畢業(yè)設(shè)計三相異步電動機變頻調(diào)速控制

1、咸陽職業(yè)技術(shù)學院機電工程系畢業(yè)設(shè)計題目：三相異步電動機變頻調(diào)速控制姓名 王力 （三號宋體）學號 081520134 （三號宋體）專業(yè)名稱 機電一體化 （三號宋體）班級 0801 （三號宋體）指導教師 李鎖 牢 （三號宋體）摘要由于變頻運行下三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)具有節(jié)能的重要優(yōu)點,已在國內(nèi)外工業(yè)生產(chǎn)和日常生活許多領(lǐng)域得到越來越廣泛地應(yīng)用。目前在變頻調(diào)速系統(tǒng)中,隨著電力電子技術(shù)及變頻調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展,交流調(diào)速技術(shù)日新月異，新的控制策略不斷涌現(xiàn)，這也使得交流調(diào)速開始全面取代直流調(diào)速。在交流調(diào)速技術(shù)中，交流變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能，高效節(jié)能和廣泛的應(yīng)用范圍等特點而被國內(nèi)外人為是最有前途的調(diào)速方式

2、關(guān)鍵詞：變頻：三相異步電動機：調(diào)速目錄摘要.2引言.41三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和原理.5 1.1電動機的基本原理.5 1.1.1結(jié)構(gòu).5 1.1.2工作原理.72異步三相電動機調(diào)速概述.8 2.1調(diào)速概念.92.2調(diào)速方法.9 2.3 引言異步電機調(diào)速系統(tǒng)的種類很多，但是效率很高、性能最好、應(yīng)用最廣的變頻調(diào)速，它可以構(gòu)成高動態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)來取代直流調(diào)速系統(tǒng)，是交流調(diào)速的主要發(fā)展方向。目前變頻器不但在傳統(tǒng)的電力拖動系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，而且已擴展到了工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域，以及家用電器中。與其他交流電機調(diào)速方式對比，變頻調(diào)速的優(yōu)點：平滑軟啟動，降低啟動沖擊電流，減少變壓器占有量，確保電機安全；在

3、機械允許的情況下可通過提高變頻器的輸出頻率提高工作速度；無級調(diào)速，調(diào)速精度大大提高；電機正反向無需通過接觸器切換；非常方便接入通信網(wǎng)絡(luò)控制，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化控制；變頻器總體來說用在啟動頻繁的馬達上，節(jié)能效果明顯。1、三相異步電動機的基本原理1.1.1三相異步電動機原理當定子三繞組通三相對稱電流后，定轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，根據(jù)右手定則，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于繞組是閉合的，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則，轉(zhuǎn)子繞組相當于空間繞組，進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，合成磁轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩時，電機啟動。1.1.2電動機的結(jié)構(gòu)及原理（1）結(jié)構(gòu)三相異步電動機的種類很多，可是三相異步電動機結(jié)構(gòu)基本是相同的，它們都是由定子和轉(zhuǎn)子

4、這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件。結(jié)構(gòu)如下圖： 圖1-1-1-1 封閉式三相籠型異步電動機結(jié)構(gòu)圖1-軸承；2-前端蓋；3-轉(zhuǎn)軸；4-接線盒；5-吊環(huán)；6-定子鐵心7-轉(zhuǎn)子；8-定子繞組；9-機座；10-后端蓋；11-風罩；12-風扇（1）定子 定子鐵芯：導磁和嵌放定子三相繞組：0.5mm硅鋼片沖制涂漆疊壓而成；內(nèi)圈均勻開槽；槽形有半閉口、半開口和開口槽三種：適用于不同電機。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。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個線圈

5、連接而成。每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差120電度角。線圈由絕緣導線或絕緣導線繞制。中、小型三相電動機多采用原漆包線，大、中型三相電動機的定子線圈則用較大截面的絕緣銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)。定子三相繞組的六個出線端都引至接線盒上，首端分別為u1，v1，w1，末端分別標為u2，v2,w2。這六個出線端在接線盒里的排列如圖下圖所示，可以接成星形或三角形。 (a)星形連接 （b）三角形連接 圖1-1-1-2定子繞組的聯(lián)接 機座:支撐和固定作用；鑄鐵或鋼板焊接(2)轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子和繞線轉(zhuǎn)子。如圖1-1-1-3所示。圖1-1-1-3 轉(zhuǎn)子形式轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心是用0.5mm厚的

6、硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵芯相同，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。轉(zhuǎn)子繞組:一般多為銅排轉(zhuǎn)子、鑄鋁轉(zhuǎn)子兩種1.1.3工作原理 三相異步電動機的工作原理可以簡述如下：定子三相電壓u1產(chǎn)生定子三相電流i1，三相電流通過三相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁產(chǎn)，由于轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場存在相對運動，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢e2。由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，因而產(chǎn)生了感應(yīng)電流i2，i2與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)距t，從而使轉(zhuǎn)子拖動生產(chǎn)機械以轉(zhuǎn)速n運轉(zhuǎn)。這一工作過程可以表示成下圖：圖1-1-1-4 電動機的工作流程圖1-1-1-5 電動機的工作原理示意圖 2 三異步電動機變頻調(diào)速概述待添加的

7、隱藏文字內(nèi)容22.1 調(diào)速概念所謂調(diào)速即是用人為的方法來改變異步電動機的轉(zhuǎn)速。由三相異步電動機的調(diào)速轉(zhuǎn)差率公式：s=n1-n/n1 得：n=n1(1-s)= 60f/p(1-s) f是電源頻率，p是磁極對數(shù).2.2 調(diào)速方法由轉(zhuǎn)速公式可見，改變供電頻率f、電動機的磁極對數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s均可達到改變電動機轉(zhuǎn)速的目的。由于異步電動機的同步轉(zhuǎn)速與電源頻率轉(zhuǎn)速差和電極對數(shù)成正比，即n1=60f1（1-s）=120f(1-s)/2p1可以把調(diào)速分為三大類：a.改變電機的極對數(shù)，不方便，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不能實現(xiàn)無極調(diào)速。b.改變轉(zhuǎn)差率，會帶來較大的轉(zhuǎn)差損耗，效率降低，調(diào)速范圍受影響。c.改變電源頻率，從低速到

8、高速都可保持高效寬范圍和高精度的調(diào)速性能。改變電流頻率就能改變轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)調(diào)速，這就是變頻調(diào)速。（2）變頻調(diào)速原理和機械特性在電機調(diào)速時希望保持每極磁通量為固定值。磁通量太小，浪費鐵心，太大則導致勵磁電流過大，甚至過熱損環(huán)電機。 異步電動機的電勢方程為e1=4.44f1w1w1m 因為u1=e1+ir1，如果忽略定子降壓，則u1e1=4.44f1m，所以可得到m=c1u1i1f1式中，e1定子每相感應(yīng)電動勢有效值 f1定子頻率、 1定子每繞組串聯(lián)匝數(shù) kw1基波繞組系數(shù)m每極氣隙磁通量c1常數(shù)，c1=1/4.44kw11由m表達式可見，要保持電機磁通量恒定，必須使定子電壓隨定子頻率成正比變化，即：u1/f1=u1/f1，這種u1和f1的配合變化稱為恒磁通變頻調(diào)速中的協(xié)調(diào)控制，根據(jù)u1/f1協(xié)調(diào)控制的方式不同，可以得到不同的調(diào)速特性：（1）基頻以下調(diào)速a）恒電壓