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交流電動機的應用范文第1篇

關(guān)鍵詞：西門子變頻器；控制方式；外部端子控制；控制面板

前言

西門子變頻器是一種工業(yè)控制領(lǐng)域中應用較多的一種控制設備，其通過對固定輸入的電壓和頻率進行內(nèi)部的轉(zhuǎn)換，依據(jù)控制信號將其轉(zhuǎn)換為所需的電壓和頻率的交流電進而實現(xiàn)對于電動機的控制。在西門子變頻器工作的過程中首先需要將輸入的工頻交流電轉(zhuǎn)換為直流電，而后再根據(jù)需要將直流電逆變?yōu)榭刂埔蟮慕涣麟姟Ｔ谖鏖T子變頻器工作的過程中通過PWM技術(shù)使得在電動機啟動的過程中使用較小的啟動電流并獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩并調(diào)速平滑。在分析西門子變頻器外部端子的功能及作用的基礎上做好對于西門子變頻器的參數(shù)設置，確保其正常工作。

1 西門子變頻器的組成及外部端子簡述

1.1 西門子變頻器的組成

西門子變頻器主要是由操作面板、控制模塊與外部端子等三個部分組成，其主要與普通交流電動機相配合在一些對于電動機控制精度要求一般的場合進行工作，以取代步進電機或是交流伺服電機，降低成本與能耗。隨著科技的進步與經(jīng)濟的快速發(fā)展，西門子變頻器正被應用于越來越多的領(lǐng)域。西門子MM420系列變頻器是一種應用較多的變頻器，其多應用于對三相交流電動機的變頻控制。西門子MM420系列的變頻器在出廠時各參數(shù)為系統(tǒng)默認，在使用時與西門子工控裝置和設備相連接時如無特殊要求可不經(jīng)調(diào)試而直接進行使用，可靠性與適應性較強，西門子MM420系列變頻器是一款功能較齊全的變頻器。

1.2 西門子MM420系列變頻器外部端子

西門子MM420系列變頻器的外部端子如圖1所示，其中1、2端子輸入的是模擬量10V電源公共端，3、4端子為模擬量輸入端可以外接電位器來實現(xiàn)對于頻率設定值的更改，5-7號端子為數(shù)字量輸入端子，其中默認情況下5為正轉(zhuǎn)控制，6為反轉(zhuǎn)控制，7為故障復位，8、9端子則代表的是直流24V電源公共端。

2 西門子MM420系列變頻器外部端子對電機的控制

2.1 交流電動機的正反轉(zhuǎn)控制

通過使用線纜將西門子MM420系列變頻器與交流電動機進行連接，在進行參數(shù)的設定時，通過使用西門子MM420系列變頻器操作面板對變頻器中的P1080、P1082參數(shù)進行設定，上述兩個參數(shù)設定的是上下限的頻率，而后通過對P1120、P1121參數(shù)進行設定對交流電動機的頻率加速與減速時間進行設定。最后將西門子MM420系列變頻器中的P0700參數(shù)設置為2，完成對西門子MM420系列變頻器的參數(shù)設置即可使用外部端子對電動機進行相應的控制。此時即可通過對5-7號端子施加相應的頻率信號實現(xiàn)對于交流電動機的控制。

2.2 使用模擬量輸入對西門子MM420系列變頻器進行控制

在完場上述參數(shù)設置的基礎上將參數(shù)P1000有默認缺省值設置為1，即可通過使用電位計來作為模擬信號實現(xiàn)對于電動機的條數(shù)控制，在5-7號端子中通過輸入數(shù)字信號控制交流電動機的正反轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)模擬信號輸入端的電壓電流信號來控制交流電動機的轉(zhuǎn)速。

此外還可以通過使用外部端子實現(xiàn)對于交流電動機的多速段控制。

在使用西門子MM420系列變頻器對交流電動機進行控制的過程中需要注意的是，在使用面板控制或是外部端子進行控制時，對于西門子MM420系列變頻器內(nèi)部參數(shù)的設定只能通過面板進行西門子MM420系列變頻器內(nèi)部參數(shù)的修改與設定，在使用外部端子進行控制時，首先需要將西門子MM420系列變頻器的控制模式切換到外部操作模式，而后再進行外部控制頻率信號的接線，當西門子MM420系列變頻器采用外部端子控制模式時，如果需要修改端子的功能需要將外部開關(guān)輸入信號全部斷開后再重新進行接線，避免因信號輸入導致控制邏輯混亂。其中當西門子MM420系列變頻器采用多段速的方式進行控制時，將無反轉(zhuǎn)輸出信號。

3 西門子MM420系列變頻器的面板控制

西門子MM420系列變頻器在出廠時裝載有默認的參數(shù)，通過對西門子MM420系列變頻器中缺省的設置值進行修改將可以使得西門子MM420系列變頻器實現(xiàn)對于交流電動機的控制，對于西門子MM420系列變頻器參數(shù)的設置需要使用面板進行輸入與修改，在使用基本操作面板實現(xiàn)對于電動機的控制時首先需要將系統(tǒng)內(nèi)的P0010參數(shù)修改為0，從而使得西門子MM420系列變頻器處于運行準備狀態(tài)，將參數(shù)P0700參數(shù)設置為1即可使用操作面板來控制交流電動機進行啟停運動及控制，按下綠色的啟動按鈕啟動交流電動機，按下數(shù)值增加按鈕逐步增加交流電動機的轉(zhuǎn)速，通過增加與減少按鈕來控制交流電動機轉(zhuǎn)速的增加與降低，并可以通過使用轉(zhuǎn)換按鈕來控制交流電動機的轉(zhuǎn)動方向。紅色按鈕控制電機的停止。

對于使用西門子MM420系列變頻器實現(xiàn)對于交流電動機的控制主要是通過改變內(nèi)部參數(shù)的設定值來實現(xiàn)對于變頻器輸出信號的改變，使用面板控制最主要的是通過改變了西門子MM420系列變頻器內(nèi)部的參數(shù)。在對西門子MM420系列變頻器進行調(diào)試設定時應當首先將變頻器內(nèi)部的全部參數(shù)恢復為出廠設置避免內(nèi)部有設定值而對本次操作造成影響。在恢復出廠設置時通過將P0010參數(shù)設置為30并將參數(shù)P0970參數(shù)設置為1完成對于西門子MM420系列變頻器的出廠設置。對于西門子MM420系列變頻器的參數(shù)可以對照調(diào)試說明書進行了解與設置。在使用西門子MM420系列變頻器進行電動機控制時，如無特殊要求可以將變頻器直接與西門子電機連接進行控制，而當需要對其他廠家的電動機進行控制時需要在參數(shù)設置時輸入電機銘牌上所標注的電機的轉(zhuǎn)速、電壓、電流、頻率等的電機規(guī)格參數(shù)，做好電機與變頻器的匹配。

4 結(jié)束語

西門子MM420系列變頻器是一種應用較多的工控設備，文章在分析西門子MM420系列變頻器特點的基礎上對西門子MM420系列變頻器的面板與外部端子兩種控制方式進行了分析闡述。

參考文獻

[1]侯靈.西門子變頻器在數(shù)控銑切機多電動機切換控制改造中的應用[J].制造技術(shù)與機床，2008（11）：122-124.

交流電動機的應用范文第2篇

【關(guān)鍵詞】交流電動機 調(diào)速 節(jié)能 控制措施

1 引言

現(xiàn)如今，機械設備的技術(shù)含量已經(jīng)遠高于改革開放前，愈來愈多的高科技機械產(chǎn)品慢慢的走進國民的日常工作、生活中。在工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中，交流電動機一直是重要的動力輸出裝置。電動機的能源消耗尤其是對電能的消耗大約站到發(fā)電總量的一半以上。另一點方面是，其中有70%左右的電動機是在變負荷的工況下運行的。在現(xiàn)實的生產(chǎn)實際使用中，調(diào)速是節(jié)約電機使用能量的的有效方法，節(jié)約的電能效率乃至達到五分之一甚至更多。所以，為了符合可持續(xù)發(fā)展觀的要求，提生交流電機的社會利用價值，使其在經(jīng)濟發(fā)展、社會競爭和銷售中獲得更高的優(yōu)勢地位以及認可。其中一個重要的手段就是完善交流電機的調(diào)速節(jié)能控制措施，只有這樣才有助于提升電機在使用過程中節(jié)能降耗的能力，使其應用價值得到大大的提升。

2 交流電動機調(diào)速的理論基礎

由上可知，實現(xiàn)對交流電機的速度控制的過程就是通過各種技術(shù)實現(xiàn)對上述3個主要參數(shù)進行改變的過程，改過可以使對單個參數(shù)的改變，也可以是對多個參數(shù)的共同控制。

2.1 變極調(diào)速原理

變極調(diào)速顧名思義是指通過改變電機的磁極對數(shù)p實現(xiàn)調(diào)速的方方式。實現(xiàn)步驟如下：首先改變繞組的連接方式，其中，一般來講只需更改兩個半相繞組之中的任何一個半相繞組的電流流向，就能夠?qū)崿F(xiàn)磁極對數(shù)P減少或增加一倍，從而實現(xiàn)兩種，乃至多種的轉(zhuǎn)速分級調(diào)速方式。

2.2 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速原理

此方式是可通過改變電動機的某些參數(shù)來控制S值得方式實現(xiàn)調(diào)速，其具體內(nèi)容主要又可以分為：

（1）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。

（2）改變輸人電壓調(diào)速。

（3）串級調(diào)速。

2.3 變頻調(diào)速原理

此方式需要在控制系統(tǒng)增加一個特有的變頻器來實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)或控制，通過對變頻器參數(shù)的設置來改變加在定子繞組兩端的電壓和頻率，從而達到使轉(zhuǎn)速沿平滑的曲線進行變動，這樣也可以使電機獲得較高的運行效率。

3 調(diào)速節(jié)能原理

當今，風機和泵類的設備的使用逐漸廣泛，該類電動機對電能的消耗量非常大，降低其耗電量的有效的途徑就是利用調(diào)速節(jié)能。由于風機、泵等壓縮機的流量與轉(zhuǎn)速成正比，同時，消耗的功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，所以要求流量降低一半時，可使轉(zhuǎn)速降低一半，既可以實現(xiàn)功耗只有原來的八分之一。

4 節(jié)能措施分析

在交流電機實際的使用過程中，工作技術(shù)人員要注意大型機械設備所裝備的交流電機的基本原理是：將生產(chǎn)電能轉(zhuǎn)化為機械能并且輸出做功的一種機械設備，電動機正是因為能完成這種能量之間的轉(zhuǎn)變，所以自身擁有著很強的利用價值。對于交流電動機來講，節(jié)能控制的基本思想就是能及時的實現(xiàn)對電動機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，并且滿足工業(yè)過程中對轉(zhuǎn)速的要求。交流電動機在使用過程中要依據(jù)實際工況的不同來制定相應的節(jié)能速度控制措施，要結(jié)合載荷的性質(zhì)，避免運行中產(chǎn)生由于對控制技術(shù)知識的欠缺而出現(xiàn)的誤差。同時，也可以選擇在轉(zhuǎn)子回路中串接電阻的方式。節(jié)能調(diào)速基本過程以及在變壓、變頻調(diào)速節(jié)能等方面進行的研究，就存在的問題，完成對交流電機實際利用中節(jié)能措施的選定。

對交流電動機的轉(zhuǎn)速控制的方式粗略的可以分為兩類：恒速控制和變速控制。恒速控制，要求將電機轉(zhuǎn)速的工作點盡量控制在額定值上下。這樣的控制系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)載荷的跳動，對電機轉(zhuǎn)速將產(chǎn)生影響的情況下，無論采用的是何種調(diào)速方式，都可以在該調(diào)速的方式特性中最大的減少能源消耗，在此基礎上也可以保證發(fā)揮電動機的最佳性能。變速控制就是，在運行條件要求或工況參數(shù)控制要求，需要交流電機改變轉(zhuǎn)速的時候，可以經(jīng)過速度控制系統(tǒng)使用它的調(diào)速方式及時的調(diào)整轉(zhuǎn)速，確保實際工作要求的基礎上減少能耗。例如：城市居民使用的的恒壓供水系統(tǒng)，往往居民對水的使用量會分為：用水高峰和低谷。水利單位為了使水壓基本恒定，就會選擇供水管線的壓力為被控參數(shù)，通過控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)電機帶動的水泵的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)水壓的穩(wěn)定控制：在供水低谷時，電動機的轉(zhuǎn)速也會根據(jù)此原理降低，進而實現(xiàn)能源的節(jié)約，減少了能源消耗。

5 結(jié)束語

綜上所述，交流電動機也將會隨著社會科技的發(fā)展不斷而得到完善，其控制方式也將由粗放型向精細型方向轉(zhuǎn)變。在交流電動機的使用中，要提高技術(shù)人員的環(huán)保節(jié)約意識，這改善調(diào)速節(jié)能的控制方式有重要的意義。對于我們相關(guān)工作者來講，要加強對該方面的理論研究，這有利于提高電動機的節(jié)能的效益、提升交流電動機的經(jīng)濟效益有重大的幫助。

參考文獻

[1]管豐年，周書同等.交流電動機的調(diào)速節(jié)能控制措施及分析[J].濰坊學院學報，2008（03）：45-48

交流電動機的應用范文第3篇

關(guān)鍵詞：動車組；電機牽引；交流傳動；技術(shù)應用

上世紀90年代初，交流電動機牽引開始逐漸代替動力牽引和直流電牽引模式應用于高速鐵路的驅(qū)動系統(tǒng)當中。交流電動機可分為同步電動機和異步電動機。同步電動機最早應用于法國，其特點是機器運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較高，但是其必須在定子和轉(zhuǎn)子的同步轉(zhuǎn)速下才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩，這就使它的適用性大大降低。在此基礎上異步電動機應運而生。異步電動機的結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)矩條件也相對較低，并且運行效能較高，彌補了同步電動機的不足。此外異步電動機還可以根據(jù)運行環(huán)境的不同衍生出所需產(chǎn)品，實用性極高。時至今日，異步電動機仍為電動機產(chǎn)品的首選。

1 動車組交流傳動系統(tǒng)的構(gòu)成

在全世界范圍內(nèi)，各國高鐵及動車組的牽引控制系統(tǒng)都采用交流方式進行動力的傳送。其構(gòu)造部件如下：

1.1 交流牽引電機

鐵路列車和動車組系統(tǒng)中多使用三相交流電機。三相交流電機是異步交流電機的一種，它的構(gòu)造最為簡單，轉(zhuǎn)速極高，黏著性好，牽引力強，具有較好的制動性，是同步直流電機所不可比擬的。目前各個國家還在進一步提高交流電動機的性能和技術(shù)研發(fā)水準，我國也在不斷加大研發(fā)力度，以求開創(chuàng)交流電機在我國應用的新局面。

1.2 變流裝置

在工業(yè)領(lǐng)域，三相交流電機的應用十分廣泛，高鐵和動車組上就是用三相交流電機作為機車的牽引裝置。為了配合三相交流電機的使用，最大程度的發(fā)揮牽引效能，就需要配備專門的交流裝置。這種裝置結(jié)構(gòu)較為繁復，所需功率極大，是專門應用于鐵路運輸系統(tǒng)的，它的作用就是將原有的單向交流電轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)需要的三相交流電。其特點具體歸納如下：（1）與直流電相比，交流電動勢圖呈正弦波的趨勢，可有效減輕在變矩過程中電流諧波對轉(zhuǎn)矩的干擾。（2）承載力和適應性強。可以應對多種突發(fā)狀況，如電壓不穩(wěn)，車輪側(cè)滑等，保持電機牽引的穩(wěn)定和可靠性，進而實現(xiàn)動車車體運行狀態(tài)在可控范圍。（3）操控特點不同于直流裝置，牽引效能的好壞受制于多種因素，如轉(zhuǎn)矩需要達到一定標準才可啟動等等。（4）變頻幅度大，可根據(jù)實際情況不同進行頻率的隨時調(diào)整，最低點為0.4Hz，最高可達200Hz。在此過程中，變化的穩(wěn)定性高，不會產(chǎn)生較大的起伏。（5）動車供電系統(tǒng)在供電時，輸出功率要盡可能平穩(wěn)，不要產(chǎn)生太大波動，功率參數(shù)保持在1左右最好，以最大限度緩解對整個控制系統(tǒng)的負面影響。（6）變流裝置的牽引效能較直流裝置好，對材料的浪費率低，穩(wěn)定性高。（7）系統(tǒng)在檢測，調(diào)試，安裝和故障修理時更容易。（8）交流設備體積小巧，抗震性強，適用于動車組的運行環(huán)境。9）可進行能量和動力的雙向轉(zhuǎn)換。

2 交流傳動技術(shù)在動車運行過程中的控制策略

2.1 交流傳動控制策略

交流機車一般可分為兩類，其中單項工頻機車的控制系統(tǒng)多采用交-直-交的方式進行電流的傳輸和控制。這種方式又包含兩種控制方法：網(wǎng)側(cè)變流器控制和電機側(cè)逆變器控制。

（1） 網(wǎng)側(cè)變流器控制。網(wǎng)側(cè)變流器是動車組電機傳動系統(tǒng)的主要部件，它的工作原理為通過調(diào)節(jié)變流器的輸出電壓來實現(xiàn)對電流大小的控制，是將交流電轉(zhuǎn)化為直流電的設備。相對其他變流器，其優(yōu)點是在列車運行時可以有效減少電諧波對周邊所帶來的影響。另外，由于動車組的順利運行需要穩(wěn)定的電壓作為前提保障，網(wǎng)側(cè)變流控制器可以變交流電為直流電的特性正符合了動車運行時對電壓的要求。所以電機網(wǎng)側(cè)變流器適用于以單項交流電位主控制系統(tǒng)的動車組，要根據(jù)需要合理配備網(wǎng)側(cè)變流器。（2）電機逆變器控制。電機側(cè)逆變器是將直流電轉(zhuǎn)化為交流電的電機設備，與變流器對電流的控制方向正好相反，分為正弦波逆變器和方波逆變器。動車電機牽引設備中包含有異步牽引電機，其要和配套的電機逆變器結(jié)合使用。動車的牽引控制具有特殊性，牽引系統(tǒng)是通過三相交流電的傳動得以實現(xiàn)的。

2.2 交流異步電機控制技術(shù)

異步電動機較傳統(tǒng)的交流電動機而言更具有動態(tài)性，它可以將交流電傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為直流電傳動系統(tǒng)，易于操控，擴大交流電系統(tǒng)的使用范圍。異步電動機可通過調(diào)整電壓和電頻生成動車組系統(tǒng)中的三相交流電。它通過調(diào)控定子電流和定子電壓使之發(fā)生變化，進而改變轉(zhuǎn)子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩。現(xiàn)階段異步電機有如下幾種操控手段：（1）矢量控制方法，是將定子電流分解達到矢量變換的目的。（2）自適應控制方法，能夠克服參數(shù)的變化自動適應電流的轉(zhuǎn)變。（3）直接轉(zhuǎn)矩控制方法。

3 交流電動機的運行原理及實際運用

交流電動機對于日常生活的意義十分重大，它覆蓋了工農(nóng)業(yè)機械設備，科技國防等各個領(lǐng)域，尤其在與人們生活息息相關(guān)的家用電器領(lǐng)域，其應用更為廣泛。交流電動機包括同步電動機和異步電動機兩大類。同步電動機的調(diào)速靠改變供電電壓的頻率來改變同步轉(zhuǎn)速。由于中間環(huán)節(jié)是直流電壓，在電壓型逆變器中電力半導體器件始終保持正向偏置，由于采用了晶閘管器件，就必須進行某種形式的強迫換流。根據(jù)換流方式的不同，電壓型逆變器的種類很多，其中帶有輔助晶閘管單獨關(guān)斷的并聯(lián)逆變電路，即著名的麥克墨萊電路在機車傳動中有一定的代表意義。麥氏電路是借助輔助晶閘管接通L、C振蕩換流電路，使導通的晶閘管中的負載電流降到零并承受一定時間的反向電壓的一種強迫換流電路。交流調(diào)速系統(tǒng)主要是針對異步電動機而言，它是交流傳動與控制系統(tǒng)的一個重要組成部分。對于鐵路牽引，要求傳動系統(tǒng)按照一定的控制方式（如恒力矩和恒功率） 運行，同時又不斷地迅速地加速或減速。

動車機車牽引系統(tǒng)多為閉環(huán)的傳動方式，這樣可以更好的保持動車在運行過程中牽引系統(tǒng)控制的有效性和平穩(wěn)性。傳動裝置通過變矩器進行變速變矩，達到機車動力的傳動效果。一般情況下，傳動過程中可以采用以下方法進行變矩：第一種方法是直接控制轉(zhuǎn)矩。通過比對實測的轉(zhuǎn)矩與原有的轉(zhuǎn)矩之間的信號差異，進而導入新的轉(zhuǎn)矩信號，實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的目的。還有一種方法是參考其他的系統(tǒng)信號值，將這些相關(guān)值進行檢測對比，生成轉(zhuǎn)矩信號，間接實現(xiàn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩。這兩種轉(zhuǎn)矩方式的應用范圍都較為廣泛，適用于各種類型的列車。尤其是直接轉(zhuǎn)矩的方式更加受到人們的稱贊。科技的進步使得近年來交-直-交變頻調(diào)速系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)新的調(diào)速方式，如電壓、頻率協(xié)調(diào)控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)差頻率控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)，諧振型變頻調(diào)速系統(tǒng)，矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)和直接轉(zhuǎn)矩控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)等。

4 結(jié)束語

上文系統(tǒng)闡述了動車組動力傳動技術(shù)和傳動系統(tǒng)的運行原理。迄今為止，越來越多的國家在發(fā)展高鐵項目時都采用交流傳動技術(shù)，該項技術(shù)能夠更快的實現(xiàn)電流的變矩，牽引功率高，有利于提高電機的牽引效能，實現(xiàn)運輸系統(tǒng)的跨越式發(fā)展。

參考文獻

[1]李芾，安琪，王華.高速動車組概論[M].西南交大出版社，2008.

交流電動機的應用范文第4篇

【關(guān)鍵詞】變頻調(diào)速技術(shù)；調(diào)速方式；節(jié)能降耗

近年來，隨著社會的發(fā)展，工業(yè)化進程的深入，世界能源越來越緊張，因此節(jié)約能源是一個迫切需要解決的問題。變頻調(diào)速技術(shù)具有調(diào)速范圍寬、傳動效率高、節(jié)電顯著等一系列優(yōu)點，20世紀90年代以來，變頻調(diào)速裝置即變頻器，在技術(shù)上已有了很大的提高，推廣應用的條件已很成熟。變頻調(diào)速技術(shù)是一種電力電子技術(shù)，它能夠應用在大部分的電機拖動場合，由于它能提供精確的速度控制，因此可以很方便地控制機械傳動的升、降和變速運行。目前我國電動機總裝機容量已超過4億千瓦，高壓電動機（6～10千伏級）約占一半，高壓電動機中近70%拖動的負載是風機、水泵、壓縮機等，這類機械（負載）都是采用交流電動機拖動的，如采用變頻調(diào)速技術(shù)，其耗電量比傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)檔板或閥門變流量方式可減少40%～50%左右的電量，節(jié)能降耗的效果是巨大的。因此，對交流電動機的調(diào)速進行技術(shù)改造，采用變頻調(diào)速新技術(shù)，不僅能實現(xiàn)節(jié)能降耗，而且還能使設備安全運行，延長使用壽命。

一、變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理

1、交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)概論

縱觀電力拖動的發(fā)展過程，交、直流兩種拖動方式并存于各個工業(yè)領(lǐng)域。從

20世紀初以來，交流電力拖動占主導地位，但在可逆、可調(diào)速與高精度的拖動技術(shù)領(lǐng)域中，相當長時期幾乎都是采用直流電動機拖動系統(tǒng)。從20世紀80年代以后，隨著電力電子學與電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是大規(guī)模集成電路和計算機控制技術(shù)的發(fā)展，使得變頻調(diào)速技術(shù)在交流電動機拖動裝置中已得以廣泛應用，并且在調(diào)速性能方面已與直流電力拖動媲美，在某些領(lǐng)域已逐步取代一些傳統(tǒng)的直流拖動系統(tǒng)。

調(diào)速就是改變生產(chǎn)機械（即負載）的工作速度，可以采用機械的方法，也可以采用電氣的方法。機械調(diào)速是人為改變機械傳動裝置的傳動比來達到調(diào)速的目的，電氣調(diào)速則是通過改變電動機的機械特性來改變電動機的轉(zhuǎn)速。相對而言，采用電氣調(diào)速具有許多優(yōu)點，如可以簡化機械的結(jié)構(gòu)，提高機械效率，操作簡便等，特別重要的是容易進行自動控制。過去的電氣調(diào)速，多數(shù)用直流電機，由于直流機調(diào)速容易實現(xiàn)。但直流電動機具有電刷與換向器，因而就存在著必須對它經(jīng)常進行維修檢查，它安裝的環(huán)境受到限制（如不能在有易爆氣體及塵埃多的場合使用），以及限制了直流電機向高轉(zhuǎn)速、大容量發(fā)展等缺點。另外，直流電機的體積、重量與價格比同等容量的交流電機為大，這也是直流電力拖動的薄弱環(huán)節(jié)。

交流電動機變頻調(diào)速是在現(xiàn)代電子技術(shù)基礎上發(fā)展起來的新技術(shù)，它不但比傳統(tǒng)的直流電機調(diào)速優(yōu)越，而且也比調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、串級調(diào)速等調(diào)速方式優(yōu)越，它一出現(xiàn)就以其優(yōu)異的性能逐步取代交流電機其他的調(diào)速方式，乃至取代直流電機的調(diào)速，而成為電氣傳動調(diào)速的中樞。交流電動機的轉(zhuǎn)速為：n=

60f1（1-s）/p。變頻調(diào)速技術(shù)是一種以改變電源頻率和改變電壓來達到電動機調(diào)速目的的，從而改變負載的轉(zhuǎn)速。簡單來講變頻調(diào)速系統(tǒng)是由三相輸入變壓器、整流電路、逆變電路、合成濾波電路、控制柜等組成。變頻調(diào)速技術(shù)的原理是將交流電順變成直流電，平滑濾波后再經(jīng)過逆變回路，將直流電變成不同頻率的交流電，使交流電動機獲得無極調(diào)速所需的電壓、電流和頻率。

2、變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能原理在風機、水泵上的應用

變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能主要表現(xiàn)在風機、水泵的應用上。為了保證生產(chǎn)的可靠性，各種生產(chǎn)機械在選用交流電機的容量時往往都留有一定的富余容量，而且也不總是在滿負荷情況下運行。當電機不能在滿負荷下運行時，除達到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成了電能的浪費。風機、泵類等設備，傳統(tǒng)的調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口的擋板、閥門開度來調(diào)節(jié)風量和給水量，其輸入功率大，且大量的能源消耗在擋板、閥門的截流過程中，使得大量電能被白白浪費掉。當使用變頻調(diào)速技術(shù)時，如果流量要求減小，通過降低水泵或風機的轉(zhuǎn)速即可滿足要求。由流體力學可知，當所要求的流量Q減少時，可調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率f使電動機的轉(zhuǎn)速n按比例降低，這時電動機的功率P將按三次方關(guān)系大幅度降低，比調(diào)節(jié)擋板、閥門節(jié)能40%～50%左右，從而達到節(jié)能降耗的目的。當今世界上，工業(yè)發(fā)達的國家已廣泛采用變頻調(diào)速技術(shù)，該項技術(shù)已成為我國重點推廣的節(jié)能節(jié)電新技術(shù)之一。

二、變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)越性

1、調(diào)速范圍大Nmax/Nmin=10～20。

2、調(diào)速時平滑性好、特性硬度不變，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；尤其在低速時，相對穩(wěn)定性好。

3、要實現(xiàn)軟啟、制動功能。采用變頻調(diào)器啟動時頻率低，轉(zhuǎn)速也低，啟動電流就小，避免了工頻電源啟動時形成的大電流對電機、電纜、開關(guān)等設備的沖擊，節(jié)能效果明顯。

4、提高了功率因數(shù)。由于變頻器內(nèi)的濾波電容作用，使其具有功率因數(shù)補償功能，使功率因數(shù)約等于1，從而減少了無功功率損耗，減小了電流，也減小了線路損失和設備的發(fā)熱量，提高了供電設備的利用率。

5、提高了控制精度。使用變頻調(diào)速技術(shù)后，變頻器可以直接通過改變頻率f控制風機或水泵的轉(zhuǎn)速來控制風量或水量，調(diào)整方便。

6、延長了設備使用壽命。使用變頻器后，取消了調(diào)節(jié)擋板或閥門，減輕軸承磨損。使用變頻器后，能充分降低啟動電流，提高了電機繞組承受力，用戶最直接的好處就是電機的維護成本降低、電機的壽命增加。

7、變頻器體積小，便于安裝、調(diào)試與維修。還有變頻器采用了通訊方式，可以通過PC機來方便地進行組態(tài)和系統(tǒng)維護，包括上傳、下載、復制、監(jiān)控、參數(shù)讀寫等，便于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。

三、變頻調(diào)速技術(shù)的使用在節(jié)能降耗方面上的效果

變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能降耗是其最閃耀的亮點之一。變頻調(diào)速技術(shù)的工作原理

是通過實時檢測系統(tǒng)的運行參數(shù)，調(diào)整電源頻率f，改變電動機轉(zhuǎn)速n，控制電動機的輸入功率P。下面是對某工廠使用變頻調(diào)速裝置后的節(jié)能效果的調(diào)查研究。

1、在鍋爐給水泵上安裝變頻調(diào)速裝置

每臺鍋爐有一臺給水泵在工作，水泵的電動機功率為75KW。在鍋爐汽泡上安裝有水位差壓變送器（差變），由差變測出鍋爐汽泡的水位并將水位信號送至調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將差變的實測水位信號與設定的水位信號進行比較，經(jīng)PID運算后將控制信號輸出到變頻調(diào)節(jié)器，通過改變電源輸出頻率f調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速n來改變給水量，達到控制鍋爐汽泡水位的目的。由變頻調(diào)速控制鍋爐給水泵變速供水后，水泵的供水流量和供水壓力仍能滿足鍋爐供水要求，經(jīng)實測發(fā)現(xiàn)水泵沒裝變頻調(diào)速器前，工作電流在132A～150A之間，實際每天用電量1200～1400KW?h；使用變頻調(diào)速器后，工作電流在40A～80A之間，實際每天用電量800～900KW?h；每天可節(jié)電400～500KW?h（度），即節(jié)電40%左右。

2、在鍋爐引風機上安裝變頻調(diào)速裝置

每臺鍋爐有一臺150KW的引風機。鍋爐運行中引風機風量偏大，使用擋風插板調(diào)節(jié)風量，電動機功耗基本不變，電能浪費大；安裝變頻調(diào)速裝置后，引風機啟動平穩(wěn)無沖擊電流，運行穩(wěn)定，根據(jù)鍋爐運行情況改變電源頻率f即可調(diào)整給風量。使用變頻調(diào)速器后經(jīng)實測發(fā)現(xiàn)風機在正常工作下，電動機輸出功率為80KW，頻率為35～40Hz，線電流為75～80A，功率因數(shù)為0.995，可節(jié)電40%～50%左右。

四、結(jié)束語

電能是將一次能源（煤、石油、水力、核能等）通過發(fā)電廠轉(zhuǎn)換而成的二次能源。我國每年生產(chǎn)的礦物燃料（煤、石油）約有20%用于發(fā)電。因此節(jié)約用電也就是節(jié)約一次能源。積極研究和大力推廣變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能和普及，對于企業(yè)的可降低成本提高效益、對于國家的可持續(xù)資源戰(zhàn)略的實現(xiàn)，都具有重要意義。

【參考文獻】

【1】劉競成.交流調(diào)速系統(tǒng).上海交通大學出版社，1985年（第二版）.

交流電動機的應用范文第5篇

關(guān)鍵詞：S7-200 PLC；變頻器；觸摸屏

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）37-0241-02

在當今自動化控制領(lǐng)域，PLC、變頻器、觸摸屏技術(shù)的綜合應用相當廣泛，PLC具有功能強、可靠性高等一系列優(yōu)點；變頻器節(jié)能、高效、有利于提高經(jīng)濟效益；觸摸屏逐步取代過去設備的操作面板和指示儀表，成為應用越來越廣泛的人機界面（HMI）。通過將這三種控制技術(shù)引入到實驗教學中，使學生在校期間就能掌握當今自動化控制領(lǐng)域的流行技術(shù)，從而培養(yǎng)滿足社會需要的高素質(zhì)的工程技術(shù)人才。

一、PLC-變頻器實驗臺實現(xiàn)的功能

實驗臺控制系統(tǒng)采用西門子的SMART LINE 700觸摸屏、S7-224 PLC及SINAMICS V20變頻器，可通過觸摸屏和外部按鈕兩種冗余方式控制交流電動機的運行，功能具體如下：①通過觸摸屏控制交流電動機的運行狀態(tài)，在線設置電機的運行速度，可同時設置三段運行速度；變頻調(diào)速速度上限設為50Hz，超過此設定范圍，觸摸屏顯示報警信息；觸摸屏能實時顯示交流電動機的運行速度曲線。②在觸摸屏失效的情況下，可通過實驗臺面板上的起停按鈕控制交流電動機的運行。

二、PLC-變頻器實驗臺硬件設計

實驗臺硬件主要包括S7-224 PLC、SINAMICS V20變頻器、SMART LINE 700觸摸屏、直流穩(wěn)壓電源，電氣原理圖如圖1所示。直流穩(wěn)壓電源為觸摸屏、PLC提供24V直流電源；PLC的輸入端子I0.0接變頻器的DO2輸出端子作為上電指示；PLC的Q0.0接中間繼電器K1，K1的常開觸點接變頻器的DI1端子用于交流電機的起停控制；PLC的Q1、Q0.2、Q3分別接中間繼電器K2、K3、K4，K2、K3、K4的常開觸點接變頻器的DI2、DI3、DI4端子用于進行交流電機的多段速度控制；PLC的I0.2、I0.3分別接手動按鈕SB1、SB2，實現(xiàn)交流電動機起停的手動控制。

三、PLC-變頻器實驗臺軟件設計

實驗臺軟件設計包括觸摸屏監(jiān)控界面的設計和PLC控制軟件的設計兩部分，觸摸屏監(jiān)控界面的設計在西門子的WinCC flexible組態(tài)軟件中完成；PLC控制系統(tǒng)的設計采用西門子的STEP7-Micro/WIN32編程軟件；WinCC flexible組態(tài)軟件和STEP7-Micro/WIN32編程軟件都是基于Windows的應用軟件，控制軟件設計完成后，通過專用電纜分別與觸摸屏、PLC連接通信，然后將程序下載到觸摸屏、PLC中。

（一）觸摸屏界面的設計

觸摸屏是PLC-變頻器實驗臺的人機界面，實現(xiàn)對交流電動機的實時控制，包括起停控制、運行速度設置；速度越界報警顯示；實時顯示交流電動機運行速度曲線及運行時間。可根據(jù)需要設計靈活多變的組態(tài)界面，PLC-變頻器實驗臺人機界面組態(tài)包括啟動界面、主界面和PLC-變頻器實驗臺介紹界面3個畫面，觸摸屏開啟后，首先進入啟動界面，在啟動界面上可選擇進入主界面和實驗臺介紹界面。①主界面的設計。主界面是PLC-變頻器實驗臺的控制、畫面及數(shù)據(jù)顯示平臺，實驗臺所有的控制、實時數(shù)據(jù)和畫面顯示都在主界面中實現(xiàn)，主界面設計如圖2顯示。在主界面中，通過按鈕對交流電機進行起停控制，可同時設定3個運行速度及每個速度所運行的時間，所有速度均以頻率的方式表示，最高上限頻率為50Hz，運行曲線實時繪出交流電機的運行速度，并在實際值中顯示現(xiàn)在的運行速度；左下角的方形按鈕為手動控制與觸摸屏控制方式的切換按鈕。②PLC-變頻器實驗臺介紹界面。在主界面中點擊“實驗臺介紹”進入此界面，介紹實驗臺所能實現(xiàn)的功能，對該設備的操作進行說明。

（二）觸摸屏與PLC之間的通信建立

觸摸屏人機界面設計組態(tài)軟件WinCC flexible采用圖形化的編程手法，WinCC flexible與S7-224 PLC之間通信步驟設計如下：①設備連接。利用專用通信電纜將觸摸屏的通信端口與S7-200串行端口連接，在Wincc flexible“設備工具箱”中添加“通用串口設備”，雙擊可修改設備屬性，波特率為9600；觸摸屏設備地址為1，PLC設備地址為2。②定義變量。變量是PLC與觸摸屏之間傳遞信息的媒介，在工作臺窗口中選擇“變量”，通過“新增變量”來添加變量，也可以在監(jiān)控畫面中通過雙擊指示燈、按鈕等元件，彈出屬性窗口，選擇“動畫連接”的方式實現(xiàn)在完成動畫連接的同時定義數(shù)據(jù)庫變量。這些變量與PLC的輸入輸出及內(nèi)部變量一一對應，在觸摸屏界面上的所有操作改變它的內(nèi)部變量，通過變量將信息傳遞到PLC，實現(xiàn)觸摸屏對交流電機運行的真正監(jiān)控。

（三）PLC控制程序設計

編寫PLC控制程序首先要確定PLC的輸入、輸出量并進行地址分配，本實驗臺PLC通過三個中間繼電器實現(xiàn)變頻器多段轉(zhuǎn)速控制，Q0.0～Q0.3分別用于控制電動機的起動/停止、三段速度轉(zhuǎn)換，I0.0分配給變頻器上電顯示；I0.1、I0.2連接手動起、停按鈕。PLC控制系統(tǒng)的編程采用模塊化編程方法，主要包括主控模塊、初始化模塊、變頻器控制模塊、手動控制模塊。

四、PLC―變頻器電機控制實驗臺實驗項目的開發(fā)

結(jié)合PLC―變頻器電機控制實驗臺開發(fā)了相關(guān)的實驗項目，根據(jù)實驗項目的要求，學生自擬實驗方案，獨立完成實驗的全過程，撰寫實驗報告。

（一）觸摸屏―PLC組態(tài)界面的設計

學生首先要熟悉WinCC flexible組態(tài)軟件的編程環(huán)境；然后以實驗臺的觸摸屏組態(tài)程序為范例，學習組態(tài)軟件的編程方法；最后要求學生自己設計控制畫面，在學生進行控制畫面的設計過程中，培養(yǎng)了學生自主設計、創(chuàng)新的能力。

（二）PLC―變頻器交流電機控制程序的設計

學生首先要學會STEP7-Micro/WIN32軟件編程的使用，懂得變頻器的工作原理；清楚觸摸屏、手動按鈕兩種方式控制交流電機運行的工作流程；最后要求學生編寫PLC控制程序。通過本實驗的完成使學生了解PLC的工作原理，掌握PLC的編程、調(diào)試方法。

五、結(jié)束語

觸摸屏、PLC及變頻器是當今控制領(lǐng)域中應用廣泛的技術(shù)，通過開發(fā)新的實驗設備，設計新的實驗項目，將這些應用技術(shù)引入實驗教學中，使學生掌握簡單的控制系統(tǒng)的設計方法，培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力，自主學習的能力，工程技術(shù)應用與創(chuàng)新的能力。

參考文獻：

[1]金英姬.基于PLC與觸摸屏實現(xiàn)液壓教學實驗臺控制系統(tǒng)的研究[J].教學與管理，2012，4（29）.

[2]郭西進，任良才等.PLC綜合實訓平臺的設計與實現(xiàn)[J].實驗室研究與探索，2011，6（30）.