三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速課程設(shè)計(jì)

1、目錄三相異步電動(dòng)機(jī)基本原理1電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理1電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1工作原理3異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4固有機(jī)械特性4人為機(jī)械特性5降低定子電壓的人為特性5增加轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的人為特性5改變定子頻率時(shí)的人為特性5電動(dòng)機(jī)的調(diào)速指標(biāo)7異步電機(jī)的變頻調(diào)速8具體調(diào)速的設(shè)計(jì)10結(jié)論11設(shè)計(jì)體會(huì)12參考文獻(xiàn)13摘要原理是當(dāng)定子三繞組通三相對(duì)稱電流后，定轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，根據(jù)右手定則，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，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(dāng)于空間繞組，進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距，合成磁轉(zhuǎn)距大于阻轉(zhuǎn)距時(shí)，電機(jī)起動(dòng)重點(diǎn)是三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速，一方面當(dāng)flVfN時(shí)，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，轉(zhuǎn)矩不變，額定轉(zhuǎn)速降低，增

2、大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst，另一方面當(dāng)flfN時(shí)，為恒功率調(diào)速，調(diào)速前后功率不變，額定轉(zhuǎn)速升高，減小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)寬范圍內(nèi)的平滑調(diào)速，變頻調(diào)速電機(jī)以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的調(diào)速性能、較高的調(diào)速比，應(yīng)用越來(lái)越廣泛關(guān)鍵字：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速;恒功率調(diào)速;三相異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的基本原理當(dāng)定子三繞組通三相對(duì)稱電流后，定轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，根據(jù)右手定則，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，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(dāng)于空間繞組，進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距，合成磁轉(zhuǎn)距大于阻轉(zhuǎn)距時(shí)，電機(jī)起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理結(jié)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)的種類很多，可是三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)基本是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子

3、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(dòng)機(jī)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(jī)座；10后端蓋；11風(fēng)罩；12風(fēng)扇(1)、定子定子鐵芯:導(dǎo)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)圓均勻開槽;槽形有半閉口、半開口和開口槽三種：適用于不同電機(jī)。定子繞組：定子繞組是三相電動(dòng)機(jī)的電路部分，三相電動(dòng)機(jī)有三相繞組，通入三相對(duì)稱電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。三相繞組由三個(gè)彼此獨(dú)立的繞組組成，且每個(gè)繞組又由若干線圈連接而成。每個(gè)繞組即為一相，每

4、個(gè)繞組在空間相差120電角度。線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制。中、小型三相電動(dòng)機(jī)多采用圓漆包線，大、中型三相電動(dòng)機(jī)的定子線圈則用較大截面的絕緣扁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(gè)出線端都引至接線盒上，首端分別標(biāo)為U,V,W,末端分別111標(biāo)為U,V,W。這六個(gè)出線端在接線盒里的排列如圖4.3所示，可以接成星形或三角222形。(b)(1.11.2)TL。和ISV允許值。Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)aST=1.62.2起動(dòng)電流倍數(shù)aSC=5.57.0人為機(jī)械特性降低定子電壓的人為特性由于臨界轉(zhuǎn)差率和電壓無(wú)關(guān)，而轉(zhuǎn)矩正比于電壓平方，電壓降低后的人為特性如下圖I

5、T其中UlU1增加轉(zhuǎn)子電阻時(shí)的人為特性由于sM正比于R2,TM與R2無(wú)關(guān)，故串入電阻時(shí)的人為特性如下圖:改變定子頻率時(shí)的人為特性U1E1flVfN時(shí)，要保持ff二常數(shù)(2)flVfN時(shí)，要保持U1=UN常數(shù)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速指標(biāo)調(diào)速就是在一定的負(fù)載下，根據(jù)生產(chǎn)的需要人為的改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。這是生產(chǎn)機(jī)械經(jīng)常向電動(dòng)機(jī)提出的要求。調(diào)速性能的好壞往往影響到生產(chǎn)機(jī)械的工作效率和生產(chǎn)質(zhì)量。調(diào)速范圍電動(dòng)機(jī)在滿載（電流為額定值）情況下所能得到的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍，用D表示，即D=nmax：nnin調(diào)速方向調(diào)速方向指調(diào)速后的轉(zhuǎn)速比原來(lái)的額定轉(zhuǎn)速（基本轉(zhuǎn)速）高還是低。若比基本轉(zhuǎn)速高，稱為往上調(diào)，比基本轉(zhuǎn)

6、速低，稱為往下調(diào)。調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性由一定調(diào)速范圍內(nèi)能達(dá)到的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)來(lái)說(shuō)明。級(jí)數(shù)越多，相鄰兩轉(zhuǎn)速的差值越小，平滑性越好。如果轉(zhuǎn)速只能跳躍式地調(diào)節(jié)，例如只能從3000r/min下調(diào)節(jié)到500r/min，再又調(diào)節(jié)到1000r/min等，兩者中間的轉(zhuǎn)速無(wú)法得到，這種調(diào)速稱為有級(jí)調(diào)速。如果在一定的調(diào)速范圍內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速都可以得到則稱為無(wú)級(jí)調(diào)速。無(wú)級(jí)調(diào)速的平滑性當(dāng)然比有級(jí)調(diào)速好。平滑的程度可以用相鄰兩轉(zhuǎn)速之比來(lái)衡量，稱為平滑系數(shù)。即o=ni/ni-l。越接近于1,平滑性越好。無(wú)級(jí)調(diào)速時(shí)。=1，平滑性最好。調(diào)速的穩(wěn)定性調(diào)速的穩(wěn)定性是用來(lái)說(shuō)明電動(dòng)機(jī)在新的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)，負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速變化的程度，通常用

7、靜差率來(lái)表示。其定義為：在某一機(jī)械特性運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)由理想空載到滿載時(shí)的轉(zhuǎn)速差與理想空載轉(zhuǎn)速之百分比，即8=（nO-nf）/n0*100%6越小，穩(wěn)定性越好。靜差率與機(jī)械特性的硬度有關(guān)。機(jī)械特性的硬度的定義為a=|dT/dn|AT/Ana越大，轉(zhuǎn)矩變化時(shí)，n變化的程度就越小，機(jī)械特性就越硬，靜差率6就越小,穩(wěn)定性就越好。靜差率還與理想空載轉(zhuǎn)速nO的大小有關(guān)。生產(chǎn)機(jī)械在調(diào)速時(shí)，為保持一定的穩(wěn)定性會(huì)對(duì)靜差率提出一定的要求。靜差率還會(huì)對(duì)調(diào)速范圍起到制約的作用，因?yàn)槿绻{(diào)速時(shí)所得到的最低轉(zhuǎn)速下的6太大，則該轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性太差，邊難以滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性這要由調(diào)速時(shí)的初期投資，調(diào)速后的電能消耗

8、以及各種運(yùn)行費(fèi)用的多少來(lái)說(shuō)明。調(diào)速時(shí)允許負(fù)載電動(dòng)機(jī)在各種不同轉(zhuǎn)速下滿載運(yùn)行時(shí)，如果允許輸出的功率相同，則這種調(diào)速方法稱為恒功率調(diào)速；如果允許輸出的轉(zhuǎn)矩相同，則這種調(diào)速方法稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，n=（1-s）nO=（1-s）*6Of1/p所以三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法課分為兩大類：一類是通過(guò)改變同步轉(zhuǎn)速nO來(lái)改變轉(zhuǎn)速n,具體方法有變極調(diào)速（改變p）和變頻調(diào)速（改變fl）；另一類是通過(guò)改變轉(zhuǎn)差率s來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這就需要讓電動(dòng)機(jī)從固有特性上運(yùn)行改為人為特性上運(yùn)行。異步機(jī)的變頻調(diào)速U1f1VfN時(shí)，要保持fl二常數(shù)(a)flVfN時(shí)El準(zhǔn)確的說(shuō)，f1二常數(shù)，才能保持m不變。隨著fl的降低

9、，U1的講笑，漏阻抗電壓U1的作用越明顯，所以在實(shí)際變頻調(diào)速中，隨著f1的降低，要適當(dāng)提高f1值，對(duì)漏阻抗電壓進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。f1fN時(shí)，要保持U1=UN常數(shù)(b)f1fN變頻調(diào)速的主要性能如下：（1）調(diào)速方向既可往上調(diào)，也可往下調(diào)。（2）平滑性好，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。（3）調(diào)速的穩(wěn)定性好，機(jī)械特性的工作段基本平行，硬度大，靜差率小。（4）調(diào)速范圍廣。（5）調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性方面，初期投資大，需要專用的變頻裝置。但運(yùn)行費(fèi)用不大。（6）調(diào)速時(shí)的允許伏在分析如下：flVfN時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速U1由于flVfN時(shí)，f1二常數(shù)，m基本不變，因此各種轉(zhuǎn)速下的滿載轉(zhuǎn)矩T=CTmI2Ncos血2基本不變。f1fN時(shí)為恒功

10、率調(diào)速由于f1fN時(shí)，U1二常數(shù)，在各種轉(zhuǎn)速下的滿載轉(zhuǎn)矩T=CTmI2Ncos血2基本上與轉(zhuǎn)速n成反比，兩者的成績(jī)基本不變，允許的輸出功率基本不變。60PN2兀nNaTMTNn-n0Nn03000一2930二0.023330000.0233aMTj=0.09692MT-12.27222-1T亠T=0.0969107.6140所以,=0.0187頻率為50Hz,U=U時(shí)帶動(dòng)負(fù)載的轉(zhuǎn)速為：1Nn二(1s)n二(10.0187)x3000r/min二2944r/min0由于f增加，U不變時(shí),11I”與導(dǎo)成反比,s與f成反比，而M1MU(f)具體調(diào)速的設(shè)計(jì)已知P=1000W,n=3000r/min,n

11、=2930r/min,a=2.2N0NMT由額定值可求得60 x15x1000二48.91N-m2x3.142930=2.2x48.91=107.61N-m可求得改變頻率后的轉(zhuǎn)速n二（1一s）n二3516r/min220結(jié)論三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速，一方面當(dāng)flVfN時(shí)，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，轉(zhuǎn)矩不變，額定轉(zhuǎn)速降低，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst，另一方面當(dāng)flfN時(shí)，為恒功率調(diào)速，調(diào)速前后功率不變，額定轉(zhuǎn)速升高，減小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst。變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)寬范圍內(nèi)的平滑調(diào)速，變頻調(diào)速電機(jī)以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的調(diào)速性能、較高的調(diào)速比，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。注意：應(yīng)該按實(shí)際情況來(lái)選擇調(diào)速方式，這樣才能發(fā)揮出最佳的性價(jià)比。缺點(diǎn)：需要專

12、用的變頻電源，初期投資大。設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)對(duì)繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)這一課題的設(shè)計(jì)，我得到了很多收獲：1、增強(qiáng)了我的動(dòng)手實(shí)踐能力和獨(dú)立操作的能力。在對(duì)課題的設(shè)計(jì)中，需要翻閱很多資料，并且上網(wǎng)收集相關(guān)的圖片信息，并將其進(jìn)行歸納整理，提取有用的材料進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，這個(gè)過(guò)程培養(yǎng)了我動(dòng)手能力、獨(dú)立思考操作能力和對(duì)信息的綜合分析的素質(zhì)，對(duì)我今后的學(xué)習(xí)生活有很大的幫助。2、加深了我對(duì)電機(jī)與拖動(dòng)這門課程知識(shí)的理解。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不僅僅是需要這一課題的有關(guān)知識(shí)，而是需要有關(guān)電機(jī)的很多知識(shí)，在設(shè)計(jì)中對(duì)這些知識(shí)的綜合運(yùn)用，無(wú)疑是電機(jī)與拖動(dòng)知識(shí)的一次新的，具體的，全方面的理解與應(yīng)用，加深了我對(duì)這門課程的理解，還從中學(xué)會(huì)了很多在課堂上所學(xué)不到的知識(shí)和能力，使我所學(xué)的知識(shí)得到了一次升華。3、拉近了同學(xué)之間的距離大學(xué)同學(xué)除了上課，其他時(shí)間基本上是個(gè)忙個(gè)的，很少有時(shí)間聚在一起，課程設(shè)計(jì)為我們提供了一個(gè)大家一起學(xué)習(xí)討論問(wèn)題，解決問(wèn)題的平臺(tái)，增進(jìn)了同學(xué)之間的友誼，拉近了大家的距離