【正文】 4KW三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的原理和具體分析，以及此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝及調(diào)試?！　、茻o(wú)論工頻或調(diào)頻運(yùn)行，調(diào)電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)，定子電流應(yīng)不要超過(guò)額定值。(7)．變頻工頻切換：此時(shí)若KMKM3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，即通過(guò)變頻器起動(dòng)Ⅰ號(hào)電動(dòng)機(jī)，由于某種原因變頻器需要退出運(yùn)行，改為工頻運(yùn)行，這時(shí)要先按下鍵，停止變頻器運(yùn)行，然后按下SB0, KMKM3的常開(kāi)觸點(diǎn)全部斷開(kāi)，接著按下SBSB3, KMKM3的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，調(diào)節(jié)調(diào)壓器（調(diào)壓器的初始位置為零位），逐漸升高至380V,Ⅰ號(hào)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)至額定電壓。(3)．按下直到顯示出所需代碼。(2). 切換的方法： 本系統(tǒng)采用繼電接觸控制實(shí)現(xiàn)工頻/變頻轉(zhuǎn)換。退出：在出現(xiàn)故障或報(bào)警的情況下，按此鍵可以對(duì)它進(jìn)行確認(rèn)并將操作板上顯示的故障或報(bào)警信號(hào)復(fù)位。變頻器運(yùn)行過(guò)程中在顯示任何一個(gè)參數(shù)時(shí)，按下此鍵并保持不動(dòng)2秒鐘，將顯示以下參數(shù)值1. 直流回路電壓(用d表示單位V)2. 輸出電流 (A)3. 輸出頻率 (Hz)4. 輸出電壓 (用o表示 – 單位V)5. 由P0005 選定的數(shù)值(如果P0005 選擇顯示上述參數(shù)中的任何一個(gè) ， 這里將不再顯示)。　、M440變頻器的使用20世紀(jì)50年代前,電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基本方式是轉(zhuǎn)速不定的定速拖動(dòng),對(duì)于控制精度不高,以及無(wú)調(diào)速要求的許多場(chǎng)合,定速拖動(dòng)基本能夠滿足生產(chǎn)要求,隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展,對(duì)傳動(dòng)方式提出了可調(diào)速拖動(dòng)的更高要求,變頻調(diào)速技術(shù)便獲得了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用.根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)選用M440西門(mén)子變頻器。量程選擇太大，則讀數(shù)刻度太小，影響讀數(shù)的準(zhǔn)確度；量程選擇的太小，則讀數(shù)超過(guò)量程并損壞儀表．　 ⑵在轉(zhuǎn)速表的使用過(guò)程中，不允許改變量程，以免將齒輪扭壞。 表62 Ⅰ號(hào)電機(jī)負(fù)載實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)P(w)I(A)U(V)If(A)Uf(V)N(r/min)T（kg(3).電動(dòng)機(jī)加負(fù)載。m）．實(shí)驗(yàn)方法及步驟圖62三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載實(shí)驗(yàn)接線圖(1).仍以Ⅰ號(hào)電動(dòng)機(jī)為例，按圖62接線。載有渦流的圓盤(pán)與極靴的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。m渦流測(cè)功機(jī)2臺(tái)電動(dòng)機(jī)同軸負(fù)載2JD2322三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)2臺(tái)3T25V型交流電壓表3個(gè) 4T25A型交流電流表3個(gè)5D26W型單相功率表2個(gè)6BX716滑線變阻器4個(gè)量程為300歐姆，本實(shí)驗(yàn)采用渦流測(cè)功機(jī)作為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載，簡(jiǎn)介如下：這種測(cè)功機(jī)利用渦流產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用較為普遍，其優(yōu)點(diǎn)是讀數(shù)較為穩(wěn)定，調(diào)節(jié)方便，也有較高的準(zhǔn)確度。．注意事項(xiàng)　 ⑴　功率表的電流線圈與被測(cè)負(fù)載串聯(lián)，它的同名端連接至電源側(cè)，另一端接負(fù)載側(cè)。按圖61接線，把交流調(diào)壓器輸出調(diào)至電壓最小位置,接通電源,逐漸升高電壓,使電機(jī)起動(dòng)旋轉(zhuǎn),觀察電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向,并使電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向符合要求(如旋轉(zhuǎn)方向不符合要求需調(diào)整相序時(shí),必須切斷電源)。1號(hào)電動(dòng)機(jī)線路的檢查：萬(wàn)用表打到蜂鳴擋，萬(wàn)用表的紅表筆接至刀閘U相輸出端，黑表筆接至熔斷器FU1，如線路無(wú)誤，蜂鳴器鳴叫；接著將黑表筆移至交流接觸器KM1的常開(kāi)觸點(diǎn)的末端，按下啟動(dòng)按鈕，若蜂鳴器鳴叫，表明接線無(wú)誤；再把黑表筆移至交流接觸器KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)的首端，按下KM1的啟動(dòng)按鈕，蜂鳴器響，說(shuō)明變頻器正常接入；繼而再將黑表筆接至交流接觸器KM3的常開(kāi)觸點(diǎn)的末端，同時(shí)按下KMKM3的啟動(dòng)按鈕，若KM3正常接通，蜂鳴器響。檢查時(shí)，應(yīng)選用倍率適當(dāng)?shù)碾娮钃酰⑦M(jìn)行校零，以防發(fā)生短路故障。、接線檢查的步驟(1)、外觀檢查首先檢查各個(gè)元器件的規(guī)格型號(hào)是否正確，安裝位置是否與電路圖、裝配位置圖相符合。(5) 檢查安裝質(zhì)量，并進(jìn)行電氣設(shè)備的絕緣測(cè)量?？刂瓢宓膶?shí)際布置圖(1) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)桌的尺寸選擇控制板的形狀，控制板尺寸為1450mm680mm5mm，采用環(huán)氧樹(shù)脂絕緣板。變頻器位于控制板的中央位置。例如，選用紅色代表停止，綠色代表接通1號(hào)、2號(hào)電動(dòng)機(jī)，黃色代表工頻和變頻的轉(zhuǎn)換。2）需要顯示工作狀態(tài)，確保工作安全，所以選擇光標(biāo)式。 開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān)的型號(hào)及含義如下： HK230／3 HK—開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān) 2—設(shè)計(jì)序號(hào) 30—額定電流為30A 3—三極開(kāi)關(guān) 渦流測(cè)功機(jī)的直流勵(lì)磁回路，理論上應(yīng)該選用兩個(gè)HK115型的負(fù)荷開(kāi)關(guān)，考慮到具體情況，實(shí)際選用HK230／2型開(kāi)關(guān)一個(gè)；HK115型開(kāi)關(guān)一個(gè)。開(kāi)關(guān)的選用：，這種開(kāi)關(guān)沒(méi)有專門(mén)的滅弧裝置，其刀式動(dòng)觸頭和靜夾座易被電弧灼傷引起接觸不良，因此不易用于操作頻繁的電路，具體選用方法如下：1)用于照明和電熱負(fù)載時(shí)，選用額定電壓220V或250V，額定電流不小于電路所有負(fù)載額定電流之和的兩極開(kāi)關(guān)。滑動(dòng)變阻器的特性將在下面具體介紹。各設(shè)備特性如下：(1) 三相異步電動(dòng)機(jī)本次實(shí)驗(yàn)采用的三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)如下表表4—1 三相異步電動(dòng)機(jī)的主要數(shù)據(jù)型號(hào)JO2322額定功率4KW額定頻率50HZ額定轉(zhuǎn)速2880轉(zhuǎn)／分額定電壓380V額定電流三角形接法E級(jí)絕緣；連續(xù)工作重量45kg電動(dòng)機(jī)型號(hào)的含義 JD2322J交流異步O封閉式2第二次改型設(shè)計(jì)3—機(jī)座號(hào)2—鐵芯長(zhǎng)度序號(hào)2—極數(shù)(2) 渦流測(cè)功機(jī) 這種測(cè)功機(jī)利用渦流產(chǎn)生制動(dòng)力矩，作為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械負(fù)載，在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用較為普遍。由于MICROMASTER440 具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后它也適合用于需要多種功能的電動(dòng)機(jī)控制系。② 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用電壓／頻率模式。最高輸出頻率超過(guò)50HZ以上的變頻器，由于輸出電壓不能超過(guò)額定值，因此為恒功率特性，應(yīng)注意在高速區(qū)轉(zhuǎn)矩的減小。使用逆變器傳動(dòng)電機(jī)比直接用工頻電源接入電機(jī)時(shí)，產(chǎn)生同樣功率時(shí)的電機(jī)電流有所增加，故用裕度系數(shù)K。表示在輸出額定電流以內(nèi)可以傳動(dòng)的電機(jī)功率，適用電機(jī)功率是以4極標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)為對(duì)象，本系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)是2極鼠籠式電機(jī)。圖34元件安裝布置圖第4章 變頻調(diào)速系統(tǒng)元器件的選擇 　首先必須充分認(rèn)識(shí)到使用變頻器的目的是什么；變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用在什么場(chǎng)合及負(fù)載特性的具體情況，并從容量、輸出電壓、輸出頻率、保護(hù)構(gòu)造、電壓／頻率模式、電網(wǎng)→逆變器的切換、瞬停再啟動(dòng)等諸多方面進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而選擇滿足要求的 機(jī)種、機(jī)型。3)電動(dòng)機(jī)停止：按下停止按鈕SB0→控制回路失電→各帶電接觸器線圈失電→1電動(dòng)機(jī)（或2電動(dòng)機(jī)）停止 。因此，實(shí)驗(yàn)臺(tái)最后所采用的接線為接觸器、復(fù)合按鈕雙重互鎖。圖32控制電路圖在圖32中存在一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要從變頻轉(zhuǎn)換為工頻時(shí)，必須先按下停止按鈕SB0，方可切換到工頻狀態(tài)，是很不方便的。此時(shí)可以通過(guò)自耦調(diào)壓器來(lái)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。1)接觸器KMKM2在任何情況下都不能同時(shí)通電，否則會(huì)造成電路短路，為此在工頻和變頻切換控制部分采取了互鎖電路。同理，按下按鈕SB4，2電動(dòng)機(jī)也可以變頻起動(dòng)。如圖33所示為電動(dòng)機(jī)變頻和工頻控制線路。熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)而工作的電器。缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，降壓起動(dòng)時(shí)雖然起動(dòng)電流減小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也大大減小，帶負(fù)載能力下降，很難帶額定負(fù)載起動(dòng)。由于在工頻額定電壓直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，起動(dòng)電流高達(dá)額定電流的47倍（約3256A），會(huì)對(duì)并在同一電源母線上的其他用電設(shè)備有影響。接觸器KMKM4分別對(duì)2電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)進(jìn)行控制。本系統(tǒng)采用普通的繼電接觸控制，因此采用一般設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)際工作中，電器安裝接線圖常與電氣原理圖結(jié)合起來(lái)使用。控制電路即電氣二次回路，包括聯(lián)鎖電路、保護(hù)電路、信號(hào)電路等，它用來(lái)描述主系統(tǒng)各元器件的邏輯控制關(guān)系。為了簡(jiǎn)單清楚地表明電路功能，將原理圖采用電器元件的形式繪制。這些調(diào)速方法的共同特點(diǎn)是在調(diào)速過(guò)程中都產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)差功率。即常數(shù)。反之，如果頻率從額定值往上調(diào)，磁通量減少，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)允許輸出轉(zhuǎn)矩下降，使電機(jī)使用率降低，在一定負(fù)載下還有過(guò)電流的危險(xiǎn)。(2)恒磁變頻器調(diào)速恒磁變頻器調(diào)速分析如忽略定子阻抗降壓，異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)近似等于定子外加電壓，即U≈E1==c1f1φm （2—4）C1=式中C1—常數(shù)。其最高輸出頻率不超過(guò)電網(wǎng)頻率的，一般主要用于軋機(jī)主傳動(dòng)、球磨機(jī)、水泥回轉(zhuǎn)窯等大容量低轉(zhuǎn)速的調(diào)速系統(tǒng)，供電給低速電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)時(shí)，可以省去龐大的齒輪減速箱。圖2—2交直交變壓變頻器框圖圖 2—3 PWM變壓變頻器示意圖具體的整流和逆變電路種類很多，當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的是由二極管組成不控整流器和由功率開(kāi)關(guān)器件（P—MOSFET，IGBT等）組成的脈寬調(diào)制（PWM）逆變器，簡(jiǎn)稱PWM變壓變頻器，如圖2—3所示。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是電力電子器件技術(shù)的成熟，研制生產(chǎn)了多種電子變頻調(diào)速裝置主要有“交—交”變頻器和“交—直—交”變頻器，能把電網(wǎng)供給的恒頻恒壓的交流電變換為頻率和電壓可調(diào)的交流電，供給三相異步電動(dòng)機(jī)。電流反向法變極的基本原理是通過(guò)改變定子每相繞組中一半線匝的電流分布，來(lái)改變電樞磁場(chǎng)的分布，從而改變電機(jī)的磁極數(shù)。改變定子的極對(duì)數(shù)，通常用改變定子繞組的接法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向相同，與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，因此起制動(dòng)作用。(2)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)如果用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子順旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n高于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1，即nn1,s0,異步電機(jī)便運(yùn)行于發(fā)電狀態(tài),如圖21(c)所示。定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n之差，稱為轉(zhuǎn)差Δn=n1n。電動(dòng)機(jī)對(duì)軸上的機(jī)械負(fù)載作功，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。N極下轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)由圖面向外指，S極下的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電動(dòng)勢(shì)指向圖面。人們?nèi)粘Ｉ钪械碾娚取⑾匆聶C(jī)等家用電器和醫(yī)療器械中也大量采用單相異步電動(dòng)機(jī)。由于所選變頻器自身的特點(diǎn)以及容量有限在變頻運(yùn)行只能拖動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，所以采用了兩個(gè)按鈕分別對(duì)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。圖1—3 設(shè)計(jì)框圖異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=（60f1/p）(1－s),當(dāng)其轉(zhuǎn)差率s變化不大時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n基本上與電源頻率f1成正比。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求在三相交流電源和電動(dòng)機(jī)定子之間加裝一臺(tái)變頻器，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器的輸出使電動(dòng)機(jī)定子電壓的頻率能連續(xù)改變，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。渦流測(cè)功機(jī)相當(dāng)于是電動(dòng)機(jī)所帶的負(fù)載。以往當(dāng)需要對(duì)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量進(jìn)行控制時(shí)，多采用調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)入口、出口擋板的方法，利用增加風(fēng)阻開(kāi)改變風(fēng)量。隨著工業(yè)實(shí)用化的高性能、高可靠性變頻調(diào)速器的不斷出現(xiàn)，交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速傳動(dòng)愈來(lái)愈得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)電力電子裝置的控制技術(shù)研究十分活躍，各種現(xiàn)代控制理論，如自適應(yīng)控制和滑模變結(jié)構(gòu)控制，以及智能控制（如專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等）和無(wú)速度傳感的高動(dòng)態(tài)性能控制都是研究的熱點(diǎn)，這些研究必將把交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展到一個(gè)新的水平。矢量控制的原理是采用坐標(biāo)變換的方法，以產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)和變換后功率不變?yōu)闇?zhǔn)則，建立三相交流繞組，兩相交流繞組和直流繞組三者之間的等效關(guān)系，從而求出與交流電機(jī)等效的直流電機(jī)模型，即實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的解耦，以便按照對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的控制方法對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，矢量控制要求由磁通觀測(cè)器測(cè)出實(shí)際轉(zhuǎn)子磁鏈幅值及相位，因此如何利用先進(jìn)理論和技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁鏈位置的精確觀測(cè)是矢量控制技術(shù)的重要課題。此外，由于輸出波形由方波改進(jìn)為PWM波，減少了低次諧波，從而解決了電動(dòng)機(jī)在低頻區(qū)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問(wèn)題，也降低了電動(dòng)機(jī)的諧波損耗和噪聲。這些變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展很大程度上依賴于大功率半導(dǎo)體器件的制造水平。由于這類變壓變頻器在恒頻交流電源和變頻交流輸出之間有一個(gè)“中間直流環(huán)節(jié)”，所以又稱間接式的變壓變頻器。三相交交變頻電路可以由3個(gè)單相交交變頻電路組成，如果每組可控整流裝置都用橋式電路，含6個(gè)晶閘管（當(dāng)每一橋臂都是單管時(shí)），則三相可逆線路共需36個(gè)晶閘管。目前變頻調(diào)速的主要方案有：（1）交交變頻調(diào)速系統(tǒng)如圖1—1所示。由于晶閘管具有體積小、重量輕、響應(yīng)快、管壓低等一系列優(yōu)點(diǎn)，交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)有了飛躍發(fā)展，出現(xiàn)了交流異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速、串級(jí)調(diào)速等系統(tǒng)。因此，交流調(diào)速得到日益廣泛的應(yīng)用，目前在調(diào)速傳動(dòng)領(lǐng)域交流電動(dòng)機(jī)已有取代直流電動(dòng)機(jī)的趨勢(shì)。第1章 概述交流電動(dòng)機(jī)特別是異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、維修方便等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。為此，本論文針對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性，對(duì)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)作了簡(jiǎn)要分析，并做了大量試驗(yàn)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)使我加強(qiáng)了異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的認(rèn)識(shí)，使我在課堂上所學(xué)的知識(shí)得到鞏固、補(bǔ)充和發(fā)展，提高獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力。論文正文字?jǐn)?shù)一般應(yīng)不少于10000漢字，譯文字?jǐn)?shù)不少于3000漢字。實(shí)驗(yàn)樓一層10~11按圖進(jìn)行一、二次接線。與電路原理圖相對(duì)應(yīng)的安裝位置圖、布線圖。該系統(tǒng)的電路原理圖。自定；實(shí)驗(yàn)樓一層5~6先去工廠參觀，再出草圖并進(jìn)行設(shè)備安裝。按統(tǒng)一要求規(guī)范論文格式，并用A4紙打印論文。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中所提供的原始資料；以及各種輔助設(shè)備等資料，通過(guò)相關(guān)的試驗(yàn)完成了本次設(shè)計(jì)。但在這種技術(shù)還沒(méi)完全掌握時(shí)，要求從事異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行人員要不斷提高專業(yè)技術(shù)水平。由于本人水平有限，加上時(shí)間倉(cāng)促，論文中難免存在不少的問(wèn)題和不足之處，歡迎各位老師及時(shí)批評(píng)指正。人們研究出很多類型的交流調(diào)速系統(tǒng)，其中有些方法的調(diào)速性能已可與直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美。20世紀(jì)50年代中期，晶閘管的研制成功，開(kāi)創(chuàng)了電力電子技術(shù)發(fā)展的新時(shí)代。交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的種類很多，從早期提出的電壓源型變頻器開(kāi)始，相繼發(fā)展了電流源型，脈寬調(diào)制等各種變頻器。也就是說(shuō)，每一相都相當(dāng)于一套直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的反并聯(lián)可逆線路。交直交變壓變頻器先將工頻交流電源通過(guò)整流器變換成直流，再通過(guò)逆變器變換成可控頻率和電壓的交流。例如同步電動(dòng)機(jī)自控式變頻調(diào)速，正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）變頻調(diào)速，矢量控制變頻調(diào)速等。SPWM