導(dǎo)語：如何才能寫好一篇交流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：交流電動(dòng)機(jī)；動(dòng)作時(shí)間；釋放時(shí)間；元器件節(jié)能

1問題的提出

2013年，江西某水泥公司二號窯200kW鼓風(fēng)機(jī)，2年內(nèi)已燒毀3次，造成直接經(jīng)濟(jì)損失200多萬元。同時(shí)，由于停產(chǎn)檢修，造成的間接損失難以估算。針對上述問題，該公司邀請了一個(gè)專業(yè)團(tuán)隊(duì)到公司協(xié)助解決該問題。

2原因分析

2.1生產(chǎn)現(xiàn)狀

2013年3月，專業(yè)團(tuán)隊(duì)來到該公司，與該公司的工程技術(shù)人員一起進(jìn)行了現(xiàn)場考察和技術(shù)資料研究。其中，該電動(dòng)機(jī)的主電路圖和控制電路如圖1—2所示。

2.2原因分析

針對上述情況和相關(guān)參考文獻(xiàn)[1—5]，筆者認(rèn)為造成該事故的原因如下。（1）主要原因是前面設(shè)計(jì)者沒有考慮交流接觸器線包動(dòng)作時(shí)間和其釋放時(shí)間；（2）在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行前幾十ms內(nèi)，由于KM2未動(dòng)作，導(dǎo)致KM2，KM3同時(shí)得電，則電源相序間短路，輕則燒斷熔斷絲和KM3主觸頭被燒壞可能，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)缺相運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減慢，電流急增，隨后，電動(dòng)機(jī)可能被燒毀。由于以上第（2）點(diǎn)，造成KM3觸頭接觸不良，造成電源三相不平衡，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減慢，溫度升高，不及時(shí)關(guān)機(jī)，則有可能燒壞電動(dòng)機(jī)；由于KM2釋放時(shí)間問題，造成電動(dòng)機(jī)瞬間失電，從而電動(dòng)機(jī)又重新啟動(dòng)，電流加大，溫度急劇上升，繞組磁路飽和，繞組發(fā)熱，最后，電動(dòng)機(jī)可能被燒壞。

3電路設(shè)計(jì)

針對以上原因，文章總結(jié)了以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)改進(jìn)：（1）充分考慮KM2的動(dòng)作時(shí)間，利用KM2-4和KM1-4動(dòng)作時(shí)間才能使KM3得電，避免了KM2和KM3在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前幾十毫秒內(nèi)同時(shí)得電；（2）在KM2線包控制電路中又串聯(lián)KM3觸點(diǎn)進(jìn)行互鎖，又避免了KM2釋放時(shí)間問題即電動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)；（3）同時(shí)使KT并聯(lián)在KM3線包中，使KM3動(dòng)作時(shí)KT不得電，從而更加節(jié)能，延長電路元器件的壽命。改進(jìn)設(shè)計(jì)后的電路控制如圖3所示。

4實(shí)施效果

改造后，該電動(dòng)機(jī)在3年內(nèi)未出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)燒毀現(xiàn)象，由此，可確定本次分析和解決措施是完全正確的。同時(shí)，直接為公司節(jié)約成本200多萬元。

5結(jié)語

綜上所述，不難得出如下結(jié)論：在交流電動(dòng)機(jī)的控制電路設(shè)計(jì)過程中，必須要對繼電器的動(dòng)作時(shí)間和釋放時(shí)間有充分的考慮；本次排障的過程中，文章提出了一套既滿足控制要求，又能實(shí)現(xiàn)元器件節(jié)能的新型電路。

[參考文獻(xiàn)]

[1]齊亞琳，柳新軍，劉艷麗，等.提高繼電器觸點(diǎn)抗浪涌能力的一種新穎旁路保護(hù)電路[J].電子元器件應(yīng)用，2012（5）：5-7.

[2]李述香，邱召運(yùn).繼電器觸點(diǎn)的保護(hù)技術(shù)[J].電工技術(shù)，2004（8）：60-61.

[3]鹿?jié)蓚?，李巖.中間繼電器構(gòu)成的斷相保護(hù)電路[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2008（12）：110-111.

[4]黃三偉，高峰，周熠.三相異步電動(dòng)機(jī)的斷相保護(hù)[J].廣西物理，2006（2）：43-45.

[5]周云旭，鐘水蓉.繼電器觸點(diǎn)保護(hù)電路設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013（16）：118.

篇2

一、國內(nèi)外對交流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的相關(guān)研究現(xiàn)狀

1.1 交流電動(dòng)機(jī)速度控制主電路與控制電路

事實(shí)上,交流電動(dòng)機(jī)的速度控制主要以大功率電力電子器件為主,隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,交流電動(dòng)機(jī)控制理論被廣泛使用,這也給交流電機(jī)拖動(dòng)的開發(fā)提供了良好的環(huán)境和基礎(chǔ)。目前,控制電路主要還是以DSP和單片機(jī)為主,電子控制器的數(shù)字化控制發(fā)展使得設(shè)備的性能大大提升,控制算法也得到了進(jìn)一步的優(yōu)化,模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等復(fù)雜控制也逐漸被應(yīng)用起來。作為電機(jī)調(diào)速的重要組成部分,智能功率模板成為了新一代的主控電路,通過將功率開關(guān)期間和驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行集成,內(nèi)設(shè)過電壓、過電流等故障檢測電路,將檢測信號傳輸?shù)紺PU中。它由高速低功耗的管芯與優(yōu)化門極驅(qū)動(dòng)電路、快速保護(hù)電路等部件構(gòu)成,能夠在發(fā)生負(fù)載事故或者使用不恰當(dāng)時(shí),也能保證智能功率模塊安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 交流電動(dòng)機(jī)的控制策略

早前的交流傳動(dòng)屬于不可調(diào)傳動(dòng),而隨著電子控制技術(shù)的飛速發(fā)展,交流可調(diào)傳動(dòng)也逐漸開始廣泛起來。常用的穩(wěn)態(tài)模型控制方案主要由開環(huán)恒V/F比控制、閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制等。且前者是一種開環(huán)的控制方式,與變壓變頻控制不同,其不對速度進(jìn)行反饋控制,而閉環(huán)轉(zhuǎn)差屬于直接轉(zhuǎn)矩控制,因其實(shí)現(xiàn)了對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制,從而擁有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性能,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差也較小。基于交流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型的控制方法分為矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制兩種,矢量控制實(shí)現(xiàn)了磁鏈與轉(zhuǎn)矩的解耦,可以進(jìn)行獨(dú)立控制,而直接轉(zhuǎn)矩控制的計(jì)算量小、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能優(yōu)良。

1.3 交流電動(dòng)機(jī)非線性控制方法

前面說到,交流電動(dòng)機(jī)是一種非線性的對象,而無論是矢量控制還是直接轉(zhuǎn)矩控制,都不能很好的對其動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行描述。所以自適應(yīng)控制、反饋線性化控制以及滑膜變結(jié)構(gòu)控制等都為電動(dòng)機(jī)的非線性控制提供了方式。自適應(yīng)控制研究對象具有一定的不確定性,包括描述被控對象、環(huán)境數(shù)學(xué)模型的不確定性,以及一些未知因素和隨機(jī)因素。這些不確定性有時(shí)是在系統(tǒng)內(nèi)部,而有時(shí)卻在系統(tǒng)外部發(fā)生。從內(nèi)部來講,描述被控對象的數(shù)學(xué)模型起結(jié)構(gòu)與參數(shù)就具有很大的不確定性,而這種基于數(shù)學(xué)模型的控制方法在電動(dòng)機(jī)自適應(yīng)控制中得到了很好的發(fā)揮。反饋線性化控制的整體較為精確,適合系統(tǒng)的整個(gè)分析域?；ぷ兘Y(jié)構(gòu)控制能偶使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)隨時(shí)變化的開關(guān)特征,但當(dāng)系統(tǒng)再不同滑膜軌跡中時(shí),頻率切換可能伴隨著高頻的抖動(dòng)。

二、交流電動(dòng)機(jī)的無源性控制原理分析

2.1 系統(tǒng)無源性

無論是哪種機(jī)械系統(tǒng),如果沒有外界能量加以支持,其動(dòng)能與勢能之和總是趨近于零的,且其系統(tǒng)速度、位移也是趨向于零的。簡單了說,系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí),如果缺少外界能量注入,系統(tǒng)指揮消耗能量,而這種能量不可能放大,而只要停止向外界或者內(nèi)容注入能量,系統(tǒng)的能量之和必將趨近于零,以此來達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)。對于非線性系統(tǒng)來說,公式中,u、y分別表示尾數(shù)相同的系統(tǒng)輸入與輸出,其中f(0)=0,h(0)=0.

另外,系統(tǒng)的無源性還是反應(yīng)電機(jī)在運(yùn)行過程中所消耗的能量特征。對于一般的能量供給量來說,考慮s(u,y)為單位時(shí)間內(nèi)以外不注入能量為輸出輸入信號函數(shù),那么耗散的計(jì)算方法則為:

v(x(T))-v(x(0))≤

2.2 能量成形與無源性

因考慮到電機(jī)系統(tǒng)的能量成形與無源性,通過成對的變量uRm、yRm與外界相連,其結(jié)果滿足能量平衡方程。

H[x(t)] H[x(0)] =

該方程表示系統(tǒng)存儲(chǔ)的能量與外界供給能量和系統(tǒng)耗散的能量差相等。而公式中的H(x)表示訥訥過量存儲(chǔ)函數(shù),xRn表示狀態(tài)向量,d(x(t),t)表示具有耗散效應(yīng)的非負(fù)函數(shù)。滿足能量平衡方程式的系統(tǒng)屬于無源性控制系統(tǒng),且H(x)≥c,此時(shí)的c就表示能量函數(shù)的下界,y則表示無源輸出。具體如圖1所示。

2.3 感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的無源性控制原理

感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)非線性、多變量以及強(qiáng)耦合特點(diǎn)表現(xiàn)明顯的一個(gè)典型,近年來,隨著非線性控制理論深入廣泛的研究,使得感應(yīng)電機(jī)控制成為主導(dǎo)潮流。為了克服反饋線性化、無源性控制等需要考慮奇異點(diǎn)的問題,無源性控制利用輸出反饋使得電機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)表現(xiàn)為無源映射,從上面所提到的電機(jī)能量方程入手,采用不影響其穩(wěn)定性的無功力簡化控制器設(shè)計(jì)。此時(shí),坐標(biāo)的變化并不影響系統(tǒng)的無源性,所以,選擇不同的輸出函數(shù)與能量函數(shù),設(shè)計(jì)出多種無源性控制,來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性控制。

篇3

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)　啟動(dòng)　調(diào)速　變頻器

一、引言

電動(dòng)機(jī)是一種根據(jù)電磁感應(yīng)原理，把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的旋轉(zhuǎn)電氣設(shè)備。由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：減輕繁重的體力勞動(dòng)；提高生產(chǎn)率；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離操縱。生產(chǎn)機(jī)械用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：第一，可以簡化生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)；第二，可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量；第三，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制和遠(yuǎn)距離操縱；第四，可以減輕繁重的體力勞動(dòng)。

二、三相異步電動(dòng)機(jī)

一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)主要由兩部分組成，固定不動(dòng)的部分稱為電動(dòng)機(jī)定子，旋轉(zhuǎn)并拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載的部分稱為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子和定子之間有一個(gè)非常小的空氣氣隙將轉(zhuǎn)子和定子隔離開來，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量的大小不同，氣隙一般在0.4mm～4mm的范圍內(nèi)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間沒有任何電氣上的聯(lián)系，能量的傳遞全靠電磁感應(yīng)作用，所以這樣的電動(dòng)機(jī)也稱感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子，氣隙和定子鐵心構(gòu)成了一個(gè)電動(dòng)機(jī)的完整磁路。相異步電動(dòng)機(jī)的定子是由機(jī)座（鑄鐵或鑄鋼制成）、裝在機(jī)座內(nèi)的圓筒形鐵心（由互相絕緣的硅鋼片疊成）、鐵心內(nèi)圓周表面槽中放置的對稱三相定子繞組（接成星形或三角形）組成的。

三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子是鐵心和繞組組成的。轉(zhuǎn)子鐵心是圓柱狀，也用硅鋼片疊成，表面沖有槽。鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上，軸上加機(jī)械負(fù)載。根據(jù)構(gòu)造上的不同分為兩種形式：籠型和繞線型。鼠籠型：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、工作可靠；不能人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。繞線型：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較貴、維護(hù)工作量大；轉(zhuǎn)子外加電阻可人為改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，工作可靠，如果對電機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速?zèng)]有特殊的要求，一般在實(shí)際應(yīng)用中，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用得最為廣泛。

三、交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)

電動(dòng)機(jī)從接通電源到開始轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速逐漸增高，一直到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為止，這一過程稱為起動(dòng)過程。起動(dòng)過程的時(shí)間雖然只有幾秒至幾十秒但對電網(wǎng)電壓及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩影響很大。異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能包括：起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)時(shí)間、起動(dòng)的可靠性。其中最重要的是起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

1.直接起動(dòng)

四、交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速

1.變頻調(diào)速　（無級調(diào)速）

此種調(diào)速方法發(fā)展很快，且調(diào)速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源（常由整流器、逆變器等組成）。頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5-幾百赫茲，變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無級平滑調(diào)速，調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

2.變極調(diào)速

一般用在鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)中。如前所述，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的外加電壓頻率恒定，改變極對數(shù)p時(shí)可改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速而達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的目的。改變定子極對數(shù)p的基本方法為：1、在定子槽內(nèi)安裝兩套或多套繞組，各套繞組設(shè)計(jì)成不同的極對數(shù)，它們彼此獨(dú)立，沒有電的聯(lián)系。2、定子槽內(nèi)只有一套繞組，用改變繞組的連接法的到不同的極對數(shù)。具有這種繞組的異步電動(dòng)機(jī)稱為單繞組多速異步電動(dòng)機(jī)。

3.變轉(zhuǎn)差率調(diào)速　（無級調(diào)速）

適用于繞線式電動(dòng)機(jī)，調(diào)速方法：在繞線式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中接入調(diào)速電阻，改變電阻的大小，就可得到平滑調(diào)速。變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線型電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。

五、交流電機(jī)的超低速運(yùn)行

目前對它的調(diào)速方法主要有變頻調(diào)速、串級調(diào)速、變極調(diào)速等幾種，其中以變頻調(diào)速的效果最好。因此，用于交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的變頻器使用越來越廣泛。本文選用新型的變頻器來進(jìn)行研究，新型變頻器可以提供一種輸出電壓比所驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的額定電壓低、體積小、造價(jià)低，電磁干擾小的交流電動(dòng)機(jī)超低速運(yùn)行變頻器。

六、結(jié)語

綜上所述，由于交流電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)和生活中得到了廣泛的應(yīng)用，因此對其進(jìn)行相關(guān)研究就顯得十分必要。本文以三相異步電動(dòng)機(jī)為研究對象，對三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速，特別是選用變頻器來控制三相交流電動(dòng)機(jī)的超低速運(yùn)行進(jìn)行了相應(yīng)的介紹，通過對電動(dòng)機(jī)的超低速運(yùn)行進(jìn)行相關(guān)研究，對以后的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊麗，高憲君.6000型包裝機(jī)主電機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)[J].煙草科技，2004（5）.

[2]劉緒超.實(shí)例分析工廠自動(dòng)控制設(shè)備的電氣接地與抗干擾[J].河南機(jī)電高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2011，19（3）.

[3]謝陳躍，黃學(xué)超.用MCS-51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流力矩電機(jī)低速平穩(wěn)控制，2004，1.

[4]南新元，梁嵐珍.變頻器在流速儀檢定車中的應(yīng)用[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)　，2001（04）.

篇4

關(guān)鍵詞：直流調(diào)速器；變頻器；PWM技術(shù)；矩陣式交-交變頻

旋轉(zhuǎn)電機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的機(jī)電裝置，其在工作狀態(tài)下可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能或電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。電流可以分為交流電或者直流電，電機(jī)一樣分為交流電機(jī)和直流電機(jī)兩個(gè)大類。首先來談?wù)劷弧⒅绷麟妱?dòng)機(jī)的性能及優(yōu)缺點(diǎn)。

直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能要好于交流電動(dòng)機(jī)，其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，機(jī)械特性曲線要較交流電動(dòng)機(jī)特性硬。因此在對電動(dòng)機(jī)調(diào)速要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上，大部分使用直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行拖動(dòng)。但是直流電動(dòng)機(jī)的制造工藝較為復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，維護(hù)較困難，實(shí)際使用中可靠性較差。

交流電機(jī)又分為交流異步電機(jī)和交流同步電機(jī)。本次論述我只談?wù)劤Ｓ玫慕涣鳟惒诫姍C(jī)及直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用，特別是三相交流異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是和同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，異步電動(dòng)機(jī)的重量約為直流電動(dòng)機(jī)的一半，而其價(jià)格僅為直流電動(dòng)機(jī)的1/3。對于調(diào)速要求不高的生產(chǎn)機(jī)械，如傳送帶、水泵等還是大規(guī)模的使用交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在國民生產(chǎn)中三相異步電動(dòng)機(jī)的使用十分廣泛。

下面來分別論述直流電動(dòng)機(jī)和交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式。

一、直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式如下：

上式中 與 為常數(shù)，因此對直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速主要通過改變電動(dòng)機(jī)的輸入電壓、繞組電阻和磁場強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)，而轉(zhuǎn)子串電阻以及弱磁將使直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟，一般情況下在使用直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)很少使用弱磁調(diào)速和轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的調(diào)速方式，而更多的使用降壓調(diào)速。直流電動(dòng)機(jī)的降壓調(diào)速方式可以使直流電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定轉(zhuǎn)速以下進(jìn)行平滑的調(diào)速。

當(dāng)對直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行降壓調(diào)速時(shí)，其對控制系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)能力要求較高，需要一個(gè)較為穩(wěn)定可調(diào)的直流電壓對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行供電。而實(shí)際使用中工頻交流電是我們最容易獲得也是最廣泛使用的電力來源，因此需要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)工作。

直流調(diào)速器就是調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)速度的設(shè)備，直流調(diào)速器的工作原理是通過改變輸出方波的占空比使負(fù)載上的平均電流功率從0-100%變化、從而改變電機(jī)速度。利用脈寬調(diào)制（脈寬調(diào)制的全稱為：Pulse WidthModulator、簡稱PWM。）方式進(jìn)行調(diào)速，它的優(yōu)點(diǎn)是電源的能量能得到充分利用，電路的效率高。例如：當(dāng)輸出為50%的方波時(shí)，脈寬調(diào)制（PWM）電路輸出能量功率也為50%，即幾乎所有的能量都轉(zhuǎn)換給負(fù)載。另外采用脈寬調(diào)制（PWM）方式、可以使負(fù)載在工作時(shí)得到幾乎滿電源電壓、這樣有利于克服電機(jī)內(nèi)在的線圈電阻而使電機(jī)產(chǎn)生更大的力矩。

二、交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算公式如下：

（一） 變極調(diào)速

在電源頻率恒定條件下，改變磁場磁極對數(shù)將使異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速以下發(fā)生改變，但是我們根據(jù)公式很容易發(fā)現(xiàn)：假設(shè)異步電動(dòng)機(jī)在理想狀態(tài)下運(yùn)行且電源為工頻時(shí)（既轉(zhuǎn)差率s=0，頻率 =50Hz），如果磁極對數(shù)P=1時(shí)，其計(jì)算結(jié)果為n=3000r/min；當(dāng)P=2時(shí)，計(jì)算結(jié)果為n=1500r/min……因此變極調(diào)速為有極調(diào)速方式。

（二）改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速

改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方法有：改變電源電壓，改變轉(zhuǎn)子回路電阻，電磁轉(zhuǎn)差離合器等。

改變電壓調(diào)速：通過查詢異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電壓在額定電壓以下調(diào)節(jié)時(shí)，電壓越低其對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩越小，調(diào)速范圍越窄。這種調(diào)速方法，當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻較小時(shí)，能調(diào)節(jié)速度的范圍不大；當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻大時(shí)，可以有較大的調(diào)節(jié)范圍，但又增大了損耗。

改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速：改變繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路（在轉(zhuǎn)子電路中接入一變阻器），電阻越大，曲線越偏向下方。在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下，電阻越大，轉(zhuǎn)速越低。這種調(diào)速方法損耗較大，調(diào)整范圍有限，主要應(yīng)用于小型電動(dòng)機(jī)調(diào)速中（例如起重機(jī)的提升設(shè)備）。

電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)節(jié)：電磁離合器是由電樞和感應(yīng)子（勵(lì)磁線圈與磁場）兩基本部分所組成，這兩部分沒有機(jī)械的連接，都能自由地圍繞同一軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，彼此間的圓周氣隙為0.5mm。電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性好，維護(hù)方面等優(yōu)點(diǎn)，而且通過控制勵(lì)磁電流的大小可實(shí)現(xiàn)無級平滑調(diào)速，所以廣泛應(yīng)用于機(jī)床、起重、冶金等生產(chǎn)機(jī)械上。

（三） 變頻調(diào)速

變頻調(diào)速就是改變驅(qū)動(dòng)電源的頻率以實(shí)現(xiàn)改變異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線可以看到，變頻調(diào)速可以使異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)無極平滑調(diào)速，且機(jī)械特性較硬，但是異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴(yán)重時(shí)將燒毀電機(jī)。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。

變頻調(diào)速器是把工頻交流電變換成各種頻率的交流電能，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆成交流電來驅(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

總述：通過比較交流異步電機(jī)的變頻調(diào)速和直流電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速我們發(fā)現(xiàn)，兩者在調(diào)速控制方面直流電機(jī)的調(diào)速方式更為簡單，通過交-直調(diào)壓的方式就可以實(shí)現(xiàn)對直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。而交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式為交-直-交變頻調(diào)速，變頻的同時(shí)還需要兼顧頻率與電壓的關(guān)系，因此，變頻調(diào)速的控制系統(tǒng)要更加的復(fù)雜，且效率要低于直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓控制系統(tǒng)。

20世紀(jì)70年代開始，脈寬調(diào)制變壓變頻（PWM-VVVF）調(diào)速研究引起了人們的高度重視。20世紀(jì)80年代，作為變頻技術(shù)核心的PWM模式優(yōu)化問題吸引著人們的濃厚興趣，并得出諸多優(yōu)化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世紀(jì)80年代后半期開始，美、日、德、英等發(fā)達(dá)國家的VVVF變頻器已投入市場并獲得了廣泛應(yīng)用。

隨著科技的進(jìn)步，半導(dǎo)體器件發(fā)展越來越集成化，小型化，基于電力電子器件的調(diào)速設(shè)備也將發(fā)展出更多的形態(tài)和調(diào)速方法，而超導(dǎo)材料的誕生也將使得電動(dòng)機(jī)的質(zhì)量變得越來越輕便化、小型化。因此筆者推想，未來直流電動(dòng)機(jī)和交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式將更加的多元化，特別是交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速能力將越來越接近甚至是超越直流電動(dòng)機(jī)，應(yīng)用在更多的工業(yè)領(lǐng)域。

篇5

關(guān)鍵詞：交流電機(jī)、變頻調(diào)速、通用變頻器

Abstract: With China has strongly advocated for power saving, energy-saving AC motor technology has become essential. AC motor energy, the key is for frequency control motor, AC Motor typical application is the general-purpose inverters. Therefore, this article inverter AC motor drive applications and general-depth study and discussion.Keywords: AC motor, frequency control, general-purpose inverters

中圖分類號：TN77文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

概論

1.交流電機(jī)調(diào)速的發(fā)展和趨勢

近年來,交流電機(jī)變頻調(diào)速及其相關(guān)技術(shù)的研究己成為現(xiàn)代電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的一個(gè)重要課題,并且隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，使得交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及在四象限并可逆運(yùn)行等良好的技術(shù)性能。交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能越來越好，特別是鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)，其性能己與直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相媲美。由于鼠籠式交流異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、價(jià)格低、堅(jiān)固耐用、工作可靠、維護(hù)方便、適應(yīng)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且功率、轉(zhuǎn)速、電壓的允許值高于直流電動(dòng)機(jī)，所以交流變頻調(diào)速技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，并有取代直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的趨勢。

2.交流電機(jī)變頻調(diào)速的應(yīng)用

在拖動(dòng)系統(tǒng)中，交流電機(jī)變頻調(diào)速的典型應(yīng)用就是通用變頻器，用變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的目的就是實(shí)現(xiàn)調(diào)速，讓電動(dòng)機(jī)按照希望的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。除變頻以外的另一些簡單的調(diào)速方案，例如變極調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速等，雖然仍在特定場合有一定的應(yīng)用，但由于其性能較差，終將會(huì)被變頻調(diào)速所取代。

以下就以通用變頻器為例，論述交流電機(jī)變頻調(diào)速的應(yīng)用

2.1變頻器的發(fā)展前景

中國是能源大國，能源利用率很低，而能源儲(chǔ)備不足。然而2011年中國發(fā)電總量約為46037億千瓦時(shí)，電力拖動(dòng)系統(tǒng)消耗的發(fā)電量約為23018.5億千瓦時(shí)，風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載消耗6113億千瓦時(shí)。因此國家大力提倡節(jié)能，并著重推薦了變頻調(diào)速技術(shù)。應(yīng)用變頻調(diào)速，可以大大提高電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度，使電機(jī)在節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。許多電機(jī)一般按最大需求來選擇電機(jī)的容量，故設(shè)計(jì)裕量偏大，而實(shí)際運(yùn)行中輕載運(yùn)行所占比例較高。如果采用變頻調(diào)速，可大大提高輕載運(yùn)行時(shí)的工作效率，因此，電機(jī)的節(jié)能潛力巨大，變頻器應(yīng)用于各行業(yè)。

2.2變頻器應(yīng)用的行業(yè)

  變頻器主要用于交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，是交流電動(dòng)機(jī)最理想、最有前途的調(diào)速方案，除了具有卓越的調(diào)速性能之外，變頻器還有顯著的節(jié)能作用，是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置。自上世紀(jì)80年代被引進(jìn)中國以來，變頻器作為節(jié)能應(yīng)用與速度控制的自動(dòng)化設(shè)備，得到了快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。在水利、電力、市政、化工、鋼鐵行業(yè)、礦井提升、水泥行業(yè)風(fēng)機(jī)、恒壓供水等領(lǐng)域中，變頻器都在發(fā)揮著重要作用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.3變頻器的選型

通用變頻器的選型主要依據(jù)變頻器的使用類型和容量兩方面。

變頻器的類型要根據(jù)負(fù)載要求來選擇。一般來說，生產(chǎn)機(jī)械的特性分為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和二次方律負(fù)載。

變頻器容量的選擇由很多因素決定，如電動(dòng)機(jī)容量、電動(dòng)機(jī)額定電流、電動(dòng)機(jī)加減速時(shí)間等，其中最主要的是電動(dòng)機(jī)額定電流，電動(dòng)機(jī)的額定功率作為參考。變頻器的容量應(yīng)按運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的最大工作電流來選擇。

2.4變頻器的工作原理以及應(yīng)用

2.4.1工作原理

交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)包括主電路和控制電路兩部分，主電路主要完成功率的轉(zhuǎn)換，控制電路主要完成對變頻主電路提供各種控制信號。

（a）在交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中，主回路作為直接執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其可靠性和穩(wěn)定性直接影響著系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，必須選擇合適的主電路。交-直-交變頻電路實(shí)現(xiàn)由整流器將電網(wǎng)中的交流電整流成直流電，經(jīng)過濾波，然后由逆變器逆變成交流電供給負(fù)載。中間環(huán)節(jié)采用在理想情況下是一種阻抗為零的恒壓源的大電容濾波；在主電源方面，由于電動(dòng)機(jī)是不需要頻繁制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的，所以選擇不可控二極管整流橋方式。濾波電路采用阻容方式，逆變電路為三相全橋形式。在功率器件方面，由于變頻調(diào)速系統(tǒng)，一方面要求開關(guān)頻率足夠高，另一方面要求有足夠的輸出容量，所以采用驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低的IGBT。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)的減速和停機(jī)，是通過逐漸降低頻率來實(shí)現(xiàn)的。這時(shí)，從電動(dòng)機(jī)的角度來看，電動(dòng)機(jī)處于再生制動(dòng)的工作狀態(tài)；從變頻調(diào)速系統(tǒng)的角度來看，拖動(dòng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速下降時(shí)減少的動(dòng)能，由電動(dòng)機(jī)“再生”電能后，在變頻主電路的直流環(huán)節(jié)中被消耗掉了。

主電路原理圖

（b）控制電路作為交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心部分，影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能，而控制系統(tǒng)的性能又取決于其運(yùn)算速度和控制精度，這在某種程度上依賴于實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的電子芯片。

在控制逆變部分，根據(jù)PWM波形的生成原理，用IGBT控制PWM波形，從而產(chǎn)生完美的正弦波。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，選擇了轉(zhuǎn)速負(fù)反饋控制，從而提高了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定度。保護(hù)電路主要包括電機(jī)過壓、過流、以及調(diào)速系統(tǒng)的保護(hù)等。控制電路和保護(hù)電路作為交流電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心部分，在影響整個(gè)系統(tǒng)的性能方面占有極其重要的地位，它主要是向變頻主電路提供各種控制信號，使主電路安全、可靠的工作。

2.4.2變頻調(diào)速的控制策略

變頻調(diào)速經(jīng)過了兩代控制方式的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了由恒壓頻比控制到矢量控制的轉(zhuǎn)變。

第1代變頻器采用的是恒壓頻比控制方式，它根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)等效電路確定的線性進(jìn)行變頻調(diào)速。電壓是指基波的有效值，改變U/f只能調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)磁通和轉(zhuǎn)矩，談不上動(dòng)態(tài)控制。

第2代變頻器的主要特征是采用矢量控制方式，它參照直流電動(dòng)機(jī)的控制方式，將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流空間矢量分解為轉(zhuǎn)子勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量。首先是要控制勵(lì)磁，所以又把矢量控制稱為磁場定向控制。矢量控制的主要缺點(diǎn)是需要復(fù)雜的坐標(biāo)變換運(yùn)算，以及需檢測轉(zhuǎn)速信號。因此，進(jìn)一步提出無速度傳感器矢量控制的方法，它根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的相電壓和相電流，以及定轉(zhuǎn)子繞組參數(shù)推算出轉(zhuǎn)速觀測值，以實(shí)現(xiàn)磁場定向的矢量控制。

2.4.3交流變頻調(diào)速的優(yōu)越性：

(1) 在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，低速段電動(dòng)機(jī)的過載能力大為降低。

(2) 電機(jī)總是保持在低轉(zhuǎn)差率運(yùn)行狀態(tài)，減小轉(zhuǎn)子損耗。

(3) 可實(shí)現(xiàn)軟啟、制動(dòng)功能，減小啟動(dòng)電流沖擊，節(jié)電效果明顯。

2.4.4變頻器與負(fù)載電機(jī)的通訊協(xié)議

變頻器的節(jié)能效果與普通調(diào)速的對比優(yōu)勢在于所用的通訊協(xié)議。通用變頻器一般都帶有RS232/422/485通訊接口，可以實(shí)現(xiàn)上位工控機(jī)對變頻器的1對1或1對多的通訊功能，可將上位機(jī)的運(yùn)行指令下達(dá)，或?qū)⒆冾l器的運(yùn)行狀態(tài)上傳。在需要高精度控制時(shí)，可選用編碼器，將轉(zhuǎn)速反饋信號反饋到變頻器，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。完善的軟件功能和規(guī)范的通訊協(xié)議，使它可實(shí)現(xiàn)靈活的系統(tǒng)組態(tài)，組成現(xiàn)場總線系統(tǒng)，變頻器在其中作為通訊的從站和傳動(dòng)執(zhí)行裝置。

2.5變頻器調(diào)速與傳統(tǒng)調(diào)速方法的比較

上世紀(jì)八十年代到九十年代初，高壓電機(jī)要實(shí)現(xiàn)調(diào)速，主要采用三種方式：（1）液力耦合器方式。（2）串級調(diào)速。（3）高低方式。

上述三種方式，發(fā)展到目前都是比較成熟的技術(shù)。液力耦合器和串級調(diào)速的調(diào)速精度都比較差，調(diào)速范圍較小，維護(hù)工作量大，液力耦合器的效率相比變頻調(diào)速還有一定的差距，所以這兩項(xiàng)技術(shù)競爭力已經(jīng)不強(qiáng)了。至于高低方式，能夠達(dá)到比較好的調(diào)速效果，但是相比真正的高壓變頻器，還有如下缺點(diǎn)：效率低，諧波大，對電機(jī)的要求比較嚴(yán)格，功率較大時(shí)（500KW以上），可靠性較低。

與傳統(tǒng)的調(diào)速方法相比變頻器可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和軟關(guān)閉，任意調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的加/減速時(shí)間，平穩(wěn)的啟動(dòng)電機(jī)。

3.結(jié)束語

在交流調(diào)速技術(shù)中，變頻調(diào)速具有絕對優(yōu)勢，并且它的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價(jià)格不斷降低，特別是變頻調(diào)速節(jié)電效果明顯，而且易于實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化，成為現(xiàn)代調(diào)速傳動(dòng)的主流。

變頻器不僅具有卓越的節(jié)能作用、顯著的調(diào)速性能和保護(hù)功能，還具有優(yōu)越的控制方式。應(yīng)用變頻調(diào)速，不僅可以使電動(dòng)機(jī)在節(jié)能的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，而且還可以大大提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度，提升工藝質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是企業(yè)技術(shù)改造和產(chǎn)品更新?lián)Q代的理想調(diào)速裝置。

參考文獻(xiàn)

（1）王建峰、秦慶國、李永軍、任建業(yè) 淺談交流電機(jī)的變頻調(diào)速--《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》2012年13期

(2)倚鵬 高壓變頻器的產(chǎn)品和市場狀況--《電器工業(yè)》2006年06期

篇6

[ 關(guān)鍵詞 ] 變頻調(diào)速技術(shù) 斗輪機(jī) 回轉(zhuǎn)系統(tǒng) 行走系統(tǒng) 應(yīng)用

一、概述

變頻器是一種技術(shù)先進(jìn),性能優(yōu)良的節(jié)能裝置,可各種工業(yè)機(jī)械更具先進(jìn)性、合理性、節(jié)能性和自動(dòng)化,減少勞動(dòng)力、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)效益,既可滿足生產(chǎn)作業(yè)需要,降低作業(yè)人員數(shù)量和強(qiáng)度,又能取得理想的節(jié)能效果,越來越多的工業(yè)用電動(dòng)機(jī)采用變頻器來進(jìn)行調(diào)速。

我公司有兩臺(tái)DQL630/1000•30型斗輪堆取料機(jī)(以下簡稱斗輪機(jī)),主要用于煤炭等散貨的堆存、取料裝船和卸車。在堆、取料作業(yè)中,斗輪機(jī)的回轉(zhuǎn)和行走需要頻繁起動(dòng)和運(yùn)行。由于斗輪機(jī)的自重在160噸以上,回轉(zhuǎn)體的重量約100噸,回轉(zhuǎn)半徑為30米。頻繁的全速起動(dòng)、運(yùn)行,經(jīng)常導(dǎo)致行走機(jī)構(gòu)的聯(lián)軸器銷磨損嚴(yán)重,回轉(zhuǎn)聯(lián)軸裝置固定螺栓經(jīng)常斷裂;且每臺(tái)斗輪機(jī)的回轉(zhuǎn)和行走裝機(jī)容量為106.8KW,耗能較高。為解決上述問題,我公司決定在斗輪機(jī)的回轉(zhuǎn)和行走機(jī)構(gòu)上采用變頻調(diào)速技術(shù)。

二、變頻調(diào)速技術(shù)在斗輪機(jī)上的應(yīng)用

1.在斗輪機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)上的應(yīng)用

(1)斗輪機(jī)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)存在的缺陷.我公司使用的斗輪機(jī)回轉(zhuǎn)裝置原為T―D系統(tǒng),直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下:

該系統(tǒng)雖然有調(diào)速范圍大、穩(wěn)定性較好等優(yōu)點(diǎn),但通過使用發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)本身存在一些無法克服的缺陷,影響了回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的正常工作,主要表現(xiàn)在:

①該裝置雖然具有調(diào)速功能,但只能改變直流電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)速度,而無法實(shí)現(xiàn)線性勻起動(dòng)控制,;另一方面直流時(shí)機(jī)的輸出力矩較大,在起動(dòng)時(shí),從靜止?fàn)顟B(tài)達(dá)到全速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的時(shí)間比交流電動(dòng)機(jī)更短。因此,產(chǎn)生的沖擊力更大,極易造成傳動(dòng)裝置損壞,特別是減速機(jī)聯(lián)接盤固定螺栓損壞尤其頻繁,平均半個(gè)月要更換一次。

②該裝置中直流電機(jī)為開啟式,由于在作業(yè)現(xiàn)場煤塵較大,經(jīng)常造成炭刷和整流子損壞。

③能耗大。一方面由于該機(jī)組相互間的傳遞損耗一部分電能;另一方面直流發(fā)電機(jī)由22KW交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),只要生產(chǎn)作業(yè),不論回轉(zhuǎn)動(dòng)作不動(dòng)作,22KW交流時(shí)機(jī)一直運(yùn)轉(zhuǎn),帶來不必要的能耗。

(2)解決辦法.根據(jù)斗輪機(jī)動(dòng)力需要,我們采用一臺(tái)FVR150G7S-2型變頻器和一臺(tái)Y120L-8.15KW交流電動(dòng)機(jī)來代替原來的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置,將變頻器的最大頻率設(shè)定在25HZ加速起動(dòng),時(shí)間設(shè)定為7秒,通過反復(fù)校驗(yàn),應(yīng)用效果明顯。改造后的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):

①改造后的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用一臺(tái)變頻調(diào)速器和一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)代替原來的驅(qū)動(dòng)楊柳,結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)更簡單,維護(hù)保養(yǎng)非常方便。改造后的系統(tǒng)圖如下:

②利用變頻調(diào)速技術(shù),實(shí)現(xiàn)了斗輪機(jī)回轉(zhuǎn)的勻加速起動(dòng),完全消除了回轉(zhuǎn)起動(dòng)時(shí)的沖擊力。回轉(zhuǎn)時(shí)起動(dòng)平穩(wěn),對傳動(dòng)裝置起到有效的保護(hù)作用。通過幾年來的使用,聯(lián)軸器聯(lián)接固定螺栓幾乎沒損壞。

③由于變頻器內(nèi)部電子過流裝置動(dòng)作準(zhǔn)確,響應(yīng)時(shí)間短。利用這一技術(shù)可以有效避免斗輪機(jī)在回轉(zhuǎn)作業(yè)中前臂機(jī)架碰到煤堆而損壞斗輪機(jī),起到保護(hù)設(shè)備的作用。

2.在斗輪機(jī)行走機(jī)構(gòu)上的應(yīng)用.斗輪機(jī)的行走機(jī)構(gòu)為四個(gè)行走臺(tái)車同時(shí)工作牽引斗輪機(jī)行走,每個(gè)臺(tái)車上裝有11KW和3.7KW兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)。在斗輪機(jī)取料作業(yè)移動(dòng)時(shí),移動(dòng)速度較慢,3.7KW電動(dòng)機(jī)工作;在斗輪機(jī)無取料作業(yè)而需要轉(zhuǎn)移貨位時(shí),移動(dòng)速度較快,11KW電動(dòng)機(jī)工作。由于快、慢兩種動(dòng)作采取兩臺(tái)不同電機(jī)控制,其控制系統(tǒng)比較復(fù)雜。再加斗輪機(jī)自重較大,行走起動(dòng)沖擊力較大,造成聯(lián)軸器經(jīng)常損壞;龍其是在快行走工作方式下,起動(dòng)時(shí)斗輪機(jī)擺動(dòng)十分嚴(yán)重,易造成機(jī)損事故。解決方案如下:

用四臺(tái)Y132M-6,5.5KW交流電動(dòng)機(jī)代替原來的四臺(tái)11KW和四臺(tái)3.7KW行走電機(jī),用一臺(tái)FRV22G7S-4變頻器控制四臺(tái)5.5KW交流電動(dòng)機(jī),根據(jù)實(shí)際工作需要,將慢行走頻率設(shè)定為60HZ,起動(dòng)加速時(shí)間設(shè)為3秒;快行走頻率設(shè)定為100HZ,起動(dòng)加速時(shí)間設(shè)定為5秒。電機(jī)的工作運(yùn)行曲線圖如下:

行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用了變頻調(diào)速技術(shù)后,無論是快行走還是慢行走,在起動(dòng)時(shí)相對比較平穩(wěn),行走過程中,特別是在快行走工作方式下,斗輪機(jī)不再產(chǎn)生嚴(yán)重?cái)[動(dòng);對聯(lián)軸器等器件起到很好的保護(hù)作用,控制回路也比較簡單,更易于維護(hù),電氣故障明顯減少。改進(jìn)運(yùn)行一段時(shí)間后,拆除聯(lián)軸器柱銷進(jìn)行檢查,所有彈性圈完好無損。

三、改造后的應(yīng)用效果

1.在斗輪機(jī)上回轉(zhuǎn)和行走機(jī)構(gòu)應(yīng)用了變頻調(diào)速技術(shù)后,提高港口設(shè)備的技術(shù)含量,簡化了斗輪機(jī)的控制系統(tǒng),增強(qiáng)了設(shè)備運(yùn)行的可靠性,降低了故障率,延長了斗輪機(jī)及相關(guān)設(shè)施的使用壽命,大大提高了斗輪機(jī)的完好率和使用率。

2.降低了使用、維護(hù)成本。由于變頻調(diào)速器工作可靠、保護(hù)功能齊全,故障率降低,從而節(jié)約了大量的維修成本。改造前,一臺(tái)斗輪機(jī)每年的維修成本在15萬元以上;斗輪機(jī)裝機(jī)容量減少了68.8KW,且變頻器可根據(jù)機(jī)械的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的功率消耗,減小了空載電流,起到節(jié)能效果。改造后,一年節(jié)約用電8萬多度。據(jù)統(tǒng)計(jì),一年節(jié)約維修費(fèi)用和電費(fèi)21.6萬元。

篇7

關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)；恒流法；直流電阻；不平衡；

Abstract：For the unbalance defect of the two 160kW three-phase asynchronous motor’s DC resistance， the DC resistance test was used to find the defect. By means of analyzing and diagnosing the defect， the cause of the defect is drawn， what the purpose is to reflect the actual problems， to summarize the experience， to learn lessons and to propose the corrective measures.

Key words：Three-phase asynchronous motors； Constant current method； DC resistance； Unbalanced

0 前言

三相交流異步電動(dòng)機(jī)，俗稱馬達(dá)，因其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、使用和維護(hù)方便、投資少等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作很多機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力機(jī)。自配用交流變頻電源裝置（變頻器）以來，電動(dòng)機(jī)又具備了像直流電動(dòng)機(jī)那樣的無極調(diào)速性能，而使它的應(yīng)用范圍更加廣泛?；葜莩樗钅芩姀S（以下簡稱惠蓄）每臺(tái)水泵水輪機(jī)的輔機(jī)系統(tǒng)中均包括19臺(tái)電動(dòng)機(jī)，以滿足機(jī)組安全可靠運(yùn)行的需要。

由于輔機(jī)設(shè)備往往是電廠設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的薄弱環(huán)節(jié)，是造成機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)的原因之一，保證電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行是電廠檢修維護(hù)的重要內(nèi)容。定期對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行直流電阻測量試驗(yàn)，可以有效的反映以下問題[1]：①中間連線不實(shí)，即存在虛接處；②一匝多股的繞組，接線時(shí)有的線股未接上或中間有斷股現(xiàn)象；③導(dǎo)線粗細(xì)不均或電阻率有少量差異；④匝數(shù)多少有誤； ⑤故障后是否因短路沖擊電流產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使繞組因變形而發(fā)生匝間、相間短路故障。

參照南方電網(wǎng)公司《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程Q/CSG114002-2011》[2]中對交流電動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)項(xiàng)目、周期的要求：3kV及以上或100kW及以上的交流電動(dòng)機(jī)繞組的直流電阻測量應(yīng)1年測量一次，各相繞組直流電阻值得相互差別不應(yīng)超過最小值的2%；中性點(diǎn)未引出者，可測量線電阻，其相互差別不應(yīng)超過1%；其余電動(dòng)機(jī)根據(jù)實(shí)際情況規(guī)定。本文詳細(xì)介紹了今年惠蓄#7機(jī)組檢修過程中2臺(tái)160kW電動(dòng)機(jī)的直流電阻試驗(yàn)，對測量過程中發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行診斷和技術(shù)分析，對發(fā)生的缺陷進(jìn)行處理，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為相關(guān)實(shí)踐提供借鑒。

1 測量原理及要求

電動(dòng)機(jī)定子繞組直流電阻與變壓器直阻測量的電路原理相同，以單相變壓器為例，變壓器直阻測量時(shí)繞組內(nèi)通過直流電流i，會(huì)在鐵心內(nèi)產(chǎn)生單方向磁通Φ1，由于繞組是一個(gè)具有電阻的電感線圈，因而這一電路是一個(gè)具有電阻R和電感L的電路，如圖1所示。圖中R是繞組電阻，L是繞組的電感，Ra是繞組的附加電阻[3]。

惠蓄2014年03月#7機(jī)組檢修中，對端電阻在1Ω及以下的電動(dòng)機(jī)，采用武漢國電西高電氣有限公司的GDZRC-3A直流電阻速測儀進(jìn)行測量。該儀器采用了四端鈕伏安法測量電阻的工作原理，能提供滿足要求的恒定測試直流大電流，直接顯示感性負(fù)載、電氣設(shè)備和材料的直流電阻測量值[5]。該儀器通過廣州市計(jì)量檢測技術(shù)研究院于2013年07月16日依據(jù)國家計(jì)量檢定規(guī)程《直流低電阻表》（JJG837-2003）開展校準(zhǔn)，校準(zhǔn)項(xiàng)目結(jié)果符合規(guī)程中0.5級技術(shù)要求，檢定證書號為DA-20135066，有效期一年。

2試驗(yàn)與處理

惠蓄每臺(tái)機(jī)組均配置2臺(tái)型號為ETANORM-R 300-400的技術(shù)供水泵，容量1200m3/h，揚(yáng)程37m，轉(zhuǎn)速1480r/min，軸功率160kW，由2臺(tái)型號為1LG0316-4AB70的三相異步交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。電動(dòng)機(jī)廠家為西門子，整機(jī)總質(zhì)量1120kg，工作電壓380V，采用接線方式，功率因數(shù)0.89，效率95.1%，額定線電流287A，防護(hù)等級I P55，配用施耐德ATS48C32Q軟起動(dòng)器啟動(dòng)。

2.1 #7機(jī)組#1電動(dòng)機(jī)直流電阻測試與處理過程

3 結(jié)論

針對上述兩起電動(dòng)機(jī)缺陷發(fā)現(xiàn)和處理的過程，可以得出以下結(jié)論：

（1）通過分析兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)相似的缺陷情況，可知由于設(shè)計(jì)或制造的原因，西門子制造該型電機(jī)過程中由于端部引出線線耳選型不當(dāng)，局部接觸面積偏小，電機(jī)在正常工作電流下異常發(fā)熱；應(yīng)對其它同樣型號電動(dòng)機(jī)進(jìn)行排查；

（2）工欲善其事必先利其器。之前的檢修工作中因?yàn)槲词褂谜_的測量工具，導(dǎo)致缺陷未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以致情況惡化；

（3）大容量電動(dòng)機(jī)若在運(yùn)行中發(fā)生故障，不僅電動(dòng)機(jī)自身損壞，造成損失，也將造成機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)，影響考核指標(biāo)；

（4）對電廠穩(wěn)定運(yùn)行重要的電動(dòng)機(jī)應(yīng)進(jìn)行早期故障診斷、分析，提前控制，可為電廠安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)營，提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 才家剛編著.圖解三相電動(dòng)機(jī)使用與維修技術(shù)[M].北京：中國電力出版社， 2002.

[2] 電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S] （Q/CSG114002-2011）.

[3] 王正茂.電機(jī)學(xué)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，2000.

篇8

關(guān)鍵詞：損耗；效率較低；控制電路；結(jié)構(gòu)；改進(jìn)

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.224

0 引言

電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，有各種用途。另外其用電量在世界各國總數(shù)量上來說也是占多半以上。而三相異步電動(dòng)機(jī)用電量占絕大多數(shù)。電動(dòng)機(jī)效率的提高對于能源節(jié)約、環(huán)保具有重要意義。提高電動(dòng)機(jī)的效率降低損耗，是電機(jī)與電路設(shè)計(jì)人員必須了解和著手解決的問題，現(xiàn)就電動(dòng)機(jī)電路及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理構(gòu)思具體改進(jìn)措施。

1 針對可變性機(jī)械負(fù)載

在生產(chǎn)過程中，許多設(shè)備都是不均勻負(fù)荷的情況，隨著時(shí)間變化負(fù)載有輕載或滿載甚至空載及間斷運(yùn)行的狀況，如果交流電動(dòng)機(jī)恒速傳動(dòng)的方案運(yùn)行，那么運(yùn)行效率就很低了，造成大量的能源浪費(fèi)。如果根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)速的變化要求，通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，獲得對應(yīng)的電機(jī)運(yùn)行速度。能夠在不同的轉(zhuǎn)速情況下均保持較高的運(yùn)行效率，不僅降低了電能消耗，同時(shí)能在啟動(dòng)時(shí)，保護(hù)電機(jī)及負(fù)載設(shè)備免受瞬時(shí)啟動(dòng)的沖擊幾對電網(wǎng)影響，并提高設(shè)備的精確度，變頻調(diào)速是通過改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。一些變頻裝置能夠在效率基本不變的情況下，通過改變驅(qū)動(dòng)電源的電壓和頻率，平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)輸出量的要求改變輸出功率。實(shí)踐證明變頻技術(shù)用于交流電動(dòng)機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制場合取得了顯著的效率提高，普遍達(dá)到節(jié)能的目的。主要設(shè)備是由變頻器提供變頻電源，變頻器可分成交流-直流-交流變頻器和交流-交流變頻器兩大類，目前大都使用前者， 其調(diào)速過程無損耗。 調(diào)速、應(yīng)用范圍廣，特性好、精度高。但是造價(jià)高，維護(hù)檢修較困難； 常用的有三菱、西門子等變頻器。

2 恒定負(fù)載情況

對于連續(xù)恒定負(fù)載電動(dòng)機(jī)的情況當(dāng)然可選用以上變頻調(diào)速設(shè)備，但為了節(jié)約成本，減少日常維修工作量，這樣就按照電動(dòng)機(jī)的連續(xù)恒載工作制方法選定合適的電動(dòng)機(jī)。選用原則是在計(jì)算出負(fù)載功率Pz后，選擇額定功率Pn等于或略大于Pz的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流較大，但由于起動(dòng)時(shí)間較短，對電動(dòng)機(jī)發(fā)熱影響不大，可不予考慮。如果選用籠型異步電動(dòng)機(jī)，一般再校驗(yàn)一下起動(dòng)能力即可。一般在紡織、造紙等設(shè)備很多連續(xù)工作的生產(chǎn)機(jī)械都選用連續(xù)恒載工作制電動(dòng)機(jī)。對于這類電動(dòng)機(jī)除了考慮承載功率、溫升等參數(shù)外那么對于電機(jī)首先考慮的還是效率與損耗。

3 維持電源電壓平衡

由于三相四線制供電系統(tǒng)不平衡，使三相電動(dòng)機(jī)的電源電壓不對稱，由于不平衡電壓存在著正序、負(fù)序、零序三個(gè)電壓分量，電機(jī)產(chǎn)生反向序轉(zhuǎn)矩，起到制動(dòng)作用，即增大電機(jī)運(yùn)行中的損耗。另外如果電網(wǎng)電壓偏低，也會(huì)使得正常工作的電機(jī)電流偏大，因而使損耗增大。解決辦法就是裝設(shè)平衡裝置，使電機(jī)電源趨于平衡。

4 電動(dòng)機(jī)材料結(jié)構(gòu)的選用

從電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與材料選用上分析，來降低固定損耗、可變損耗和雜散損耗，電動(dòng)機(jī)定子要降低鐵耗，就要增加硅鋼片的用量，及其導(dǎo)磁率高的材料。在大功率電機(jī)中，鐵耗在總損耗中已占到相當(dāng)大的比重，因此，選用新的鐵芯材料，降低鐵芯材料的單位損耗值將有助于電機(jī)鐵耗的下降。為了使勵(lì)磁電流減小，鐵芯材料必須有較高的磁導(dǎo)率，主要反映在磁感上，磁感越高，磁導(dǎo)率越大。因此，高磁感、低鐵損的無取向硅鋼片是大中型高效電機(jī)鐵芯材料的首選，采用普通的冷軋無取向硅鋼片，但由于電機(jī)產(chǎn)品的小型化、和高效率化，普通冷軋硅鋼片的鐵芯難以滿足要求，因此薄的低鐵損無取向硅鋼片應(yīng)被應(yīng)用。另外定子繞組磁動(dòng)勢所包含的高次諧波之強(qiáng)弱直接影著電動(dòng)機(jī)的性能。目前電機(jī)普遍采用的普通60°相帶等元件繞組，工藝性好，但存在著不少諧波，影響電機(jī)性能。低諧波繞組就是繞組諧波含量低，它是通過繞組的重新設(shè)計(jì)來削弱原60°相帶繞組的部分諧波，改善定子繞組磁勢波形，使磁勢波形趨向正弦波。因該繞組具有提高繞組系數(shù)、降低雜散損耗、降低電機(jī)溫升等優(yōu)點(diǎn)，也是應(yīng)用于高效電動(dòng)機(jī)的一種有效方法。

5 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的分析

轉(zhuǎn)子繞組損耗卻受轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的影響很大，因?yàn)槌Ｓ玫霓D(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有鑄鋁轉(zhuǎn)子和銅條轉(zhuǎn)子，銅的電阻率比鋁的電阻率小很多，所以采用銅條轉(zhuǎn)子的損耗比鑄鋁轉(zhuǎn)子的損耗少一半，對于功率較大的高壓電動(dòng)機(jī)，為降低轉(zhuǎn)子銅損而提高電機(jī)效率，采用銅條轉(zhuǎn)子。

6 降低機(jī)械損耗

這些損耗包括風(fēng)扇的損耗，電機(jī)轉(zhuǎn)子表面的摩擦損耗、軸承摩擦、密封圈摩擦損耗等。與電機(jī)轉(zhuǎn)速、通風(fēng)方式、風(fēng)扇形式、加工精度及裝配質(zhì)量等有關(guān)?，F(xiàn)電機(jī)常用的正反向葉片，徑向分布盆式風(fēng)扇，氣流經(jīng)過風(fēng)扇時(shí)，與葉片不一致，會(huì)在葉片間產(chǎn)生較大的渦流。另外，葉片鑄造粗糙，也使風(fēng)流不暢，也會(huì)使風(fēng)摩耗增加。 為降低風(fēng)阻，可在合適較大機(jī)座上采用軸流式或后傾式風(fēng)扇。 由于高效率電機(jī)的熱耗降低，相應(yīng)冷卻用風(fēng)量可適當(dāng)減少，通風(fēng)功率也可減少，可有效地降低風(fēng)摩耗。另外在合理的通風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也會(huì)起到這種效果，這些都是比較經(jīng)濟(jì)的降低損耗的方法。在零部件選用上，用低磨擦軸承、阻力小的脂、密封圈來降低損耗 ；在尺寸采用中間公差及提高形位公差精度，且保證在運(yùn)輸、裝配時(shí)不變形，從而來降低摩擦損耗。

7 降低雜散損耗措施

篇9

【關(guān)鍵詞】煤礦；變頻調(diào)速；矢量控制；單片機(jī)；SPWM

1、概述

礦用電機(jī)車是煤礦生產(chǎn)所需的一種主要的運(yùn)輸裝置，目前主要采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。但是，隨著交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)的性能有了很大了提高，同時(shí)由于交流電機(jī)和直流電機(jī)相比具有功率大、效率高、無電刷和換向器，維護(hù)成本小的優(yōu)點(diǎn)，因此用交流電動(dòng)機(jī)取代直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用在礦用電機(jī)車上，已成為礦用電機(jī)車發(fā)展的趨勢。

本文給出了采用矢量控制的原理和實(shí)現(xiàn)方法，并對所采用的控制算法進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)80C196MC和智能功率模塊(IPM)的礦用電機(jī)車矢量控制系統(tǒng)。該方案利用受控于單片機(jī)的智能功率模塊產(chǎn)生電機(jī)的三相電壓；

2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)由主電路、單片機(jī)控制電路和反饋量檢測電路組成。

主電路是由逆變電路構(gòu)成。其中逆變電路采用IPM智能功率模塊完成功率變換；單片機(jī)控制電路以80C196MC單片機(jī)為控制核心，包括存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路和一些電路如：鍵盤顯示電路、復(fù)位電路、系統(tǒng)保護(hù)電路等等。單片機(jī)控制電路主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理矢量控制算法的計(jì)算、PWM波和控制信號的產(chǎn)生以及顯示和故障處理等等任務(wù)。

反饋量檢測電路主要由定子電流檢測電路和轉(zhuǎn)速檢測電路組成，檢測值送單片機(jī)處理后主要用

于矢量控制算法的計(jì)算。整個(gè)變頻調(diào)速系統(tǒng)的主要組成部分如下圖所示。

2.1智能功率模塊IPM

本系統(tǒng)的逆變器件采用智能功率模塊IPM 。IPM是以絕緣柵雙極晶體管IGBT為功率器件的新型模塊。傳統(tǒng)的IGBT是功率場控晶體管MOSFET和電力晶體管GTR的復(fù)合，它把MOSFET的驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快的特點(diǎn)和GTR通態(tài)壓降小。功率電路，緩沖電路還有門極驅(qū)動(dòng)電路必須設(shè)計(jì)到足以承受和的極限值。如果功率電路漏感不夠小、緩沖電路吸收不充分，瞬態(tài)過電壓就會(huì)發(fā)生。同時(shí)地環(huán)路和雜散電容還會(huì)引起嚴(yán)重的噪聲問題。

IPM智能功率模塊結(jié)構(gòu)

IPM共有6個(gè)主回路端(P,N,B,U,V,W)16個(gè)控制端，其中VccUVccUVccW分別為U,V,W相上橋臂控制電源輸入的+端，GNDu, GNDv, GNDw分別為對應(yīng)的一端;VinUVinV VinW分別為上橋臂U,V,W相控制信號輸入端，Vcc,GND為下橋臂公用控制電源輸入；VinXVinYVinZ分別為下橋臂XYZ相控制信號輸入端；VinDB為制動(dòng)單元控制信號輸入端；

2.2逆變電路IPM的選擇

正常工作時(shí)，電網(wǎng)直流供電電壓U為440～660V,則經(jīng)過電容濾波后的直流電壓可由下式計(jì)算確定：

式中:為安全系數(shù)，一般取=1.1；

1.1為波動(dòng)系數(shù)；

Ed為電容濾波后的直流電壓。

關(guān)斷時(shí)的峰值電壓按下式計(jì)算：

式中：為關(guān)斷使得峰值電壓；為安全系數(shù)，一般取 =1.1；1.15為過電壓保護(hù)系數(shù)；為電容濾波后的直流電壓；150為由引起的尖峰電壓。令I(lǐng)GBT模塊的電壓額定值滿足，并向上靠攏IGBT的電壓等級，取。

2.3 IPM的驅(qū)動(dòng)隔離接口電路

驅(qū)動(dòng)隔離電路是IPM主電路和控制電路之間的接口。由于IPM內(nèi)置了驅(qū)動(dòng)電路，與IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)相比，驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)比較方便，只要能提供15V穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電源和開關(guān)控制信號，提供低電平控制相應(yīng)IGBT導(dǎo)通，高電平控制相應(yīng)IGBT關(guān)斷。

根據(jù)6N137的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際控制需要，本文設(shè)計(jì)的IPM快速驅(qū)動(dòng)隔離控制。

PWM信號先經(jīng)7407驅(qū)動(dòng)后，再經(jīng)過電阻R2A接到光耦6N137的2腳(信號輸入腳)；3腳接地;右邊的6腳是6N137的信號輸出腳，6腳經(jīng)R2C接到Q2A基極，再經(jīng)Q2B驅(qū)動(dòng)后接到IPM的UP端(UP端為IPM的上橋臂U相脈沖輸入端)。6N137的7腳(使能端)和IPM的外部保護(hù)電路相連。上圖中的7407是為了增大驅(qū)動(dòng)能力而設(shè)置的，可以防止電路引線太長所造成的驅(qū)動(dòng)能力的下降。

正常情況下，6N137的7腳為高電平。如果有外接的驅(qū)動(dòng)脈沖信號加到光耦6N137的2腳端，當(dāng)2腳端的電位為高電平，由6N137的真值表知:6腳輸出為低電平，使Q2A關(guān)斷，Q2B導(dǎo)通，則加到IPM的UP端信號為低電平，經(jīng)IPM內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路使IGBT導(dǎo)通。反之，當(dāng)2腳端的電位為低電平時(shí)，光耦輸出腳6為高電平，使Q2A截止，于是UP端為高電平，經(jīng)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電路使IGBT關(guān)斷。

3、結(jié)論

礦井的工作條件惡劣，對電動(dòng)機(jī)的防爆、防塵和防潮等特殊指標(biāo)有很嚴(yán)格的要求，顯然，直流電動(dòng)機(jī)由于本身固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，是不利于這些要求的。相比之下交流調(diào)速有著很多優(yōu)點(diǎn)。

(1)．交流電動(dòng)機(jī)比直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、工作可靠、維護(hù)方便慣量小、效率高，如果把電機(jī)車改成交流拖動(dòng)，顯然能夠帶來不少效益。

篇10

關(guān)鍵詞： 爆炸 火災(zāi) 危險(xiǎn) 電氣

目前采油廠有輕烴站三座，各類輸油站、集中拉油點(diǎn)及計(jì)量站數(shù)十座，在日常的現(xiàn)場聯(lián)合辦公中發(fā)現(xiàn)，有些防爆場所的防爆等級存在著區(qū)域劃分不明確，設(shè)備選型不夠標(biāo)準(zhǔn)，個(gè)別場所的設(shè)備及線路安裝不夠規(guī)范的現(xiàn)象，給安全生產(chǎn)帶來了一定的隱患。

一、電氣設(shè)備的防爆類型：

電氣設(shè)備的防爆種類很多。按照其結(jié)構(gòu)特征可分為以下八種：

（1）隔爆型（標(biāo)志為d）：是具有能承受內(nèi)部的爆炸性混合物而不致受到損壞，而且內(nèi)部爆炸物不致通過外殼上任何結(jié)合面或結(jié)構(gòu)孔洞引起外部混合物爆炸的電氣設(shè)備。

（2）增安型（標(biāo)志為e）：是在正常時(shí)不產(chǎn)生火花、電弧或高溫的設(shè)備上采取措施以提高安全程度的電氣設(shè)備。

（3）本安型（標(biāo)志為ia、ib）：是正常狀態(tài)下和故障狀態(tài)下產(chǎn)生的火花或熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃爆炸性混合物的電氣設(shè)備。

（4）正壓型（標(biāo)志為p）：是向外殼內(nèi)充入帶正壓的清潔空氣、惰性氣體或連續(xù)通入清潔空氣以阻止爆炸性混合物進(jìn)入外殼內(nèi)的電氣設(shè)備。

（5）充油型（標(biāo)志為o）：是將可能產(chǎn)生電火花、電弧或危險(xiǎn)溫度的帶電零、部件浸在絕緣油里，使之不能點(diǎn)燃油面上方爆炸性混合物的電氣設(shè)備。

（6）充砂型（標(biāo)志為q）：是將細(xì)粒狀物料充入設(shè)備外殼內(nèi)，使殼內(nèi)出現(xiàn)的電弧、火焰?zhèn)鞑ァけ跍囟然蛄Ａ媳砻鏈囟炔荒茳c(diǎn)燃外殼外爆炸性混合物的電氣設(shè)備。

（7）無火花型（標(biāo)志為n）：是在防止危險(xiǎn)溫度、外殼防護(hù)、防沖擊、防機(jī)械火花、防電纜故障等方面采取措施，以提高安全程度的電氣設(shè)備。

（8）特殊型（標(biāo)志為s）：是指上述各種類型以外的或由上述兩種以上類型組成的電氣設(shè)備。

電氣設(shè)備的完整防爆標(biāo)志依次標(biāo)明防爆型式、類別、級別和組別，如“dⅡBT3”，如有一種以上復(fù)合防爆型式，前面為主體防爆型式，后面為其他防爆式，如“epⅡBT4”。

二、電氣設(shè)備的選擇：

應(yīng)當(dāng)根據(jù)安裝地點(diǎn)的危險(xiǎn)等級、危險(xiǎn)物質(zhì)的組別和級別、電氣設(shè)備的種類和使用條件選用爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的電氣設(shè)備，所選用的電氣設(shè)備的組別和級別不應(yīng)低于該環(huán)境中危險(xiǎn)物質(zhì)的組別和級別。當(dāng)存在兩種以上危險(xiǎn)物質(zhì)時(shí)，應(yīng)按危險(xiǎn)程度較高的危險(xiǎn)物質(zhì)選用。在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境應(yīng)盡量少用或不用攜帶式電氣設(shè)備，應(yīng)盡量少安裝插銷座。

（1）氣體、蒸氣爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電氣設(shè)備的選擇：

對于2區(qū)危險(xiǎn)場所，可以選擇各種隔爆型電氣設(shè)備。也可選擇正壓型交直流電動(dòng)機(jī)、增安型交流電動(dòng)機(jī)、正壓或充油或增安型變壓器和電抗線圈、充油或增安型儀用互感器、充油型控制開關(guān)和按鈕、增安型固定式照明燈具、增安型指示燈等電氣設(shè)備。

對于1區(qū)危險(xiǎn)場所，必須選擇隔爆或正壓型鼠籠式交流電動(dòng)機(jī)、隔爆型刀開關(guān)和斷路器、隔爆或本安或充油型控制開關(guān)和按鈕、隔爆型固定式照明燈具、隔爆型指示燈等電氣設(shè)備。

對于0區(qū)危險(xiǎn)場所，所有電氣設(shè)備必須是本安型的，在實(shí)際應(yīng)用中很少出現(xiàn)。

（2）粉塵、纖維爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電氣設(shè)備的選擇：

對于11區(qū)，應(yīng)當(dāng)選擇正壓型繞線式交流電動(dòng)機(jī)或IP54級鼠籠式交流電動(dòng)機(jī)、塵密型變壓器和照明燈具、IP65級電器和儀表等電氣設(shè)備。

對于10區(qū)，應(yīng)當(dāng)選擇塵密型或正壓型鼠籠式交流電動(dòng)機(jī)、塵密型或正壓型或充油型變壓器、塵密型或正壓型配電裝置、塵密型或正壓型或充油型固定式電器和儀表、塵密型或正壓型移動(dòng)式電器和儀表、塵密型攜帶式電器和儀表、塵密型照明燈具等電氣設(shè)備。

（3）火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電氣設(shè)備的選擇：

對于23區(qū)，應(yīng)當(dāng)選擇IP21級固定式電動(dòng)機(jī)、IP54級移動(dòng)式和攜帶式電動(dòng)機(jī)、IP22級固定式電器和儀表、IP44級移動(dòng)式和攜帶式電器和儀表、IP2X照明燈具和配電裝置、接線盒等電氣設(shè)備。

對于22區(qū)，應(yīng)當(dāng)選擇IP44級固定式電動(dòng)機(jī)、IP54級移動(dòng)式和攜帶式電動(dòng)機(jī)、充油型或IP54級固定式電器和儀表、IP54級移動(dòng)式和攜帶式電器和儀表、IP2X級固定式照明燈具、IP5X級移動(dòng)式和攜帶式照明燈具、IP5X級配電裝置、接線盒等電氣設(shè)備。

對于21區(qū)，應(yīng)當(dāng)選擇IP54級電動(dòng)機(jī)、電器和儀表、IP5X級照明燈具和配電裝置、接線盒等電氣設(shè)備。

三、電氣線路的選擇：

在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境，電氣線路的安裝位置、敷設(shè)方式、導(dǎo)線材料、連接方法等均應(yīng)與危險(xiǎn)區(qū)域等級相適應(yīng)?；馂?zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電氣線路可以采用非鎧裝電纜、明設(shè)鋼管配線、非燃性護(hù)套絕緣導(dǎo)線和明設(shè)硬塑料管配線等配線方式。但爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的電氣線路必須符合以下要求：

（1）安裝位置：

電氣線路應(yīng)當(dāng)敷設(shè)在爆炸危險(xiǎn)性較小或距離釋放源較遠(yuǎn)的位置。架空線路不得跨越爆炸危險(xiǎn)環(huán)境。電纜線路直接埋地敷設(shè)或采取電纜溝敷設(shè)。

（2）敷設(shè)方式：

爆炸危險(xiǎn)環(huán)境內(nèi)主要采用防爆鋼管配線和電纜配線。采用非鎧裝電纜應(yīng)考慮機(jī)械防護(hù)。非固定敷設(shè)的電纜應(yīng)采用非燃性橡膠護(hù)套電纜。除下列情況外，固定敷設(shè)的電力電纜應(yīng)采用鎧裝電纜。

1）在2區(qū)內(nèi)采用電纜槽板、托盤或槽盒敷設(shè)的塑料護(hù)套電纜。

2）在2區(qū)內(nèi)電纜溝內(nèi)敷設(shè)的電纜。

3）在11區(qū)內(nèi)明設(shè)時(shí)的電纜。

4）在10區(qū)和11區(qū)封閉電纜溝內(nèi)敷設(shè)的電纜。

（3）導(dǎo)線材料：

爆炸危險(xiǎn)環(huán)境宜采用交聯(lián)聚乙烯、聚乙烯、降聚乙烯或合成橡膠絕緣及有護(hù)套的電線，宜采用具有耐熱、阻燃、耐腐蝕絕緣的電纜，不能采用油浸紙絕緣電纜。電線、電纜的額定電壓不得低于500伏，并不能低于工作電壓。移動(dòng)式設(shè)備應(yīng)采用重型電纜（1區(qū)和10區(qū)）或中型電纜（2區(qū)和11區(qū)）。

（4）連接方法：

爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的電氣線路不得有非防爆型中間接線頭。1區(qū)和10區(qū)應(yīng)采用隔爆型接線盒，2區(qū)和11區(qū)可采用增安型乃至防塵型接線盒。常用的連接采用壓盤式和壓緊螺母式引入裝置，連接處應(yīng)用密封圈密封或澆封。采用鋁芯導(dǎo)線時(shí)，必須采用壓接或熔焊，銅、鋁連接處必須采用銅鋁過渡接頭。電纜線路不應(yīng)有中間接頭。采用鋼管配線時(shí)，螺紋連接一般不得少于6扣，螺紋連接處應(yīng)涂以鉛油或磷化膏。

（5）允許載流量：

導(dǎo)線允許載流量不應(yīng)少于熔斷器熔體額定電流和斷路器延時(shí)過電流脫扣器整定電流的1.25倍或電動(dòng)機(jī)額定電流的1.25倍。

（6）隔離與密封：

敷設(shè)電氣線路的溝道以及保護(hù)管、電纜或鋼管在穿過爆炸危險(xiǎn)環(huán)境等級不同的區(qū)域之間的隔墻或樓板時(shí)，應(yīng)用非燃性材料嚴(yán)密堵塞。