【文章內(nèi)容簡介】 接觸器KM2也不同時接通。2)當變頻器故障或不需要對電動機的轉(zhuǎn)速進行控制時，可以按下按鈕SB2使接觸器KM2線圈帶電，工頻起動回路接通。此時可以通過自耦調(diào)壓器來起動電動機。注意，由于所選用的變頻器的容量是一臺電動機的額定容量，并且西門子M440變頻器的工作方式為“一拖一” ，只能對一臺電動機進行控制，不能同時對兩臺電動機進行變頻控制。所以1和2電動機控制單元增加了電氣互鎖部分。(3)控制線路的優(yōu)化根據(jù)基本控制要求，先做出電動機變頻和工頻控制線路的初步設(shè)計如圖32所示。圖32控制電路圖在圖32中存在一個問題：當電動機需要從變頻轉(zhuǎn)換為工頻時，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。為此，采用復(fù)合按鈕來實現(xiàn)變頻到工頻的直接轉(zhuǎn)換，構(gòu)成既有接觸器互鎖又有復(fù)合按鈕互鎖的雙重互鎖可逆控制線路?？刂凭€路的工作過程利用了復(fù)合按鈕先斷后通的特點，如要求電動機由變頻工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl時，直接按工頻起動按鈕SB2，這時SB2的常閉觸點先斷開，接觸器KM1線圈斷電，然后其常開觸點閉合，接觸器KM2線圈通電，其常開主觸點及自鎖觸點閉合，電動機進入工頻運行狀態(tài)。這樣的控制線路比較完善，既能實現(xiàn)直接變頻狀態(tài)到工頻狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，同樣也能實現(xiàn)工頻狀態(tài)到變頻狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，又能保證安全可靠的工作。因此，實驗臺最后所采用的接線為接觸器、復(fù)合按鈕雙重互鎖。如圖33所示。圖33控制電路圖(4)控制電路的工作原理簡介1)變頻控制功能: 按下按鈕SB1→接觸器KM1線圈帶電→KM1常開觸點閉合→KM1輔助觸點對電路自鎖→按下按鈕SB3→接觸器KM3線圈帶電→KM3常開觸點閉合→KM3輔助觸點對電路自鎖→按下變頻器上的啟動按鈕→對變頻器的頻率進行調(diào)節(jié)→1電動機的轉(zhuǎn)速隨頻率改變。2)變頻工頻轉(zhuǎn)換功能：變頻狀態(tài)→按下按鈕SB2→復(fù)合按鈕SB2常閉觸點斷開→接觸器KM1線圈失電→接觸器常閉觸點閉合→接觸器KM2線圈帶電→自耦調(diào)壓器帶電→電動機轉(zhuǎn)為工頻運行。3)電動機停止：按下停止按鈕SB0→控制回路失電→各帶電接觸器線圈失電→1電動機（或2電動機）停止 。 電氣元件安裝布置圖電氣安裝布置圖是一種采用簡化的外形符號(框形符號),表示的屏面設(shè)備布置位置簡圖，它是屏的一種正面視圖。這種圖是加工制造屏、盤和安裝設(shè)備的依據(jù)，該圖與單元接線圖相互對應(yīng)，可供安裝，接線，查線及維護管理過程中核對控制屏（控制臺）設(shè)備的名稱、位置、用途及拆裝、維修等用。圖3—4是本設(shè)計的電氣元件安裝布置圖。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 　首先必須充分認識到使用變頻器的目的是什么；變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用在什么場合及負載特性的具體情況，并從容量、輸出電壓、輸出頻率、保護構(gòu)造、電壓／頻率模式、電網(wǎng)→逆變器的切換、瞬停再啟動等諸多方面進行綜合考慮，進而選擇滿足要求的 機種、機型。(1)容量的含義　　變頻器的主要技術(shù)指標通常以適用電機功率（KW）、輸出容量(KVA)額定輸出電流(A)表示。其中，額定輸出電流為變頻器可以連續(xù)輸出的最大交流電流有效值，不管用于何種用途，都不允許電流連續(xù)流過值超過此值。 　輸出容量：三相情況下的額定輸出電壓與額定輸出電流決定的三相視在功率。表示在輸出額定電流以內(nèi)可以傳動的電機功率，適用電機功率是以4極標準電機為對象，本系統(tǒng)的電動機是2極鼠籠式電機。變頻調(diào)速系統(tǒng)能很經(jīng)濟地與鼠籠式異步電動機構(gòu)成控制調(diào)速配合使用。通常將變頻器功率選的比實際配用電動機功率大些。(2)根據(jù)電機電流選擇變頻器的容量　　使用6極以上的電機或多臺電機并聯(lián)運行時，如果僅按電機功率來選擇變頻器就不太準確，可按以下關(guān)系確定變頻器的容量 I0≧∑nKIm　　　　　?。ǎ础保┦街蠭0——變頻器的額定輸出電流，AIm電動機的額定電流，AK裕度修正系數(shù)，如果是小容量電動機時K取1，；ｎ并聯(lián)運轉(zhuǎn)的總臺數(shù)。使用逆變器傳動電機比直接用工頻電源接入電機時，產(chǎn)生同樣功率時的電機電流有所增加，故用裕度系數(shù)K。但對于小容量電機，裕度系數(shù)K取1.（1）輸出電壓的選擇 變頻器輸出電壓的選擇可按電機額定電壓選定，對于高壓電機，如3KV級的高壓電機配用變頻器時，可選擇變壓器進行電壓匹配。（2）輸出頻率變頻器的最高輸出頻率對于不同的機種有不同的值，最高頻率有50、60、1200 Hｚ等甚至更高。變頻范圍在050HZ的變頻器，一般調(diào)速范圍在0ｎＮ之間，大容量的通用變頻器均屬于此類。最高輸出頻率超過50HZ以上的變頻器，由于輸出電壓不能超過額定值，因此為恒功率特性，應(yīng)注意在高速區(qū)轉(zhuǎn)矩的減小。進行頻率的選擇時，根據(jù)逆變器的使用目的來確定最高輸出頻率，選擇機種時，可將此作為一個選擇根據(jù)。（3）4KW異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻器的選擇 1）確定變頻器機型。① 考慮到電動機主要用于教學(xué)實驗，一般不過載運行，因此以電動機額定功率為依據(jù)，選擇通用變頻器的額定容量不低于4KW。② 根據(jù)設(shè)計要求，采用電壓／頻率模式。變頻器的額定電壓為380V，頻率調(diào)節(jié)范圍為0～50HZ③基于以上兩點，又考慮到本實驗系統(tǒng)在將來教學(xué)、科研中的進一步開發(fā)和有效利用，本調(diào)速系統(tǒng)選用西門子M440變頻器。2)M440變頻器簡介 型號 ：MICROMASTER 440 通用型變頻器MICROMASTER 440 是適合用于三相電動機速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的變頻器系列功率范圍涵蓋120 W 至 200 kW (恒轉(zhuǎn)矩(VT)方式) 或250kW (變轉(zhuǎn)矩 (VT) 方式) 的多種型 號可供用戶選用本變頻器由微處理器控制并采用具有現(xiàn)代先進技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管IGBT 作為功率輸出器件，因此它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性，其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動機運行的噪聲，全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護。MICROMASTER440 變頻器具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)時，它是為簡單電動機變速驅(qū)動系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動裝置。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機控制系。MICROMASTER 440 既可用于單機驅(qū)動系統(tǒng)也可集成到自動化系統(tǒng)中。 調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及其主要設(shè)備系統(tǒng)的構(gòu)成如下圖所示:2號電動機1號電動機渦流測功機渦流測功機電源變頻器 圖4—1 調(diào)速系統(tǒng)框圖調(diào)速系統(tǒng)采用的主要設(shè)備有三相異步電動機、調(diào)壓變壓器、渦流測功機。其中渦流測功機是三相電動機的同軸負載. 實驗室具備這些設(shè)備，考慮到經(jīng)濟性、資源的合理利用，無需再重復(fù)購買，即選用實驗室現(xiàn)有設(shè)備。各設(shè)備特性如下：(1) 三相異步電動機本次實驗采用的三相異步電動機參數(shù)如下表表4—1 三相異步電動機的主要數(shù)據(jù)型號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級絕緣；連續(xù)工作重量45kg電動機型號的含義 JD2322J交流異步O封閉式2第二次改型設(shè)計3—機座號2—鐵芯長度序號2—極數(shù)(2) 渦流測功機 這種測功機利用渦流產(chǎn)生制動力矩，作為電動機的機械負載，在實驗室中應(yīng)用較為普遍。其優(yōu)點是讀數(shù)較為穩(wěn)定，調(diào)節(jié)較為方便，也具有較高的準確度。本次實驗采用的測功機數(shù)據(jù)如下：最大轉(zhuǎn)矩 ；其勵磁繞組采用串聯(lián)連接，最大串聯(lián)電壓為 200V（直流）。在其勵磁回路中串聯(lián)滑動變阻器，利用調(diào)節(jié)滑動變阻器的電阻值來改變勵磁回路電流的大小。滑動變阻器的特性將在下面具體介紹。(3) 三相調(diào)壓變壓器本次實驗采用的調(diào)壓器變壓器型號是TSGC12／。它的作用是防止電動機全壓啟動，產(chǎn)生較大的啟動電流，從而將熔斷器熔體熔斷，斷開電路。它的具體參數(shù)如下表表4—2三相調(diào)壓器的主要數(shù)據(jù)最大容量12KVA頻率50HZ相數(shù)輸入輸出電壓端子電壓最大電流端子3380V1230433V16A456(4) 滑動變阻器 采用的滑動變阻器特點如下：型號 BX716 額定電流IN= 最大電阻Rmax=300歐.(1) 開啟式負荷開關(guān)的選擇開啟式負荷開關(guān)簡稱刀開關(guān)，它結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，手動操作，使用于交流頻率50HZ額定電壓單相220V或三相380V額定電流10A至100A的照明、電熱設(shè)備及小容量電動機等不需要頻繁接通和分斷電路的控制線路，并起短路保護作用。開關(guān)的選用：，這種開關(guān)沒有專門的滅弧裝置，其刀式動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)用于照明和電熱負載時，選用額定電壓220V或250V，額定電流不小于電路所有負載額定電流之和的兩極開關(guān)。2）用于控制電動機的直接啟動和停止時，選用額定電壓380V或500V，額定電流不小于電動機額定電流3倍的三極開關(guān)。 HK系列開啟式負荷開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)見下表。表4—3負荷開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號極數(shù)額定電流（A）額定電壓（V）可控制電動機最大容量（KW）220V380VHK115215220HK130230220HK160260220HK115315380HK130330380HK160360380理論上主回路應(yīng)該選用HK130型的負荷開關(guān)，考慮到具體情況，所以采用了HK230／3型的負荷開關(guān)。 開啟式負荷開關(guān)的型號及含義如下： HK230／3 HK—開啟式負荷開關(guān) 2—設(shè)計序號 30—額定電流為30A 3—三極開關(guān) 渦流測功機的直流勵磁回路，理論上應(yīng)該選用兩個HK115型的負荷開關(guān)，考慮到具體情況，實際選用HK230／2型開關(guān)一個；HK115型開關(guān)一個。(2)按鈕的選擇按鈕是一種具有彈簧儲能復(fù)位功能的機械式控制開關(guān)，手動操作，是一種最常用的主令電器。按鈕的觸頭允許通過的電流較小，一般不超過5A，因此，一般情況下，它不直接控制主電路（大電流的電路）的通斷，而是在控制回路中發(fā)出指令或信號，控制接觸器、繼電器等電器，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐返耐〝?，功能轉(zhuǎn)化和電器聯(lián)鎖。本次設(shè)計按如下要求選擇按鈕：1）按鈕嵌裝在操作面板上，為垂直安裝，所以選擇開啟式。2）需要顯示工作狀態(tài)，確保工作安全，所以選擇光標式。3）由控制電路圖可知，每個按鈕需要一對常開觸點、一對常閉觸點。所選擇的按鈕型號如下：LA391 1 D 控制回路電壓220V；電流10AL—主令電器A—按鈕39—設(shè)計序號1—1對常開觸頭1—1對常閉觸頭D—結(jié)構(gòu)形式代號（光標按鈕，內(nèi)有信號燈） 按鈕顏色的含義參見下表。表4—4選擇按鈕的顏色顏色含義說明應(yīng)用舉例紅緊急危險或緊急情況時操作急停黃異常異常情況時的操作干預(yù)、制止異常情況干預(yù)、重新起動中斷了的自動循環(huán)綠安全安全情況或正常情況準備時操作起動／、接通藍強制性的要求強制動作情況下的操作復(fù)位功能白 賦予特定的含義除緊急以外的一般功能的起動起動／接通（優(yōu)先）停止／斷開灰起動／接通停止／斷開黑起動／接通停止／斷開（優(yōu)先）由于實際情況中條件的限制，在選用按鈕顏色時雖然未能完全按上述規(guī)定選擇，但仍能滿足設(shè)計需要。例如，選用紅色代表停止，綠色代表接通1號、2號電動機，黃色代表工頻和變頻的轉(zhuǎn)換。（3）、電氣設(shè)備及元器件清單在此次調(diào)速系統(tǒng)中用的設(shè)備及元器件有三相異步電動機兩臺,與電動機同軸的渦流測功機,為防止全壓啟動的三相調(diào)壓器和控制回路用的接觸器, :表4—6電氣設(shè)備及元器件清單序號設(shè)備名稱型號符號數(shù)量備注1三相異步電動機JD2322M2鼠籠型，三角形連接2渦流測功機TB2電動機的同軸負載3三相調(diào)壓器TSGC12/T14負荷開關(guān)HK215/2QS11通斷交流電源HK230/2QS21通斷直流電源HK215/2QS315按鈕LA3911DSB01控制回路斷電（紅）SB11變頻啟動準備（紅）SB21工頻啟動準備（黃）SB311電動機啟動（綠）SB412電動機啟動（綠）6接觸器GMC22KM1~KM44 7熔斷器RT1822FU11組熔芯電流20ART1822FU2~FU43組熔芯電流6A8熱繼電器JR3620FR1~FR229滑動變阻器BX 716R4臺阻值范圍0~300Ω10接線柱2911電壓表T25VV2測勵磁電壓12電流表T25AA2測勵磁電流 第5章 變頻調(diào)速實驗臺的安裝 實驗臺的安裝步驟及工藝要求變頻調(diào)速系統(tǒng)的兩臺主電動機分別位于實驗臺的兩側(cè)。實驗臺由實驗桌及控制板兩部分構(gòu)成。實驗桌上可擺放測量用儀表、儀器等物件，控制板與實驗桌相垂直，板上裝配電氣控制設(shè)備。變頻器位于控制板的中央位置。交流電源、接觸器、熔斷器及熱繼電器等位于控制板的左半部分。直流電源及控制開關(guān)位于右上角，為了便于操作控制按鈕在