【文章內容簡介】 饋制動狀態(tài)最大轉矩點 特點是：T=，s=。在回饋制動時異步電動機的過載能力較電動狀態(tài)時大，只有當忽略時，兩者才相等。圖2—7 三相異步電動機的固有機械特性3. 三相異步電動機的人為機械特性由三相異步電動機的機械特性參數(shù)表達式可見：異步電動機電磁轉矩T的數(shù)值是由某一轉速n（或s）下的電源電壓、電流頻率、定子極對數(shù)p、定子及轉子電路的電阻及電抗（、）決定的。因此人為的改變這些參數(shù)，就可得到不同的人為機械特性。下面是改變某些參數(shù)時人為機械特性的變化：（1）降低當供電電壓降低時，最大轉矩及起動轉矩與成正比地降低；與的降低無關即其保持不變，由于同步轉速=60，因此保持不變。降低的人為機械特性，可在固有機械特性的基礎上繪制，在不同轉速處，固有機械特性上的轉矩值乘以電壓變化的百分數(shù)的二次方，即得人為機械特性上對應的轉矩值。下面分析降低電網(wǎng)電壓對電動機運行的影響。如果電網(wǎng)電壓由于某種原因降低，負載保持額定值不變，電動機既不能連續(xù)長期運行，否則會影響電動機壽命甚至可能燒壞，且電動機如果長時連續(xù)運行，最終升溫將超過允許值，導致電動機壽命縮短，甚至燒壞。（2）轉子電路串聯(lián)對稱電阻在繞線轉子電動機的轉子電路中，三相分別串聯(lián)同樣大小的電阻,此時，不變，也不變；隨的增大而增大；值將改變，一開始隨增大而增加，一直增大到時，=，如繼續(xù)增大，將開始減小。轉子電路串聯(lián)對稱電阻適用于繞線轉子異步電動機的起動，也可用于調速，其人為機械特性如圖2—8所示。 圖2—8轉子電路內串聯(lián)對稱電阻時的人為機械特性（3）定子電路串聯(lián)對稱電抗在定子電路的三相中分別串聯(lián)對稱電抗，不變，、隨所串電抗值的增大而減小。定子電路串聯(lián)對稱電抗一般用于籠型異步電動機的減壓起動，以限制電動機的起動電流。（4）轉子電路接入并聯(lián)阻抗圖2—9中所示是在繞線轉子異步電動機轉子電路每相接入電抗器與電阻的并聯(lián)電路。這樣，在電動機加速過程中，當轉子頻率s變化時，在轉子電路中的兩個并聯(lián)支路之間，電流將進行重新分配。在啟動初期，當轉子頻率相當大時，電抗器的感抗較大，轉子電流的大部分將流過電阻。這個電阻實際上決定了起動電流和起動轉矩。當轉子逐漸加速而轉子頻率逐漸降低時，也隨之減小，這時大部分的轉子電流將開始流過電抗器。在起動結束時，轉子頻率將變得很小，的值很小，因而幾乎全部轉子電流將流過電抗器，近乎將電阻短路。由于轉子電路參數(shù)可變，如果參數(shù)配合恰當，電動機在整個加速過程中可以產(chǎn)生幾乎恒定的轉矩，在圖2—9中繪制出了其人為機械特性。轉子電路接入并聯(lián)阻抗又能限制起動電流，在起動級數(shù)最少的情況下，保證電動機平滑地加速。圖2—9轉子接入并聯(lián)阻抗的電路圖與人為機械特性最后，綜合上述方法后，本設計采用了轉子電路串聯(lián)對稱電阻的方法進行調速。4. 三相異步電動機的各種運轉狀態(tài)與直流電動機相同，三相異步電動機也可工作于兩大運行狀態(tài)，即電動運行狀態(tài)和制動運行狀態(tài)。（1） 電動運轉狀態(tài)電動運行狀態(tài)的特點是電動機轉矩的方向與旋轉的方向相同，如圖2—10所示，是電動狀態(tài)下電動機在第一象限及第三象限的機械特性，第三象限相當于電動機工作在逆向電動狀態(tài)。在電動狀態(tài)工作時，電動機由電網(wǎng)吸取電能，變換成機械能以帶動負載。 圖2—10電動狀態(tài)下異步電動機的機械特性（2） 三相異步電動機的反轉從三相異步電動機的工作原理可知，電動機的旋轉方向取決于定子旋轉磁場的旋轉方向。因此只要改變旋轉磁場的旋轉方向，就能使三相異步電動機反轉。如圖2—11所示，是利用控制開關SA來實現(xiàn)電動機的正、反轉原理圖線路圖。當SA向上合閘時，接U相，接V相，接W相，電動機正轉。當SA向下合閘時，接U相，接V相，接W相，即將電動機任意兩相繞組與電源接線互調，則旋轉磁場反向，電動機跟著反轉。 圖2—11 異步電動機正反轉原理接線圖（3）三相異步電動機的制動運轉狀態(tài)與直流電動機相同，異步電動機也可工作于回饋制動、反接制動及能耗制動三種制動狀態(tài)。其共同的特點是電動機轉矩與轉速的方向相反，以實現(xiàn)制動。此時電動機由軸上吸收機械能，并轉換為電能1）回饋制動狀態(tài)當異步電動機由于某種原因，例如位能性負載的作用，使其轉速高于同步速，轉差率，轉子感應電勢反向，轉子電流的有功分量也反向，而轉子電流的無功分量方向則不變，由相量圖可以看出，定子電流也相應改變，和間的相位差角，此時定子功率為負，即定子繞組將電能回饋電網(wǎng)。同時轉差率，電磁轉矩，電磁轉矩的方向和轉向相反，在轉子軸上產(chǎn)生制動轉矩。綜上所述，當轉速高于同步速時，電動機處于回饋制動運行狀態(tài)?；仞佒苿訝顟B(tài)一般用于位能性負載下放，以獲得穩(wěn)定的下放速度，或異步電動機變極調速由少極數(shù)變?yōu)槎鄻O數(shù)時發(fā)生。當電動機的制動轉矩與負載位能轉矩 相平衡時，電動機及穩(wěn)定運行。如在轉子電路中串聯(lián)電阻，可得人為機械特性，并可得到不同的穩(wěn)定轉速。串聯(lián)的電阻值越大，穩(wěn)定轉速越高。一般在回饋制動時不串電阻，一面轉速過大。異步電動機在回饋狀態(tài)一般可用于位能負載下放，已獲得穩(wěn)定的下放速度?；仞佒苿舆€能發(fā)生在異步電動機定子由少數(shù)對數(shù)換成多極對數(shù)時，因定子換接前極對數(shù)小，電動機的轉速高，它將大于換接后的同步轉速，電動機將進入回饋制動狀態(tài)。 2)反接制動狀態(tài)實現(xiàn)反接制動可有轉速反向和定子兩相反接兩種方法,下面是這兩種方法的具體分析:A. 轉速反向的反接制動 與直流電機相似,異步電動機轉子電路串聯(lián)較大電阻時，接通電源，電動機起動轉矩的方向與重物G產(chǎn)生的負載轉矩方向相反，當〈時，在重物的作用下，迫使電動機反的方向旋轉，并在重物下降的方向加速。此時轉差率s為隨著的增加，、及均增大，直到轉矩增至，轉速穩(wěn)定為，此時重物以等速下降，圖2—12中機械特性在第四象限的部分即異步電動機的反向的反接制動特性。這種制動與前述回饋制動一樣，可用于起重機的重物下放，這也屬于一種穩(wěn)定的制動狀態(tài)時，它由軸上輸入機械功率，同時，定子又通過氣隙向轉子輸送電功率，這兩部分功率合起來消耗在轉子電路的總電阻中。這種也屬于穩(wěn)定運行狀態(tài)。圖2—12 轉速反向的反接制動時的異步電動機特性B. 定子兩相反接的反接制動設異步電動機帶動生產(chǎn)機械在原地電動狀態(tài)下穩(wěn)定運行，為了迅速停車或反向，可將定子兩相反接，定子相序改變，旋轉磁場方向也改變，從而得到與原轉速方向相反的機械特性，工作點由A移向B，此時轉子切割磁場的方向與電動狀態(tài)時相反，的方向也改變了，此時轉差率為下圖2—13是異步電動機定子兩相反接的機械特性在兩相反接時，電動機的轉矩為T，與負載轉矩共同作用下，電動機轉速很快下降，這相當與圖中機械特性的BC段。在轉速為零的C點，如不切斷電源，電動機即反向加速，進入反向的電動狀態(tài)（對應特性CD段），加速到D點時，電動機將穩(wěn)定運轉，實現(xiàn)了電動機的逆轉過程。定子兩相反接的反接制動就是指機械特性的BC段。圖2—13 異步電動機定子兩相反接機械特性兩相反接制動的優(yōu)點是制動效果強，缺點是能量損耗大，制動制動準確度差，如果停車，還須用自動控制線路切斷電源。它適用于生產(chǎn)機械的迅速停車與反向。與直流電動機相同，異步電動機帶動位能負載時，則兩相反接轉速反向后，在圖中D點不能穩(wěn)定運轉，而將繼續(xù)加速。C．能耗制動狀態(tài)異步電動機原在圖2—14所示的點運行，相應于圖2—14電路圖中閉合，斷開。為了迅速停車，開關轉換，即當斷開，電動機脫離電網(wǎng)時，立即將接通，則在定子兩相繞組中通入直流電流，在定子內形成一固定磁場。當轉子由于慣性而仍在旋轉時，其導體即切割該磁場，在轉子中產(chǎn)生感應電動勢和轉子電流。根據(jù)左手定則，可以確定出轉矩方向與轉速方向相反，即為制動轉矩。 能耗制動時的機械特性繪制于圖2—14的第二象限。當轉子內阻增加而直流勵磁電流不變時，產(chǎn)生最大轉矩時的轉速也增加，但最大轉矩保持不變，如圖特性曲線的1與3所示，特性3對應于串聯(lián)電阻較大時。當轉子電路的串聯(lián)電阻不變而直流勵磁電流增加時，產(chǎn)生最大轉矩時的轉速不變，但最大轉矩將增大，如圖特性曲線的1與2所示，特性3對應串聯(lián)電阻較大時。圖2—14 異步電動機能耗制動的電路圖及機械特性在能耗制動時，改變轉子串聯(lián)電阻或定子直流勵磁電流的大小，均可調節(jié)制動轉矩的數(shù)值。由機械特性曲線的形狀可見，當電動機轉速下降為零時，其制動轉矩亦降為零，所以應用能耗制動能使生產(chǎn)機械準確停車。最后，綜上所述，能耗制動是最終本設計選擇的能更好達到停車的目的。 第三章 電機調速系統(tǒng)軟件設計軟件設計一般按下列步驟進行：先分析系統(tǒng)對軟件的要求；然后在此基礎上進行軟件總體設計，包括程序整體結構設計和對程序進行模塊化設計，模塊化設計即將程序劃分為若干個相對獨立的模塊；接著畫出每一個專用模塊的詳細流程圖，并選擇合適的語言編寫程序；最后按照軟件總體設計時給出的結構框圖，將各模塊連接成一個完整的程序。在主程序的設計中要合理地調用各模塊程序，特別注意各模塊的入口、出口及對硬件的資源占用情況。本設計的軟件部分包括主程序和子程序。主程序是根據(jù)電機的正反轉的平滑起動、提速、減速、中斷等待以及停車等一系列過程完成的。其中在提速時還需要注意是否達到預定速度，若未達到預定速度則需要提速之后再返回判斷是否達到與定速度，反復此循環(huán)直到達到預定速度，若開始時即達到預定速度則可以直接繼續(xù)進行下面的部分中斷等待程序即執(zhí)行中斷服務程序，然后停車。其中子程序還包括判斷意外情況的部分，本設計要求的是若有意外情況則需要停車，然后處理意外情況，意外情況都包括判斷是否過熱，若過熱則進行過熱處理；處理之后可以繼續(xù)執(zhí)行下面的判斷即是否過壓，若過壓則進行過壓處理；接著需要判斷是否越限，若越限則進行越限處理；然后還要判斷是否堵轉，若堵轉則進行堵轉程序執(zhí)行處理堵轉情況；待處理完這些情況之后在進行下面部分，即判斷是正轉還是反轉，在進行主程序的部分。因此主程序和子程序是相互照應進行的。子程序需要主程序的控制和指導，同樣主程序需要子程序的過渡和承接。在電機起動時開始啟動子程序判斷是正傳還是反轉，若正轉則起用正轉子程序，反之則起動反轉子程序，首先以正轉為例，起動子程序的流程圖，其中第一步起動子程序后通過軟件的運行按下相應按鍵，隨即相應位置置位實現(xiàn)正轉看正轉速度是否達到預定速度，截至到此正轉的子程序結束，而后面將啟動另一階段的子程序，同樣反轉子程序同正轉子程序類似。由上面論述結合題目要求可知，在判斷完是否是正轉或反轉之前有一個判斷是否為意外情況，因為本文要求如果有意外情況比如過壓、過熱、越限、堵轉的情況則需要停車處理然后電機再繼續(xù)進行運轉。所以，需要有一個意外情況的子程序流程圖來指導軟件運行上述流程圖是基本的意外情況的流程圖。但由于電機還需要繼續(xù)運轉所以意外情況必須要得到處理，然后才能繼續(xù)進行，所以需要有一個處理意外情況的過程，即過壓處理、過熱處理、越限處理及堵轉處理。在停車處理完這些意外之后再繼續(xù)進行。因此，其流程圖如圖3—1所示。在判斷是否為意外情況之后，進行正反轉的判斷，然后進行的是提速的過程，因為不管是正轉還是反轉都需要這個過程，所以提速過程是在正轉反轉以后進行。提速之前還需要判斷是否以達到預定速度，若達到預定速度則進行中斷等待，然后停車，若未達到預定速度則進行提速，提速到預定速度以后在進行中斷等待。綜上所述,上面的流程圖結合以后得出主程序的流程圖,如圖3—2所示。 開始是否過熱Y過熱處理N是否過壓Y過壓處理是否越限越限處理YN