變頻調(diào)速技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、蘇 州 市 職 業(yè) 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 名稱 變頻調(diào)速技術(shù)課程設(shè)計(jì) 2012年 6月 4日至2012年 6月10日共 1 周院 系 電子信息工程系 班 級(jí) 10電氣自動(dòng)化4 姓 名 齊國(guó)昀 系 主 任 張紅兵 教研室主任 鄧建平 指導(dǎo)教師 馮 惕 目錄目錄1第一章 緒論2第二章 主要儀器介紹41 .THZDH-2C變頻調(diào)速實(shí)訓(xùn)考核裝置41.1 MM420變頻器41.1.1 MM420變頻器介紹41.1.2 MM420特點(diǎn)51.1.3 MM420可選項(xiàng)61.2 同步發(fā)電機(jī)71.2.1 同步發(fā)電機(jī)工作特性71.2.2同步發(fā)電機(jī)空載特性71.1.3負(fù)載運(yùn)行特性81.1.4 同步發(fā)電機(jī)工作原理81.

2、3 異步電動(dòng)機(jī)91.3.1工作原理91.3.2 結(jié)構(gòu)101.4光電編碼器121.5轉(zhuǎn)速表12第三章 設(shè)計(jì)原理和調(diào)試過(guò)程131.閉環(huán)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)組成和工作原理131.1 系統(tǒng)原理圖131.2變頻調(diào)速的工作原理132. 變頻器參數(shù)的設(shè)置132.2快速調(diào)試133. 實(shí)驗(yàn)步驟144. 測(cè)試條件和結(jié)果154.1 變頻器帶電機(jī)空載運(yùn)行154.2 帶載試運(yùn)行154.3測(cè)試結(jié)果16第四章 實(shí)驗(yàn)總結(jié)18第一章 緒論在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)

3、構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 比例(P)控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。 在積分(I)控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)

4、系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。在微分(D)控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存

5、在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入 “比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。MM420變頻器的閉環(huán)控制，是應(yīng)用PID控制，使控制系統(tǒng)的被控量迅速而準(zhǔn)確

6、地接近目標(biāo)值的一種控制手段。實(shí)時(shí)地將傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)與被控量的目標(biāo)信號(hào)相比較，如果有偏差，則通過(guò)PID的控制作用，使偏差為0，適用于壓力控制，溫度控制，流量控制等。閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出(被控制量)會(huì)反送回來(lái)影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱為負(fù)反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱負(fù)反饋控制系統(tǒng)。 第二章 主要儀器介紹1 .THZDH-2C變頻調(diào)速實(shí)訓(xùn)考核裝置1.1 MM420變頻

7、器1.1.1 MM420變頻器介紹MM420 是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列。本系列有多種型號(hào)，從單相電源電壓，額定功率120W 到三相電源電壓，額定功率11KW 可供用戶選用。本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。其額定參數(shù)如下：電源電壓：220V230V，單相交流額定輸出功率：0.75KW額定輸入電流：9.9A額定輸出電流：3.9A操作面板：基本操作板（BOP

8、），如圖1 圖1 操作面板（BOP）MM420變頻器電路方框圖如圖2所示。圖2 MM420變頻器進(jìn)行主電路接線時(shí)，變頻器模塊面板上的L1、L2插孔接單相電源，接地插孔接保護(hù)地線；三個(gè)電動(dòng)機(jī)插孔U、V、W連接到三相電動(dòng)機(jī)（千萬(wàn)不能接錯(cuò)電源，否則會(huì)損壞變頻器）。MM420變頻器模塊面板上引出了MM420的數(shù)字輸入點(diǎn)（圖3）：DIN1（端子）；DIN2（端子）；DIN3（端子）；內(nèi)部電源+24V（端子）；內(nèi)部電源0V（端子）。數(shù)字輸入量端子可連接到PLC的輸出點(diǎn)（端子接一個(gè)輸出公共端，例如2L）。當(dāng)變頻器命令參數(shù)P0700=2（外部端子控制）時(shí)，可由PLC控制變頻器的啟動(dòng)/停止以及變速運(yùn)行等。圖3

9、MM420變頻器方框圖1.1.2 MM420特點(diǎn) 主要特性：易于安裝；易于調(diào)試；牢固的EMC 設(shè)計(jì)；可由IT（中性點(diǎn)不接地）電源供電；對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)是快速和可重復(fù)的；參數(shù)設(shè)置的范圍很廣，確保它可對(duì)廣泛的應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行配置；電纜連接簡(jiǎn)便；采用模塊化設(shè)計(jì)，配置非常靈活；脈寬調(diào)制的頻率高，因而電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪音低；詳細(xì)的變頻器狀態(tài)信息和信息集成功能；有多種可選件供用戶選用：用于與PC 通訊的通訊模塊，基本操作面板（BOP），高級(jí)操作面板（AOP），用于進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線通訊的PROFIBUS 通訊模塊。性能特征：磁通電流控制（FCC），改善了動(dòng)態(tài)響應(yīng)和電動(dòng)機(jī)的控制特性；快速電流限制（FCL）功能，實(shí)現(xiàn)正常狀

10、態(tài)下的無(wú)跳閘運(yùn)行；內(nèi)置的直流注入制動(dòng)；復(fù)合制動(dòng)功能改善了制動(dòng)特性；加速/減速斜坡特性具有可編程的平滑功能；具有比例，積分（PI）控制功能的閉環(huán)控制；多點(diǎn)V/f 特性。1.1.3 MM420可選項(xiàng) 、A 級(jí)/B 級(jí) EMC 濾波器； 、LC 濾波器； 、進(jìn)線電抗器 ；、輸出電抗器； 、密封蓋； 、對(duì)變頻器進(jìn)行參數(shù)化的 BOP 基本操作板 ；、具有多種文本顯示功能的高級(jí)操作板 AOP ；、適合亞洲地區(qū)使用的高級(jí)操作板 A A O P，帶有漢語(yǔ)和英語(yǔ)解釋的文本顯示； 、通訊模塊 PROFIBUS DeviceNet CANopen ； 、PC 連接組合件； 、控制柜門上安裝操作板的組合件； 、PC

11、調(diào)試工具，在 windows95/98 和 NT/2000 /XP Professional 下運(yùn)行 ；、 與 Drive ES 的 TIA 集成。1.2 同步發(fā)電機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的同步電機(jī)，是一種最常用的交流發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代電力工業(yè)中，它廣泛用于水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電以及柴油機(jī)發(fā)電。由于同步發(fā)電機(jī)一般采用直流勵(lì)磁，當(dāng)其單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，能方便地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓。若并入電網(wǎng)運(yùn)行，因電壓由電網(wǎng)決定，不能改變，此時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的結(jié)果是調(diào)節(jié)了電機(jī)的功率因數(shù)和無(wú)功功率。同步發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與同步電機(jī)相同，一般采用三相形式，只在某些小型同步發(fā)電機(jī)中電樞繞組采用單相。 圖4 同步發(fā)

12、電機(jī)結(jié)構(gòu)圖1.2.1 同步發(fā)電機(jī)工作特性表征同步發(fā)電機(jī)性能的主要是空載特性和負(fù)載運(yùn)行特性。這些特性是用戶選用發(fā)電機(jī)的重要依據(jù)。1.2.2同步發(fā)電機(jī)空載特性 發(fā)電機(jī)不接負(fù)載時(shí)，電樞電流為零，稱為空載運(yùn)行。此時(shí)電機(jī)定子的三相繞組只有勵(lì)磁電流If感生出的空載電動(dòng)勢(shì)E0（三相對(duì)稱），其大小隨If的增大而增加。但是，由于電機(jī)磁路鐵心有飽和現(xiàn)象，所以兩者不成正比。反映空載電動(dòng)勢(shì)E0與勵(lì)磁電流If關(guān)系的曲線稱為同步發(fā)電機(jī)的空載特性。1.1.3負(fù)載運(yùn)行特性主要指外特性和調(diào)整特性。外特性是當(dāng)轉(zhuǎn)速為額定值、勵(lì)磁電流和負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓U與負(fù)載電流I之間的關(guān)系,如圖5所示。調(diào)整特性是轉(zhuǎn)速和

13、端電壓為額定值、負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時(shí),勵(lì)磁電流If與負(fù)載電流I之間的關(guān)系，如圖6所示。圖5中還顯示出電阻性、電容性和電感性3種負(fù)載的情況。由于電樞反應(yīng)磁場(chǎng)影響的不同，三者的曲線也不一樣。 圖5 同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性 圖6 同步發(fā)電機(jī)的外特性同步發(fā)電機(jī)的電壓變化率約為2040。一般工業(yè)和家用負(fù)載都要求電壓保持基本不變。為此，隨著負(fù)載電流的增大,必須相應(yīng)地調(diào)整勵(lì)磁電流。圖6所示為 3種不同性質(zhì)負(fù)載下的調(diào)整特性。雖然調(diào)整特性的變化趨勢(shì)與外特性正好相反，對(duì)于感性和純電阻性負(fù)載，它是上升的，而在容性負(fù)載下，一般是下降的。1.1.4 同步發(fā)電機(jī)工作原理同步發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制造的?，F(xiàn)代交流發(fā)電機(jī)通常

14、由兩部分線圈構(gòu)成為了提高磁場(chǎng)的強(qiáng)度一部分線圈繞在一個(gè)導(dǎo)磁性能良好的金屬片疊成的圓筒內(nèi)壁的凹槽內(nèi)這個(gè)圓筒固定在機(jī)座上稱為定子。定子內(nèi)的線圈可輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流所以又稱其為電樞。發(fā)電機(jī)的另一部分線圈則繞在定子圓筒內(nèi)的一導(dǎo)磁率強(qiáng)的金屬片疊成的圓柱體的凹槽內(nèi)稱為轉(zhuǎn)子。一根軸穿過(guò)轉(zhuǎn)子中心并將其緊固在一起軸兩端與機(jī)座構(gòu)成軸承支撐。轉(zhuǎn)子與定子內(nèi)壁之間保持小而均勻的間隙且可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。這叫做旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)式結(jié)構(gòu)的無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)。 工作時(shí)轉(zhuǎn)子線圈通以直流電形成直流恒定磁場(chǎng)在柴油機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)子快速旋轉(zhuǎn)恒定磁場(chǎng)也隨之旋轉(zhuǎn)定子的線圈被磁場(chǎng)磁力線切割產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)發(fā)電機(jī)就發(fā)出電來(lái)。轉(zhuǎn)子及其恒定磁場(chǎng)被柴油機(jī)帶動(dòng)快速旋轉(zhuǎn)時(shí)在

15、轉(zhuǎn)子與定子之間小而均勻的間隙中形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)稱為轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)或主磁場(chǎng)。平常工作時(shí)發(fā)電機(jī)的定子線圈即電樞都接有負(fù)載定子線圈被磁場(chǎng)磁力線切割后產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)負(fù)載形成感應(yīng)電流此電流流過(guò)定子線圈也會(huì)在間隙中產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)稱為定子磁場(chǎng)或電樞磁場(chǎng)。這樣在轉(zhuǎn)子、定子之間小而均勻的間隙中出現(xiàn)了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)和定子磁場(chǎng)這兩個(gè)磁場(chǎng)相互作用構(gòu)成一個(gè)合成磁場(chǎng)。發(fā)電機(jī)就是由合成磁場(chǎng)的磁力線切割定子線圈而發(fā)電的。由于定子磁場(chǎng)是由轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)引起的且它們之間總是保持著一先一后并且同速的同步關(guān)系所以稱這種發(fā)電機(jī)為同步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)在機(jī)械結(jié)構(gòu)和電器性能上都具有許多優(yōu)點(diǎn)。1.3 異步電動(dòng)機(jī)又稱“感應(yīng)電動(dòng)機(jī)”，即轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，

16、在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，獲得一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子是可轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)體，通常多呈鼠籠狀。定子是電動(dòng)機(jī)中不轉(zhuǎn)動(dòng)的部分，主要任務(wù)是產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并不是用機(jī)械方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而是以交流電通于數(shù)對(duì)電磁鐵中，使其磁極性質(zhì)循環(huán)改變，故相當(dāng)于一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。這種電動(dòng)機(jī)并不像直流電動(dòng)機(jī)有電刷或集電環(huán)，依據(jù)所用交流電的種類有單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)，單相電動(dòng)機(jī)用在如洗衣機(jī)，電風(fēng)扇等；三相電動(dòng)機(jī)則作為工廠的動(dòng)力設(shè)備。圖7 三相異步電動(dòng)機(jī)1.3.1工作原理當(dāng)向三相定子繞組中通過(guò)入對(duì)稱的三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開

17、始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定則判定）。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場(chǎng)中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)。通過(guò)上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對(duì)稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成

18、電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。1.3.2 結(jié)構(gòu)、定子（靜止部分）：（1）、定子鐵心 作用：電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。構(gòu)造：定子鐵心一般由0.350.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。定子鐵心槽型有以下幾種：半閉口型槽：電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機(jī)中。半開口型槽：可嵌放成型繞組，一般用于大型、中型低壓電機(jī)。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過(guò)絕緣處理后再放入槽內(nèi)。開口型槽：用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電機(jī)中。(2）、定子繞組作用

19、：是電動(dòng)機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。構(gòu)造：由三個(gè)在空間互隔120°電角度、隊(duì)稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個(gè)線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。定子繞組的主要絕緣項(xiàng)目有以下三種：（保證繞組的各導(dǎo)電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣）。a:對(duì)地絕緣：定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。b:相間絕緣：各相定子繞組間的絕緣。c:匝間絕緣：每相定子繞組各線匝間的絕緣。電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)的接線：電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)都有一塊接線板，三相繞組的六個(gè)線頭排成上下兩排，并規(guī)定上排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號(hào)為1（U1）、2（V1）、3（W1），下排三個(gè)接線樁自左至右排列的

20、編號(hào)為6（W2）、4（U2）、5（V2），.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡制造和維修時(shí)均應(yīng)按這個(gè)序號(hào)排列。(3)、機(jī)座作用：固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護(hù)、散熱等作用。構(gòu)造：機(jī)座通常為鑄鐵件，大型異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鋼板焊成，微型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座采用鑄鋁件。封閉式電機(jī)的機(jī)座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座兩端端蓋開有通風(fēng)孔，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對(duì)流，以利于散熱。、轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）：(1)、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心：作用：作為電機(jī)磁路的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。構(gòu)造：所用材料與定子一樣，由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來(lái)

21、安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來(lái)沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，大、中型異步電動(dòng)機(jī)（轉(zhuǎn)子直徑在300400毫米以上）的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。(2)、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組作用：切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。構(gòu)造：分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。a:鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個(gè)環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個(gè)繞組的外形像一個(gè)鼠籠，故稱籠型繞組。小型籠型電動(dòng)機(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組，對(duì)于100KW以上的電動(dòng)機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。b:繞線式轉(zhuǎn)子：繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個(gè)

22、對(duì)稱的三相繞組，一般接成星形，三個(gè)出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)集流環(huán)上，再通過(guò)電刷與外電路聯(lián)接。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故繞線式電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用不如鼠籠式電動(dòng)機(jī)廣泛。但通過(guò)集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件，用以改善異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)性能及調(diào)速性能，故在要求一定范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速的設(shè)備，如吊車、電梯、空氣壓縮機(jī)等上面采用。1.4光電編碼器光電編碼器，是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)

23、，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖8所示；通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖8 光電編碼器原理示意圖1.5轉(zhuǎn)速表轉(zhuǎn)速表是機(jī)械行業(yè)必備的儀器之一，用來(lái)測(cè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速、線速度或頻率。常用于電機(jī)、電扇、造紙、塑料、化纖、洗 衣機(jī)、汽車、飛機(jī)、輪船等制造業(yè)。 大多常用的為手持離心式轉(zhuǎn)速表。轉(zhuǎn)速儀測(cè)量在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，都是必不可少的。轉(zhuǎn)速表是將接收的數(shù)字脈沖信號(hào)（由傳感器發(fā)出的），處理后直接讀入cpu的計(jì)數(shù)口，經(jīng)軟件計(jì)算出轉(zhuǎn)速、和指針相應(yīng)的位置，再通過(guò)cpu的控制口，放大后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正負(fù)方向旋轉(zhuǎn)，指示相應(yīng)轉(zhuǎn)速值（指針直接安裝在

24、步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上），步進(jìn)電機(jī)走一步僅為1/3度。第三章 設(shè)計(jì)原理和調(diào)試過(guò)程1.閉環(huán)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)組成和工作原理1.1 系統(tǒng)原理圖圖9 用MM420組成閉環(huán)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)測(cè)試原理圖1.2變頻調(diào)速的工作原理當(dāng)頻率f連續(xù)可調(diào)時(shí)（一般P為定數(shù)），電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)。又因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些，所以，當(dāng)同步轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也是連續(xù)可調(diào)的。變頻器就是通過(guò)改變f（電流的頻率）來(lái)使電動(dòng)機(jī)調(diào)速的。2. 變頻器參數(shù)的設(shè)置2.1模擬輸入以及PID參數(shù)的設(shè)置P0003=3 P0010=1（快速調(diào)試） P0700=1 P0756=0 P0757=0 P0758=0

25、 P0759=10 P0760=100 P0761=0 P1000=1（選擇頻率設(shè)定值） P2200=1(1為閉環(huán)，0為開環(huán)) P2253=2250 P2264=755.0 P2265=5 P2280=0.5 P2285=152.2快速調(diào)試 圖10 快速調(diào)試步驟3. 實(shí)驗(yàn)步驟首先按照實(shí)驗(yàn)原理圖接好線，但是在此次實(shí)驗(yàn)中，老師考慮到我們的實(shí)驗(yàn)時(shí)間及實(shí)驗(yàn)安全幫我們接好了。按照實(shí)驗(yàn)要求設(shè)置好所有的參數(shù)，按下啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)電機(jī)，然后調(diào)節(jié)頻率是電機(jī)空載速度達(dá)到500r/min，待其轉(zhuǎn)速穩(wěn)定之后，加上負(fù)載，觀察其轉(zhuǎn)速的變化，再記錄電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后的轉(zhuǎn)速。調(diào)節(jié)頻率，改變轉(zhuǎn)速，多測(cè)試幾組數(shù)據(jù)。4. 測(cè)試條件和結(jié)果4

26、.1 變頻器帶電機(jī)空載運(yùn)行 1）設(shè)置電機(jī)的基本額定參數(shù)，要綜合考慮變頻器的工作電流。2）設(shè)定變頻器的最大輸出頻率、基頻、設(shè)置轉(zhuǎn)矩特性。v/f 類型的選擇包括最高頻率、基本頻率和轉(zhuǎn)矩類型等項(xiàng)目。最高頻率是變頻器電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以運(yùn)行的最高頻率，由于變頻器自身的最高頻率可能較高，當(dāng)電動(dòng)機(jī)容許的最高頻率低于變頻器的最高頻率時(shí),應(yīng)按電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的要求進(jìn)行設(shè)定。基本頻率是變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行恒功率控制和恒轉(zhuǎn)矩控制的分界線， 應(yīng)按電動(dòng)機(jī)的額定電壓進(jìn)行設(shè)定。 轉(zhuǎn)矩類型指負(fù)載是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載還是變轉(zhuǎn)矩負(fù)載。為 了改善變頻器啟動(dòng)時(shí)的低速性能，使電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩能滿足生產(chǎn)負(fù)載啟動(dòng)的要求，要調(diào)整啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在異步電機(jī)變頻調(diào)速系

27、統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩的控制較復(fù)雜。在低頻段，由于電阻、漏電抗的影響不容忽略，若仍保持 v/f 為常數(shù)，則磁通將減小，進(jìn)而減小了電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。 為此，在低頻段要對(duì)電壓進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償以提升轉(zhuǎn)矩。3）變頻器的頻率設(shè)置及運(yùn)行控制均為鍵盤模式，按運(yùn)行鍵、停止鍵，觀察電機(jī) 是否能正常地啟動(dòng)、停止。4）電子熱繼電器的門限值定義為電動(dòng)機(jī)和變頻器兩者的額定電流的比值，通常用百分?jǐn)?shù)表示。當(dāng)變頻器的輸出電流超過(guò)其容許電流時(shí)，變頻器的過(guò)電流保護(hù)將切斷變頻器的輸出。因此，變頻器電子熱繼電器的門限最大值不超過(guò)變頻器的最大容許輸出電流。4.2 帶載試運(yùn)行1）手動(dòng)操作變頻器面板上的運(yùn)行停止鍵，觀察電機(jī)運(yùn)行停止過(guò)程及變頻器的監(jiān) 視，看是

28、否有異常現(xiàn)象。2）如果啟動(dòng)、停止電機(jī)過(guò)程中變頻器出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，應(yīng)重新設(shè)定加速、減速時(shí)間。電機(jī)在加、減速時(shí)的加速度取決于加速轉(zhuǎn)矩，而變頻器在啟、制動(dòng)過(guò)程中的頻率變化率是用戶設(shè)定的。 若電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或電機(jī)負(fù)載變化，按預(yù)先設(shè)定的頻率變化率升速或減速時(shí)，有可能出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩不夠，從而造成電機(jī)失速，即電機(jī)轉(zhuǎn)速與變頻器輸出頻率不協(xié)調(diào)，從而造成過(guò)電流或過(guò)電壓。因此，需要根據(jù)電 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和負(fù)載合理設(shè)定加、減速時(shí)間，使變頻器的頻率變化率能與電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率相協(xié)調(diào)。檢查此項(xiàng)設(shè)定是否合理的方法是先按經(jīng)驗(yàn)選定加、減速時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，若在啟動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流，則可適當(dāng)延長(zhǎng)加速時(shí)間；若在制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)流，則適當(dāng)延長(zhǎng)減速時(shí)間。另一方面，加、減速時(shí)間不宜設(shè)定太 長(zhǎng)，時(shí)間太長(zhǎng)將影響生產(chǎn)效率，特別是頻繁啟、制動(dòng)時(shí)。3）如果變頻器仍然存在運(yùn)行故障，應(yīng)嘗試增加最大電流的保護(hù)值，但是不能取消保護(hù)，應(yīng)留有至少 1020的保護(hù)余量。 4）如果變頻器帶動(dòng)電機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中達(dá)不到預(yù)設(shè)速度，可能有下述兩種情況。（1）系統(tǒng)發(fā)生機(jī)電共振，可以從電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音進(jìn)行判斷。采用設(shè)置頻率跳躍值的方法，可以避開共振點(diǎn)。一般變頻器能設(shè)定三級(jí)跳躍點(diǎn)。v/f 控制的變頻器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)時(shí)，在某些頻率段，電機(jī)的電流、轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生振蕩，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)無(wú)