三相异步电机的远程控制完整版.docx

西安邮电大学毕业设计（论文）题目：三相异步电机调速闭环控制系统设计系别：自动化学院专业：自动化专业班级：自动0703班学生姓名：导师姓名：职称：讲课老师起止时间：2006年01月10日至2006年06月17日毕业设计（论文）诚信申明书自己申明：自己所提交的毕业论文三相异步电机调速闭环控制系统设泮堤自己在指导教师指导下独立研究、写作的成就，论文中所引用别人的文件、数据、图件、资料均已明确标明；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。自己完整清楚本申明的法律结果，申请学位论文和资料如有不实之处，自己愿肩负相应的法律责任。论文作者署名：时间:年月日指导教师署名：时间：年月0西安邮电学院毕业设计（论文）任务书学生姓名指导教师职称讲课老师院（系）自动化学院专业自动化题目三相异步电动机调速闭环控制系统设计任务与要求1、 认识电动机调速的基来源理。2、 娴熟掌握组态王6.52软件。3、 会使用组态王软件画组态界面。4、 绘制电气原理图、装置图、接线图。5、 娴熟掌握S7-300软件，拥有必定的编程能力开始日期1月10日达成日期6月17日院长（署名）2011年1月10日西安邮电学院毕业设计（论文）工作计划学生姓名苗晓强指导教师沈建冬职称讲课老师院（系）自动化学院专业自动化题目三相异步电动机调速闭环控制系统设计工作进度起止时间工作内春1月10日4月5日认识电动机调速的基来源理4月6日4月20日熟习S7-300软件编程环境及组态王软件4月21日5月4日画出组态王监控画面5月5日5月20Fl编写并调试电动机调速控制程序5月21日6月17日撰写毕业论文1贾贵玺，张臣刚等.高压变频调速技术的研究及其应用.天津：电气传动，1999,14172吴洪洋，何湘宁.高功率多电平变换器的研究和应用.天津：电气传动,NO.2,2000,7123陈伯时，谢鸿鸣.沟通传动系统的控制策略.CAVD'99,1-74苏彦民，李宏.沟通调速系统的控制策略.北京：机械工业第一版社，1998主要仪器设施及资料电动机及S7-300软件、组态王软件论文（设计）过程中教师的指导安排每周三下午、周五下午对计划的说明西安邮电学院毕业设计（论文）开题报告自动化学院自动化专业07级03班课题名称：三相异步电机调速闭环控制系统设计学生姓名：苗晓强学号06071088指导教师：沈建冬职称讲课老师报告日期：2010年03月30日1 .本课题所波及的问题及应用现状综述在电力系统中，以电动机为主电力传动系统宽泛应用于工农业生产、交通运输、国防军事以及平时生活中，此中好多场合有调速要求，如车辆、天梯、空调、机床及造纸机械等，而风机、水泵等位了节俭电能相同也需要调速。电力传动系统的控制性能和节能水平的不断提高时其技术进步的主要内容，变频调速技术及其系统的应用能够使电力系统的控制性能和节能水平有较大的幅度的提高，这一点已经被大家所公认。在本质应用中，电动机作为把电能转变为机械能的主要设施，一是要具备较高的变换效率：二是能够依据生产机械的工艺要求控制和调理电动机的转速。电动机的调速性能对提高产品的质量、提高劳动生产效率和节能有着直接的关系。为了控制电动机的运转，需要为电动机配上控制装置。由电动机、控制装置就构成了电力传动自动控制系统。2 .本课题需要要点研究的要点问题、解决的思路及实现预期目标的可行性剖析三相异步电动机工作原理以下剖析：当向三相定子绕组中经过入对称的三相沟通电时，就产生了一个以同步转速M沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。因为旋转磁场以m转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感觉电动势（感觉电动势的方向用右手定章判断）。因为转子导体两头被短路环短接，在感觉电动势的作用下，转子导体中将产生与感觉电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中遇到电磁力的作用（力的方向用左手定章判断）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。经过上述剖析能够总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称沟通电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，进而在转子绕组中产生感觉电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，进而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。3 .达成本课题的工作方案第一周：认识题目，找寻有关的资料。第二周至第五周：掌握变频调速原理，设计控制系统。第六周至第七周：熟习S7-300软件和组态王软件。第八周至第九周：编写控制程序，画组态画面。第十周：仿真该控制方案，并进行本质操作。第十一周至第十三周：撰写论文。第十周围：提交论文，并进行辩论。4 .指导教师批阅建议指导教师（署名上月_日说明：本报告一定由肩负毕业论文（设计）课题任务的学生在毕业论文（设计）正式开始的第1周周五以前独立撰写达成，并交指导教师批阅。西安邮电学院毕业设计（论文）成绩评定表学生姓名苗晓强性别男学号06071088专业班级自动0703班课题名称三相异步电动机调速闭环控制系统设计课题种类理论研难-究度殷毕业设计（文）时间2QUJg1JUjQ.日6月IZ_日指导教师沈建冬（职称讲课老师）课题任务达成状况论文（千字）；设计、计算说明书_（_千字）：图纸_J_张）；其余（含附件）：指导教师悬见分项得分：开题调研论证-分；课题质量（论文内容,）分:创新分；论文撰写（规范J分；学习态度一分；外文翻诺一分指导教师批阅成绑一指导教师（署名）4J月-日评阅教师忌见分项得分选：题一分：开题调研论分：课题质量（论文内的一分：创新分；论文撰写（规检一分；外文翻译一分评阅成2粒评闹班师（著名）：验收小组悬见分项得分：准备状况分；毕业设计（论文）质量分；（操作）回答以下问题分查收成绩.查收教师（组长）（署名）._H答辩小组尼、见分项得分：准备状况分:陈说状况分:回答以E题分：仪表分辩论成绩L辩论小组组长（署名上匚月_0成绩计算方法（填写本系适用）比指导教师成绩（%）评阅成绩（%）查收成绩（%）辩论成缄（%）整学生实得成绩（百分指导教师成绩评阅成绩查收成绩IfJ）辩论成绩总评答辩委口贝会忌见毕业论文（设计）总评成绩（等级上系辩论委员会主（任署名上系（签章）日备注西安邮电学院毕业论文（设计）成绩评定表（续表）Abstract1课题研究的意义1电动机调速发显现状1变频调速国内外现状2国内现状2外国现状2课题研究的主要工作32电动机的调速原理及方法4异进电动机的简介与分类4三相异步电动机的工作原理4异步电动机调速5调速原理5电动机调速系统的基本结构5三相异步电动机的调速方法63电动机的闭环变频调速原理9电动机变频调速技术9变频器10变频器的功用及原理10变频器容量的确定11编码器12光电编码器的介绍及分类12光电编码器的丈量方法133.4PID控制的基来源理143.4.1 PID控制概括14比率（P）控制15积分（I）控制16比率微分（PD）控制环节16比率积分微分（PID）控制17三相异步电动机的闭环变频调速控制系统原理剖析18系统硬件设计194编程软件及程序设计204.1S7-300的简介20系统构成20功能及通信21编程软件简介22项目的组建与硬件组态22程序编写24程序流程图25程序设计265组态设计及系统监控29组态设计29新建工程29创立组态画面30变量连结31系统组态监控实现34结论35结束语37参照文件38电机宽泛应用于工业控制的各个领域，所以怎样更经济有效地控制电机关于工业自动化地发展尤其重要，直流电机的特色是调速简单但制造昂贵且噪音大，而沟通电机虽然战胜了直流电机的上述弊端但调速较为困难，但跟着沟通变频技术的发展，经过变频器来改变沟通电的频次，进而改变沟通电机的调速，本课题就是主要经过PLC控制变频器实现对电机转速的控制，编码器做信号反应，即实现闭环控制，这样及时地反应电机的目前转速送给PLC进行运算办理，使得对电机转速的控制更为精准，反响及时性更高，经过系统的组态仿真我们能够清楚的看到该控制系统的优胜性。要点词：三相异步电机，编码器，西门子变频器，S7-300AbstractMotoriswidelyusedinindustrialcontroleachdomain,thereforehowmoreeconomyeffectivelycontrolmotorforindustrialautomationdevelopmentparticularlyimportant,demotorspeedthecharacteristicsofsimplebutmanufacturingisexpensiveandnoise,andacmotoralthoughovercamedemotoroftheabove-mentioneddrawbackbutspeedisverydifficult,butwithacfrequencyconversiontechnologydevelopment,throughtheinvertertochangethefrequencyofthealternatingcurrent,whichchangesacmotorspeedcontrol,thistopicismainlycontrolledbyPLCinvertertotherealizationofthemotorspeedcontrol,encoder,i.e.signalfeedbackclosed-loopcontroltoachievesuchreal-timefeedbackmotorforthecurrentspeedPLCforcomputing,whichmakesthemotorspeedcontrolismoreaccurate,reaction,throughthesystemmorereal-timeconfigurationsimulationwecanclearlyseethesuperiorityofthecontrolsystem.Keywords:three-phaseasynchronousmotor,encoders,SiemensS7-300transducer.1绪论1.1 课题研究的意义在电力系统中，以电动机为主电力传动系统宽泛应用于工农业生产、交通运输、国防军事以及平时生活中，此中好多场合有调速要求，如车辆、天梯、空调、机床及造纸机械等，而风机、水泵等位了节俭电能相同也需要调速。电力传动系统的控制性能和节能水平愈来愈被人们重视，变频调速技术恰巧能够使电力系统的控制性能和节能水平有较大的幅度的提高，这一点已经被大家所公认。在本质应用中，电动机作为把电能转变为机械能的主要设施，一是要具备较高的变换效率；二是能够依据生产工艺的详细要求控制和调理电动机的转速。电动机的调速性能对提高产品的质量、提高劳动生产效率和节能有着直接的关系。为了更精准和及时地控制电动机的转速及运转，需要为电动机配上控制装置（如PLC）和反应装置（如编码器）。由电动机、控制装置和反应装置就构成了电力传动自动控制系统。现代工业控制系统朝智能化、网络化和开放式结构的方向发展。本设计也将把现场总线通信与变频控制技术一致同来，对该电机闭环调速系统进行组态监控，将推进沟通电机群控制技术以及设施远程控制技术的发展。Profibus作为一种通用的现场总线，己经获取很宽泛的应用，好多厂商的工控器、plc、变频器、智能I/O与A/D模块具备ProfibUS通信接口。用PrOfibUS总线控制电动机的调速，能更为精准的调理电动机的转速，进而提高电动机的效率。同时，经过该设计，回首大学知识，作为进入社会的一次实践，提高我们对知识的应用能力。1.2 电动机调速发显现状电动机调速系统的发展其实是依靠电力电子技术、计算机控制、现代控制理论和逆变技术以及沟通电动体制造技术的发展。智能控制理论的应用和电力电子器件的技术、计算机控制技术的快速更新是推进电机调速系统不断进步的动力。电机调速是目前电力电子技术应用的最大领域之一，拥有极强的吸引力，同时也拥有较强的挑战性。它的市场大，据报导，全世界大概有100亿以上各样电机在工作。2006年我国空调的产量已达到5500万台，仅仅一项说明市场已特别宏大；此外，其应用领域及其宽泛，比如数控机床、电梯、电力机车、家用电器、汽车、航空航天、船舶、造纸和纺织行业等。直流电机因为其转矩便于控制，所以它作为调速电动机的代表在20世纪的大多半年月广泛应用于工业生产中。固然直流调速系统的理论和实践应用比较成熟，但因为电动机的单机容量、最高转速及负载能力等主要技术指标受机械转向限制，限制了直流调速的发展。跟着电力电子技术的发展，各样新式器件和先进的控制方法在电机调速系统中宽泛应用，好多场合直流电机正渐渐被沟通电动机所取代，所以有的学者以为，在二十一世纪，直流电机将会在电气传动领域消逝，而异步电动机和其余种类的沟通电动机的应用范围将逐渐增添。特别是鼠笼型沟通异步电动机，因为它结构简单，制造方便，价钱低廉，体积小（与同容量的直流电动机对比），并且牢固耐用，拥有的转动惯量小，运转靠谱，保护简单等优点，是工业领域中宽泛使用的一种电气设施。以前方的表达我们能够看出，与直流电机对比，异步电机拥有适应性强、结构简单、价钱便宜、简单实现高速和大容量化等特色，所以将来电机调速传动领域，将以异步电动机等沟通电机为主。而我们要研究的就是怎样使沟通电机的转速调速精度高、输出性能最正确。1.3 变频调速国内外现状国内现状我国电机的总装机容量已达4亿千瓦，年耗电量达6000亿千瓦时，约占工业耗电量的80%。作为能源耗费大户之一的电机在节能方面是大有潜力可挖的。我国各种在用电机中，80%以上为0.55-22OkW以下的中小型异步电动机。我国在用电机拖动系统的整体装备水平仅相当于发达国家50年月水平。所以，在国家十五计划中，电机系统节能方面的投入将高达500亿元左右，所以变频调速系统在我国将有特别巨大的市场需求。此刻，我国有200家左右的公司、工厂和研究所从事变频调速技术的工作。跟着改革开放，经济高速发展，形成了一个巨大的市场，它既对国内公司，也对外国公司敞开。很多最初进的产品从发达国家入口，在我国运转优秀，知足了我国生产和生活需要。国内很多合资公司生产此刻国际上先进的产品，国内的成套部分在自行设计制造的成套装置中采纳外国人口和合资公司的先进设施，自己开发应用软件，能为国内外重要工程项目供给一流的电气传动控制系统，在变频调速技术的应用和研究上获得了很大的成绩。但应看到，因为国内自行开发、生产产品的能力衰，对外国公司的依靠仍很严重。好多国内生产制造的产品（如家电）仍是与外国的产品有着必定的差距，究其原由仍是我们国内的变频中心技术有待提高，不论是从节俭能源的角度出发仍是从使中国国内家产超越外国产品出发，研究变频调速这一课题已迫在眉睫。外国现状（1）市场有大批需求跟着工业自动化程度的不断提高和能源全世界性欠缺，变频器越来越宽泛地应用在冶金、机械、石油、化工、纺织、造纸、食品等各个行业以及风机、水泵等节能场合，并获得了明显的经济效益。（2）功率器件发展快速变频调速技术是成立在电力电子技术基础之上的。最近几年来，高电压、大电流的SCR、GT0、IGBTIGCT以及智能模块IPM(InteIligentPoWerMOdUIe)等器件的生产以及并联、串连技术应用的发展，使高电压、大功率变频器产品的生产及应用成为现实。(3)控制理论和微电子技术的支持在现代自动化控制领域中，以现代控制论为基础，融入模糊控制、专家控制、神经网络控制等新的控制理论为高性能变频调速供给了理论基础；16位、32位高速微办理器以及信号办理器(DSP)和专用集成电路(ASlC)技术的快速发展，则为实现变频调速的高精度、多功能供给了硬件手段。1.4 课题研究的主要工作(1)本文主要研究电动机闭环调速控制，依据变频调速原理，设计控制系统，使电动机的调速更精准、简单、快速。(2)研究编码器在电动机调速系统中的应用，设计好的控制系统用s7-3编程实现控制。(3)对控制方案进行组态监控，确立其可行性和系统运转状况。2电动机的调速原理及方法2.1 异进电动机的简介与分类异步电机运转时，定子绕组接到沟通电源上，转子绕组自己短路，因为电磁感觉的关系，在转自绕组中产生电动势、电流，进而产生电磁转矩，所以，异步电机又叫感觉电机。异步电动机的优点是结构简单、简单制造、运转靠谱、价钱低、牢固耐用、运转效率较高且合用性强，弊端是功率因数较差。异步电机运转时，一定从电网里汲取滞后性的无功功率，它的功率因数老是小于1o但电网的功率因数能够其余方法进行赔偿，所以其实不阻碍异步电机的宽泛使用。目前，异步电动机的电力拖动已被宽泛地应用在各个工业电气自动化领域中。异步电动机的种类好多，从不一样角度看，有不一样的分类。比如：（1）按定子相数分，有单相、两相、三相异步电动机。（2）按转子结构分，有绕线式异步电动机和鼠笼式异步电机。此中鼠笼式异步电动机又包含单鼠笼异步电动机、双鼠笼异步电动机及深槽式异步电动机。（3）按有无换向器分，有无换向器异步电动机和换向器异步电动机。2.2 三相异步电动机的工作原理三相异步电动机工作原理以下剖析：当向三相定子绕组中经过入对称的三相沟通电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。因为旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感觉电动势（感觉电动势的方向用右手定章判断）。因为转子导体两头被短路环短接，在感觉电动势的作用下，转子导体中将产生与感觉电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中遇到电磁力的作用（力的方向用左手定章判断）电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。经过上述剖析能够总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称沟通电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，进而在转子绕组中产生感觉电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，进而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。2.3 异步电动机调速调速原理调速即速度调理或速度控制，是经过改变电动机的参数、结构或外加电肚量(如供电电压、电流的大小或频次)来改变电动机的速度，以知足工作机械的要求。调速要靠改变电动机的特征曲线来改变。如图21(a)中工作机械即负载特征曲线为线ML,经过调速装置改变的电动机特征曲线为线M1、M2、和M3与线ML的交点分别为点1、2、3,于此相对应的角速度为61、62和63,亦即电动机将有不一样的角速度值，实现调速。与此相反，不改变电动机的特征，而靠改变负载转矩虽也能够使速度变化，如图2-1(b)中负载转矩由MLl增添到ML2、ML3虽也能够使电动降速，但这不是调速，而属于扰动，一般是不希望的，并且是要实现稳速所要战胜的重要问题。(a)调速时的特征曲线(b)负载变化时的特征曲线2-1电动机调速变化曲线电动机调速系统的基本结构图2-2示出电动机调速系统的主要构成部分。电动机M是以必定转矩和转速带动工作机械运动的受控对象，其主要空置量是定子侧电压U1、电流11、频次f1或磁通1,或许转子侧电压U2、电流12、频次f2或磁通中2。其输出量为转矩M或角速度<,变流装置将拥有必定电压、电流和频次的电源能量变换为拥有可调电压、可调电流或可调频次电源能量的功率装置，起电能变换和控制作用。调理装置用于依照必定规律控制变流装置能量的流动，经过硬件或软件产生知足控制要求的算法或校订量，以提高或校订系统的静态性能。反应装置用以查验和变换反应信号。在电动机调速系统中主要反应量有电压、电流、转速、转矩、磁通和转子地点角等。控制装置时依据给定信号和反应信号产生所需要的控制指令和偏差信号。在要求不很高的场合，没有反应装置而采纳开环控制，但前提是电机自己应拥有足够的稳固性和可调性。图2-2电动机调速系统的基本结构图三相异步电动机的调速方法三相异步电动机转速公式为：n=60fp(1-s)(2-1)从上式可见，改变供电频次f、电动机的极对数P及转差率S均可太到改变转速的目的。从调速的本质来看，不一样的调速方式不过是改变沟通电动机的同步转速或不改变同步转两种。在生产机械中宽泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力巧合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频次的变频调速有能无换向电动机调速等。从调速时的能耗看法来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，所以无转差消耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差消耗回收的调速方法(如串级调速等)。有转差消耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就消耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量消耗在离合器线圈中；液力巧合器调速，能量消耗在液力巧合器的汕中。一般来说转差消耗随调速范围扩大而增添，假如调速范围不大，能量消耗是很小的。(1)变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特色以下：a拥有较硬的机械特征，稳固性优秀；b无转差消耗，效率高；接线简单、控制方便、价钱低；有级调速，级差较大，不可以获取光滑调速；C能够与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获取较高效率的光滑调速特征。本方法合用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、起落机、起重设施、风机、水泵等。(2)变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频次，进而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设施是供给变频电源的变频器，变频器可分红沟通一直流一沟通变频器和交流一沟通变频器两大类，目前国内多半使用交一直一交变频器。其特色：a效率高，调速过程中没有附带消耗；b应用范围广，可用于笼型异步电动机；C调速范围大，特征硬，精度高；技术复杂，造价高，保护检修困难。本方法合用于要求精度高、调速性能较好场合。(3)串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调理的附带电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大多半转差功率被串入的附带电势所汲取，再利用产生附带的装置，把汲取的转差功率返回电网或变换能量加以利用。依据转差功率汲取利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采纳品闸管串级调速，其特色为：a可将调速过程中的转差消耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；b装置容量与调速范围成正比，投资省，合用于调速范围在额定转速70%90%的生产机械上；C调速装置故障时能够切换至全速运转，防止停产；d晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提高机、挤压机上使用。(4)绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附带电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运转。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设施简单，控制方便，但转差功率以发热的形式耗费在电阻上。属有级调速，机械特征较软。(5)定子调压调速方法当改变电动机的定子电压时，能够获取一组不一样的机械特征曲线，进而获取不一样转速。因为电动机的转矩与电压平方成正比，所以最大转矩降落好多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采纳转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或许在绕线式电动机上串连频敏电阻。为了扩大稳固运转范围，当调速在2：1以上的场合应采纳反应控制以达到自动调理转速目的。调压调速的主要装置是一个能供给电压变化的电源，目前常用的调压方式有串连饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最正确。调压调速的特色：a调压调速线路简单，易实现自动控制；b调压过程中转差功率以发热形式耗费在转子电阻中，效率较低。调压调速一般合用于100KW以下的生产机械。(6)电磁调速电动机调速方法电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源(控制器)三部分构成。直流励磁电源功率较小，往常由单相半波或全波晶闸管整流器构成，改变晶闸管的导通角，能够改变励磁电流的大小。电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分构成。电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带动：磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，因为电枢与磁极间相对运动，因此使电枢感觉产生涡流，此涡流与磁通互相作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速N1,这是一种转差调速方式，改动转差离合器的直流励磁电流，即可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速特色：a装置结构及控制线路简单、运转靠谱、维修方便：b调速光滑、无级调速；C对电网无谐影响：d速度失大、效率低。本方法合用于中、小功率，要求光滑动、短时低速运转的生产机械。3电动机的闭环变频调速原理3.1 电动机变频调速技术20世纪70年月后，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，使得沟通电力拖动系统逐渐具备了宽的调速范围、高的稳速范围、高的稳速精度、快的动向响应以及在四象限作可逆运转等优秀的技术性能，在调速性能方面能够与直流电力拖动媲美。在沟通调速技术中，变频调速拥有绝对优势，并且它的调速性能与靠谱性不断完美，价钱不断降低，特别是变频调速节电成效明显，并且易于实现过程自动化，深受工业行业的喜爱。1 .沟通变频调速的优秀特征(1)调速时光滑性好，效率高。低速时，特征静关率较高，相对稳固性好。(2)调速范围较大，精度高。(3)起动电流低，对系统及电网无冲击，节电成效明显。(4)变频器体积小，便于安装、调试、维修简易。(5)易于实现过程自动化。(6) 一定有专用的变频电源，目前造价较高。(7)在恒转矩调速时，低速段电动机的过载能力大为降低。2 .与其余调速方法的比较沟通电动机的调速方法有三种：变极调速、改变转差率调速和变频调速。此中，变频调速最具优势。这里仅就沟通变频调速系统与直流调速系统做一比较。在直流调速系统中，因为直流电动机拥有电刷和整流子，因此一定对其进行检查，电机安装环境遇到限制。比如：不可以在有易爆气体及灰尘多的场合使用。其余，也限制了电机向高转速、大容量发展。而沟通电机就不存在这些问题，主要表现为以下几点：第一，直流电机的单机容量一般为12-14MW,还常制成双电枢形式，而沟通电机单机容量却能够数倍于它。第二，直流电机因为受换向限制，其电枢电压最高只好做到一千多伏，而沟通电机可做到6-IOkV。第三，直流电机受换向器部分机械强度的拘束，其额定转速随电机额定功率而减小,一般仅为每分钟数百转到一千多转，而沟通电机的达到每分钟数千转。第四，直流电机的体积、重量、价钱要比相同容量的沟通电机大。最后，特别要指出的是沟通调速系统在节俭能源方面有着很大的优势。一方面，沟通拖动的负荷在总用电量中占一半或一半以上的比重，这种负荷实现节能，能够获取十分可观的节电效益。另一方面，沟通拖动自己存在能够发掘的节电潜力。在沟通调速系统中，采纳电机时常常留有必定余量，电机又不老是在最大负荷状况下运转；假如利用变频调速技术，轻载时，经过对电机转速进行控制，就能达到节电的目的。工业上大批使用风机、水泵、压缩机等，其用电量约占工业用电量的50%；假如采用变频调速技术，既可大大提高其效率，又可减少10%的电能耗费。3 .合理应用沟通变频调速技术在工业发达国已获取宽泛应用。美国有60%-65%的发电量用于电机驱动，因为有效地利用了变频调速技术，仅工业传动用电就节俭了15%-20%的电量。采纳变频调速，一是依据要求调速用，二是节能。它主要鉴于下边几个因素：（1）变频调速系统自己消耗小，工作效率高。（2）电机老是保持在低转差率运转状态，减小转子消耗。（3）可实现软启、制动功能，减小启动电流冲击。在采纳变频调速时，需从工艺要求、节俭效益、投资回收期等各方面考虑。假如仅从工艺要求、节俭效益考虑，下边几种状况采纳变频调速较有益：依据工艺要求，生产线或单台设施需要按程序或按要求调整电机速度的。如：包装机传递系统，依据不一样品种的产品，需要改变系统传递速度，使用变频调速可使调速控制系统结构简单，控制正确，并易于实现程序控制。用变频调速取代机械变速。如：机床，不但能够省去复杂的齿轮变速箱，还可以提高精度、知足程序控制要求。用变频调速取代用闸门或挡板调整流量适于风机、水泵、压缩机等。比如：锅炉上水泵、鼓风机、引风机推行了变频调速控制，不但省去了伺服放大器、电动操作器、电动履行器和给水阀门（或挡风板），并且使得整个锅炉锅炉控制系统获取了快速的动向响应、高的控制精度和稳固性。3.2 变频器变频器的功用及原理将频次固定（往常为工频50HZ）的沟通电（三相的或单相的）变换成频次连续可调（多半为。400HZ）的三相沟通电源。图3-1为三相变频器的功能表示图，其输入端接至频次固定的三相沟通电源，输出端输出的是频次在必定范围了连续可调的三相沟通电，直接驱动三相电动机。50Hz.3WVF0-40011/.图3-1变频器的功用图3-2交一直一交变频器的主此三相变频器本质上是一个三相的交一直一交变化器，其主电路如图3-2,由图可见，它有两个部分构成：沟通道直流的变换电路和再由直流回到沟通的变换电路。交一直部分：(1)整流管VDlVD6构成三相整流桥，它将三相沟通电源全波整流成脉动直流。(2)滤波电容器Cf其功能是：a滤平全波整流后的电压纹波；b当负载变化时，使直流电压保持安稳。直一交部分：(1)逆变管V3V6构成逆变桥，它是变频器的中心部分，它把VlV6整流所得的直流电，再“逆变”成频次可调的沟通电。履行时，只需用适合的控制信号分别加在VlV6六个逆变管上，依照必定的规律来控制它们的导通与截止，就能够把直流电逆变为三相沟通电了。而逆变后的电压频次，则能够在上述导通规律不变的前提下，经过改变控制信号的变化周期来进行调理。经过这种方法，亦即实现了对的改变。(2)续流二极管VD7VD12器主要功能有：a电动机的绕组是电感性的，其电流具有无功重量VD7VD12为无功电路返回直流电源时供给“通道”。b当频次降落、电动机处于重生制动状态时，重生电流将经过VD7VD12返回给直流电路。CVlV6进行逆变的基本工作过程是，一致桥臂的两个逆变管，处于不断地交替导通和截止的状态。在这交替导通和截止的换相过程中，也时时需要VD7VD12供给通路。变频器容量的确定变频调速是经过变频器来实现的，关于变频器的容量确立至关重要。合理的容量选择自己就是一种节能降耗举措。依据现有资料和经验，比较简易的方法有三种：(1)电机本质功率确立发第一测定电机的本质功率，以此来采纳变频器的容量。(2)公式法设安全系数取1.05,则变频器的容量Pb为XCOSy(kW)式中，Pm为电机负载；hm为电机功率。计算出Pb后，按变频器产品目录可选出详细规格。In为第n台电动机的额定电流，n为电机的台数。在任何状况下，都不可以在连续使用时超出额定电流IO(3)电机额定电流法变频器变频器容量选定过程，其实是一个变频器与电机的最正确般配过程，最常有、也较安全的是使变频器的容量大于或等于电机的额定功率，但本质般配中要考虑电机的本质功率与额定功率相差多少，往常都是设施所选能力偏大，而本质需要的能力小，所以按电机的本质功率选择变频器是合理的，防止采纳的变频器过大，使投资增大。固然变频调速有诸多优点，但也有其不利因素，主要问题是电流中含高次谐波许多，除对电网有污染外，也使电机自己增添消耗，惹起电机发热。再有，变频器价钱贵、投资回收器长、技术复杂、特别在实现闭环自动控制时，还需进行技术办理。其余，不是任何状况下变频器都节电，假如电机负载变化不大，或深井泵配有水塔,节电、节水成效都不大，就不宜使用变频调速。3.3 编码器3.3.1 光电编码器的介绍及分类光电编码器是经过读取光电编码盘上的图案或编码信息来表示与光电编码器相连的电机转子的地点信息的。依据光电编码器的工作原理能够将光电编码器分为绝对式光电编码器与增量式光电编码器，下边我就这两种光电编码器的结构与工作原理做介绍。1、绝对式光电编码器绝对式光电编码器以下图，他是经过读取编码盘上的二进制的编码信息来表示绝对地点信息的。编码盘是依照必定的编码形式制成的圆盘。编码盘由透光部分和不透光部分构成，透光的用“0”来表示；不透光的用“1”来表示。往常将构成编码的圈称为码道，每个码道表示二进制数的一位，此中最外侧的是最低位，最里侧的是最高位。如果编码盘有4个码道，每个码道能够表示二进制的0或1,4位二进制可形成16个二进制数，所以就将圆盘区分16个扇区，每个扇区对应一个4位二进制数，如OOO0、0001、1111。依照码盘上形成的码道配置相应的光电传感器，包含光源、透镜、码盘、光敏二极管和驱动电子线路。当码盘转到必定的角度时，扇区中透光的码道对应的光敏二极管导通，输出低电平“0”，遮光的码道对应的光敏二极管不导通，输出高电平“1”，这样形成与编码方式一致的高、低电平输出，进而获取扇区的地点脚。2、增量式光电编码器增量式光电编码器是码盘随地点的变化输出一系列的脉冲信号，而后依据地点变化的方向用计数器对脉冲入行加/减计数，以此达到地点检测的目的。它是由光源、透镜、主光栅码盘、鉴向盘、光敏元件和电子线路构成。增量式光电编码器的工作原理是是由旋转轴转动带动在径向有平均窄缝的主光栅码回旋转，在主光栅码盘的上边有与其平行的鉴向盘，在鉴向盘上有两条相互错开90o相位的窄缝，并分别有光敏二极管接收主光栅码盘透过来的信号。工