【正文】 的外表要求散熱性能好，所以一般都鑄有散熱片。軸承蓋：也是鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型的，它的作用是固定轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子不能軸向移動，另外起存放潤滑油和保護軸承的作用。吊環(huán)：一般是用鑄鋼制造，安裝在機座的上端，用來起吊、搬抬三相電動機。由于硅鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，所以減少了由于交變磁通通過而引起的鐵心渦流損耗。 （a）定子鐵心 （b）定子沖片 圖 32 定子鐵心及沖片示意圖 （3）定子繞組 定子繞組是三相電動機的電路部分，三相電動機有三相繞組，通入三相對稱電流時，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差120176。線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制。定子三相繞組的六個出線端都引至接線盒上，首端分別標(biāo)為 U1, V1, W1 ，末端分別標(biāo)為 U2, V2, W2 。 （a）星形連接 （b）三角形連接 圖 33 定子繞組的聯(lián)結(jié)2．轉(zhuǎn)子部分（1）轉(zhuǎn)子鐵心 是用 厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路的一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。 ① 繞線形繞組 與定子繞組一樣也是一個三相繞組，一般接成星形，三相引出線分別接到轉(zhuǎn)軸上的三個與轉(zhuǎn)軸絕緣的集電環(huán)上，通過電刷裝置與外電路相連，這就有可能在轉(zhuǎn)子電路中串接電阻或電動勢以改善電動機的運行性能，見圖 34。也可用鑄鋁的方法，把轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和端環(huán)風(fēng)扇葉片用鋁液一次澆鑄而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子，如圖35（b）所示。 （a）銅排轉(zhuǎn)子 （b）鑄鋁轉(zhuǎn)子 圖 35 籠形轉(zhuǎn)子繞組3．其他部分 其他部分包括端蓋、風(fēng)扇等。風(fēng)扇則用來通風(fēng)冷卻電動機。氣隙太大，電動機運行時的功率因數(shù)降低；氣隙太小，使裝配困難，運行不可靠，高次諧波磁場增強，從而使附加損耗增加以及使啟動性能變差。下面來討論旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生。接成 Y 形。設(shè)電源的相序為 U, V, W, 的初相角為零，如圖 36 波形圖所示。 當(dāng) 的瞬間， =0， 為負值， 為正值，根據(jù)”右手螺旋定則” ，三相電流所產(chǎn)生的磁場疊加的結(jié)果，便形成一個合成磁場，如圖 37（a）所示，可見此時的合成磁場是一對磁極（即二極） ，右邊是 N 極，左邊是 S 極。某相繞組中電流達到最大值時，磁極軸線恰好旋轉(zhuǎn)到該相繞組軸線上。 應(yīng)用同樣的方法，可以得出如下結(jié)論：當(dāng) 時，合成磁場就轉(zhuǎn)過了 180176。如圖 38（d）所示；當(dāng) 時合成磁場旋轉(zhuǎn)了 360176。 由此可見，對稱三相電流 分別通入對稱三相繞組 U1U2, V1V2, W1W2中所形成的合成磁場，是一個隨時間變化的旋轉(zhuǎn)磁場。Vi iuiviwiu0 ?t3??3????三 相 電 流 波 形U UVV WW1 11222?t=Iu=m0 U UVV WW1 11222?t=???Iw=mU UVV WW1 11222?t=???Iv=mU UVVWW1 11222?t=???Iw=m??90t? ViWi ??0t???18t??30t???360ti,WVUi, 由此類推，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場具有 p 對極時（即磁極數(shù)為 2p） ，交流電每變化一個周期，其旋轉(zhuǎn)磁場就在空間轉(zhuǎn)動 1/p 轉(zhuǎn)。 三相交流電通入定子繞組后，便形成了一個旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速 。轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有電流流過。根據(jù)右手定則，在上半部轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電動勢和電流方向由里向外，用⊙表示；在下半部則由外向里，用⊕表示。(n不能等于 n0)特點：－實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的前提；電動運行時 n 恒不等于 n0（異步）－必要條件 nn0； 建立轉(zhuǎn)矩的電流由感應(yīng)產(chǎn)生。電磁力作用于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上，對轉(zhuǎn)軸形成電fn601?pfn601?NS n0異 步 電 動 機 模 型籠 型 轉(zhuǎn) 子磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按照旋轉(zhuǎn)磁場的方向旋轉(zhuǎn)起來，轉(zhuǎn)速為 n。因為只有這樣，轉(zhuǎn)繞組與旋轉(zhuǎn)磁場之間才會有相對運動而切割磁力線，轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體中才能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子按照旋轉(zhuǎn)磁場的方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。 轉(zhuǎn)差率 旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速 n1 與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 之差與同步轉(zhuǎn)速 n1 之比稱為異步電動機轉(zhuǎn)差率 s ， 即 , 轉(zhuǎn)差率是異步電動機的一個基本參數(shù)，對分析和計算異步電動機的運行狀態(tài)及其機械特性有著重要的意義。轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動時， n=0, ； 當(dāng) 時， ，可知異步電動機處于電動狀態(tài)時，轉(zhuǎn)差率的變化范圍總在 0 和 1 之間，即 0 ＜ s ＜1 。 主要系列 在三相電動機的外殼上，釘有一塊牌子，叫銘牌。 1．型號 國產(chǎn)中小型三相電動機型號的系列為 Y 系列，是按國際電工委員會 IEC 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計生產(chǎn)的三相異步電動機，它是以電機中心高度為依據(jù)編制型號譜的，如 Y200L26 * 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(guān)系見表311 和表 312。 2．額定功率 額定功率是指在滿載運行時三相電動機軸上所輸出的額定機械功率，用表示，以千瓦（kW）或瓦（W）為單位。三相電動機要求所接的電源電壓值的變動一般不應(yīng)超過額定電壓的177。電壓過高，電動機容易燒毀；電壓過低，電動機難以啟動，即使啟動后電動機也可能帶不動負載，容易燒壞。若超過額定電流過載運行，三相電動機就會過熱乃至燒毀。我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)電源頻率為 50Hz。如 n1=1 500r/min，則 nN =1 440r/min。三相電動機的絕緣等級和最高允許溫度參見表 。1）連續(xù) 連續(xù)工作狀態(tài)是指電動機帶額定負載運行時，運行時間很長，電動機的溫升可以達到穩(wěn)態(tài)溫升的工作方式2）短時 短時工作狀態(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；停機時間很長，使電動機的溫升可以降到零的工作方式。 9．接法 三相電動機定子繞組的連接方法有星形（Y）和三角形（△）兩種。 10．防護等級防護等級表示三相電動機外殼的防護等級，其中 IP 是防護等級標(biāo)志符號，其后面的兩位數(shù)字分別表示電機防固體和防水能力。第二位數(shù)字“4”表示能承受任何方向的濺水。外殼防護等級 IP54，它具有良好的起動性能和運行性能，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維修方便等特點，電機采用 E 級或 B 級絕緣，外殼防護等級為 IP44，冷卻方式為 ICO141，額定頻率為 50Hz，額定電壓為 380V。 橫軸主要驅(qū)動橫臂的左右運動，承載重量較小，選用 Y263M12，功率180W，即可滿足生產(chǎn)需要。第四章 變頻器變 頻 技 術(shù) 是 應(yīng) 交 流 電 機 無 級 調(diào) 速 的 需 要 而 誕 生 的 。 20 世 紀(jì) 70 年 代 開 始 ， 脈 寬 調(diào) 制 變 壓變 頻 (PWM－ VVVF)調(diào) 速 研 究 引 起 了 人 們 的 高 度 重 視 。 20 世 紀(jì) 80 年 代 后 半 期 開 始 ， 美 、 日 、 德 、英 等 發(fā) 達 國 家 的 VVVF 變 頻 器 已 投 入 市 場 并 獲 得 了 廣 泛 應(yīng) 用 。通常由變頻器主電路（IGBT、BJT、或 GTO 做逆變元件）給異步電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源。而控制指令則根據(jù)外部的運轉(zhuǎn)指令進行運算獲得。圖 41 變頻器的構(gòu)成 圖 42 典型的電壓型逆變器一例主電路給異步電動機提供調(diào)速調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，稱為主電路。另外，異步電動機需要制動時，有時需附加“制動回路” 。也可用兩組晶體管變流器構(gòu)成可逆變器，由于其功率方向可逆，可以進行再生運轉(zhuǎn)。為了抑制波動，采用電感和電容吸收脈動電壓（電流） 。3 逆變器同整流器相反，逆變器的作用是將直流功率變換為所要求頻率的交流功率，根據(jù) PWM 控制信號使 6 個開關(guān)器件導(dǎo)通、關(guān)斷，就可以得到三相頻率相同的交流輸出。一般說來，由機械系統(tǒng)（含電動機）慣量積蓄的能量比電容能儲存的能量大，需要快速制動時，可用逆變器向電源反饋或設(shè)置制動回路（開關(guān)和電阻）把再生功率消耗掉，以免直流電路電壓升高。如圖 41 所示，控制電路由以下電路組成，頻率、電壓的“運算電路” ，主電路的“電壓/電流檢測電路” ，電動機的“速度檢測電路” ，將運算電路的控制回路信號進行放大的“驅(qū)動電路” ，以及逆變器和電動機的“保護電路”。在控制電路 B 部分增加了速度檢測電路，即增加了速度指令，可以對異步電動機的速度進行控制更精確的閉環(huán)控制。2 電壓/電流檢測電路與主回路電位隔離，檢測電壓、電流等。它使主電路器件導(dǎo)通、關(guān)斷。5 保護電路檢測主電路的電壓、電流等，當(dāng)發(fā)生過載或過電壓等異常時，為了防止逆變器和異步電動機損壞，使逆變器停止工作或抑制電壓、電流值。由于逆變器負載側(cè)短路等，流過逆變器器件的電流達到異常值（超過容許值）時，瞬時停止逆變器運轉(zhuǎn)，切斷電流。2）過載保護。恰當(dāng)?shù)谋Ｗo需要反時限特性，采用熱繼電器或者電子熱保護（使用電子電路） 。3）再生過電壓保護?？梢圆扇⊥Ｖ鼓孀兤鬟\轉(zhuǎn)或快速減速的辦法，防止過電壓。對于數(shù)毫秒以內(nèi)的瞬時停電，控制電路工作正常。5）接地過電流保護。但為了確保人身安全，需要裝設(shè)漏電斷路器。有冷卻風(fēng)機的裝置，當(dāng)風(fēng)機異常時裝置內(nèi)的溫度將上升。（2）異步電動機的保護1）過載保護。動作頻繁時，可以考慮減輕電動機負載、增加電動機及逆變器容量等。逆變器的輸出頻率或者異步電動機的速度超過規(guī)定值時，逆變器停止運轉(zhuǎn)。急加速時，如果異步電動機跟蹤遲緩，則過電流保護電路動作，運轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)進行（失速） ，所以，在負載電流 減小之前要進行控制，抑制頻率上升或使頻率下降。2）防止失速再生電壓。 變頻器的分類和控制方式變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開關(guān)方式分類，可以分為 PAM 控制變頻器、PWM 控制變頻器和高載頻 PWM 控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為 V/f 控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等?！　?1) V/f 控制　　 V/f 控制是為了得到理想的轉(zhuǎn)矩速度特性，基于在改變電源頻率進行調(diào)速的同時，又要保證電動機的磁通不變的思想而提出的，通用型變頻器基本上都采用這種控制方式?！　?2) 轉(zhuǎn)差頻率控制　　轉(zhuǎn)差頻率控制是一種直接控制轉(zhuǎn)矩的控制方式，它是在 V/f 控制的基礎(chǔ)上，按照知道異步電動機的實際轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電源頻率，并根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩來調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，就可以使電動機具有對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。(3) 矢量控制　　矢量控制是通過矢量坐標(biāo)電路控制電動機定子電流的大小和相位，以達到對電動機在 d、q、0 坐標(biāo)軸系中的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流分別進行控制，進而達到控制電動機轉(zhuǎn)矩的目的。例如形成開關(guān)次數(shù)最少的 PWM 波以減少開關(guān)損耗?！　』谵D(zhuǎn)差頻率的矢量控制方式與轉(zhuǎn)差頻率控制方式兩者的定常特性一致，但是基于轉(zhuǎn)差頻率的矢量控制還要經(jīng)過坐標(biāo)變換對電動機定子電流的相位進行控制，使之滿足一定的條件，以消除轉(zhuǎn)矩電流過渡過程中的波動。但是，這種控制方式屬于閉環(huán)控制方式，需要在電動機上安裝速度傳感器，因此，應(yīng)用范圍受到限制。這種控制方式調(diào)速范圍寬，啟動轉(zhuǎn)矩大，工作可靠，操作方便，但計算比較復(fù)雜，一般需要專門的處理器來進行計算，因此，實時性不是太理想，控制精度受到計算精度的影響。即使在開環(huán)的狀態(tài)下，也能輸出 100%的額定轉(zhuǎn)矩，對于多拖動具有負荷平衡功能。例如在高壓變頻器的控制應(yīng)用中，就成功的采用了時間分段控制和相位平移控制兩種策略，以實現(xiàn)一定條件下的電壓最優(yōu)波形。2 智能控制方式　　智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制等。(1) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方式應(yīng)用在變頻器的控制中，一般是進行比較復(fù)雜的系統(tǒng)控制，這時對于系統(tǒng)的模型了解甚少，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既要完成系統(tǒng)辨識的功能，又要進行控制。但是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)太多或者算法過于復(fù)雜都會在具體應(yīng)用中帶來不少實際困難。模糊控制的關(guān)鍵在于論域、隸屬度以及模糊級別的劃分，這種控制方式尤其適用于多輸入單輸出的控制系統(tǒng)。專家?guī)炫c推理機制的設(shè)計是尤為重要的，關(guān)系著專家系統(tǒng)控制的優(yōu)劣。(4) 學(xué)習(xí)控制　　學(xué)習(xí)控制主要是用于重復(fù)性的輸入，而規(guī)則的 PWM 信號(例如中心調(diào)制 PWM)恰好滿足這個條件，因此學(xué)習(xí)控制也可用于變頻器的控制中。3 變頻器控制的展望　　隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)的發(fā)展，變頻器的控制方式今后將向以下幾個方面發(fā)展。(2) 多種控制方式的結(jié)合　　單一的控制方式有著各自的優(yōu)缺點，并沒有“萬能”的控制方式，在有些控制場合，需要將一些控制方式結(jié)合起來，例如將學(xué)習(xí)控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相結(jié)合，自適應(yīng)控制與模糊控制相結(jié)合，直接轉(zhuǎn)矩控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相結(jié)合，或者稱之為“混合控制” ，這樣取長補短，控制效果將會更好。通過 RS485 接口及一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對變頻器進行遠程控制，這樣在有些不適合于人類進行現(xiàn)場操作的場合，也可以很容易的實現(xiàn)控制目標(biāo)。變頻器產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)會帶來污染，降低變頻器工作時的噪聲以及增強其工作的可靠性、安全性等等這些問題，都試圖通過采取合適的控制方式來解決，設(shè)計出綠色