【正文】 畢業(yè)論文作者（簽字）： 簽字日期： 年 月 日 。重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 參考文獻(xiàn) 23 參考文獻(xiàn) [1]胡淑珍 .電機(jī)及拖動(dòng)技術(shù) .冶金工業(yè)出版社， 2020年 . [2]董霞 .機(jī)械工程控制基礎(chǔ) .機(jī)械工業(yè)出版社， 2020年 . [3]王占奎 .交流變頻調(diào)速應(yīng)用例集 .北京科學(xué)出版社， 1995年 . [4]王庭有 .可編程控制器原理及應(yīng)用 .國防工業(yè)出版社， 2020年 . [5]孫梅 .自動(dòng)控制原理 .北京交通大學(xué)出版社， 2020年 . [6]周斐 .變頻器技術(shù)與應(yīng)用 .南京大學(xué)出版社， 2020年 . [7]徐志軍 .大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷捌鋺?yīng)用 .成都電子科技大學(xué)出版社 ,2020. [8]王兆義 .小型可編程控制實(shí)用技術(shù) .北京機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [9]閻石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) .北京高等教育出版社， 2020. [10]魏斯 .機(jī)床數(shù)控技術(shù) .大連理工大學(xué)出版社， 2020. [11]廖常初 .PLC編程及應(yīng)用 .北京機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [12]苗濤，曹云東 .利用 PLC模擬量控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速 .科技信息， 2020(4). [13]李德俊 .電機(jī)控制與維修 .北京化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [14]羅平 .PLC模擬量控制在變頻調(diào)速的應(yīng)用 .變頻器世界， 2020（ 5） . 24 論文原創(chuàng)性聲明 本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，論文中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo) 注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。為此唐老師花費(fèi)了大量的精力！ 在此我深深的感謝老師對(duì)我的幫助和指導(dǎo)。唐老師知識(shí)淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。其中最值得感謝的要算我們的論文老師唐 曉慶講師了。重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 致謝 22 致 謝 通過這幾個(gè)月的查找資料、整理材料以及論文的寫作，今天終于在這里寫謝辭了。通過改變定子繞組的供電頻率 f 來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)差率 s 一定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n基本上正比于 f。 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 6 結(jié)論 21 6 結(jié) 論 根據(jù) PLC 控制電動(dòng)機(jī)在 8個(gè)頻率段進(jìn)行控制時(shí)，可畫出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化曲，如下圖所示： 圖 6－ 1 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 變化曲線圖 由此圖可知：頻率開始由 開始變化，變速 8 次后頻率為起始頻率進(jìn)行循環(huán)工作。 ， PLC 程序開始工作，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)運(yùn)行。 ，設(shè)置變頻器的各項(xiàng)參數(shù)。根據(jù)前面的分析，進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試，用 PLC 控制變頻器，在用變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 I/O 地址分配表： 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 變頻調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 19 表 51 I/O地址分配表 輸入設(shè)備 符號(hào) 輸入地址 輸出設(shè)備 符號(hào) 輸出地址 正轉(zhuǎn)啟動(dòng)反轉(zhuǎn)按鈕 SB1 正轉(zhuǎn)接觸器線圈 KM1 停止按鈕 SB2 反轉(zhuǎn)接觸器線圈 KM2 SW1 SB3 7端口狀態(tài)指示 KM3 SW2 SB4 8端口狀態(tài)指示 KM4 SW3 SB5 9端口狀態(tài)指示 KM5 梯形圖程序： 圖 51 梯形圖 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 變頻調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 20 軟件系統(tǒng)調(diào)試： 控制系統(tǒng)必須進(jìn)行調(diào)試后投入實(shí)際生產(chǎn)之中，在這之前，以便發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。使用觸摸屏后使得操作簡單，靈活方便，從而增加變頻調(diào)速系統(tǒng) 功能的實(shí)用性。觸摸屏的使用，避免使用大量的硬件設(shè)施降低了成本和由此而帶來的故障隱患。 （四）在選擇硬件時(shí)考慮日后對(duì)產(chǎn)品更新升級(jí)和改進(jìn)應(yīng)適當(dāng)留有一定的余量。 （二）保證數(shù) 控系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、和可靠的運(yùn)行。 PLC 輸出地址 、 、 分別接 9，控制其八段頻率。 PLC 輸出地址 接端子 6，對(duì)應(yīng)的地址 COM 接端子 3。 圖 51 PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 5 變頻調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 18 控制回路接線： PLC 輸出地址 接端子 5，對(duì)應(yīng)的地址 COM 接端子 3。使用到的實(shí)驗(yàn)設(shè)備具體有： S7200 PLC 一臺(tái)，上位機(jī)觸摸屏一個(gè)，擴(kuò)展模塊一塊（ EM235 型模擬量 4 輸入 1 輸出），程序編程電纜線，模擬量輸入開關(guān)一套， PLC 控制變頻調(diào)速實(shí)驗(yàn)?zāi)K一個(gè)， 400VA 自偶變壓器一臺(tái)，可測速三相異步電機(jī)系統(tǒng)一套。 三相異步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)以可編程序控制器（ PLC）作 為核心的控制部件，通過 PLC 的模擬量輸出口實(shí)現(xiàn)變頻器的頻率設(shè)定；通過 PLC 輸出口對(duì)變頻器數(shù)字輸入口的控制，實(shí)現(xiàn)體統(tǒng)的正常運(yùn)行。 （三）控制方式需滿足負(fù)載正常工作特性。變頻器與負(fù)載的額定電壓相等。因此當(dāng)磁通量增加時(shí)，將產(chǎn)生磁飽和，造成實(shí)際磁通量增加不上去，產(chǎn)生電流波形畸變，消弱電磁力矩，影響機(jī)械特性。 理論上這種新的平衡對(duì)機(jī)械特性影響不大。其中定子電流 I 分成兩部分：少部分 1I 用于建立主磁場磁通 ? ，大部分 2I 用于產(chǎn)生電磁力帶動(dòng)機(jī)械負(fù)載。 V/F 控制原理 由電機(jī)學(xué)理論，交流異步電機(jī)的定子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢是定子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁力線的結(jié)果，起有效值計(jì)算如下： 式中 K—— 與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)； ? —— 磁 通。一般異步電機(jī)在額定負(fù)載下的 s=（ 1～ 6） %?？梢姶艠O對(duì)數(shù) p越多，轉(zhuǎn)速 N越慢。 電機(jī)磁場的轉(zhuǎn)速稱為同步轉(zhuǎn)速，用 n 表示 ： ? ?min/60 rpfn ?重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4變頻器及變頻調(diào)速原理 16 式中： f— 三相交流電源頻率，一般為 50Hz； p— 磁極對(duì)數(shù)。 變頻調(diào)速原理 變頻調(diào)速是通過改變電機(jī)定子繞組供電的頻率來達(dá)到調(diào)速的目的。 圖 43交直交變頻器主電路 :以裝在異步電動(dòng)機(jī)軸機(jī)上的速度檢測器的信號(hào)為速度信號(hào)，送入運(yùn)算回路，根據(jù)指令和運(yùn)算可使電動(dòng)機(jī)按指令速度運(yùn)轉(zhuǎn)。 ：驅(qū)動(dòng)主電路器件的電路。 重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4變頻器及變頻調(diào)速原理 15 （二）控制電路是給異步電動(dòng)機(jī)供電（電壓、頻率可調(diào)）的主電路提供控制信號(hào)的回路，它有頻率、電壓的“運(yùn)算電路”，主電路的“電壓、電流檢測電路”，電動(dòng)機(jī)的“速度檢測電路”，將運(yùn)算電路的控制信號(hào)進(jìn)行放大的“驅(qū)動(dòng)電路”，以及逆變器和電動(dòng)機(jī)的“保護(hù)電路”組成。 ：同整流器相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率 的交流功率，以所確定的時(shí)間使 6 個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷就可以得到 3 相交流輸出。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng)電壓（電流）。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn)。它主要由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回路”，以及 將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。 變頻器的原理 圖 41 SPWM交直交變壓變頻原理圖 圖 42 交直交通用變頻器系統(tǒng)框圖 （一）主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類 :電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。 6. 減少機(jī)械傳動(dòng)部件 由于目前矢量控制變頻器加上同步電機(jī)就能實(shí)現(xiàn)高效的轉(zhuǎn)矩輸出 , 從而節(jié)省齒輪箱等機(jī)械傳動(dòng)部件 , 最終構(gòu)成直接變頻傳動(dòng)系統(tǒng)。 離心風(fēng)機(jī)或水泵采用變頻器后都能大幅度地降低能耗，這在 十幾年的工程經(jīng)驗(yàn)中已經(jīng)得到體現(xiàn)。 。 。在一些工況下其配電系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了最高極限，其直接工頻啟動(dòng)電機(jī)所產(chǎn)生的電涌就會(huì)對(duì)同網(wǎng)上的其他用戶產(chǎn)生嚴(yán)重的影響 , 從而將受到電網(wǎng)運(yùn)行商的警告 , 甚至罰款。 2. 啟動(dòng)時(shí)需要的功率更低。一旦頻率和電壓的關(guān)系建立，變頻器就可以按照 V/F 或矢量控制方式帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行工作。這個(gè)電流值將大大增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力 并產(chǎn)生熱量，從而降低電機(jī)的壽命。 。 變頻器的功能 變頻調(diào)速能夠應(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，因此可以方便地控制機(jī)械傳動(dòng)的上升、下降和變速運(yùn)行。 dtdPJTTnLe???重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4變頻器及變頻調(diào)速原理 13 4 變頻器及變頻調(diào)速原理 變頻器 平時(shí)我們提到的變頻調(diào)速起主要功能就是提供電動(dòng)機(jī)原動(dòng)力（電能）的設(shè)備，即變頻器。為了使三相異步電機(jī)具有可控性、客觀性，必須對(duì)其進(jìn)行簡化，使其成為一個(gè)線性、解耦的系統(tǒng)。由于定子和轉(zhuǎn)子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致其夾角 ? 不斷變化，使互感矩陣為非線性。 由以上方程可知，異步電機(jī)的非線性強(qiáng)耦合主要表現(xiàn)在磁鏈方程和轉(zhuǎn)矩方程中，既存在定子和轉(zhuǎn)子 之間的耦合，也存在三相繞組間的交叉耦合。否則，就是重選電動(dòng)機(jī)。 29550N PT n?22co sTT K I ???重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 三相異步電機(jī)及其數(shù)學(xué)模型 11 最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率為 Sm，此時(shí)的 Sm叫做臨界轉(zhuǎn)差率，見圖 36（ a），最大轉(zhuǎn)矩Tm 與額定轉(zhuǎn)矩 TN之比稱為電動(dòng)機(jī)的過載系數(shù) ?，即 ?= Tm/ TN（一般三 相異步的過載系數(shù)在 ? 之間。 （二）最大轉(zhuǎn)矩 Tm Tm又稱為臨界轉(zhuǎn)矩，是電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩。 當(dāng)忽略電動(dòng)機(jī)本身機(jī)械摩擦轉(zhuǎn)矩 T0時(shí)，阻轉(zhuǎn)矩近似為負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL，電動(dòng)機(jī)作等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩 T必與阻轉(zhuǎn)矩 TL相等，即 T= TL。 式中 P2是電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，其單位是瓦特， n 的單位是轉(zhuǎn) /分， TN的單位是牛 圖 35 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線 機(jī)械特性曲線 在一定的電源電壓 U1和轉(zhuǎn)子電阻 R2下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)差率 n 之間的關(guān)系曲線 T=f(s)或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線 n=f(T)，稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性