雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真《自動調(diào)速系統(tǒng)》學(xué)習(xí)目標(biāo)理解雙閉環(huán)直流調(diào)速的起動過程及其特點。理解轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的作用。熟悉晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其基本原理。知識目標(biāo)掌握晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)及反饋環(huán)節(jié)測定方法。掌握雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成及其特點，能畫出其原理圖。掌握調(diào)節(jié)器的工程設(shè)計及仿真方法。技能目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊合作與溝通能力。培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新理念與創(chuàng)新意識。素質(zhì)目標(biāo)項目描述01雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)三相調(diào)壓器晶閘管整流調(diào)速裝置平波電抗器電動機(jī)—發(fā)電機(jī)組整流裝置的主電路為三相橋式電路，控制回路可直接由給定電壓Uct作為觸發(fā)器的移相控制電壓，改變Uct的大小即可改變控制角，從而獲得可調(diào)的直流電壓和轉(zhuǎn)速。圖3-1轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設(shè)置兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，二者之間實行嵌套連接。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)做電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流的輸出去控制電力電子變換器UPE。在結(jié)構(gòu)上，電流環(huán)作為內(nèi)環(huán)，轉(zhuǎn)速環(huán)作為外環(huán)，形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的控制要求空載起動到額定轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)速超調(diào)量σn≤10%轉(zhuǎn)速無靜差要求電流超調(diào)量σi≤5%相關(guān)知識02雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（一）單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問題

調(diào)速系統(tǒng)在動態(tài)精度要求較高的情況下，降低動態(tài)速降和縮短動態(tài)恢復(fù)時間，是單閉環(huán)系統(tǒng)必須解決的一個問題。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（一）單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問題

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（一）單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問題從工業(yè)控制領(lǐng)域來看，由于加工工藝特點和生產(chǎn)的需要，許多生產(chǎn)機(jī)械經(jīng)常處于起動、制動、反轉(zhuǎn)的過渡過程中，此時，速度的變化能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的為梯形速度圖，如圖3-2a所示，速度的變化不能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的為三角形速度圖，如圖3-2b所示。從速度圖可以看出，電動機(jī)起動和制動過程的大部分時間是工作在過渡過程中，如何縮短這一時間，充分發(fā)揮生產(chǎn)機(jī)械效率是生產(chǎn)工藝對調(diào)速系統(tǒng)首先提出的要求，為此提出了“最佳過渡過程”的概念。圖3-2a圖3-2b雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（一）單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問題要使生產(chǎn)機(jī)械過渡過程最短、提高生產(chǎn)率，電動機(jī)在起動或制動時就必須發(fā)出最大起動（或制動）轉(zhuǎn)矩。電動機(jī)可能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩是由它的過載能力所限制的。通常把充分利用電動機(jī)過載能力以獲得最高生產(chǎn)率的過渡過程稱之為限制極值轉(zhuǎn)矩的最佳過渡過程。這樣，既要限制起動時的最大允許電流，又要保證電動機(jī)能發(fā)出最大轉(zhuǎn)矩。圖3-3最佳過渡過程中各量的變化規(guī)律雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（一）單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問題電動機(jī)的電樞電流不可能從零突變到最大值，總有一上升過程。因此，實際波形與上述情況不盡相同。為了使電流接近理想波形，必須使電流在起動剛開始的瞬間強(qiáng)迫其迅速上升至系統(tǒng)最大值。這就必須讓晶閘管整流裝置在起動初期提供最大整流輸出電壓，一旦電流達(dá)到Imax，將電壓突降至維持最大電流所需的數(shù)值，然后電壓、轉(zhuǎn)速按線性規(guī)律上升。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（一）單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問題滿足最佳過渡過程的條件：電動機(jī)在起動、制動時，應(yīng)保持主電路電流為最大值不變。當(dāng)過渡過程結(jié)束時，盡快使電流下降至系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)值。應(yīng)保證晶閘管整流電壓在起動、制動過程的初瞬有一突變，然后按某一線性規(guī)律遞增。這樣可以實現(xiàn)電動機(jī)轉(zhuǎn)速以最大加速度上升，縮短過渡過程。要想實現(xiàn)主電路電流的這一變化規(guī)律，必須增設(shè)一個PI調(diào)節(jié)器，對電流波形進(jìn)行控制，即引入電流負(fù)反饋環(huán)節(jié)，形成轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（一）單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)存在的問題按照反饋控制規(guī)律，采用某個物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變。在起動過程中，實現(xiàn)在允許條件下的最快起動關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值的恒流過程，即采用電流負(fù)反饋來得到近似的恒流過程。在起動過程中，應(yīng)只有電流負(fù)反饋作用，而不能讓它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋同時加到一個調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要作用，不再需要靠電流負(fù)反饋來發(fā)揮主要作用。注意：只有采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)才能做到這種既存在轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋作用，又使它們只能分別在不同階段起作用的功能。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（二）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成為了實現(xiàn)在允許條件下的最快起動，設(shè)想引入一個電流調(diào)節(jié)器，使電動機(jī)在起動時保持電流為最大值Imax的恒流過程，起動過程結(jié)束轉(zhuǎn)入無靜差的速度調(diào)節(jié)過程。由于電流的變化率和速度的變化率相差較大，往往把電流調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)分開進(jìn)行，給定信號加到速度調(diào)節(jié)器輸入端，速度調(diào)節(jié)器的輸出為電流調(diào)節(jié)器的輸入，電流調(diào)節(jié)器的輸出去驅(qū)動晶閘管觸發(fā)裝置。兩個調(diào)節(jié)器互相配合，同時調(diào)節(jié)，稱之為轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。3-5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（二）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器，一個調(diào)節(jié)電流，電流負(fù)反饋是從交流電路檢測的，但它反映的是電動機(jī)的電樞電流。由于整流電路交流側(cè)的電流與電動機(jī)的電樞電流成正比，且交流電流的檢測較為簡便，電流互感器TA將三相交流電流成比例地轉(zhuǎn)換為3個交流電壓信號，再經(jīng)二極管整流得到直流電壓信號，用作電流反饋，稱電流調(diào)節(jié)器，用ACR表示。另一個調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，測速發(fā)電機(jī)對轉(zhuǎn)速進(jìn)行檢測，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速反饋，稱速度調(diào)節(jié)器，用ASR表示。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（二）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，稱為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)環(huán)在外邊，稱為外環(huán)。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)做電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)裝置。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（二）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)在構(gòu)成上的特點：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR與電流調(diào)節(jié)器ACR為串聯(lián)關(guān)系，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié)器的給定信號。

為了使系統(tǒng)獲得較好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個調(diào)節(jié)器一般都采用PI調(diào)節(jié)器。系統(tǒng)的原理如圖3-6所示，穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)都可實現(xiàn)無靜差調(diào)節(jié)。兩個調(diào)節(jié)器的輸出都是帶限幅的。當(dāng)調(diào)節(jié)器的輸出達(dá)到限幅值時，調(diào)節(jié)器處于飽和工作狀態(tài)。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（二）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成圖3-6雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（二）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成

二極管鉗位的外限幅電路穩(wěn)壓管鉗位的外限幅電路雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（二）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成

圖3-7二極管鉗位的外限幅電路雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成（二）雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成

圖3-8穩(wěn)壓管鉗位的外限幅電路雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（一）穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性為了分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性，首先要根據(jù)系統(tǒng)原理圖畫出系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR與電流調(diào)節(jié)器ACR均采用有限幅輸出特性的PI調(diào)節(jié)器。圖3-9雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（一）穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)態(tài)特征：當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，除非有反向的輸入信號使調(diào)節(jié)器退出飽和；飽和的調(diào)節(jié)器暫時隔斷了輸入和輸出間的聯(lián)系，相當(dāng)于使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。在正常穩(wěn)定工作狀態(tài)下，兩個PI調(diào)節(jié)器都是處于非飽和工作狀態(tài)，其輸入—輸出關(guān)系符合PI調(diào)節(jié)器的工作特性：要使PI調(diào)節(jié)器的輸出保持穩(wěn)定不變，調(diào)節(jié)器的輸入偏差電壓必須為零。即

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（一）穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性實際上，在正常運(yùn)行時，電流調(diào)節(jié)器是不會達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，對于靜特性來說，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。

圖3-10雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（一）穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性正常工作狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR不飽和，此時輸出轉(zhuǎn)速：

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（一）穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（一）穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性電樞電流的穩(wěn)態(tài)值與電流環(huán)給定相對應(yīng)，而電流給定信號穩(wěn)態(tài)值大小取決于實際負(fù)載電流值。當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出達(dá)到飽和時，電樞電流達(dá)到最大值：

即為靜特性是如圖3-10中的②段，它是垂直的特性。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（一）穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和靜特性實際上運(yùn)算放大器的開環(huán)放大系數(shù)并不是無窮大，特別是為了避免零點漂移而采用“準(zhǔn)PI調(diào)節(jié)器”時，靜特性的兩段實際上都略有很小的靜差，如圖3-10中虛線所示。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于??dm時表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無靜差，這時，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主要調(diào)節(jié)作用，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到??dm后，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和，電流調(diào)節(jié)器起主要調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動保護(hù)。這就是采用了兩個PI調(diào)節(jié)器分別形成內(nèi)、外兩個閉環(huán)的效果。這樣的靜特性顯然比帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)靜特性好。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（二）穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算

控制電壓??????的大小為

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（二）穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（二）穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算

轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)

轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（二）穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算

（1）求轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)α和電流反饋系數(shù)β。

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜特性分析（二）穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程分析（二）穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算

圖3-11轉(zhuǎn)速和電流的過渡過程曲線雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程分析（二）穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算第Ⅰ階段（0～??1）為電流上升階段

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程分析（二）穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算第Ⅱ階段（??1～??2）為恒流升速階段

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程分析（二）穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算第Ⅲ階段（??2～??4）為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的起動過程分析（二）穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算雙閉環(huán)系統(tǒng)起動過程的特點飽和非線性控制指轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器有不飽和、飽和、退飽和3種工作狀態(tài)。準(zhǔn)時間最優(yōu)控制雙閉環(huán)系統(tǒng)起動過程充分發(fā)揮系統(tǒng)的電流過載能力，基本上實現(xiàn)最大允許電流起動，起動過程最快。轉(zhuǎn)速超調(diào)由于采用飽和非線性控制，必須在起動過程的最后階段讓轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器退出飽和，根據(jù)PI調(diào)節(jié)器的特性，只有轉(zhuǎn)速超調(diào)，ASR的輸入偏差電壓為負(fù)，才能使ASR退飽和。轉(zhuǎn)速超調(diào)是采用PI調(diào)節(jié)器的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)的特點。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能（一）動態(tài)跟隨性能轉(zhuǎn)速動態(tài)跟隨性能在電動機(jī)起動和升速過程中，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在電動機(jī)過載能力許可的條件下，使加速轉(zhuǎn)矩最大化，表現(xiàn)出很好的動態(tài)跟隨性能，但由于主回路電樞電流方向不可逆，系統(tǒng)本身沒有制動作用，電動機(jī)降速時只能靠負(fù)載阻轉(zhuǎn)力矩的作用減速，所以降速動態(tài)跟隨性能較差。

電流動態(tài)跟隨性能

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能（二）動態(tài)抗干擾性能直流調(diào)速系統(tǒng)最常見的干擾有兩種，即負(fù)載電流的波動和電網(wǎng)電壓的波動。對這兩種擾動，系統(tǒng)的抗干擾機(jī)制是不同的。抗負(fù)載擾動

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能

（二）動態(tài)抗干擾性能圖3-12雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能（二）動態(tài)抗干擾性能

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能（二）動態(tài)抗干擾性能

圖3-12雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能（二）動態(tài)抗干擾性能

克服負(fù)載擾動的主要環(huán)節(jié)是轉(zhuǎn)速環(huán)，而電流環(huán)在調(diào)節(jié)過程中只起電流跟隨作用。從表面上看，在不設(shè)電流環(huán)的單獨轉(zhuǎn)速反饋系統(tǒng)中，可以避免ACR的積分輸出延緩作用，加快調(diào)節(jié)過程。但實際上，電流環(huán)具有加快調(diào)節(jié)電樞電流到達(dá)??L2的能力，它可以等效為一個小時間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，從而加快了系統(tǒng)響應(yīng)速度，使降落的轉(zhuǎn)速能迅速恢復(fù)。如果系統(tǒng)原來處于輕載工作狀態(tài)，若負(fù)載突然加大使轉(zhuǎn)速降得很多時，ASR輸出進(jìn)入飽和狀態(tài)，它能輔之以恒流升速，既避免了電樞電流的過大，又加快了恢復(fù)過程。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能（二）動態(tài)抗干擾性能抗電網(wǎng)電壓擾動在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓擾動的作用點距離被調(diào)量較遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)作用受到多個環(huán)節(jié)的延滯，單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)抵抗電壓擾動的性能要差一些。在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由于增設(shè)了電流內(nèi)環(huán)，電壓波動可以通過電流反饋得到比較及時的調(diào)節(jié)，不必等它影響到轉(zhuǎn)速以后才能反饋回來，抗擾性能大有改善。在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動引起的轉(zhuǎn)速動態(tài)變化會比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。圖3-13以電網(wǎng)電壓升高為例的電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能（二）動態(tài)抗干擾性能

雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)性能（三）兩個調(diào)節(jié)器的作用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器在雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中的作用。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用

電流調(diào)節(jié)器的作用

項目準(zhǔn)備03項目準(zhǔn)備在設(shè)計雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)時，一般是先內(nèi)環(huán)后外環(huán)，調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)取決于穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)校正的要求，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)校正的設(shè)計與調(diào)試都是按先內(nèi)環(huán)后外環(huán)的順序進(jìn)行，在動態(tài)過程中可以認(rèn)為外環(huán)對內(nèi)環(huán)幾乎無影響，而內(nèi)環(huán)則是外環(huán)的一個組成環(huán)節(jié)。根據(jù)具體情況選定預(yù)期特性，即典型Ⅰ系統(tǒng)或典型Ⅱ系統(tǒng)，并按照零極點相消的原則，確定串聯(lián)調(diào)節(jié)器的類型。02對已知系統(tǒng)的固有特性做恰當(dāng)?shù)淖儞Q和近似處理，以簡化調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)。01根據(jù)要求的性能指標(biāo)，確定調(diào)節(jié)器的有關(guān)P、I、D參數(shù)。03對系統(tǒng)進(jìn)行校正。04直流電動機(jī)參數(shù)額定電壓UN：220V，額定電流IN：133A，額定轉(zhuǎn)速nN：1460~1500r/min，Ce=0.132V?min/r，允許過載倍數(shù)λ=1.5，晶閘管整流裝置輸出電流可逆，裝置放大系數(shù)：Ks=40。滯后的時間常數(shù)Ts=0.0017s。電樞回路總電阻：R=0.5Ω。01

02電流反饋系數(shù)：β=10/(λ*IN)=0.05V/A。03轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：α=0.0067V?min/r，對應(yīng)額定轉(zhuǎn)速時的給定電壓UN*=10V。04電流調(diào)節(jié)器ACR的設(shè)計三相橋式電路的平均失控時間，即裝置滯后時間常數(shù)Ts=0.0017s。01電流濾波時間常數(shù)Toi。三相橋式電路每個波頭的時間是3.33ms，為了基本濾平波頭，應(yīng)有(1~2)Toi=3.33ms，因此取電流濾波時間常數(shù)Toi=0.002s。02電流環(huán)小時間常數(shù)之和T∑i=Ts+Toi=0.0037s。03（一）確定電流環(huán)時間常數(shù)電流調(diào)節(jié)器ACR的設(shè)計（二）選擇電流調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)

電流調(diào)節(jié)器ACR的設(shè)計（三）計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)

電流調(diào)節(jié)器ACR的設(shè)計（四）校驗近似條件

校驗晶閘管裝置傳遞函數(shù)的近似條件是否滿足：

校驗忽略反電動勢對電流環(huán)影響的近似條件是否滿足：校驗小時間常數(shù)近似處理是否滿足條件：

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的設(shè)計（一）確定轉(zhuǎn)速環(huán)時間常數(shù)01

02電流濾波時間常數(shù)??on根據(jù)所用測速發(fā)電機(jī)紋波情況，取??on=0.01s。03轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)??∑n=2??∑i+??on。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的設(shè)計（二）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)選擇

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的設(shè)計（三）選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的設(shè)計（四）校驗近似條件

校驗電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件是否滿足：

校驗轉(zhuǎn)速環(huán)小時間常數(shù)近似處理是否滿足條件：

核算轉(zhuǎn)速超調(diào)量：

項目實施04任務(wù)分工兩人一組，每名成員要有明確的分工、角色分配及責(zé)任，任務(wù)分工如下：模型設(shè)計：小組組長，負(fù)責(zé)參數(shù)計算及模型搭建并統(tǒng)籌協(xié)調(diào)與安排小組成員工作任務(wù)分工。資料整理員：小組成員，資料收集整理員，負(fù)責(zé)模型仿真及項目實施過程中的資料收集、整理等事項。實施計劃表實施步驟實施內(nèi)容計劃完成時間實際完成時間備注1電動機(jī)選型

2ACR設(shè)計

3ASR設(shè)計

4模型建立

5仿真分析

6項目評價

表3-1

實施計劃表仿真模型的建立利用MATLAB上的SIMULINK仿真平臺，建立仿真模型。圖3-14電流環(huán)的仿真模型仿真模型的建立圖3-15加了轉(zhuǎn)速環(huán)之后的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的仿真模型利用MATLAB上的SIMULINK仿真平臺，建立仿真模型。仿真結(jié)果分析在仿真過程中，可以通過修改參數(shù)值來觀察不同參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。修改電流環(huán)參數(shù)電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Ki，電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)τi，觀察其對電流環(huán)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性的影響，并將結(jié)果填寫在表3-2中。修改轉(zhuǎn)速環(huán)參數(shù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)Kn，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)τn，觀察其對轉(zhuǎn)速環(huán)響應(yīng)速度和穩(wěn)定性的影響，并將結(jié)果填寫在表3-3中。響應(yīng)速度穩(wěn)定性圖像

表3-2電流環(huán)仿真結(jié)果表3-3轉(zhuǎn)速環(huán)仿真結(jié)果響應(yīng)速度穩(wěn)定性圖像

檢查評議05檢查評議表3-4雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與仿真項目我評價表3-5雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與仿真項目考核評定故障及處理06故障及處理表3-6雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與仿真項目常見故障及處理問題與思考07問題與思考雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)如果ACR是PI調(diào)節(jié)器，而ASR是P調(diào)節(jié)器，能否實現(xiàn)無靜差調(diào)速？試分析下列情況下，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的哪個環(huán)起主要調(diào)節(jié)作用？實現(xiàn)什么調(diào)節(jié)？（1）起動時。（2）正常工作時。（3）急速升速時。（4）電動機(jī)堵轉(zhuǎn)時。“轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器不飽和時雙閉環(huán)系統(tǒng)相當(dāng)于轉(zhuǎn)速單閉環(huán)調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和時雙閉環(huán)系統(tǒng)相當(dāng)于電流單閉環(huán)調(diào)節(jié)?！边@種說法正確嗎？雙閉環(huán)指的是哪兩個環(huán)？內(nèi)環(huán)是什么環(huán)？外環(huán)是什么環(huán)？謝謝觀看！《自動調(diào)速系統(tǒng)》主講人：何姣生產(chǎn)線多段速運(yùn)行系統(tǒng)的安裝與調(diào)試《自動調(diào)速系統(tǒng)》學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理。了解三相異步電動機(jī)常見控制線路。掌握生產(chǎn)線多段速運(yùn)行系統(tǒng)調(diào)速原理。知識目標(biāo)掌握變頻器多段速頻率控制方式。熟練掌握變頻器的多段速運(yùn)行操作過程。技能目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。培養(yǎng)學(xué)生刻苦專研的勞模精神。素質(zhì)目標(biāo)項目描述01生產(chǎn)線多段速運(yùn)行系統(tǒng)電路生產(chǎn)線多段速運(yùn)行系統(tǒng)采用MM420變頻器，PLC西門子S7200Smart組成控制電路，S開關(guān)“SB1”為啟動按鈕，“SB2”為停止按鈕，“SB3”控制按鈕，“SB3”控制按鈕連續(xù)按下次數(shù)控制7種不同的輸出頻率。根據(jù)工廠生產(chǎn)線上不同工藝要求，生產(chǎn)機(jī)械總是需要在不同的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。為滿足生產(chǎn)線多段速運(yùn)行控制要求，大多數(shù)變頻器提供了多段頻率控制功能。用戶可以通過幾個開關(guān)的通、斷組合來選擇不同的運(yùn)行頻率，實現(xiàn)多段轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的目的。生產(chǎn)線多段速運(yùn)行系統(tǒng)變頻器接線生產(chǎn)線多段速運(yùn)行系統(tǒng)控制要求正確設(shè)置變頻器輸出的額定頻率、額定電壓、額定電流、額定功率、額定轉(zhuǎn)速。運(yùn)用操作面板改變電動機(jī)起動的運(yùn)行頻率和加減速時間。通過外部端子控制電動機(jī)多段速度運(yùn)行，開關(guān)“SB3”按下次數(shù)計數(shù)，可選擇7種不同的輸出頻率。相關(guān)知識02三相異步電動機(jī)實現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電動機(jī)。電動機(jī)是利用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)，而把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備稱為電動機(jī)。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機(jī)，特別三相異步電動機(jī)，因為它具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、運(yùn)行可靠、價格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點，被廣泛地用來驅(qū)動各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。三相異步電動機(jī)是感應(yīng)電動機(jī)的一種，是靠同時接入380V三相交流電源（相位差120°）供電的一類電動機(jī)，由于三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場以相同的方向、不同的轉(zhuǎn)速成旋轉(zhuǎn)，存在轉(zhuǎn)差率，所以叫三相異步電動機(jī)。三相異步電動機(jī)（一）三相異步電動機(jī)的分類三相異步電動機(jī)種類繁多，按照三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的形態(tài)可以分為繞線式電動機(jī)、籠型電動機(jī)。1.籠型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是一個自己短路的繞組。在轉(zhuǎn)子的每個槽里放上一根導(dǎo)體，每根導(dǎo)體都比鐵芯長，在鐵芯的兩端用兩個端環(huán)把所有的導(dǎo)條都短路起來，形成一個自己短路的繞組。如果把轉(zhuǎn)子鐵芯拿掉，則可看出，剩下來的繞組形狀像一個籠子。三相異步電動機(jī)（一）三相異步電動機(jī)的分類三相異步電動機(jī)種類繁多，按照三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的形態(tài)可以分為繞線式電動機(jī)、籠型電動機(jī)。2.繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組也是按一定規(guī)律分布的三相對稱繞組，它可以連接成Y形或Δ形。一般小容量電動機(jī)連接成Δ形，大、中容量電動機(jī)連接成Y形。轉(zhuǎn)子繞組的3條引線分別接到3個集電環(huán)上，用一套電刷裝置引出。繞線式異步電動機(jī)三相異步電動機(jī)（二）三相異步電動機(jī)的構(gòu)造三相異步電動機(jī)種類繁多，按照三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的形態(tài)可以分為繞線式電動機(jī)、籠型電動機(jī)。轉(zhuǎn)子部分吊環(huán)后端蓋定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心前端蓋定子繞組機(jī)座風(fēng)扇風(fēng)罩出線盒三相異步電動機(jī)（二）三相異步電動機(jī)的構(gòu)造1.定子表4-1定子的組成定子定子鐵芯由厚度為0.5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片內(nèi)圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放定子三相繞組AX、BY、CZ定子繞組三組用漆包線繞制好的，對稱地嵌入定子鐵芯槽內(nèi)的相同的線圈。這三相繞組可接成星形或三角形機(jī)座機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成，其作用是固定鐵芯和繞組三相異步電動機(jī)（二）三相異步電動機(jī)的構(gòu)造2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵芯由厚度為0.5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片外圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放轉(zhuǎn)子三相繞組。轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組有兩種形式：籠型——籠型異步電動機(jī)繞線式——繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸上加機(jī)械負(fù)載表4-2轉(zhuǎn)子的組成三相異步電動機(jī)（二）三相異步電動機(jī)的構(gòu)造3.三相異步電動機(jī)的定子電路與轉(zhuǎn)子電路三相異步電動機(jī)中的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。給定子繞組接上三相電源電壓，則定子中就有三相電流通過，此三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，其磁力線通過定子和轉(zhuǎn)子鐵芯而閉合，這個磁場在轉(zhuǎn)子和定子的每相繞組中都要感應(yīng)出電動勢。籠型電動機(jī)由于構(gòu)造簡單，價格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動機(jī)。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動機(jī)的空氣隙約在0.2～1.0mm之間。三相異步電動機(jī)（三）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理1.基本原理為了說明三相異步電動機(jī)的工作原理，做如下演示實驗。磁鐵閉合線圈三相異步電動機(jī)（三）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理1.基本原理演示實驗：在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間放置一個閉合導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄帶動蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時，將發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋；若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向，則導(dǎo)體的轉(zhuǎn)向也跟著改變?，F(xiàn)象解釋：當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對運(yùn)動，籠型導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動起來，這就是異步電動機(jī)的基本原理。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同。結(jié)論：欲使異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場和閉合的轉(zhuǎn)子繞組。三相異步電動機(jī)（三）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理2.旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生圖4-7所示為最簡單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們在空間按互差1200的規(guī)律對稱排列。并接成星形與三相電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過三相對稱電流：隨著電流在定子繞組中通過，在三相定子繞組中就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。

三相異步電動機(jī)（三）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理2.旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生圖4-8所示為旋轉(zhuǎn)磁場的形成，當(dāng)

t=0°時，iA=0，AX繞組中無電流；iB為負(fù)，BY繞組中的電流從Y流入B1流出；iC為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖4-8a所示。當(dāng)

t=120°時，iB=0，BY繞組中無電流；iA為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；iC為負(fù)，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖4-8b所示。當(dāng)

t=240°時，iC=0，CZ繞組中無電流；iA為負(fù)，AX繞組中的電流從X流入A流出；iB為正，BY繞組中的電流從B流入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場的方向如圖4-8c所示。三相異步電動機(jī)（三）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理2.旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生當(dāng)定子繞組中的電流變化一個周期時，合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場的形成三相異步電動機(jī)（三）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理3.旋轉(zhuǎn)磁場的方向當(dāng)定子繞組中的電流變化一個周期時，合成磁場也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場。三相異步電動機(jī)（四）三相異步電動機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速1.極數(shù)（磁極對數(shù)p）三相異步電動機(jī)的極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)。旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)。當(dāng)每相繞組只有一個線圈，繞組的始端之間相差120°空間角時，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有一對極，即p=1；當(dāng)每相繞組為兩個線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差60°空間角時，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場具有兩對極，即p=2。

三相異步電動機(jī)（四）三相異步電動機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速2.轉(zhuǎn)速n三相異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0與電動機(jī)磁極對數(shù)p有關(guān)，它們的關(guān)系是由上式可知，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0決定于電流頻率f1和磁場的極數(shù)p。對某一異步電動機(jī)而言，f1和p通常是一定的，所以磁場轉(zhuǎn)速n0是個常數(shù)。

在我國，工頻f1=50Hz，因此對應(yīng)于不同極對數(shù)p的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0，見表4-3。表4-3不同極對數(shù)p的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速n0p123456n0300015001000750600500三相異步電動機(jī)（四）三相異步電動機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速3.轉(zhuǎn)差率s電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向相同，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0相等，否則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間就沒有相對運(yùn)動，因而磁力線就不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子電動勢、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)矩也就都不存在。也就是說旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間存在轉(zhuǎn)速差，因此把這種電動機(jī)稱為異步電動機(jī)，又因為這種電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的，故又稱為感應(yīng)電動機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0常稱為同步轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)差率s——用來表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場轉(zhuǎn)速n0相差的程度的物理量。即

轉(zhuǎn)差率是異步電動機(jī)的一個重要的物理量。三相異步電動機(jī)（四）三相異步電動機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速3.轉(zhuǎn)差率s當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速n0開始旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子則因機(jī)械慣性尚未轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子的瞬間轉(zhuǎn)速n=0，這時轉(zhuǎn)差率S=1。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來之后，n>0，（n0-n）差值減小，電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率S<1。如果轉(zhuǎn)軸上的阻轉(zhuǎn)矩加大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n降低，即異步程度加大，才能產(chǎn)生足夠大的感受電動勢和電流，產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩，這時的轉(zhuǎn)差率S增大。反之，S減小。異步電動機(jī)運(yùn)行時，轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速一般很接近，轉(zhuǎn)差率很小。在額定工作狀態(tài)下約為0.015~0.06之間。根據(jù)上式，可以得到電動機(jī)的轉(zhuǎn)速常用公式為

三相異步電動機(jī)（四）三相異步電動機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速3.轉(zhuǎn)差率s【例4-1】有一臺三相異步電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)速n=975r/min，電源頻率f=50Hz，求電動機(jī)的極數(shù)和額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率S。解：由于電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速接近而略小于同步轉(zhuǎn)速，而同步轉(zhuǎn)速對應(yīng)于不同的極對數(shù)有一系列固定的數(shù)值。顯然，與975r/min最相近的同步轉(zhuǎn)速n0=1000r/min，與此相應(yīng)的磁極對數(shù)p=3。因此，額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率為

三相異步電動機(jī)（五）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與機(jī)械特性1.電磁轉(zhuǎn)矩（簡稱轉(zhuǎn)矩）異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩T是由旋轉(zhuǎn)磁場的每極磁通與轉(zhuǎn)子電流I2相互作用而產(chǎn)生的。電磁轉(zhuǎn)矩的大小與轉(zhuǎn)子繞組中的電流I及旋轉(zhuǎn)磁場的強(qiáng)弱有關(guān)。經(jīng)理論證明，它們的關(guān)系是

式中，T為電磁轉(zhuǎn)矩；KT為與電動機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)；

為旋轉(zhuǎn)磁場每個極的磁通量；I2為轉(zhuǎn)子繞組電流的有效值；

2為轉(zhuǎn)子電流滯后于轉(zhuǎn)子電勢的相位角若考慮電源電壓及電動機(jī)的一些參數(shù)與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。三相異步電動機(jī)（五）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與機(jī)械特性1.電磁轉(zhuǎn)矩（簡稱轉(zhuǎn)矩）式中，KT'為常數(shù)；U1為定子繞組的相電壓；S為轉(zhuǎn)差率；R2為轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻；X20為轉(zhuǎn)子靜止時每相繞組的感抗。由上式可知，轉(zhuǎn)矩T還與定子每相電壓U1的二次方成比例，所以當(dāng)電源電壓有所變動時，對轉(zhuǎn)矩的影響很大。此外，轉(zhuǎn)矩T還受轉(zhuǎn)子電阻R2的影響。

上式修正為三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性曲線三相異步電動機(jī)（五）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與機(jī)械特性2.機(jī)械特性曲線在一定的電源電壓U1和轉(zhuǎn)子電阻R2下，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率n之間的關(guān)系曲線T=f(s)或轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線n=f(T)，稱為電動機(jī)的機(jī)械特性曲線。在機(jī)械特性曲線上我們要討論3個轉(zhuǎn)矩：（1）額定轉(zhuǎn)矩TN。額定轉(zhuǎn)矩TN是異步電動機(jī)帶額定負(fù)載時，轉(zhuǎn)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。

式中，P2是電動機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，其單位是瓦特；n的單位是轉(zhuǎn)/分；TN的單位是牛?米。當(dāng)忽略電動機(jī)本身機(jī)械摩擦轉(zhuǎn)矩T0時，阻轉(zhuǎn)矩近似為負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL，電動機(jī)作等速旋轉(zhuǎn)時，電磁轉(zhuǎn)矩T必與阻轉(zhuǎn)矩TL相等，即T=TL。額定負(fù)載時，則有TN=TL。三相異步電動機(jī)（五）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與機(jī)械特性2.機(jī)械特性曲線（2）最大轉(zhuǎn)矩Tm。Tm又稱為臨界轉(zhuǎn)矩，是電動機(jī)可能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩。它反映了電動機(jī)的過載能力。最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率為Sm，此時的Sm稱為臨界轉(zhuǎn)差率，見圖4-9a最大轉(zhuǎn)矩Tm與額定轉(zhuǎn)矩TN之比稱為電動機(jī)的過載系數(shù)，即一般三相異步的過載系數(shù)在1.8～2.2之間。在選用電動機(jī)時，必須考慮可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，而后根據(jù)所選電動機(jī)的過載系數(shù)算出電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，它必須大于最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩。否則，就是重選電動機(jī)。

=Tm/TN三相異步電動機(jī)（五）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與機(jī)械特性2.機(jī)械特性曲線（3）起動轉(zhuǎn)矩Tst。Tst為電動機(jī)起動初始瞬間的轉(zhuǎn)矩，即n=0、s＝１時的轉(zhuǎn)矩。為確保電動機(jī)能夠帶額定負(fù)載起動，必須滿足：Tst＞TN，一般的三相異步電動機(jī)有Tst/TN=1～2.2。三相異步電動機(jī)（五）三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性與機(jī)械特性3.電動機(jī)的負(fù)載能力自適應(yīng)分析電動機(jī)在工作時，它所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T的大小能夠在一定的范圍內(nèi)自動調(diào)整以適應(yīng)負(fù)載的變化，這種特性稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。

三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式1.變極調(diào)速直流調(diào)速系統(tǒng)具有較為優(yōu)良的靜、動態(tài)性能指標(biāo)，在很長的一個歷史時期內(nèi)，調(diào)速傳動領(lǐng)域基本上被直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所壟斷。但直流電動機(jī)由于受換向器限制，使其維修工作量大，事故率高，使用環(huán)境受限，很難向高電壓、高轉(zhuǎn)速、大容量發(fā)展。與直流電動機(jī)相比，交流電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、維護(hù)工作量小等優(yōu)點，但交流電動機(jī)的控制卻比直流電動機(jī)復(fù)雜得多。早期的交流傳動均用于不可調(diào)速傳動，而可調(diào)速傳動則用直流傳動，隨著電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)日益成熟，在許多方面已經(jīng)可以取代直流調(diào)速系統(tǒng)，特別是各類通用變頻器的出現(xiàn)，使交流調(diào)速已逐漸成為電氣傳動中的主流。根據(jù)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：

三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式1.變極調(diào)速

由上式可知，交流異步電動機(jī)有3種基本調(diào)速方法。改變定子繞組的磁極對數(shù)p，稱為變極調(diào)速。01改變轉(zhuǎn)差率s，其方法有改變電壓調(diào)速、繞線式電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和串級調(diào)速。02改變電源頻率f1，稱為變頻調(diào)速。03三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式1.變極調(diào)速在電源頻率f1不變的條件下，改變電動機(jī)的極對數(shù)p，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n1就會變化，從而改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n。若極對數(shù)減少一半，同步轉(zhuǎn)速就升高一倍，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速也幾乎升高一倍。這種調(diào)速方法通常用改變電動機(jī)定子繞組的接法來改變極對數(shù)，這種電動機(jī)稱為多速電動機(jī)。其轉(zhuǎn)子均采用籠型轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)子感應(yīng)的極對數(shù)能自動與定子相適應(yīng)。這種電動機(jī)在制造時，從定子繞組中抽出一些線頭，以便于使用時調(diào)換。下面以一相繞組來說明變極原理。先將U相繞組中的兩個半相繞組a1x1與a2x2采用順向串聯(lián)，產(chǎn)生兩對磁極。若將U相繞組中的一半相繞組a2x2反向并聯(lián)，則產(chǎn)生1對磁極。三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式1.變極調(diào)速從星形改成雙星形，寫為Y/YY。從三角形改成雙星形，寫為△/YY。這兩種接法可使電動機(jī)極對數(shù)減少一半。在改接繞組時，為了使電動機(jī)轉(zhuǎn)向不變，應(yīng)把繞組的相序改接一下。三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式1.變極調(diào)速優(yōu)點：設(shè)備簡單，操作方便，具有較硬的機(jī)械特性，穩(wěn)定性好；缺點：電動機(jī)繞組引出頭較多，調(diào)速級數(shù)少，級差大，不能實現(xiàn)無級調(diào)速；電動機(jī)體積大，制造成本高。三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式2.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速改變定子電壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速和串級調(diào)速都屬于改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。這些調(diào)速方法的共同特點是在調(diào)速過程中都產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)差功率。前兩種調(diào)速方法都是把轉(zhuǎn)差功率消耗在轉(zhuǎn)子電路里，很不經(jīng)濟(jì)，而串級調(diào)速則能將轉(zhuǎn)差功率加以吸收或大部分反饋給電網(wǎng)，提高了經(jīng)濟(jì)性能。改變定子電壓調(diào)速由異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性方程可知，在一定轉(zhuǎn)速下，異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的二次方成正比。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，從而改變電動機(jī)在一定輸出轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式2.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

該調(diào)速方法的調(diào)速范圍較小，低壓時機(jī)械特性太軟，轉(zhuǎn)速變化大。為改善調(diào)速特性，可采用帶速度負(fù)反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)來解決該問題。目前廣泛采用晶閘管交流調(diào)壓電路來實現(xiàn)定子調(diào)壓調(diào)速。三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式2.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的機(jī)械特性如圖4-15所示。轉(zhuǎn)子串電阻時最大轉(zhuǎn)矩Tm不變，臨界轉(zhuǎn)差率增大。所串電阻越大，運(yùn)行段機(jī)械特性斜率越大。若帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，原來運(yùn)行在固有特性曲線1的a點上，在轉(zhuǎn)子串電阻R1后，就運(yùn)行在b點上，轉(zhuǎn)速由na變?yōu)閚b，以此類推。設(shè)備簡單，主要用于中、小容量的繞線式異步電動機(jī)，如橋式起重機(jī)等。優(yōu)點轉(zhuǎn)子繞組需經(jīng)過電刷引出，屬于有級調(diào)速，平滑性差；由于轉(zhuǎn)子中電流很大，在串接電阻上產(chǎn)生很大損耗，所以電動機(jī)的效率很低，機(jī)械特性較軟，調(diào)速精度差。缺點三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式3.電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)由晶閘管整流器、電磁轉(zhuǎn)差離合器和異步電動機(jī)三部分組成。電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)電磁轉(zhuǎn)差離合器由電樞和磁極兩部分組成，兩者無機(jī)械聯(lián)系，都可自由旋轉(zhuǎn)。電樞由籠型異步電動機(jī)帶動，稱主動部分；磁極用聯(lián)軸節(jié)與負(fù)載相連，稱從動部分。電樞通常用整塊的鑄鋼加工而成，形狀像一個杯子，上面沒有繞組。磁極則由鐵芯和繞組兩部分組成，繞組由晶閘管整流器勵磁。三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式3.電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速當(dāng)勵磁繞組通以直流電，電樞為電動機(jī)所拖動以恒速定向旋轉(zhuǎn)時，在電樞中感應(yīng)產(chǎn)生渦流，渦流與磁極的磁場作用產(chǎn)生電磁力，形成的電磁轉(zhuǎn)矩使磁極跟著電樞方向旋轉(zhuǎn)。由于拖動電樞的異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性較硬，因此可以認(rèn)為電樞的轉(zhuǎn)速是近似不變的，而磁極的轉(zhuǎn)速則由磁極磁場的強(qiáng)弱而定，即由提供給電磁離合器的勵磁電流大小而定。只要改變勵磁電流的大小，就可以改變磁極的轉(zhuǎn)速，也就可以改變工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速。調(diào)速系統(tǒng)晶閘管整流電源通常采用單相全波或橋式整流電路，通過改變晶閘管的控制角，可以方便地改變直流輸出電壓的大小。三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式3.電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速當(dāng)勵磁電流等于零時，磁極是不會轉(zhuǎn)動的，這就相當(dāng)于工作機(jī)械被“離開”。一旦加上勵磁電流，磁極即刻轉(zhuǎn)動起來，這就相當(dāng)于工作機(jī)械被“合上”，因此稱為離合器。又因為它是基于電磁感應(yīng)原理來發(fā)生作用的，磁極與電樞之間一定要有轉(zhuǎn)差才能產(chǎn)生感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩，因此全名就稱為“電磁轉(zhuǎn)差離合器”。又常將其連同它的異步電動機(jī)一起稱為“滑差電動機(jī)”。電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速的主要特點是控制簡單，運(yùn)行可靠，可實現(xiàn)無級調(diào)速，采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制后可以改善調(diào)速性能，擴(kuò)大調(diào)速范圍；缺點是低速損耗大，效率低。適用于不需長期低速運(yùn)行的場合。三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式4.變頻調(diào)速交流變頻調(diào)速技術(shù)的原理是把工頻50Hz的交流電轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可調(diào)的交流電，通過改變交流異步電動機(jī)定子繞組的供電頻率，在改變頻率的同時也改變電壓，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的（即VVVF技術(shù)）。變頻調(diào)速裝置的大容量化。直流電動機(jī)由于受換向器限制，單機(jī)容量、最高轉(zhuǎn)速及使用環(huán)境都受到限制。其電樞電壓最高只能做到一千多伏，而交流電動機(jī)可做到6～10kV。直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速一般僅為每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)到一千多轉(zhuǎn)，而交流電動機(jī)的速度可以達(dá)到每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)，以滿足高速機(jī)械的運(yùn)行要求。變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速范圍寬，能平滑調(diào)速，其調(diào)速靜態(tài)精度及動態(tài)品質(zhì)好。三相異步電動機(jī)調(diào)速（一）三相異步電動機(jī)調(diào)速的基本方式4.變頻調(diào)速變頻調(diào)速系統(tǒng)可以直接在線起動，起動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小，減小了對電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，并具有轉(zhuǎn)矩提升功能，節(jié)省軟起動裝置。變頻器內(nèi)置功能多，可滿足不同工藝要求；保護(hù)功能完善，能自診斷顯示故障所在，維護(hù)簡便；具有通用的外部接口端子，可同計算機(jī)、PLC聯(lián)機(jī)，便于實現(xiàn)自動控制。變頻調(diào)速系統(tǒng)在節(jié)約能源方面有很大的優(yōu)勢，是目前世界公認(rèn)的交流電動機(jī)的最理想、最有前途的調(diào)速技術(shù)。其中以風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的節(jié)能效果最為顯著，節(jié)電率可達(dá)到20%～60%。由于風(fēng)機(jī)、水泵等負(fù)載的功率消耗與電動機(jī)轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此當(dāng)負(fù)載的轉(zhuǎn)速小于電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速時，其節(jié)能潛力比較大。三相異步電動機(jī)調(diào)速（二）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理1.變頻調(diào)速的條件從式（4-1）來看，只要改變定子繞組的電源頻率?1就可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速大小了，但是事實上只改變?1并不能正常調(diào)速，而且可能導(dǎo)致電動機(jī)運(yùn)行性能惡化。其原因分析如下。由電動機(jī)學(xué)原理知，三相異步電動機(jī)定子繞組反電動勢E1的表達(dá)式為

三相異步電動機(jī)調(diào)速（二）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理1.變頻調(diào)速的條件

三相異步電動機(jī)調(diào)速（二）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理2.基頻以下恒磁通（恒轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速

三相異步電動機(jī)調(diào)速（二）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理2.基頻以下恒磁通（恒轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速

三相異步電動機(jī)調(diào)速（二）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理2.基頻以下恒磁通（恒轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速

在基頻以下調(diào)速時，采用U/?控制方式以保持主磁通Фm的恒定，電動機(jī)的機(jī)械特性曲線如圖4-18中?1N曲線以下所示。在此過程中，電磁轉(zhuǎn)矩T恒定，電動機(jī)帶負(fù)載的能力不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。如圖4-18所示，曲線?4中的虛線是進(jìn)行電壓補(bǔ)償后的機(jī)械特性曲線。三相異步電動機(jī)調(diào)速（二）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理2.基頻以下恒磁通（恒轉(zhuǎn)矩）變頻調(diào)速觀察各條機(jī)械特性曲線，它們的特征如下。01從額定頻率向下調(diào)頻時，理想空載轉(zhuǎn)速減小，最大轉(zhuǎn)矩逐漸減小。02頻率在額定頻率附近下調(diào)時，最大轉(zhuǎn)矩減少，可以近似認(rèn)為不變；頻率調(diào)得很低時，最大轉(zhuǎn)矩減小很快。03因為頻率不同時，最大轉(zhuǎn)矩點對應(yīng)的轉(zhuǎn)差?n變化不是很大，所以穩(wěn)定工作區(qū)的機(jī)械特性基本是平行的。三相異步電動機(jī)調(diào)速（二）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理3.基頻以上恒功率（恒電壓）變頻調(diào)速

三相異步電動機(jī)調(diào)速（二）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理3.基頻以上恒功率（恒電壓）變頻調(diào)速

注意：這時的電磁轉(zhuǎn)矩T仍應(yīng)比負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，否則會出現(xiàn)電動機(jī)的堵轉(zhuǎn)。在這種控制方式下，轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)矩越低，但是轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的乘積（輸出功率）基本不變，所以基頻以上調(diào)速屬于弱磁恒功率調(diào)速。額定頻率以上調(diào)頻時，理想空載轉(zhuǎn)速增大，最大轉(zhuǎn)矩大幅減小。1）最大轉(zhuǎn)矩點對應(yīng)的轉(zhuǎn)差?n幾乎不變，但由于最大轉(zhuǎn)矩減小很多，所以機(jī)械特性斜度加大，特性變軟。2）三相異步電動機(jī)調(diào)速（二）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理4.變頻調(diào)速特性的特點把基頻以下和基頻以上兩種情況結(jié)合起來，可得圖4-19所示的異步電動機(jī)變頻調(diào)速的控制特性。按照電力拖動原理，在基頻以下，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速的性質(zhì)，而在基頻以上，屬于恒功率調(diào)速性質(zhì)。異步電動機(jī)變頻調(diào)速的控制特性三相異步電動機(jī)調(diào)速（二）三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速原理4.變頻調(diào)速特性的特點恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)速特性

恒功率的調(diào)速特性

三相異步電動機(jī)常見控制線路（一）重載設(shè)備的起動控制線路1.利用電流互感器和中間繼電器來控制重載設(shè)備的起動原理圖解釋：按下起動按鈕SB2（3-5），交流接觸器KM、時間繼電器KT、中間繼電器KA的線圈同時得電，KM的常開觸頭（3-5）閉合，將SB2自鎖（3-5），KT開始延時。與熱繼電器FR的兩只熱元件并聯(lián)的KA兩對常開觸頭KA1、KA2閉合，將熱元件短路，以防止重載起動時產(chǎn)生的大電流使FR動作。與此同時，KM的三相主觸頭閉合，電動機(jī)得電、起動。隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，當(dāng)升到額定轉(zhuǎn)速時（也就是KT的延時時間結(jié)束時），電動機(jī)的額定電流降至額定電流以下，KT得電延時斷開的常閉觸頭（5-7）斷開，使KA的線圈失電，KA常開觸頭斷開，將熱繼電器投入到電路進(jìn)行工作。重載設(shè)備起動完畢。電流互感器和中間繼電器控制重載設(shè)備的起動電路三相異步電動機(jī)常見控制線路（一）重載設(shè)備的起動控制線路2.利用電流繼電器來完成重載設(shè)備的起動原理圖解釋：按下起動按鈕SB2（3-7），交流接觸器KM2的線圈得電、吸合，KM2三相主觸頭閉合，使交流接觸器KM1的3個主觸頭和熱繼電器的熱元件被短路，電動機(jī)的繞組串入電流繼電器KI開始重載起動過程，此時電動機(jī)的電流較大，KI動作，使KI的常開觸頭（7-9）閉合，與KM2的常開觸頭（3-9，已閉合）串聯(lián)，共同對SB2形成自鎖回路，KM2的線圈仍然得電、處于被吸合狀態(tài)，KM2的常開輔助觸頭（3-5）閉合，使交流接觸器KM1的線圈得電，KM1的常開輔助觸頭（3-5）閉合自鎖，同時KM1的三相主觸頭閉合，為KM2解除短路做準(zhǔn)備。

電流繼電器控制重載設(shè)備的起動電路圖三相異步電動機(jī)常見控制線路（一）重載設(shè)備的起動控制線路2.利用電流繼電器來完成重載設(shè)備的起動隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，電動機(jī)的電流也降為額定電流，KI發(fā)生動作、釋放，KI的常開觸頭（7-9）斷開，使交流接觸器KM2的線圈斷電釋放，KM2的三相主觸頭斷開，解除對熱繼電器FR三相熱元件的短接，同時KM2的常開輔助觸頭（3-5）變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。電動機(jī)串入過載保護(hù)熱斷電器FR正常運(yùn)轉(zhuǎn)，完成了重載起動過程。

電流繼電器控制重載設(shè)備的起動電路圖三相異步電動機(jī)常見控制線路（二）典型傳送裝置控制線路1.卷揚(yáng)機(jī)控制線路原理圖解釋：提升時按下正轉(zhuǎn)的起動按鈕SB2（3-5），交流接觸器KM1線圈得電、吸合，且KM1常開輔助觸頭（3-5）閉合自鎖，KM1三相主觸頭閉合，電動機(jī)和電磁抱閘YB線圈同時通電，電磁銜鐵被吸合到鐵芯上，銜鐵通過傳動機(jī)構(gòu)使制動器閘瓦松開，電動機(jī)得電正轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動機(jī)拖動裝置上升。卷揚(yáng)機(jī)控制線路圖三相異步電動機(jī)常見控制線路（二）典型傳送裝置控制線路1.卷揚(yáng)機(jī)控制線路提升過程需停止時，可按下停止按鈕SB1（1-3），正轉(zhuǎn)交流接觸器KM1線圈失電、釋放，KM1三相主觸頭斷開，電動機(jī)失電（靠慣性仍能運(yùn)轉(zhuǎn)），但電磁抱閘YB的線圈同時斷電，制動器在彈簧的作用下，使銜鐵離開鐵芯，制動器閘瓦抱住電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行制動，拖動裝置停止。下降時，按下反轉(zhuǎn)按鈕SB3（3-7），反轉(zhuǎn)交流接觸器KM2線圈得電吸合，且KM2的常開輔助觸頭（3-7）閉合自鎖，KM2的三相主觸頭閉合，電動機(jī)及電磁抱閘的線圈YB得電，使制動器的閘瓦松開，電動機(jī)得電，反轉(zhuǎn)運(yùn)行拖動裝置下降。下降過程需要停止時，按下停止按鈕SB1（1-3），接觸器KM2的線圈失電，KM2的三相主觸頭斷開，電動機(jī)失電，靠慣性可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一會兒，但此時電磁抱閘的YB的線圈斷電，導(dǎo)致制動器的閘瓦抱住電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行制動。拖動裝置停止下降。三相異步電動機(jī)常見控制線路（二）典型傳送裝置控制線路2.多條傳送帶運(yùn)送原料控制線路多條傳送帶運(yùn)送原料控制線路圖三相異步電動機(jī)常見控制線路（三）三相異步電動機(jī)常用保護(hù)電路1.電動機(jī)過熱保護(hù)控制線路原理圖解釋：在電動機(jī)內(nèi)設(shè)有與交流接觸器線圈串聯(lián)的過熱保護(hù)器（或溫度電阻），當(dāng)電動機(jī)超溫達(dá)到一定的時間，過熱保護(hù)器的一對觸頭斷開（或者溫度電阻熔斷），切斷了給交流接觸器線圈的供電，導(dǎo)致電動機(jī)失去三相供電而停機(jī)。電動機(jī)過熱保護(hù)控制線路圖三相異步電動機(jī)常見控制線路（三）三相異步電動機(jī)常用保護(hù)電路2.電動機(jī)的過電流保護(hù)電路原理圖解釋：該控制線路使用了一個互感器來感應(yīng)電動機(jī)的工作電流。當(dāng)三相異步電動機(jī)的工作電流超過額定電流后，過電流繼電器KI達(dá)到吸合電流而吸合，其常閉觸頭斷開，KM線圈失電而釋放，使電動機(jī)斷電，起到了保護(hù)電動機(jī)的作用。電動機(jī)的過電流保護(hù)電路圖三相異步電動機(jī)常見控制線路（三）三相異步電動機(jī)常用保護(hù)電路2.電動機(jī)的過電流保護(hù)電路在電動機(jī)起動時，電流較大，為了防止過電流繼電器動作，采用時間繼電器的常閉觸頭將互感器短接，待電動機(jī)起動完畢，電流降為正常時，時間繼電器KT經(jīng)延時后動作，其常閉觸頭斷開、常開觸頭閉合，使KI的線圈接入互感器電路中（串聯(lián)），實現(xiàn)過電流保護(hù)。項目準(zhǔn)備03項目準(zhǔn)備應(yīng)按照材料清單逐一檢查生產(chǎn)線多段速運(yùn)行系統(tǒng)的所需材料、工具，是否齊全，并填寫各種材料的數(shù)量、規(guī)格、是否損壞等情況。表4-4生產(chǎn)線多段速運(yùn)行系統(tǒng)元件清單項目名稱生產(chǎn)線多段速運(yùn)行系統(tǒng)序號材料名稱規(guī)格數(shù)量是否損壞1變頻器

2電動機(jī)

3PLC

4斷路器

5熔斷器

6按鈕

7導(dǎo)線

8電工工具套裝

項目實施04項目實施三人一組，每名成員要有明確的分工、角色分配及責(zé)任，任務(wù)分工如下。安裝員小組組長，負(fù)責(zé)硬件選型及電路安裝并統(tǒng)籌協(xié)調(diào)與安排小組成員工作任務(wù)分工。現(xiàn)場調(diào)試員小組成員，安全員，負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)置、調(diào)試，小組項目實施過程中的安全事項。資料整理員小組成員，資料收集整理員，負(fù)責(zé)項目實施過程中的資料收集、整理等事項。1.任務(wù)分工項目實施2.實施計劃表表4-5生產(chǎn)線多段速運(yùn)行系統(tǒng)實施計劃表實施步驟實施內(nèi)容計劃完成時間實際完成時間備注1材料選型

2電路安裝

3參數(shù)設(shè)置

4系統(tǒng)調(diào)試

5資料整理

6項目評價

硬件選型（一）MM420變頻器MICROMASTER420是用于控制三相交流電動機(jī)速度的變頻器，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機(jī)提供了良好的保護(hù)。硬件選型（一）MM420變頻器MICROMASTER420具有默認(rèn)的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的簡單的電動機(jī)控制系統(tǒng)供電的理想變頻驅(qū)動裝置。硬件選型（二）S7-200PLC西門子S7-200系列PLC是一種緊湊型可編程邏輯控制器，廣泛應(yīng)用于自動化系統(tǒng)中，特別是在中小型控制應(yīng)用中。CPU224XP是S7-200系列中的一款高性能型號。硬件選型（三）硬件選型記錄表表4-6硬件選型記錄表根據(jù)項目描述，正確選擇所需要的硬件型號及數(shù)量進(jìn)行初步測量，并記錄在表4-6中。序號元件名稱型號數(shù)量測量備注1

2

…

N

硬件安裝按圖4-29所示連接電路，檢查線路正確后，合上變頻器電源斷路器。參數(shù)設(shè)置恢復(fù)變頻器工廠默認(rèn)值，設(shè)定P0010=30，P0970=1。按下“P”鍵，變頻器開始復(fù)位到工廠默認(rèn)值。設(shè)置電動機(jī)參數(shù)，見表4-7。電動機(jī)參數(shù)設(shè)置完成后，設(shè)P0010=0，變頻器當(dāng)前處于準(zhǔn)備狀態(tài)，可正常運(yùn)行。參數(shù)號出廠值設(shè)置值說明P000311設(shè)用戶訪問級為標(biāo)準(zhǔn)級P001001快速調(diào)試P010000工作地區(qū)：功率以kW表示，頻率為50HzP0304230230電動機(jī)額定電壓（V）P03053.250.9電動機(jī)額定電流（A）P03070.750.4電動機(jī)額定功率（kW）P0308