三相異步電機變頻調(diào)速畢業(yè)論文.doc

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1、三相異步電機變頻調(diào)速摘要：原理是當(dāng)定子三繞組通三相對稱電流后，定轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，根據(jù)右手定則，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于繞組是閉合的，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于空間繞組，進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距， 合成磁轉(zhuǎn)距大于阻轉(zhuǎn)距時，電機起動重點是三相異步電動機變頻調(diào)速，一方面當(dāng)F1Fn時，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，轉(zhuǎn)矩不變，額定轉(zhuǎn)速降低，增大起動轉(zhuǎn)矩T，另一方面當(dāng)F1Fn時，為恒功率調(diào)速，調(diào)速前后功率不變，額定轉(zhuǎn)速升高，減小啟動轉(zhuǎn)矩T。變頻調(diào)速可以實現(xiàn)寬范圍內(nèi)的平滑調(diào)速，變頻調(diào)速電機以簡單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的調(diào)速性能、較高的調(diào)速比，應(yīng)用越來越廣泛關(guān)鍵字：恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速;恒功率調(diào)速;三相異步電動機Graduat

2、ion design (Thesis) Chinese abstractTitle: three-phase asynchronous motor variable frequency speed regulatingAbstract: the principle is when the stator windings of three symmetrical three-phase current, rotor rotating magnetic field is generated, according to the right hand rule, the rotor winding t

3、o generate induced electromotive force, due to the winding is closed, so the induction current is generated, according to the left hand, the rotor winding is equivalent to the space winding, thereby generating electromagnetic torque, synthesis of magnetic torque greater than resistance torque, motor

4、 startingFocus is the three-phase asynchronous motor variable frequency speed control, hand when F1 Fn, for constant power speed regulation, speed regulation and constant power, rated speed rise, reduce the starting torque T. The variable frequency speed control can be achieved over a wide range of

5、average speed regulation, frequency conversion speed regulating motor with simple structure, excellent performance, high speed ratio, is used more and more widelyKeywords: constant torque control; constant power; three-phase asynchronous motor目錄1.三相異步電動機的基本原理41.1電動機的結(jié)構(gòu)及原理41.1.1結(jié)構(gòu)41.1.2工作原理72.電動機的調(diào)速指

6、標(biāo)73.異步機的變頻調(diào)速93.1 f1 fN時，要保持=常數(shù)93.2 f1fN時，要保持U1=UN常數(shù)104.具體調(diào)速的設(shè)計115.結(jié) 論126.設(shè) 計 體 會12主要參考文獻：131.三相異步電動機的基本原理當(dāng)定子三繞組通三相對稱電流后，定轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，根據(jù)右手定則，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由于繞組是閉合的，所以產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)左手定則，轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于空間繞組，進而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距， 合成磁轉(zhuǎn)距大于阻轉(zhuǎn)距時，電機起動。1.1電動機的結(jié)構(gòu)及原理1.1.1結(jié)構(gòu)三相異步電動機的種類很多，可是三相異步電動機結(jié)構(gòu)基本是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。此外

7、，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件 結(jié)構(gòu)如下圖：圖1-1-1-1 封閉式三相籠型異步電動機結(jié)構(gòu)圖1軸承；2前端蓋；3轉(zhuǎn)軸；4接線盒；5吊環(huán)；6定子鐵心；7轉(zhuǎn)子；8定子繞組；9機座；10后端蓋；11風(fēng)罩；12風(fēng)扇(1)、定子定子鐵芯:導(dǎo)磁和嵌放定子三相繞組:0.5mm硅鋼片沖制涂漆疊壓而成;內(nèi)圓均勻開槽;槽形有半閉口、半開口和開口槽三種：適用于不同電機。定子繞組：定子繞組是三相電動機的電路部分，三相電動機有三相繞組，通入三相對稱電流時，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連接而成。每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差120電角度。線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣

8、鋁導(dǎo)線繞制。中、小型三相電動機多采用圓漆包線，大、中型三相電動機的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制后，再按一定規(guī)律嵌入定子鐵心槽內(nèi)。定子三相繞組的六個出線端都引至接線盒上，首端分別標(biāo)為U1, V1, W1 ，末端分別標(biāo)為U2, V2, W2 。這六個出線端在接線盒里的排列如圖4.3所示，可以接成星形或三角形。 （a）星形連接 （b）三角形連接 圖1-1-1-2 定子繞組的聯(lián)結(jié)機座：支撐和固定作用;鑄鐵或鋼板焊接。 (1)、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心是用0.5mm厚的硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路的一部分，一方面用來安放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組一般多為以下兩

9、種：銅排轉(zhuǎn)子 鑄鋁轉(zhuǎn)子1.1.2工作原理三相異步電動機的工作原理可以簡述如下：定子三項電壓U1產(chǎn)生定子三相電流I1，三項電流通過定子三相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，由于轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場存在相對運動，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢E2.由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，因而產(chǎn)生了感應(yīng)電流I2，I2與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生了電磁轉(zhuǎn)矩T，從而使轉(zhuǎn)子拖動生產(chǎn)機械以轉(zhuǎn)速n運轉(zhuǎn)。這一工作過程可以表示成下圖：圖1-1-2 三相異步電動機的工作原理圖2.電動機的調(diào)速指標(biāo)調(diào)速就是在一定的負(fù)載下，根據(jù)生產(chǎn)的需要人為的改變電動機的轉(zhuǎn)速。這是生產(chǎn)機械經(jīng)常向電動機提出的要求。調(diào)速性能的好壞往往影響到生產(chǎn)機械的工作效率和生產(chǎn)質(zhì)量。1 調(diào)速范圍電動機

10、在滿載（電流為額定值）情況下所能得到的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比稱為調(diào)速范圍，用D表示，即D=N-max：N-min2 調(diào)速方向調(diào)速方向指調(diào)速后的轉(zhuǎn)速比原來的額定轉(zhuǎn)速（基本轉(zhuǎn)速）高還是低。若比基本轉(zhuǎn)速高，稱為往上調(diào)，比基本轉(zhuǎn)速低，稱為往下調(diào)。調(diào)速的平滑性 調(diào)速的平滑性由一定調(diào)速范圍內(nèi)能達(dá)到的轉(zhuǎn)速級數(shù)來說明。級數(shù)越多，相鄰兩轉(zhuǎn)速的差值越小，平滑性越好。如果轉(zhuǎn)速只能跳躍式地調(diào)節(jié)，例如只能從3000r/min一下調(diào)節(jié)到500r/min，再又調(diào)節(jié)到1000r/min等，兩者中間的轉(zhuǎn)速無法得到，這種調(diào)速稱為有級調(diào)速。如果在一定的調(diào)速范圍內(nèi)的任何轉(zhuǎn)速都可以得到則稱為無級調(diào)速。無級調(diào)速的平滑性當(dāng)然比有級調(diào)速好。

11、平滑的程度可以用相鄰兩轉(zhuǎn)速之比來衡量，稱為平滑系數(shù)。即=ni/ni-1越接近于1，平滑性越好。無級調(diào)速時=1，平滑性最好。3 調(diào)速的穩(wěn)定性4 調(diào)速的穩(wěn)定性是用來說明電動機在新的轉(zhuǎn)速下運行時，負(fù)載變化而引起轉(zhuǎn)速變化的程度，通常用靜差率來表示。其定義為：在某一機械特性運行時，電動機由理想空載到滿載時的轉(zhuǎn)速差與理想空載轉(zhuǎn)速之百分比，即=（n0-nf）/n0*100%越小，穩(wěn)定性越好。靜差率與機械特性的硬度有關(guān)。機械特性的硬度的定義為=|d T/ d n| T n越大，轉(zhuǎn)矩變化時，n變化的程度就越小，機械特性就越硬，靜差率就越小，穩(wěn)定性就越好。靜差率還與理想空載轉(zhuǎn)速n0的大小有關(guān)。生產(chǎn)機械在調(diào)速時，為

12、保持一定的穩(wěn)定性會對靜差率提出一定的要求。靜差率還會對調(diào)速范圍起到制約的作用，因為如果調(diào)速時所得到的最低轉(zhuǎn)速下的太大，則該轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性太差，邊難以滿足生產(chǎn)機械的要求。調(diào)速的經(jīng)濟性這要由調(diào)速時的初期投資，調(diào)速后的電能消耗以及各種運行費用的多少來說明。調(diào)速時允許負(fù)載電動機在各種不同轉(zhuǎn)速下滿載運行時，如果允許輸出的功率相同，則這種調(diào)速方法稱為恒功率調(diào)速；如果允許輸出的轉(zhuǎn)矩相同，則這種調(diào)速方法稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。對于三相異步電動機來說，n=（1-s）n0=（1-s）*60f1/p所以三相異步電動機的調(diào)速方法課分為兩大類：一類是通過改變同步轉(zhuǎn)速n0來改變轉(zhuǎn)速n，具體方法有變極調(diào)速（改變p）和變頻調(diào)速（改變f

13、1）；另一類是通過改變轉(zhuǎn)差率s來實現(xiàn)調(diào)速，這就需要讓電動機從固有特性上運行改為人為特性上運行。3.異步機的變頻調(diào)速3.1 f1 fn時，要保持=常數(shù)（a）f1fn時 準(zhǔn)確的說，=常數(shù)，才能保持m不變。隨著f1的降低，U1的講笑，漏阻抗電壓的作用越明顯，所以在實際變頻調(diào)速中，隨著f1的降低，要適當(dāng)提高值，對漏阻抗電壓進行適當(dāng)?shù)难a償。3.2 f1fn時，要保持U1=UN常數(shù)變頻調(diào)速的主要性能如下：（1） 調(diào)速方向既可往上調(diào)，也可往下調(diào)。（2） 平滑性好，可實現(xiàn)無級調(diào)速。（3） 調(diào)速的穩(wěn)定性好，機械特性的工作段基本平行，硬度大，靜差率小。（4） 調(diào)速范圍廣。（5） 調(diào)速的經(jīng)濟性方面，初期投資大，需要

14、專用的變頻裝置。但運行費用不大。（6） 調(diào)速時的允許伏在分析如下： f1fn時為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速由于f1fn時，=常數(shù)，m基本不變，因此各種轉(zhuǎn)速下的滿載轉(zhuǎn)矩T=CTmI2Ncos2基本不變。 f1fn時為恒功率調(diào)速由于f1fn時，U1=常數(shù)，在各種轉(zhuǎn)速下的滿載轉(zhuǎn)矩T=CTmI2Ncos2基本上與轉(zhuǎn)速n成反比，兩者的成績基本不變，允許的輸出功率基本不變4.具體調(diào)速的設(shè)計 已知PN=1000W，n0=3000r/min, n=2930r/min, MT=2.2由額定值可求得 所以，頻率為50Hz，U1=UN時帶動負(fù)載的轉(zhuǎn)速為：由于f1增加，U1不變時，TM與f12成反比，s m與f1成反比，而可求得改變

15、頻率后的轉(zhuǎn)速5.結(jié) 論三相異步電動機變頻調(diào)速，一方面當(dāng)f1fn時，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，轉(zhuǎn)矩不變，額定轉(zhuǎn)速降低，增大起動轉(zhuǎn)矩T，另一方面當(dāng)f1fn時，為恒功率調(diào)速，調(diào)速前后功率不變，額定轉(zhuǎn)速升高，減小啟動轉(zhuǎn)矩T。變頻調(diào)速可以實現(xiàn)寬范圍內(nèi)的平滑調(diào)速，變頻調(diào)速電機以簡單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的調(diào)速性能、較高的調(diào)速比，應(yīng)用越來越廣泛。缺點：需要專用的變頻電源，初期投資大。6.設(shè) 計 體 會 通過對繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻起動這一課題的設(shè)計，我得到了很多收獲：1、 增強了我的動手實踐能力和獨立操作的能力。在對課題的設(shè)計中，需要翻閱很多資料，并且上網(wǎng)收集相關(guān)的圖片信息，并將其進行歸納整理，提取有用的材料進行課程設(shè)計

16、，這個過程培養(yǎng)了我動手能力、獨立思考操作能力和對信息的綜合分析的素質(zhì)，對我今后的學(xué)習(xí)生活有很大的幫助。2、 加深了我對電機與拖動這門課程知識的理解。在設(shè)計過程中，不僅僅是需要這一課題的有關(guān)知識，而是需要有關(guān)電機的很多知識，在設(shè)計中對這些知識的綜合運用，無疑是電機與拖動知識的一次新的，具體的，全方面的理解與應(yīng)用，加深了我對這門課程的理解，還從中學(xué)會了很多在課堂上所學(xué)不到的知識和能力，使我所學(xué)的知識得到了一次升華。3、 拉近了同學(xué)之間的距離 大學(xué)同學(xué)除了上課，其他時間基本上是個忙個的，很少有時間聚在一起，課程設(shè)計為我們提供了一個大家一起學(xué)習(xí)討論問題，解決問題的平臺，增進了同學(xué)之間的友誼，拉近了大家的距離。總之，這次的課程設(shè)計我從中學(xué)到的不僅是學(xué)習(xí)方面的知識，更有個人能力上的重大提高，使我受益匪淺。主要參考文獻：1唐 介: 電機與拖動 高等教育出版社2003.72唐 介: 控制微電機 高等教育出版社1987.43王毓東: 電機學(xué) 杭州浙江大學(xué)出版社19904楊長能: 電機學(xué) 重慶大學(xué)出版社19945李發(fā)海: 電機學(xué) 科學(xué)出版社19916劉啟新: 電機與拖動基礎(chǔ)中國電力出版社20057湯 蘊: 電機學(xué) 西安交通大學(xué)出版社1993