(xué)生首先要熟悉WinCC flexible組態(tài)軟件的編程環(huán)境；然后以實(shí)驗(yàn)臺(tái)的觸摸屏組態(tài)程序?yàn)榉独瑢W(xué)習(xí)組態(tài)軟件的編程方法；最后要求學(xué)生自己設(shè)計(jì)控制畫面，在學(xué)生進(jìn)行控制畫面的設(shè)計(jì)過程中，培養(yǎng)了學(xué)生自主設(shè)計(jì)、創(chuàng)新的能力。

（二）PLC―變頻器交流電機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)

學(xué)生首先要學(xué)會(huì)STEP7-Micro/WIN32軟件編程的使用，懂得變頻器的工作原理；清楚觸摸屏、手動(dòng)按鈕兩種方式控制交流電機(jī)運(yùn)行的工作流程；最后要求學(xué)生編寫PLC控制程序。通過本實(shí)驗(yàn)的完成使學(xué)生了解PLC的工作原理，掌握PLC的編程、調(diào)試方法。

五、結(jié)束語

觸摸屏、PLC及變頻器是當(dāng)今控制領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛的技術(shù)，通過開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，將這些應(yīng)用技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使學(xué)生掌握簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力，自主學(xué)習(xí)的能力，工程技術(shù)應(yīng)用與創(chuàng)新的能力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]郭西進(jìn)，任良才等.PLC綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，6（30）.

篇(6)

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)技術(shù)；交流電變頻調(diào)速技術(shù)；異步電動(dòng)機(jī)；變頻調(diào)速系統(tǒng)

0.前言

我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及國防軍事和日常生活，都離不開以電動(dòng)機(jī)為主的電力傳動(dòng)系統(tǒng)。近年來，我國的電力傳動(dòng)系統(tǒng)的控制性能在不斷提高，其節(jié)能水平也在不斷地進(jìn)步，而使得電力傳動(dòng)系統(tǒng)的控制性和節(jié)能水平得以較大提升的關(guān)鍵就在于變頻調(diào)速技術(shù)以及變頻調(diào)速系統(tǒng)在其中的應(yīng)用。在過去，直流調(diào)速系統(tǒng)因?yàn)槟軌虻玫搅己玫膭?dòng)態(tài)特性而得到了許多高性能傳動(dòng)系統(tǒng)的親睞并在變速傳動(dòng)領(lǐng)域占據(jù)統(tǒng)治地位。但直流調(diào)速系統(tǒng)也面臨著一些列的問題，那就是其運(yùn)營成本較高，因?yàn)闄C(jī)械接觸式的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜并且制造成本較高，所需的維護(hù)及檢修費(fèi)用也較高。由于直流電機(jī)運(yùn)行成本很高，所以當(dāng)要做大容量高速的機(jī)組時(shí)，就顯得不能不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求了。電動(dòng)機(jī)的作用就是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，所以電動(dòng)機(jī)必須具有可以根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求控制和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以及有較高的轉(zhuǎn)換效率這兩個(gè)基本特點(diǎn)。尤其是電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能，調(diào)速性能越好，就越能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，以及達(dá)到節(jié)能的目的。所以我們往往需要在電動(dòng)機(jī)上裝配上控制裝置來控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，這樣，控制系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)就構(gòu)成了一個(gè)簡單的電力傳動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)的兩種基本類型，交流電動(dòng)機(jī)在全世界也經(jīng)歷了一百多年的發(fā)展，目前的交流電動(dòng)機(jī)包括了同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)兩類。變頻調(diào)速是交流電機(jī)典型的高效調(diào)速方法，無論是對于異步電動(dòng)機(jī)還是同步電動(dòng)機(jī)，它都能夠適用。而且在交流電機(jī)采用變頻調(diào)速的時(shí)候，它既能通過調(diào)節(jié)頻率與電壓間的關(guān)系使電機(jī)保持運(yùn)行在高效區(qū)，而且還能實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。變頻調(diào)速之所以能成為一種理想的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法，是因?yàn)樗軌蛎黠@地改善交流電機(jī)的起動(dòng)性能而且同時(shí)大幅度降低起動(dòng)電流，增加了起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。而異步電動(dòng)機(jī)又是一個(gè)高階、強(qiáng)耦合和非線性的多變量系統(tǒng)，既具有模糊控制適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，又具有傳統(tǒng)PID控制精度高的特征，所以對于異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究是非常有意義的。

1.異步電動(dòng)機(jī)調(diào)頻方式

1.1恒壓頻比控制方式

所謂恒壓頻比控制，就是在控制過程中，通過始終保持V/F為常數(shù)的方式來保證轉(zhuǎn)子磁通的恒定，它是交流電動(dòng)機(jī)一種較為簡單的控制方式。電動(dòng)機(jī)的主磁通若能保持額定值不變，就能達(dá)到對異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行理想的調(diào)速控制。因?yàn)閷τ诋惒诫妱?dòng)機(jī)而言，若磁通太強(qiáng)，處于過勵(lì)磁狀態(tài)下的電機(jī)，其勵(lì)磁電流的過大將會(huì)導(dǎo)致鐵芯因熱損耗增大而早晨輸出效率的下降，嚴(yán)重時(shí)甚至將燒毀電機(jī)；若磁通太弱，鐵芯的利用又不夠充分，會(huì)出現(xiàn)在相同轉(zhuǎn)子電流下電磁轉(zhuǎn)矩變小，進(jìn)而減小電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力。那么異步電動(dòng)機(jī)要如何保持主磁通的恒定呢？因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的主磁通是由定子和轉(zhuǎn)子合成磁動(dòng)勢產(chǎn)生的，所以定子繞組的電動(dòng)勢本質(zhì)上是定子繞組因切割旋轉(zhuǎn)磁場磁感線而產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢。對三相異步電動(dòng)機(jī)而言，其每相電動(dòng)勢的有效值的計(jì)算公式為：

E=4.44k×f×N×Φ

式中：E―主磁通在定子每相中感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值。

k―與繞組結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。

f―定子頻率。

N―定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)。

Φ―每極主磁通量。

而其中E和f共同決定了Φ的值，所以要想使主磁通Φ的值保持不變，只要對E和f進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂萍纯蓪?shí)現(xiàn)。

1.1.1基頻以下變頻調(diào)速控制的基本方式

只要主磁通Φ保持不變，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力就可以得到保證，所以在降低供電頻率時(shí)，可同時(shí)降低感應(yīng)電動(dòng)勢，這樣就能夠使得E/f的比值為一個(gè)常數(shù)。如果電動(dòng)勢E的值較高，可以通過恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式來控制，此時(shí)可近似的認(rèn)為定子相電壓U1=E，這樣可以得到U1/E的值為一個(gè)常數(shù)；若頻率較低時(shí)，可以人為地來提高定子電壓使主磁通基本保持不變。

1.1.2基頻以上變頻調(diào)速控制的基本方式

當(dāng)頻率在基頻以上進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，頻率的額定值會(huì)由f1N往上增高，但電壓U1卻由于受限制而最多只能保持在U1=U1N。其造成的后果就是迫使主磁通Φ隨頻率f的升高而降低，這種方式相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)中的弱磁升速的情況，其調(diào)速方式屬于近似的恒功率調(diào)速方式。

1.2直接轉(zhuǎn)矩控制方式

直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）能夠直接實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的控制，它能夠有效克服坐標(biāo)變換和解耦運(yùn)算的復(fù)雜程序，它是一種轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制方式，通過這種方式，可以控制轉(zhuǎn)矩誤差和磁通控制誤差，并且按照一定的原則來選擇逆變器的開關(guān)轉(zhuǎn)態(tài)以控制施加在定子端的三相電壓來調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率，最終達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。DTC著重是通過轉(zhuǎn)矩來對轉(zhuǎn)子進(jìn)行狀態(tài)干擾而不是參數(shù)干擾，但其在于低速時(shí)的性能卻不太理想。

1.3矢量控制方式

相對于直接轉(zhuǎn)矩控制的轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制方式，恒壓頻比控制是一種開環(huán)的控制方式，而這種開環(huán)的控制方式對于電機(jī)轉(zhuǎn)矩的利用率就較低，速度動(dòng)態(tài)特性也相對較差，而且在對于如加/減速度等參數(shù)進(jìn)行控制時(shí)，還要根據(jù)負(fù)載情況的不同來對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。如果遇到突加負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)速將無法迅速地恢復(fù)到給定的值，總而使系統(tǒng)發(fā)生振蕩現(xiàn)象。所以在對于對動(dòng)態(tài)性能要求較高的應(yīng)用上，還可以采取適量控制變頻器。

還有一個(gè)問題就是轉(zhuǎn)子磁場的定向問題，因?yàn)樵陔娏魇噶繌撵o止坐標(biāo)變換到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的時(shí)候，我們必須知道靜止坐標(biāo)與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)子磁場的定向問題可以由直接轉(zhuǎn)子磁場控制和間接法轉(zhuǎn)子磁場定向控制。所謂間接法轉(zhuǎn)子磁場定向控制，它實(shí)際上是結(jié)合電機(jī)電壓、轉(zhuǎn)速和電流信息來通過電流模型法或者電壓模型法將磁通的相位和幅值計(jì)算出來；而直接轉(zhuǎn)子磁場控制則是利用霍爾傳感器等測量，或者由磁通觀測器來進(jìn)行估計(jì)。但在實(shí)際應(yīng)用中，往往會(huì)更多地選用間接法矢量控制。對于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)差頻率矢量的控制，在保證轉(zhuǎn)子磁通大小恒定不變的前提下可根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩來推算轉(zhuǎn)差角頻率，以實(shí)現(xiàn)簡介磁場定向控制。

2.結(jié)語

異步電動(dòng)機(jī)作為一種電器設(shè)備，它具有許許多多的優(yōu)點(diǎn)，比如說結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固、價(jià)格低廉等。而微處理器和控制技術(shù)的飛速發(fā)展又為交流變頻調(diào)速技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，所以為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能、提高對電的利用率，進(jìn)一步研究異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)是非常有必要的。

【參考文獻(xiàn)】

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篇(7)

近幾十年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，中、小功率電動(dòng)機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中都有極其廣泛的的應(yīng)用。特別是在鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及家用電器中，更需要有大量的中、小功率電動(dòng)機(jī)。由于這種電動(dòng)機(jī)的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用，它的使用、保養(yǎng)和維護(hù)工作也越來越重要。

電動(dòng)機(jī)機(jī)應(yīng)用廣泛，種類繁多、性能各異，分類方法也很多。能是國民經(jīng)濟(jì)中應(yīng)用最廣泛的能源，而電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用等各個(gè)環(huán)節(jié)都依賴于各種各樣的電機(jī)；電力拖動(dòng)是國民經(jīng)濟(jì)各部門中采用最多最普遍的拖動(dòng)方式，是生產(chǎn)過程電氣化、自動(dòng)化的重要前提。由此可見，電機(jī)及電力拖動(dòng)在國名經(jīng)濟(jì)中起著極其重要的作用。

電機(jī)的分類

1.按工作電源分類

根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。其中交流電動(dòng)機(jī)還分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)。

2.按結(jié)構(gòu)及工作原理分類

電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)還可分為永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁阻同步電動(dòng)機(jī)和磁滯同電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)可分為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和交流換向器電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)又分為三相異步電動(dòng)機(jī)、單相異步電動(dòng)機(jī)和罩極異步電動(dòng)機(jī)。交流換向器電動(dòng)機(jī)又分為單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)、交直流兩用電動(dòng)機(jī)和推斥電動(dòng)機(jī)。直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。有刷直流電動(dòng)機(jī)可分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。電磁直流電動(dòng)機(jī)又分為串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。永磁直流電動(dòng)機(jī)又分為稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。

3.按起動(dòng)與運(yùn)行方式分類

電動(dòng)機(jī)按起動(dòng)與運(yùn)行方式可分為電容起動(dòng)式電動(dòng)機(jī)、電容盍式電動(dòng)機(jī)、電容起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)和分相式電動(dòng)機(jī)。

4.按用途分類

電動(dòng)機(jī)按用途可分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)又分為電動(dòng)工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動(dòng)機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動(dòng)剃須刀等）用電動(dòng)機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動(dòng)機(jī)。

控制用電動(dòng)機(jī)又分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)等。

5.按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類

電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)）和繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)（舊標(biāo)準(zhǔn)稱為繞線型異步電動(dòng)機(jī)）。

6.按運(yùn)轉(zhuǎn)速度分類

電動(dòng)機(jī)按運(yùn)轉(zhuǎn)速度可分為高速電動(dòng)機(jī)、低速電動(dòng)機(jī)、恒速電動(dòng)機(jī)、調(diào)速電動(dòng)機(jī)。低速電動(dòng)機(jī)又分為齒輪減速電動(dòng)機(jī)、電磁減速電動(dòng)機(jī)、力矩電動(dòng)機(jī)和爪極同步電動(dòng)機(jī)等。調(diào)速電動(dòng)機(jī)除可分為有級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、無級(jí)恒速電動(dòng)機(jī)、有級(jí)變速電動(dòng)機(jī)和無極變速電動(dòng)機(jī)外，還可分為電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)、PWM變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。

電動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

電動(dòng)機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)機(jī)、電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置。它是隨著生產(chǎn)力的發(fā)展而發(fā)展的，反過來，電動(dòng)機(jī)的發(fā)展也促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高。從19世紀(jì)末期起，電動(dòng)機(jī)就逐漸代替蒸汽機(jī)作為拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的原動(dòng)機(jī)，一個(gè)多世紀(jì)以來，雖然電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)變化不大，但是電動(dòng)機(jī)的類型增加了許多，在運(yùn)行性能，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面也都有了很大的改進(jìn)和提高，而且隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在一般旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的理論基礎(chǔ)上又發(fā)展出許多種類的控制電動(dòng)機(jī)，控制電動(dòng)機(jī)具有高可靠性好精確度快速響應(yīng)的特點(diǎn)，已成為電動(dòng)機(jī)學(xué)科的一個(gè)獨(dú)立分支。

電動(dòng)機(jī)的功能是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，它可以作為拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)力，是國民經(jīng)濟(jì)各部門應(yīng)用最多的動(dòng)力機(jī)械。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)工藝過程，需要各種各樣的生產(chǎn)機(jī)械。拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，可以采用氣動(dòng)，液壓傳動(dòng)和電力拖動(dòng)。由于電力拖動(dòng)具有控制簡單調(diào)節(jié)性能好耗損小經(jīng)濟(jì)，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和自動(dòng)控制等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械都采用電力拖動(dòng)。按照電動(dòng)機(jī)的種類不同，電力拖動(dòng)系統(tǒng)分為直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)和交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)兩大類。縱觀電力拖動(dòng)的發(fā)展過程，交、直流兩種拖動(dòng)方式并存于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在交流電出現(xiàn)以前，直流電力拖動(dòng)是唯一的一種電力拖動(dòng)方式，19世紀(jì)末期，

由于研制出了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的交流電動(dòng)機(jī)，致使交流電力拖動(dòng)在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，特別是精密機(jī)械加工與冶金工業(yè)生產(chǎn)過程的進(jìn)步，對電力拖動(dòng)在起動(dòng)，制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)以及調(diào)速精度與范圍等靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)方面提出了新的，更高的要求。由于交流電力拖動(dòng)比直流電力拖動(dòng)在技術(shù)上難以實(shí)現(xiàn)這些要求，所以20世紀(jì)以來，在可逆，可調(diào)速與高精度的拖動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中，相當(dāng)時(shí)期內(nèi)幾乎都是采用直流電力拖動(dòng)，而交流電力拖動(dòng)則主要用于恒轉(zhuǎn)速系統(tǒng)。

異步電機(jī)的發(fā)展異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，也叫感應(yīng)電機(jī)，主要作電動(dòng)機(jī)使用。異步電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，例如機(jī)床、水泵、冶金、礦山設(shè)備與輕工業(yè)機(jī)械等都用它作為原動(dòng)機(jī)，其容量從幾千瓦到幾千千瓦。日益普及的家用電器，例如在洗衣機(jī)、風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器中采用單向異步電動(dòng)機(jī)，其容量從幾瓦到幾千瓦。在航天、計(jì)算機(jī)等高科技領(lǐng)域，控制電機(jī)得到廣泛應(yīng)用。異步電機(jī)也可以作為發(fā)電機(jī)使用，例如小水電站、風(fēng)力發(fā)電機(jī)也可采用異步電機(jī)。

異步電機(jī)之所以得到廣泛應(yīng)用，主要由于它有如下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、制造容易、價(jià)格低廉、堅(jiān)固耐用，而且有較高的效率和相當(dāng)好的工作特性。

異步電機(jī)主要的缺點(diǎn)是：目前尚不能經(jīng)濟(jì)的在較大范圍內(nèi)平滑調(diào)速以及它必須從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率，雖然異步電機(jī)的交流調(diào)速已有長足進(jìn)展，但成本較高，尚不能廣泛使用；在電網(wǎng)負(fù)載中，異步電機(jī)所占比重較大，這個(gè)滯后的無功功率對電網(wǎng)是一個(gè)相當(dāng)重的負(fù)擔(dān)，它增加了線路損耗、妨礙了有功功率的出。