【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 接觸器KM2也不同時(shí)接通。2)當(dāng)變頻器故障或不需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制時(shí)，可以按下按鈕SB2使接觸器KM2線圈帶電，工頻起動(dòng)回路接通。此時(shí)可以通過(guò)自耦調(diào)壓器來(lái)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。注意，由于所選用的變頻器的容量是一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定容量，并且西門(mén)子M440變頻器的工作方式為“一拖一” ，只能對(duì)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，不能同時(shí)對(duì)兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻控制。所以1和2電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)變頻和工頻控制線路的初步設(shè)計(jì)如圖32所示。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。為此，采用復(fù)合按鈕來(lái)實(shí)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(guò)程利用了復(fù)合按鈕先斷后通的特點(diǎn)，如要求電動(dòng)機(jī)由變頻工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl時(shí)，直接按工頻起動(dòng)按鈕SB2，這時(shí)SB2的常閉觸點(diǎn)先斷開(kāi)，接觸器KM1線圈斷電，然后其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接觸器KM2線圈通電，其常開(kāi)主觸點(diǎn)及自鎖觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入工頻運(yùn)行狀態(tài)。這樣的控制線路比較完善，既能實(shí)現(xiàn)直接變頻狀態(tài)到工頻狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，同樣也能實(shí)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(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。如圖33所示。圖33控制電路圖(4)控制電路的工作原理簡(jiǎn)介1)變頻控制功能: 按下按鈕SB1→接觸器KM1線圈帶電→KM1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合→KM1輔助觸點(diǎn)對(duì)電路自鎖→按下按鈕SB3→接觸器KM3線圈帶電→KM3常開(kāi)觸點(diǎn)閉合→KM3輔助觸點(diǎn)對(duì)電路自鎖→按下變頻器上的啟動(dòng)按鈕→對(duì)變頻器的頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)→1電動(dòng)機(jī)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(diǎn)斷開(kāi)→接觸器KM1線圈失電→接觸器常閉觸點(diǎn)閉合→接觸器KM2線圈帶電→自耦調(diào)壓器帶電→電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行。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 。 電氣元件安裝布置圖電氣安裝布置圖是一種采用簡(jiǎn)化的外形符號(hào)(框形符號(hào)),表示的屏面設(shè)備布置位置簡(jiǎn)圖，它是屏的一種正面視圖。這種圖是加工制造屏、盤(pán)和安裝設(shè)備的依據(jù)，該圖與單元接線圖相互對(duì)應(yīng)，可供安裝，接線，查線及維護(hù)管理過(guò)程中核對(duì)控制屏（控制臺(tái)）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(jì)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(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。(1)容量的含義　　變頻器的主要技術(shù)指標(biāo)通常以適用電機(jī)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(guò)值超過(guò)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(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)。變頻調(diào)速系統(tǒng)能很經(jīng)濟(jì)地與鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成控制調(diào)速配合使用。通常將變頻器功率選的比實(shí)際配用電動(dòng)機(jī)功率大些。(2)根據(jù)電機(jī)電流選擇變頻器的容量　　使用6極以上的電機(jī)或多臺(tái)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，如果僅按電機(jī)功率來(lái)選擇變頻器就不太準(zhǔn)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(dòng)機(jī)的額定電流，AK裕度修正系數(shù)，如果是小容量電動(dòng)機(jī)時(shí)K取1，；ｎ并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的總臺(tái)數(shù)。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。但對(duì)于小容量電機(jī)，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(jī)額定電壓選定，對(duì)于高壓電機(jī)，如3KV級(jí)的高壓電機(jī)配用變頻器時(shí)，可選擇變壓器進(jìn)行電壓匹配。（2）輸出頻率變頻器的最高輸出頻率對(duì)于不同的機(jī)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(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。進(jìn)行頻率的選擇時(shí)，根據(jù)逆變器的使用目的來(lái)確定最高輸出頻率，選擇機(jī)種時(shí)，可將此作為一個(gè)選擇根據(jù)。（3）4KW異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻器的選擇 1）確定變頻器機(jī)型。① 考慮到電動(dòng)機(jī)主要用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)，一般不過(guò)載運(yùn)行，因此以電動(dòng)機(jī)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(jì)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(diǎn)，又考慮到本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在將來(lái)教學(xué)、科研中的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和有效利用，本調(diào)速系統(tǒng)選用西門(mén)子M440變頻器。2)M440變頻器簡(jiǎn)介 型號(hào) ：MICROMASTER 440 通用型變頻器MICROMASTER 440 是適合用于三相電動(dòng)機(jī)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(hào)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(jìn)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(yùn)行可靠性和功能的多樣性，其脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲，全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。MICROMASTER440 變頻器具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)時(shí)，它是為簡(jiǎn)單電動(dòng)機(jī)變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)控制系。MICROMASTER 440 既可用于單機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也可集成到自動(dòng)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(hào)電動(dòng)機(jī)1號(hào)電動(dòng)機(jī)渦流測(cè)功機(jī)渦流測(cè)功機(jī)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(dòng)機(jī)、調(diào)壓變壓器、渦流測(cè)功機(jī)。其中渦流測(cè)功機(jī)是三相電動(dòng)機(jī)的同軸負(fù)載. 實(shí)驗(yàn)室具備這些設(shè)備，考慮到經(jīng)濟(jì)性、資源的合理利用，無(wú)需再重復(fù)購(gòu)買(mǎi)，即選用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備。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。其優(yōu)點(diǎn)是讀數(shù)較為穩(wěn)定，調(diào)節(jié)較為方便，也具有較高的準(zhǔn)確度。本次實(shí)驗(yàn)采用的測(cè)功機(jī)數(shù)據(jù)如下：最大轉(zhuǎn)矩 ；其勵(lì)磁繞組采用串聯(lián)連接，最大串聯(lián)電壓為 200V（直流）。在其勵(lì)磁回路中串聯(lián)滑動(dòng)變阻器，利用調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的電阻值來(lái)改變勵(lì)磁回路電流的大小。滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)采用的調(diào)壓器變壓器型號(hào)是TSGC12／。它的作用是防止電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)，產(chǎn)生較大的啟動(dòng)電流，從而將熔斷器熔體熔斷，斷開(kāi)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(dòng)變阻器 采用的滑動(dòng)變阻器特點(diǎn)如下：型號(hào) BX716 額定電流IN= 最大電阻Rmax=300歐.(1) 開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān)的選擇開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān)簡(jiǎn)稱刀開(kāi)關(guān)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，手動(dòng)操作，使用于交流頻率50HZ額定電壓?jiǎn)蜗?20V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(dòng)機(jī)等不需要頻繁接通和分?jǐn)嚯娐返目刂凭€路，并起短路保護(hù)作用。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)。2）用于控制電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)和停止時(shí)，選用額定電壓380V或500V，額定電流不小于電動(dòng)機(jī)額定電流3倍的三極開(kāi)關(guān)。 HK系列開(kāi)啟式負(fù)荷開(kāi)關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。表4—3負(fù)荷開(kāi)關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)極數(shù)額定電流（A）額定電壓（V）可控制電動(dòng)機(jī)最大容量（KW）220V380VHK115215220HK130230220HK160260220HK115315380HK130330380HK160360380理論上主回路應(yīng)該選用HK130型的負(fù)荷開(kāi)關(guān)，考慮到具體情況，所以采用了HK230／3型的負(fù)荷開(kāi)關(guān)。 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)。(2)按鈕的選擇按鈕是一種具有彈簧儲(chǔ)能復(fù)位功能的機(jī)械式控制開(kāi)關(guān)，手動(dòng)操作，是一種最常用的主令電器。按鈕的觸頭允許通過(guò)的電流較小，一般不超過(guò)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(hào)，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(jì)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(kāi)啟式。2）需要顯示工作狀態(tài)，確保工作安全，所以選擇光標(biāo)式。3）由控制電路圖可知，每個(gè)按鈕需要一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)、一對(duì)常閉觸點(diǎn)。所選擇的按鈕型號(hào)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(jì)序號(hào)1—1對(duì)常開(kāi)觸頭1—1對(duì)常閉觸頭D—結(jié)構(gòu)形式代號(hào)（光標(biāo)按鈕，內(nèi)有信號(hào)燈） 按鈕顏色的含義參見(jiàn)下表。表4—4選擇按鈕的顏色顏色含義說(shuō)明應(yīng)用舉例紅緊急危險(xiǎn)或緊急情況時(shí)操作急停黃異常異常情況時(shí)的操作干預(yù)、制止異常情況干預(yù)、重新起動(dòng)中斷了的自動(dòng)循環(huán)綠安全安全情況或正常情況準(zhǔn)備時(shí)操作起動(dòng)／、接通藍(lán)強(qiáng)制性的要求強(qiáng)制動(dòng)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(dòng)起動(dòng)／接通（優(yōu)先）停止／斷開(kāi)灰起動(dòng)／接通停止／斷開(kāi)黑起動(dòng)／接通停止／斷開(kāi)（優(yōu)先）由于實(shí)際情況中條件的限制，在選用按鈕顏色時(shí)雖然未能完全按上述規(guī)定選擇，但仍能滿足設(shè)計(jì)需要。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。（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(dòng)機(jī)兩臺(tái),與電動(dòng)機(jī)同軸的渦流測(cè)功機(jī),為防止全壓?jiǎn)?dòng)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(hào)設(shè)備名稱型號(hào)符號(hào)數(shù)量備注1三相異步電動(dòng)機(jī)JD2322M2鼠籠型，三角形連接2渦流測(cè)功機(jī)TB2電動(dòng)機(jī)的同軸負(fù)載3三相調(diào)壓器TSGC12/T14負(fù)荷開(kāi)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(dòng)準(zhǔn)備（紅）SB21工頻啟動(dòng)準(zhǔn)備（黃）SB311電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)（綠）SB412電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)（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(dòng)變阻器BX 716R4臺(tái)阻值范圍0~300Ω10接線柱2911電壓表T25VV2測(cè)勵(lì)磁電壓12電流表T25AA2測(cè)勵(lì)磁電流 第5章 變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺(tái)的安裝 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的安裝步驟及工藝要求變頻調(diào)速系統(tǒng)的兩臺(tái)主電動(dòng)機(jī)分別位于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的兩側(cè)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)由實(shí)驗(yàn)桌及控制板兩部分構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)桌上可擺放測(cè)量用儀表、儀器等物件，控制板與實(shí)驗(yàn)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(kāi)關(guān)位于右上角，為了便于操作控制按鈕在