【正文】 一致的，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)[11]。當(dāng)將三相異步電動(dòng)機(jī)繞組任意兩相進(jìn)行交換時(shí)，所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向?qū)l(fā)生改變。因此，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向也將發(fā)生改變。異步電動(dòng)機(jī)定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速被稱為異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，其同步轉(zhuǎn)速由電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)和電源頻率決定[17]。異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為： 式()式（）中 — 同步轉(zhuǎn)矩，單位； — 定子電源頻率，單位HZ； — 磁極對(duì)數(shù)。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為： 式()式（）中 — 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率。由式（）可知，對(duì)于極對(duì)數(shù)固定的異步電動(dòng)機(jī)，只需供電頻率或電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s中的任意一個(gè)改變就可以改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。改變轉(zhuǎn)差率s的方法更多用在繞線式異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速中，故對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)改變供電頻率是最好的調(diào)速方法。對(duì)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，一般情況下，轉(zhuǎn)速率s很小，所以可近似地認(rèn)為∝∝，考慮到電機(jī)的運(yùn)行性能，并使電動(dòng)機(jī)得到充分利用，在變頻的同時(shí)，電源電壓應(yīng)根據(jù)負(fù)載性質(zhì)的不同作相應(yīng)的變化，通常希望氣隙磁通維持額定值不變，因?yàn)槿粼龃?，將使電?dòng)機(jī)磁路過(guò)分飽和，引起勵(lì)磁電流增加，功率因數(shù)降低；若減小，電動(dòng)機(jī)容量將得不到充分利用[12]。由電動(dòng)機(jī)理論可知，三相異步電動(dòng)機(jī)定子每項(xiàng)電動(dòng)勢(shì)的有效值為 式 ()式()中 — 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割定子繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，單位V； — 每極磁通量，單位Wb； — 定子相繞組有效匝數(shù)； — 基波繞組系數(shù)。從電動(dòng)勢(shì)公式可知，因?yàn)?，若要為定值，則必須隨頻率的變化作正比變化，即： 式（）式（）中表示變頻后的量。另一方面，為了保證電動(dòng)機(jī)允許的穩(wěn)定性，希望變頻調(diào)速時(shí)，電機(jī)的過(guò)載能力不變，即 式 ()由最大轉(zhuǎn)矩公式，并略去定子電阻，可得到： 式（）在忽略鐵芯飽和的影響時(shí)，與頻率成正比，則式（）還可以寫成： 式 ()式()中C為常數(shù)，為保證變頻前后不變，要求 式 ()即： 式 ()式()說(shuō)明了在變頻調(diào)速時(shí)，為使電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力不變，電壓的變化規(guī)律。顯然，對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，因?yàn)椋墒剑ǎ┛傻?，這時(shí)既保證了電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力不變，又滿足為定值的要求。但是，難于直接測(cè)量和控制。當(dāng)和的值較高時(shí)，定子的漏阻抗壓降比較小，如果忽略不計(jì)，就可以近似的保持定子相電壓和頻率的比值為常數(shù)，即認(rèn)為=，保持/=常數(shù)即可，這就是恒壓頻比控制方式，是近似的恒磁通控制。低頻時(shí)，U1和E1都較小，定子阻抗壓降所占的份量都比較顯著，不能再忽略。這時(shí)，認(rèn)為的把電壓U1抬高一些，以便近似的補(bǔ)償定子壓降。帶定子壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制特性為b線，無(wú)補(bǔ)償為a線。[13]。 恒壓頻比控制方式（1）三菱FRF740變頻器介紹1）[10]。 三菱FRF740變頻器端子接線圖2）FRF740變頻器基本操作面板介紹[10]： 變頻器基本操作面板（2）變頻器參數(shù)設(shè)置將電機(jī)的參數(shù)輸入變頻器，同時(shí)根據(jù)控制要求，將變頻器相關(guān)參數(shù)也輸入變頻器[14]。： FRF740變頻器的參數(shù)設(shè)置[10]參數(shù)設(shè)定值說(shuō)明1顯示用戶參數(shù)組中登記的參數(shù)0設(shè)定頻率為50HZ1設(shè)定為變轉(zhuǎn)矩負(fù)載380設(shè)定電動(dòng)機(jī)的額定電壓為380V15設(shè)定電動(dòng)機(jī)的額定電流為15A50設(shè)定電動(dòng)機(jī)的額定頻率為50HZ2設(shè)定由端子控制變頻器的運(yùn)行1頻率由模擬量輸入設(shè)定50電機(jī)運(yùn)行的上限頻率20電機(jī)運(yùn)行的下限頻率5電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間5電機(jī)制動(dòng)時(shí)間3設(shè)置端子4與端子5接通時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，斷開停止1不允許反轉(zhuǎn)在基本操作板上設(shè)置好上述參數(shù)后，可以運(yùn)行變頻器。當(dāng)端子4和端子5接通時(shí)，電機(jī)按設(shè)置的下限頻率20HZ開始運(yùn)行，達(dá)到20HZ的啟動(dòng)時(shí)間為5s；斷開端子4和端子5，電機(jī)從20HZ到停止的時(shí)間為5s。 音樂噴泉控制系統(tǒng)總電路設(shè)計(jì)及工作原理分析（1）控制系統(tǒng)總電路設(shè)計(jì)：該控制系統(tǒng)的核心設(shè)備為可編程控制器（PLC）、模擬量輸入輸出模塊、FRF740變頻器。 控制系統(tǒng)總電路原理圖（2）工作原理分析：從電路原理圖可知，控制分為兩部分。一部分是固定程序運(yùn)行；另一部分是音樂控制部分。1）音樂控制部分。當(dāng)需要使用音樂噴泉時(shí)，此時(shí)可按下SB1按鈕，PLC的模擬量輸入輸出模塊將采集播放音樂的音頻強(qiáng)度，將其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，比較運(yùn)算，然后將結(jié)果輸出到變頻器的模擬量輸入端口的5端，控制變頻器的輸出頻率，從而控制水泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制噴泉水柱高度的目的。2）固定程序部分。當(dāng)噴泉不使用音樂進(jìn)行控制時(shí)，可按下SB2按鈕，PLC運(yùn)行固定程序，噴泉按事先設(shè)計(jì)好的程序運(yùn)行。此時(shí)變頻器不啟動(dòng)。變頻器只在音樂控制時(shí)啟動(dòng)。原理圖中水泵變頻運(yùn)行和固定程序運(yùn)行是不能同時(shí)進(jìn)行的，否則會(huì)給變頻器反送電，燒毀變頻器，所以，在水泵變頻運(yùn)行的接觸器KMKM5和水泵固定程序運(yùn)行的接觸器KMKM2之間，加接了電氣互鎖。3）燈光控制部分。無(wú)論噴泉運(yùn)行音樂噴泉控制還是固定程序控制，噴泉的燈光都按事先設(shè)定好的程序運(yùn)行。 本章小結(jié)本章主要是音樂噴泉控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。首先對(duì)主要器件進(jìn)行選型（PLC選用型，變頻器選用FRF740型）。然后對(duì)PLC的特點(diǎn)、變頻調(diào)速原理以及FRF740型變頻器的端子分配、變頻器基本操作面板進(jìn)行了介紹，對(duì)FRF740型變頻器參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。最后設(shè)計(jì)出音樂噴泉控制系統(tǒng)總電路圖，并對(duì)電路原理進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。第4章 音樂噴泉控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)程序流程圖PLC的程序設(shè)計(jì)主要有經(jīng)驗(yàn)法、順序功能圖設(shè)計(jì)法、邏輯流程圖設(shè)計(jì)法[15]。根據(jù)實(shí)際情況先設(shè)計(jì)出程序流程圖，PLC從開機(jī)，有一個(gè)選擇性分支，提供兩種選擇：一個(gè)是噴泉根據(jù)音樂節(jié)奏運(yùn)行，另一個(gè)是噴泉按固定程序運(yùn)行。 系統(tǒng)程序流程圖 系統(tǒng)I/O端口分配表I/O端口分配表是對(duì)系統(tǒng)的輸入/輸出點(diǎn)的地址分配，有了I/O端口分配表，能夠反映程序里的地址分別代表什么，如果沒有I/O端口分配表，就不知道程序?qū)懙氖鞘裁戳耍绻鲥e(cuò)更不好修改。音樂噴泉控制系統(tǒng)I/。 音樂噴泉控制系統(tǒng)I/O端口分配表 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 梯形圖程序設(shè)計(jì)（1）開機(jī)梯形圖程序設(shè)計(jì)。開機(jī)梯形圖程序是一個(gè)選擇性程序，要么是音樂控制的噴泉，要么是固定方式運(yùn)行的噴泉，二者選擇一種運(yùn)行方式。梯形圖設(shè)計(jì)時(shí)二者要加程序互鎖。 開機(jī)梯形圖程序開機(jī)程序中，噴泉從固定程序切換到音樂控制時(shí)，因?yàn)楣潭ǔ绦蚩刂浦胁挥米冾l器,所以程序可以直接切換；但當(dāng)音樂噴泉實(shí)行音樂控制，再切換到固定程序運(yùn)行，因?yàn)樽冾l器有個(gè)停車時(shí)間，所以切換時(shí)要延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為變頻器的停車時(shí)間，一般為10s。（2）音樂控制程序。音樂噴泉程序相對(duì)復(fù)雜，其程序要啟動(dòng)變頻器、燈光，要實(shí)時(shí)采集音頻信號(hào)的變化，然后去控制變頻器的輸出頻率。1）噴泉水柱控制程序?？刂茋娙乃脝?dòng)后，主水柱、外圈水柱要按事先設(shè)計(jì)好的順序啟動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行后各水柱根據(jù)音樂的節(jié)奏強(qiáng)弱進(jìn)行高低變化。2）燈光啟動(dòng)程序。噴泉燈光的變化過(guò)程，一般是事先設(shè)定好的程序，當(dāng)變頻器得電，輸出正向頻率，水