異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 交流調(diào)速控制系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真 院（系）： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （簽字）起止時(shí)間： 專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院 教研室： 學(xué) 號(hào)學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)課程設(shè)計(jì)（論文）題目異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)課題完成的功能：分別完成異步電動(dòng)機(jī)的開(kāi)環(huán)、單閉環(huán)和雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)開(kāi)環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的仿真軟件，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1、設(shè)計(jì)開(kāi)環(huán)、單閉環(huán)和雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖； 2、在實(shí)驗(yàn)室分

2、別實(shí)現(xiàn)開(kāi)環(huán)、單閉環(huán)和雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)；3、以開(kāi)環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)為例，開(kāi)發(fā)仿真軟件，仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與理論分析和實(shí)物實(shí)驗(yàn)相一致； 技術(shù)參數(shù)：1、電動(dòng)機(jī)的額定功率0.12Kw，額定電壓220V，額定電流0.6A，額定轉(zhuǎn)速1380pm。2、速度控制系統(tǒng)的精度在1%以?xún)?nèi)。進(jìn)度計(jì)劃1、熟悉課程設(shè)計(jì)題目，查找及收集相關(guān)書(shū)籍、資料（2天）；2、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖（2天）；3、實(shí)現(xiàn)各種調(diào)速系統(tǒng)（3天）；4、仿真軟件開(kāi)發(fā)（1天）；5、撰寫(xiě)課設(shè)論文（1.5天）；6、設(shè)計(jì)結(jié)果考核（0.5天）；指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 平時(shí)： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答

3、辯20% 以百分制計(jì)算摘 要介紹了異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的幾大組成部分，并著重講述了三相異步電動(dòng)機(jī)（M）、測(cè)速發(fā)電機(jī)（TG）、晶閘管交流調(diào)壓器（TVC）以及軟啟動(dòng)器的具體結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)單的工作原理。在了解異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速的基本原理的基礎(chǔ)上，依次設(shè)計(jì)了異步電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖，并且在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。介紹了調(diào)壓調(diào)速與其他的調(diào)速方法相比，所具有的優(yōu)點(diǎn)以及不足之處。以開(kāi)環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)為例，基于Matlab語(yǔ)言開(kāi)發(fā)仿真軟件，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，記錄仿真數(shù)據(jù)。關(guān)鍵詞：異步電動(dòng)機(jī)；調(diào)壓調(diào)速；Matlab 仿真語(yǔ)言目 錄第1章 緒論在實(shí)際應(yīng)用中，電動(dòng)機(jī)作為把電能轉(zhuǎn)換為

4、機(jī)械能的主要設(shè)備，一是要具有較高的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率；二是應(yīng)能根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求控制和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度.電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能如何對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的決定性影響。因此,調(diào)速技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái),直流電動(dòng)機(jī)由于調(diào)速性能優(yōu)越而掩蓋了結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)廣泛的應(yīng)用于工程過(guò)程中。直流電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速以下運(yùn)行時(shí),保持勵(lì)磁電流恒定,可用改變電樞電壓的方法實(shí)現(xiàn)恒定轉(zhuǎn)矩調(diào)速;在額定轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行時(shí),保持電樞電壓恒定,可用改變勵(lì)磁的方法實(shí)現(xiàn)恒功率調(diào)速。采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)可獲得優(yōu)良的靜、動(dòng)態(tài)調(diào)速特性。因此,20 世紀(jì)80 年代以前,在變速傳動(dòng)領(lǐng)域中,直流調(diào)速一直占據(jù)主

5、導(dǎo)地位。近幾年來(lái),科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展為交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)不但性能同直流電動(dòng)機(jī)的性能一樣,而且成本和維護(hù)費(fèi)用比直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)更低,可靠性更高。目前,國(guó)外先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家生產(chǎn)直流傳動(dòng)的裝置基本呈下降趨勢(shì),而交流變頻調(diào)速裝置的生產(chǎn)大幅度上升。以日本為例,1975 年在調(diào)速領(lǐng)域,直流占80 %, 交流占20 %;1985 年交流占80 %, 直流占20 % 。到目前為止,日本除了個(gè)別的地方還繼續(xù)采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)外,幾乎所有的調(diào)速系統(tǒng)都采用交流變頻裝置。在異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法中，變壓調(diào)速是異步電機(jī)調(diào)速方法中比較簡(jiǎn)便的一種。由電力拖動(dòng)原理可知，當(dāng)異步電機(jī)

6、等效電路的參數(shù)不變時(shí)，在相同的轉(zhuǎn)速下，電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，因此，改變定子外加電壓就可以改變機(jī)械特性的函數(shù)關(guān)系，從而改變電機(jī)在一定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。當(dāng)改變電動(dòng)機(jī)的定子電壓時(shí)，可以得到一組不同的機(jī)械特性曲線，由于電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)難以應(yīng)用。為了擴(kuò)大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動(dòng)機(jī)，如專(zhuān)供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動(dòng)機(jī)，或者在繞線式電動(dòng)機(jī)上串聯(lián)頻敏電阻。為了擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行范圍，當(dāng)調(diào)速在2：1以上的場(chǎng)合應(yīng)采用反饋控制以達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速目的。調(diào)壓調(diào)速的主要裝置是一個(gè)能提供電壓變化的電源，目前常用的調(diào)壓方式有串聯(lián)飽和電抗器

7、、自耦變壓器以及晶閘管調(diào)壓器（TVC）等幾種。晶閘管調(diào)壓方式為最佳。目前，交流調(diào)壓器一般用三對(duì)晶閘管反并聯(lián)或三個(gè)雙向晶閘管分別串接在三相電路中，主電路接法有多種方案，用相位控制改變輸出電壓。調(diào)壓調(diào)速一般適用于100KW以下的生產(chǎn)機(jī)械?？傊?，隨著現(xiàn)代新技術(shù)的發(fā)展，電氣傳動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展極為迅速，控制手段不斷更新，控制方式日趨優(yōu)化，其控制技術(shù)和裝置已成為現(xiàn)代生活的組成部分。全新的數(shù)控技術(shù)已經(jīng)使調(diào)速技術(shù)更加完善，更加以人為本，使控制技術(shù)更加先進(jìn)合理，這種整體的組合將會(huì)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。第2章 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)2.1概述本次設(shè)計(jì)主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，并在

8、實(shí)踐的基本技能方面進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“異步電動(dòng)機(jī)交流調(diào)速”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握Matlab語(yǔ)言設(shè)計(jì)的基本方法。 應(yīng)用場(chǎng)合: 應(yīng)用異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，一般工業(yè)場(chǎng)合以及特殊伺用機(jī)床。 系統(tǒng)功能介紹:本系統(tǒng)以三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為被控對(duì)象，根據(jù)工業(yè)場(chǎng)合的具體需要，調(diào)節(jié)定子電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。2.2 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的組成交流調(diào)壓調(diào)速是一種比較簡(jiǎn)便的調(diào)速方法。常見(jiàn)的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)由以下六大基本部分組成：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（ASR）、觸發(fā)裝置（GT）、晶閘管交流調(diào)壓器（TVC）、測(cè)速發(fā)電機(jī)（TG）、軟啟動(dòng)器以及三相異步電動(dòng)機(jī)（M）。這里主要介

9、紹三相異步電動(dòng)機(jī)（M）的結(jié)構(gòu)，和測(cè)速發(fā)電機(jī)（TG）、晶閘管交流調(diào)壓器（TVC）和軟啟動(dòng)器四大部分的具體結(jié)構(gòu)以及工作原理。一、三相異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)(asynchronous motor) 又稱(chēng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī),是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電動(dòng)機(jī)。 異步電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為兩種形式:有鼠籠式、繞線式異步電動(dòng)機(jī)。 作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的異步電機(jī)。因其轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，又稱(chēng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)是各類(lèi)電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣、需要量最大的一種。在中國(guó)，異步電動(dòng)機(jī)的用電量約占總負(fù)荷的60多。交流電動(dòng)機(jī)，特別是鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，

10、維護(hù)方便，而且堅(jiān)固耐用，慣量小，運(yùn)行可靠，對(duì)環(huán)境要求不高，因此在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了極廣泛的應(yīng)用。其突出的優(yōu)點(diǎn)是：電機(jī)制造成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，可以實(shí)現(xiàn)高壓大功率及高速驅(qū)動(dòng)，適宜在惡劣條件下工作，并能獲得和直流電機(jī)控制系統(tǒng)相媲美或更好的控制性能。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源相連，其定子電流直接取自交流電力系統(tǒng)；與其他電機(jī)相比，異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用、維護(hù)方便，運(yùn)行可靠性高，重量輕，成本低。以三相異步電動(dòng)機(jī)為例，與同功率、同轉(zhuǎn)速的直流電動(dòng)機(jī)相比，前者重量只及后者的二分之一，成本僅為三分之一。和直流電機(jī)一樣，三相異步電動(dòng)機(jī)主要也由靜止的定子和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子與轉(zhuǎn)子之

11、間有個(gè)較小的氣隙。 異步電動(dòng)機(jī)的定子由定子鐵心、定子繞組和機(jī)座三部分組成。定子鐵心是異步電動(dòng)機(jī)主磁通磁路的一部分。為了使異步電動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩，希望有一個(gè)較強(qiáng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，同時(shí)由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)定子鐵心以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子鐵心中的磁通的大小與方向都是變化的，必須設(shè)法減少由旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子鐵心中所引起的渦流損耗和磁滯損耗，因此，定子鐵心由導(dǎo)磁性能較好的0.5mm厚且沖有一定槽形的硅鋼片疊壓而成。對(duì)于容量較大(10kW以上)的電動(dòng)機(jī)，在硅鋼片兩面涂以絕緣漆，作為片間絕緣之用。定子鐵心上的槽形通常有三種半閉口槽，半開(kāi)口槽及開(kāi)口槽。從提高電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)來(lái)看，半閉口槽最好。定子繞組 定子繞組是異

12、步電機(jī)定子部分的電路，它也是由許多線圈按一定規(guī)律聯(lián)接面成。能分散嵌入半閉口槽的線圈由高強(qiáng)度漆包圓銅線或圓鋁線繞成，放入半開(kāi)口槽的成型線圈用高強(qiáng)度漆包扁沿線或扁銅線，或用玻璃絲包扁銅線繞成。開(kāi)口槽也放入成型線圈，其絕緣通常采用云母帶，線圈放入槽內(nèi)必須與槽壁之間隔有“槽絕緣”，以免電機(jī)在運(yùn)行時(shí)繞組對(duì)鐵心出現(xiàn)擊穿或短路故障。一般根據(jù)定子繞組在槽內(nèi)布置的情況，有單層繞組及雙層繞組兩種基本型式。容量較大的異步電動(dòng)機(jī)都采用雙層繞組。雙層繞組在每槽內(nèi)的導(dǎo)線分上下兩層放置，上下層線圈邊之間需要用層間絕緣隔開(kāi)。小容量異步電動(dòng)機(jī)常采用單層繞組。槽內(nèi)定子繞組的導(dǎo)線用槽楔緊固。槽楔常用的材料是竹、膠布板或環(huán)氧玻璃布板

13、等非磁性材料。機(jī)座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。中小型異步電動(dòng)機(jī)一般都采用鑄鐵機(jī)坐，并根據(jù)不同的冷卻方式而采用不同的機(jī)座型式。例如小型封閉式電動(dòng)機(jī)、電機(jī)中損耗變成的熱量全都要通過(guò)機(jī)座散出。為了加強(qiáng)散熱能力，在機(jī)座的外表面有很多均勻分布的散熱筋，以增大散熱面積。對(duì)于大中型異步電動(dòng)機(jī)，一般采用鋼板焊接的機(jī)座。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)主磁通磁路的一部分，一般也由0.5毫米厚沖槽的硅鋼片疊成，鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。整個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心的外表面成圓柱形。轉(zhuǎn)子繞組分為籠型和繞線型兩種結(jié)構(gòu)，下面分別說(shuō)明這兩種繞組結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)。 籠形繞組，由于異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)的電

14、流是由電磁感應(yīng)作用而產(chǎn)生的，不需由外電源對(duì)轉(zhuǎn)子繞組供電，因此繞組可自行閉合；繞組的相數(shù)亦不必限定為三相。因此籠形繞組的各相均由單根導(dǎo)條組成，因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的相對(duì)轉(zhuǎn)速不大，即轉(zhuǎn)差率在5之下，所以導(dǎo)條中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不大，如導(dǎo)條與鐵心之間不加絕緣，由導(dǎo)條與鐵心之間的接觸電阻來(lái)限制導(dǎo)條間的漏電流也是可以的，一般無(wú)須用絕緣材料把導(dǎo)條與鐵心隔開(kāi)，這樣的繞組工藝極為簡(jiǎn)單?；\型繞組就可以由插入每個(gè)轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)條和兩端的環(huán)形端環(huán)組成。如果去掉鐵心，整個(gè)繞組的外形就象一個(gè)關(guān)松鼠的籠子，所以具有這種籠型繞組的轉(zhuǎn)子，習(xí)慣上稱(chēng)為籠型轉(zhuǎn)子。為了節(jié)約用銅和提高生產(chǎn)率，小容量籠型異步電動(dòng)機(jī)一般都采

15、用鑄鋁轉(zhuǎn)子。這種轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條和端環(huán)一次鑄出。對(duì)容量大于100kW的電機(jī)，由于鑄鋁質(zhì)量不易保證，常用銅條插入轉(zhuǎn)子內(nèi)，在兩端焊上端環(huán)，構(gòu)成籠形繞組。籠型轉(zhuǎn)子上既無(wú)集電環(huán)，又無(wú)絕緣，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)行可靠。 繞線型繞組它與定子繞組一樣也是一個(gè)對(duì)稱(chēng)三相繞組，這個(gè)對(duì)稱(chēng)三相繞組接成星形，并接到轉(zhuǎn)軸上三個(gè)，再通過(guò)使轉(zhuǎn)子繞組與外電路接通。這種轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)是，通過(guò)集電環(huán)和電刷可在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻或其它控制裝置，以便改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能或調(diào)速特性。為了減小電刷的磨損與摩擦損耗，中等容量以上的異步電動(dòng)機(jī)還裝有一種提刷短路裝置。這種裝置當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)以后而又不需要調(diào)節(jié)速度時(shí)，移動(dòng)其手柄，可使電刷提起，與集電

16、環(huán)脫離接觸，同時(shí)使三只集電環(huán)彼此短接起來(lái)。異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙是很小的，中小型電機(jī)般為0.22mm。氣隙的大小與異步電動(dòng)機(jī)的性能關(guān)系極大。氣隙愈大，磁阻也愈大。磁阻大時(shí)，產(chǎn)生同樣大小的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)就需要較大的勵(lì)磁電流。勵(lì)磁電流是無(wú)功電流(與變壓器中的情況一樣)，該電流增大會(huì)使電機(jī)的功率因數(shù)變壞。然而，磁阻大可以減少氣隙磁場(chǎng)中的諧波含量，從而可減少附加損耗，且改善起動(dòng)性能。氣隙過(guò)小，會(huì)使裝配困難和運(yùn)轉(zhuǎn)不安全。如何決定氣隙大小，應(yīng)權(quán)衡利弊，全面考慮。一般異步電動(dòng)機(jī)的氣隙以較小。二、交流測(cè)速發(fā)電機(jī)（TG）交流測(cè)速發(fā)電機(jī) 有空心杯轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)、籠式轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)和同步測(cè)速發(fā)電機(jī)3種。 空

17、心杯轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)：主要由內(nèi)定子、外定子及在它們之間的氣隙中轉(zhuǎn)動(dòng)的杯形轉(zhuǎn)子所組成。勵(lì)磁繞組、輸出繞組嵌在定子上,彼此在空間相差90電角度。杯形轉(zhuǎn)子是由非磁性材料制成。當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時(shí)，勵(lì)磁后由杯形轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與輸出繞組軸線垂直，輸出繞組不感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由杯形轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)與輸出繞組軸線重合，在輸出繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)大小正比于杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，而頻率和勵(lì)磁電壓頻率相同，與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。反轉(zhuǎn)時(shí)輸出電壓相位也相反。杯形轉(zhuǎn)子是傳遞信號(hào)的關(guān)鍵，其質(zhì)量好壞對(duì)性能起很大作用。由于它的技術(shù)性能比其他類(lèi)型交流測(cè)速發(fā)電機(jī)優(yōu)越，結(jié)構(gòu)不很復(fù)雜，同時(shí)噪聲低，無(wú)干擾且體積小，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種交流測(cè)速發(fā)

18、電機(jī)。 籠式轉(zhuǎn)子異步測(cè)速發(fā)電機(jī)：與交流伺服電動(dòng)機(jī)相似，因輸出的線性度較差，僅用于要求不高的場(chǎng)合。同步測(cè)速發(fā)電機(jī)：以永久磁鐵作為轉(zhuǎn)子的交流發(fā)電機(jī)。由于輸出電壓和頻率隨轉(zhuǎn)速同時(shí)變化，又不能判別旋轉(zhuǎn)方向,使用不便，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中用得很少,主要供轉(zhuǎn)速的直接測(cè)量用。三、晶閘管交流調(diào)壓器（TVC）結(jié)構(gòu)圖如圖2.1：圖2.1晶閘管單相交流調(diào)壓器，把三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管與負(fù)載相串聯(lián)，然后接到交流電源上，通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)負(fù)載上的電壓和功率，這一裝置稱(chēng)為晶閘管交流調(diào)壓器。晶閘管交流調(diào)壓器在電爐的溫度控制、舞臺(tái)的燈光控制及中小功率異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中得到廣泛應(yīng)用。交流調(diào)壓器的輸出仍是交流電壓，因此它可

19、以通過(guò)變壓器再進(jìn)行調(diào)壓，但是它的輸出電壓波形與自耦式或感應(yīng)式交流調(diào)壓器不同，不再是正弦波形。其中諧波分量較大，功率因數(shù)也較低（與導(dǎo)通角有關(guān)）。交流調(diào)壓器的晶閘管控制通常采用兩種方式：通斷控制。即把晶閘管作為開(kāi)關(guān)將負(fù)載電路與電源接通幾個(gè)周波，然后再斷開(kāi)一定周波數(shù)。通過(guò)改變通斷時(shí)間比達(dá)到調(diào)壓的目的。這里晶閘管起到一個(gè)通斷頻率可調(diào)的快速開(kāi)關(guān)的作用。相位控制。將晶閘管作為這樣一個(gè)開(kāi)關(guān)，在電源電壓每一周期中，在選定的時(shí)刻將負(fù)載電路與電源接通，改變選定的時(shí)刻即可達(dá)到調(diào)壓的目的。在交流調(diào)壓器中，相位控制應(yīng)用得較多，故下面主要介紹以相位控制的交流調(diào)壓器。通常在大功率或者為完成對(duì)某些負(fù)載控制方式時(shí)采用三相交流調(diào)

20、壓器。三相交流調(diào)壓器接線形式很多，這些電路各有特點(diǎn)，現(xiàn)分別敘述如下：晶閘管三相全波星形或三角形調(diào)壓電路如圖2.2：圖2.2這是一種三相三線制的線路結(jié)構(gòu)。采用這種線路時(shí)，可任意選擇所需要的負(fù)載形式，即可用三角形或者星形。這種電路連接的優(yōu)點(diǎn)之一，就是它的輸出諧波分量低。由于線電流對(duì)稱(chēng)，因而只有奇次諧波，其中3次諧波被抵消了。所以這種電路對(duì)鄰近通訊電路干擾小，從而減輕了濾波問(wèn)題。但是這種電路必須保證有兩相晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，負(fù)載上才有電流通過(guò)。因此觸發(fā)脈沖必須采用寬脈沖或雙窄脈沖，移相范圍為150。晶閘管三相星型三角形調(diào)壓電路，如圖2.3：圖2.3此電路用三個(gè)晶閘管元件接成三角形方式，放在星形連接的中點(diǎn)

21、，所以稱(chēng)為星點(diǎn)三角形調(diào)壓電路，其原理圖如圖所示。其中晶閘管的移相范圍為210，觸發(fā)脈沖寬度大于30，晶閘管觸發(fā)次序?yàn)門(mén)1、T2、T3。此電路中只用了三個(gè)晶閘管元件，電路簡(jiǎn)單，但由于元件的單向?qū)щ娦?，又被接成三角形，故為不?duì)稱(chēng)控制方式，正、負(fù)半波的波形不同（面積相同），所以輸出負(fù)載上有偶次諧波。四、軟啟動(dòng)器軟起動(dòng)器是繼自耦減壓起動(dòng)器、星-角減壓起動(dòng)器等之后，采用電子半導(dǎo)體器件（晶閘管）和單片機(jī)控制的智能化程度較高的一種新型電機(jī)起動(dòng)裝置，而且工作性能優(yōu)于上述減壓起動(dòng)器。軟起動(dòng)器的一般電路構(gòu)成如圖2.4：圖2.4軟起動(dòng)器的主電路，一般也由六只正反向并聯(lián)的單向晶閘管組成，在三相調(diào)壓電路上并聯(lián)有旁路接觸

22、器的三組主觸點(diǎn)。旁路接觸器一般均由用戶(hù)外置，由控制線路控制其通斷，部分中、小功率軟起動(dòng)器機(jī)型，也有裝置內(nèi)部自置旁路接觸器的，外圍控制線路也相對(duì)簡(jiǎn)化?？刂瓢迨且詥纹瑱C(jī)（或稱(chēng)CPU）為核心的由模擬及數(shù)字集成電路構(gòu)成的控制電路，包括CPU的基本電路、同步信號(hào)電路、輸入電壓、輸出電流檢測(cè)電路、脈沖觸發(fā)電路，控制端子（模擬、數(shù)字輸入/輸出控制信號(hào)）電路、和控制電源、操作顯示面板電路等單元電路，往往排列于13塊線路板上。其中控制電源電路，同步信號(hào)采樣電路和脈沖觸發(fā)電路，輸入電壓、輸出電流檢測(cè)的前級(jí)電路會(huì)安排于同一塊線路板上，這塊線路板又稱(chēng)為觸發(fā)板；而其它電路和輸入電壓、輸出電流檢測(cè)的后級(jí)電路則安排于另一塊

23、線路板上，這塊線路板又稱(chēng)為CPU主板。軟起動(dòng)器的主電路形式如圖2.5：圖2.5軟起器的主電路，一般采用3只正反向并聯(lián)的晶閘管模塊，構(gòu)成三相交流調(diào)壓的電路形式，晶閘管主電路輸出可控交流起動(dòng)電壓，起動(dòng)過(guò)程結(jié)束后，交流接觸器KM閉合，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入運(yùn)行階段，同時(shí)晶閘管主電路停止輸出。在這里KM又稱(chēng)為旁路接觸器。由TA1、TA2、TA3檢測(cè)運(yùn)行電流信號(hào)，輸入控制電路，用于運(yùn)行電流顯示、過(guò)載報(bào)警、停機(jī)保護(hù)等。同時(shí)軟起動(dòng)器的停車(chē)方式，也有如下兩種：1）自由停車(chē)。在這種停機(jī)模式下，軟起動(dòng)器接到停止命令后即斷開(kāi)旁路接觸器并禁止晶閘管的調(diào)壓輸出，電機(jī)依負(fù)載慣性逐漸停車(chē)。適用于對(duì)停車(chē)時(shí)間和停車(chē)距離無(wú)要求的負(fù)載設(shè)備。

24、2）軟停車(chē)。在這種停機(jī)模式下，電動(dòng)機(jī)的供電由旁路接觸器切換到晶閘管調(diào)壓輸出，輸出電壓由全壓逐漸減小，使電機(jī)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)降低，直至停止。適用于對(duì)停車(chē)時(shí)間有要求和柔性停機(jī)要求的泵類(lèi)負(fù)載等場(chǎng)合。第3章 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)3.1 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的工作原理異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速工作原理：當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)電路參數(shù)不變時(shí)，在一定轉(zhuǎn)速下，異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩TM與定子電壓U1的平方成正比。因此，改變定子外加電壓就可以改變其機(jī)械特性的函數(shù)關(guān)系，從而改變異步電動(dòng)機(jī)在一定輸出轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩為：它表明，當(dāng)轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比。這樣不同電壓下的機(jī)械特性便如下圖所

25、示，圖3.1中表示額定電壓。圖3.1 異步電動(dòng)機(jī)在不同電壓下的機(jī)械特性3.2異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)分為開(kāi)環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。異步電動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖，依次如下： 3給定 GTTVC M圖3.2 開(kāi)環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖3.3 開(kāi)環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 3 G給定TVCGTASR MTG圖3.4 單閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖3.5 單閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 3TVCGTACRASR給定 電流互感器MTG圖3.6 雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖3.7 雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)第4章 開(kāi)環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì) 4.1交流調(diào)壓

26、仿真程序在MATLAB模塊庫(kù)中找到相應(yīng)的模塊進(jìn)行電氣連線得到單相交流調(diào)壓器仿真程序，如圖4.1所示：圖4.1仿真程序 4.2各部分參數(shù)設(shè)置1交流峰值電壓為200V、初相位為0、頻率為60Hz、其他參數(shù)為默認(rèn)值，如圖4.2所示。圖4.22晶閘管參數(shù)設(shè)置：Ron=0.04，Lon=0H，Vf=0V，Rs=10，Cs=4e-6F，如圖4.3所示。圖4.33負(fù)載RLC分支，電阻性負(fù)載時(shí)，R=20，L=0.00001H（由調(diào)試結(jié)果可知：電感值可以接近于0，但不能等于0），C=inf（無(wú)窮大），如圖4.4所示。圖4.44脈沖發(fā)生器：Pulse Generator1和Pulse Generator2模塊中的脈沖周期為0.04s，脈沖寬度設(shè)置為脈寬的30，脈沖高度為1，脈沖移相角通過(guò)“相位角延遲”對(duì)話框設(shè)置，如圖4.5和圖4.6所示。圖4.5圖4.6仿真算法選擇為ode15s算法，仿真時(shí)間設(shè)置為00.05s，運(yùn)行仿真程序。當(dāng)移相控制角等于60時(shí)，負(fù)載上的電流、電壓波形以及觸發(fā)脈沖波形，如圖4.7和圖4.8所示圖4.7 輸出電流波形圖4.8 輸出電壓波形第5章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)本文概述了異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速控制系統(tǒng)內(nèi)容總結(jié)，以及相關(guān)學(xué)科的關(guān)系，包括各個(gè)方面的發(fā)展。