【正文】 ..................................................................................................21 謝辭 ................................................................................................................................23 5 引言 課題背景 交流異步電機由于結(jié)構(gòu)簡單、維修容易等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)及其他生產(chǎn)當中。解決整套電機系統(tǒng)的電力拖動方面的一系列問題。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 1 基于 PLC的交流電動機的調(diào)速控制設(shè)計 系 部 ： 機 電 工 程 系 學生姓名 ： 專業(yè)班級 ： 機 電 10C3 班 學 號 ： 101011312 指導教師 ： 年 月 日 2 聲 明 本人所呈交的 基于 PLC 的交流電動機的調(diào)速控制設(shè)計 ，是我在指導教師的指導和查閱相關(guān)著作下獨立進行分析研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 作者簽名： 日期： 3 【摘要】 本設(shè)計將運用先進的 PLC 控制技術(shù)，配合變頻調(diào)速裝置，設(shè)計電機運行工藝，考慮到電機的啟動、運行、調(diào)速和制動的特性，系統(tǒng)中從而達到最終準確實現(xiàn)對電機調(diào)速的控制。 本文首先，研究交流電動機的工作原理及變頻調(diào)速控制的原理，對設(shè)計方案進行研究、提出設(shè)計方法和手段； 然后，根據(jù)對設(shè)計方案的分析，完成設(shè)計由 PLC 為核心控制變頻調(diào)速的系統(tǒng)，由 PLC 完成電機速度的數(shù)據(jù)采集，達到對變頻器的控制，最終實現(xiàn)對 電機進行變頻轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，實現(xiàn)能源充分利用，達到生產(chǎn)的要求。然而國內(nèi)交流電動機絕大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串電阻分段控制的交流繞線式電機繼電器接觸器系統(tǒng)，設(shè)備陳舊、技術(shù)落后。 上述問題使電機運行的可靠性和安全性不能得到有效的保障。另外，變頻技術(shù)是近年來國際家電領(lǐng)域全面開發(fā)和應(yīng)用的一項高新技術(shù)，能夠?qū)?50Hz 的固定供電頻率轉(zhuǎn)換 為 30130Hz 的變化頻率，實現(xiàn)電動機運轉(zhuǎn)頻率的自動調(diào)節(jié)，達到節(jié)能和提高效率的目的。 第一章 緒論 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理 三相交流異步 電 動 機是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的設(shè)備。 三相交流異步 電動機的工作原理是建立在電磁感應(yīng)定律、全電流 定律、電路定律和電磁力定律等基礎(chǔ)上的。電動勢的方向由右手定則來確定。在電動勢的作用下，閉合的導條中就產(chǎn)生電流。由電磁力進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動起來。變轉(zhuǎn)差率可以通過定子調(diào)壓，轉(zhuǎn)子串電阻，串級調(diào)速等實現(xiàn)）。 變極調(diào)速 這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接紅方式來改變籠型電動機定子極對數(shù)達到調(diào)速目的。 變頻調(diào)速 變頻調(diào)速是改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。其特點：效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗； 應(yīng)用范圍廣，可用于籠型異步電動機； 調(diào)速范圍大，特性硬，精度高； 技術(shù)復(fù)雜，造價高，維護檢修困難。 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 串級調(diào)速方法：串級調(diào)速是指繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉(zhuǎn)差，達到調(diào)速的目的。根據(jù)轉(zhuǎn)差功率吸收利用方式，串級調(diào)速可分為電機串級調(diào)速、機械串級調(diào)速及晶閘管串級調(diào)速形式，多采用晶閘管串級調(diào)速。 本方法適合于風機、水泵及軋鋼機、礦井提升機、擠壓機上使用。串入的電阻越大，電動機的轉(zhuǎn)速越低。屬有級調(diào)速，機械特性較軟。由于電動 機的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，因此最大轉(zhuǎn)矩下降很多，其調(diào)速范圍較小，使一般籠型電動機難以應(yīng)用。為了擴大穩(wěn)定運行范圍，當調(diào)速在 2：1 以上的場合應(yīng)采用反饋控制以達到自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速目的。晶閘管調(diào)壓方式為最佳。 調(diào)壓調(diào)速一般適用于 100KW 以下的生產(chǎn)機械。由于在變頻調(diào)速時轉(zhuǎn)差功率不變，在各種異步電機調(diào)速系統(tǒng)中效率較高，同時性能也最好，故是交流調(diào)速的主要發(fā)展方向。對電機的調(diào)速有兩個方向的能力，線面進行分析： 這是考慮從基頻 (電動機額定頻率 AN)向下調(diào)速的情況，為了保持電動機的負載能力， 應(yīng)保持氣隙主磁通Φ m不變， 這就要求降 低供電頻率的同時降低感應(yīng)電動勢，保持 E1/ f1 = 常數(shù)， 即保持電動勢和頻率之比為常數(shù)進行控制。 但是， E1難于檢測和直接控制。這就是恒壓頻比，是近似的恒磁通控制。 2 .基頻以上的弱磁變頻調(diào)速 這是考慮由基頻開始向上調(diào)速的情況，頻率由額定值 .f1n向上增大，但電壓 8 U1受額定電 壓 U1N的限制不能再升高，只能保持 U1 =U1n不變。 綜合兩種情況，異步電動機變頻調(diào)速的基本控制方式如圖 ，為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)和恒功率區(qū)，低頻調(diào)速時通過電壓補償?shù)姆绞絹肀３趾戕D(zhuǎn)矩。 通用變頻器由主電路和控制回路組成。主電路包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)（又稱平波回路）、逆變器。它的作用是把工頻電源變換成直流電源。由于逆變器的負載為異步電動機，屬于感性負載。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會 有無功功率的交換，這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件 — 電容器或電感器來緩沖，所以中間直流環(huán)節(jié)實際上是中間儲能環(huán)節(jié)。與整流器的作用相反，逆變器是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率。通過有規(guī)律的控制逆變器中主開關(guān)的導通和斷開，可以得到任意頻率的三相交流輸出波形?？刂苹芈烦Ｓ蛇\算電路，檢測電路，控制信號的輸入、輸出電路，驅(qū)動電路和制動電路等構(gòu)成?？刂品绞接心M控制或數(shù)字控制 . 變頻器的控制方式 電壓 /頻率 (U/f)恒定控制：這種控制方法在低頻時定子電壓較低，定子漏抗壓降所占的份量不能忽略，因此需要人為地把電壓抬高一些，用以補償定子壓降，負載不同時需要補償?shù)亩ㄗ訅航抵狄膊灰粯?，在控制軟件中備有不同斜率的補償特性，以便用戶選擇。 直接轉(zhuǎn)矩控制：也叫直接自控，它避開了矢量控制中的兩次坐標變換及求矢量模與相角的復(fù)雜計算工作，直接在定子坐標系上計算電動機的轉(zhuǎn)矩與磁通，使轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時間控制在一拍以內(nèi)，且無超調(diào)，控制性能