【正文】 （ 3）其他保護 1）防止失速過電流。 2）超頻（超速）保護。過載檢出裝置與逆變器保護共用，但考慮低速運轉的過熱時，在異步電動機內埋入溫度檢出器，或者利用裝在逆變器內的電子熱保護來檢出過熱。因此采用風機熱繼電器或器件散熱片傳感器，檢出異常后停止逆變器。 6）冷 卻風機異常。逆變器負載側接地設計，為了保護逆變器，有時要有接地過電流保護功能。但瞬時停電時間在 10s 以上時，通常會使控制電路誤動作，主電路也不能供電，所以檢出后使逆變器停止工作。 4）瞬時停電保護。采用逆變器使電動機快速時，由于再生功率直流電路電壓將升高，有時超過容許值。過 負載是由于負載的 GD（慣性）過大或因負載過大使電機堵轉而產(chǎn)生的。逆變器輸出電流超過額定值，且持續(xù)通達規(guī)定的時間以上，為了防止逆變器期間、線路等損壞要停止運轉。變流器的 輸出電流達到異常值，也同樣停止逆變器運轉。 保護回路主要包括： （ 1） 逆變器保護 1）瞬時過電流保護。 4速度檢測電路 以裝在異步電動機軸上的速度檢測器（ TG、 PLG 等）的信號為速度信號，送入運算回路，根據(jù)指令和運算可使電動機按指令速度運轉。 3驅動電路 為驅動主電路器件的電路。 控制電路主要包括： 1運算電路 將外部的速度、轉矩等指令同檢測電路的電流、電壓信號進行比較運算，決定逆變器的輸出電壓、頻率。 在圖 41 點劃線內，僅以控制 A 部分構成控制電路時，無速度檢測電路，為開環(huán) 控制。 控制電路 給異步電動機供電（電壓、頻率可調）的主電路提供控制信號的回路，稱為控制電路。 4制動電路 異步電動機在再生制動區(qū)域使用時（轉差率為負），再生能量儲存于平波回路電容器中，使直流電壓升高。裝置容量小時，如果電源和主電路的構成器件有余量，可以省去電感采用簡單的平波電路。 2平波回路 在整流器 整流后的直流電壓中，含有電源 6倍頻率的脈動電壓，此外逆變器產(chǎn)生的脈動電流也使直流電壓變動。 1 整流器 最近大量使用的是二極管的變流器，如圖 42 所示，它把工頻電源變換為直流電源。圖 42示出了典型的電壓逆變器的例子，其住電路由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在整流和逆變時產(chǎn)生的電壓脈動的“平波回路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。對于需要精密速度或快速響應的場合，運算還應包含由變頻器主電路和傳動系統(tǒng)檢測出來的信號和保護電路信號，即防止因變頻器主電路的過電壓，過電流引起的損壞外就，還應保護異步電動機及傳動系統(tǒng)等。此電源輸出的電壓或電源及頻率，由控制回路指令進行控制。 機械手的 PLC 控制 30 變頻器的構成 異步電動機用變頻器調速運轉時的結構圖如圖 41 所示。 20 世紀 80 年代，作為變頻技術核心的 PWM 模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波 PWM 模式效果最佳。 20 世紀 60 年代以后，電力電子器件經(jīng)歷了 SCR(晶閘管 )、 GTO(門極可關斷晶閘管 )、 BJT(雙極型功率晶體管 )、 MOSFET(金屬氧化物場效應管 )、 SIT(靜電感應晶體管 )、 SITH(靜電感應晶閘管 )、 MGT(MOS 控制晶體管 )、 MCT(MOS 控制晶閘管 )、 IGBT(絕緣柵雙極型晶體管 )、 HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管 )的發(fā)展過程，器件的更新促進了電力電子變換技術的不斷發(fā)展。 電動機 3 主要用來控制機械手抓的加緊和放松，所承載負載 最小，因此可選用 Y263M14，功率 120W。 豎軸驅動電機承載整個機械手的所有負載，需要功率較大，而機械手主要用于生產(chǎn)線夾持較輕便物體，綜合考慮，豎軸選用 Y263M22，功率 250W，可滿足生產(chǎn)需要。 機械手的 PLC 控制 29 3． 3 機械手電機的選用 Y2 系列三相異步電動機具有結構新穎、造型美觀、噪音低、振動小、絕緣等級高等特點，產(chǎn)品現(xiàn)已達到九十年代國際先進水平，是 Y系列電機的更新產(chǎn)品 。數(shù)字越大，防護能力越強，如 IP44中第一位數(shù)字 “4” 表示電機能防止直徑或厚度大于 1毫米的固體進入電機內殼。定子繞組的連接只 能按規(guī)定方法連接，不能任意改變接法，否則會損壞三相電動機。 （ 3）周期斷續(xù) 周期斷續(xù)工作狀態(tài)是指電動機帶額定負載運行時，運行時間很短，使電動機的溫升達不到穩(wěn)態(tài)溫升；停止時間也很短，使電動機的溫升降不到零，工作周期小于 10min 的工作方式。 8．定額 定額是指三相電動機的運轉狀態(tài)，即允許連續(xù)使用的時間，分為連續(xù)、短時、周期斷續(xù)三種。 7．絕緣等級 絕緣等級是指三相電動機所采用的絕緣材料的耐熱能力，它表明三相電動機允許的最高工作溫度。 6．額定轉速 額定轉速表示三相電動機在額定工作情況下運行時每分鐘的轉速，用 nN表示，一般是略小于對應的同步轉速 n1。 三相異步電動機的額定功率與其他額定數(shù)據(jù)之間有如下關系式 式中 —— 額定功率因數(shù) —— 額定效率 5．額定頻率 機 座 號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 定子鐵心外徑（ mm） 120 145 167 210 245 280 327 368 423 中心高度（ mm） 90 100 112 132 160 180 225 250 280 機 座 號 11 12 13 14 15 定子鐵心外徑（ mm） 560 650 740 850 990 中心高度（ mm） 375 450 500 560 620 NNNNN IUP ??c o s3?N?cosN? 機械手的 PLC 控制 28 額定頻率是指電動機所接的交流電源每秒鐘內周期變化的次數(shù)，用 fN 表示。 4．額定電流 額定電流是指三相電動機在額定電源電壓下，輸出額定功率時，流入定子繞組的線電流，用 IN 表示，以安（ A）為單位。 5%。 3．額定電壓 額定電壓是指接到電動機繞組上的線電壓，用 UN 表示。 nn ?11nn?11n nns ?? emT111 ??? n nnsnn ?1011 ??? n nnsemTnn ?1異步電動機 中心高度 200mm 6極 2號鐵心 長機座（ M—— 中機座） （ S—— 短機座） 機械手的 PLC 控制 27 表 311 小型異步三相電動機 表 312 中型異步三相電動機 中、小型三相異步電動機的機座號與定子鐵心外徑及中心高度的關系見表 311和表 312。銘牌上注明這臺三相電動機的主要技術數(shù)據(jù)，是選 擇、安裝、使用和修理（包括重繞組）三相電動機的重要依據(jù)，銘牌的主要內容如下。 一般情況下，額定運行時 =1% ～ 5% 。當異步電動機處于電動狀態(tài)運行時，電磁轉矩 和轉速 n 同向。由此可見 ， 且 ，是異步電動機工作的必要條件， “ 異步 ” 的名稱也由此而來。三相電動機的轉子轉速 n始終pfn 601 ?pfn 601 ?NSn0n異步電動機模型籠型轉子 機械手的 PLC 控制 26 不會加速到旋轉磁場的轉速 n1。流過電流的轉子導體在磁場中要受到電磁力作用，力 F的方向可用左手定則確定，如圖 39 所示。 電動機內必須有一個以 n0 旋轉的磁場。 圖 39 三相電動機的轉動原理 圖 310 原理：定子旋轉磁場以速度 n0切割轉子導體感生電動勢（發(fā)電機右手定則），在轉子導體中形成電流，使導體受電磁力作用形成電磁轉矩，推動轉子以轉速 n順 n0 方向旋轉（電動機左手定則），并從軸上輸出一定大小的機械功率。設旋轉磁場按順時針方向旋轉，且某時刻為上為北極 N下為南極 S，如圖 310 所示。旋轉磁場的磁力線被轉子導體切割，根據(jù)電磁感應原理，轉子導體產(chǎn)生感應電動勢。因此，三相電動機定子旋轉磁場每分鐘的轉速 n定子電流頻率 f及磁極對數(shù) p之間的關系是 3． 3 三相電動機的轉動原 理 圖 39為三相異步電動機轉動原理示意圖。 以上分析的是電動機產(chǎn)生一對磁極時的情況，當定子繞組連接形成的是兩對磁極時，運用相同的方法可以分析出此時電流變化一個周期，磁場只轉動了半圈，即轉速減慢了一半。即轉 1周，如圖 38（ a）所示。如圖 38（ c）所示；當 時合成磁場方向旋轉了 300176。 當 時，即經(jīng)過 1/4 周期后， 由零變成正的最大值， 仍為負值， 已變成負值，如圖 38（ b）所示，這時合成磁場的方位與 時相比，已按逆時針方向轉過了 90176。 圖 兩極旋轉磁場示意圖 圖 38 空間 120 度 對稱分布的三相繞組通過三相對稱的交流電流時，產(chǎn)生的合成磁場為極對數(shù) p=1 的空間旋轉磁場，每電源周期旋轉一周，即兩個極距； 178。 圖 三相交流電流波形圖 設 為了分析方便，假設電流為正值時，在繞組中從始端流向末端，電流為負值時，在繞組中從末端流向首端。三相繞組的首端 U1, V1, W1接在三相對稱電源上，有三相對稱電 流通過三相繞組。如圖 所示， U1U2, V1V2, W1W2為三相定子繞組，在空間彼此相隔 120176。 3． 2 三相交流電機工作原理 1．三相交流電機的旋轉磁場 三相異步電動機轉子之所以會旋轉、實現(xiàn)能量轉換，是因為轉子氣隙內有一個旋轉磁場。三相異步電動機的定子與 機械手的 PLC 控制 23 轉子之間的 空氣隙，一般僅為 ～ 。端蓋除了起防護作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉子軸。 100kW 以下的異步電動機一般采用鑄鋁轉子。 機械手的 PLC 控制 22 1— 集電環(huán)； 2— 電刷； 3— 變阻器 圖 34 繞線形轉子與外加變阻器的連接 ② 籠形繞組 在轉子鐵心的每一個槽中插入一根銅條，在銅條兩端各用一個銅環(huán)（稱為端環(huán)）把導條連接起來，稱為銅排轉子，如圖 35（ a）所示。 （ 2）轉子繞組 異步電動機的轉子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉子異步電動機與籠形異步電動機。這六個出線端在接線 機械手的 PLC 控制 21 盒里的排列如圖 33所示，可以接成星形或三角形。中、小型三相電動機多采用圓漆包線，大、 中型三相電動機的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內。電角度。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成。鐵心內圓有均勻分布的槽口，用來嵌放定子繞圈。 （ 2）定子鐵心 異步電動機定子鐵心是電動機磁路的一部分，由 ～ 厚表面涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓而成，如圖 32所示。 接線盒：一般是用鑄鐵澆鑄，其作用是保護和固定繞組的引出線端子。 機械手的 PLC 控制 20 端蓋：用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型， 它的作用是把轉子固定在定子內腔中心，使轉子能夠在定子中均勻地旋轉。中、小型三相電動機的機座還有兩個端蓋支承著轉子，它是三相電動機機械結構的重要組成部分。 （ 1）外殼