自動控制原理

1、目錄一、整套電氣控制實(shí)訓(xùn)裝置中用到了那些種類的斷路開關(guān)，總結(jié)它們的各自的基本構(gòu)成、 工作原理、電氣符號、用途是什么？ . 1（一）低壓斷路器 1（二）漏電保護(hù)斷路器 2二、電氣、控制實(shí)訓(xùn)裝置中的行程開關(guān)、限位開關(guān)在哪里，他們是如何工作的？ . 3三、電器控制實(shí)訓(xùn)裝置中溫度檢測、物料檢測是怎樣實(shí)現(xiàn)的？. 4四、整套電器控制實(shí)訓(xùn)裝置中用到了那些種類的繼電器、接觸器，總結(jié)他們的各自基本構(gòu) 成、工作原理、電器符號、用途是什么？. 4（一）中間繼電器 4（二）熱繼電器 6（三）交流接觸器 7五、電器元件布局有哪些講究？ . 8六、總結(jié)變頻器的工作原理、用途；變頻器在本實(shí)訓(xùn)裝置中是怎樣控制攪拌電機(jī)動作的？

2、. 9（ 1）變頻器的工作原理 9（ 2）變頻器的用途 9（ 3）變頻器的控制方式 ; 9七、分析第 2張、第 3張、第 5張?jiān)韴D. 11（ 1）第二張： 11（ 2）第三張： 111、低壓斷路器的基本構(gòu)成LI L2 LJ2、低壓斷路器的工作原理一、整套電氣控制實(shí)訓(xùn)裝置中用到了那些種類的斷路開關(guān)，總結(jié)它們的各自的基本構(gòu)成、工作原理、電氣符號、用途是什么？在本次電氣控制實(shí)訓(xùn)裝置中用到了以下斷路器：序號名稱型號符號功能備注1斷路器C65N 4P C16AQF01注電器柜中電源的接通和 切斷，額定電流為16A內(nèi)分勵線圈MX DC 分 勵脫扣線 圈 DC24VLV429390遠(yuǎn)程控制斷路器斷電線圈額

3、 定電壓為24V2漏電保護(hù) 斷路器VIGI C65 4P 40QF02在電路中騎漏電保護(hù)，漏 電保護(hù)電流30mA小型斷路 器C65 4P C16A3小型斷路 器C65 4P C4AQF03柜內(nèi)照明燈控制開關(guān)C65 2P C4AQF04直流24V電源開關(guān)C65 2P C2AQF05直流24V控制回路電源開 關(guān)4電動機(jī)斷 路器GV2-ME04C0.4-0.63AQM21控制攪拌機(jī)點(diǎn)擊啟動有過載 保護(hù)，短 路保護(hù)GV2-ME04C0.4-0.63A:QM31控制開蓋點(diǎn)擊啟動GV2-ME06C1-0.63AQM32控制加熱器啟動其中用到的斷路器分為兩種：低壓斷路器和漏電斷路器(一) 低壓斷路器(1 )

4、主觸點(diǎn)(2) 自由脫扣機(jī)構(gòu)(3) 過電流脫扣器(4) 分勵扣器脫(5 )熱脫扣器(6)欠電壓脫扣器(7 )停止按鈕1）斷路器作合、分電路時，依靠扳動其手柄或采用電動機(jī)操作機(jī)構(gòu)使動、靜 觸頭閉合或斷開。2）在正常情況下，觸頭能接通和分?jǐn)嚯娏?；?dāng)出現(xiàn)過載時，通過熱繼電器或 雙金屬元件受熱變形、彎曲，使鎖扣脫扣，使斷路器跳閘；當(dāng)出現(xiàn)短路時，一定 值的短路電流會使短路脫扣器動鐵心被吸合，帶動斷路器分?jǐn)唷?）要遠(yuǎn)距離控制斷路器可采用分勵脫扣器，分勵脫扣器通電時，其銜鐵被吸 合，帶動斷路器分?jǐn)唷?）在出現(xiàn)各種故障時，動、靜觸頭分?jǐn)?，觸頭之間產(chǎn)生強(qiáng)烈的電弧。滅弧室 內(nèi)的鐵質(zhì)柵片被磁化，產(chǎn)生吸力，把電弧引向滅

5、弧室，將電弧分隔成短弧，利用 鐵柵片對電弧的冷卻，以提高電弧電阻和電弧電壓，將電弧熄滅。低壓斷路器的作用一般作用：保護(hù)配電線路；保護(hù)電動機(jī)和照明線路；保護(hù)人身安全；防止火 災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生；保護(hù)財(cái)產(chǎn)（設(shè)備）安全。3、低壓斷路器的電器符號QF4、低壓斷路器的用途一般作用：保護(hù)配電線路；（1）保護(hù)電動機(jī)和照明線路。（2）保護(hù)人身安全；防止 火災(zāi)、爆炸事故的發(fā)生。（3）保護(hù)財(cái)產(chǎn)（設(shè)備）安全。具體作用主要有：（1）在正常情況下，做不頻繁合、分電路或啟動、停止電動機(jī)。（2）當(dāng)線路或電動機(jī)發(fā)生過載、短路或欠電壓等故障時，能自動切斷電路，予以保護(hù)。（二）漏電保護(hù)斷路器1、漏電保護(hù)斷路器的基本構(gòu)成漏電保護(hù)斷

6、路器的主要部件是個磁環(huán)感應(yīng)器,放大器火線和零線采用并列繞法再磁環(huán)上纏繞 幾圈，在次換有個次級線圈當(dāng)同一相的 零線或者火線再正常工作時，電流產(chǎn)生 的磁通正好抵消，在次級線圈就不會產(chǎn) 生感應(yīng)電動勢，如果有一根線漏電則零 線和火線的電流不相等產(chǎn)生的磁通量 不能抵消次級線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢通 過電磁鐵使得斷路器動作切斷線路實(shí) 現(xiàn)跳閘。2、漏電保護(hù)斷路器的工作原理電路中漏電電流超過預(yù)定值時能自動動作的開關(guān)。常用的漏電斷路器分為電壓型和電 流型兩類，而電流型又分為電磁型和電子型兩種。電磁式漏電保護(hù)器。主要由高導(dǎo)磁材料制造的零序電流互感器、漏電脫扣器和帶有過 載及短路保護(hù)的斷路器組成。在被保護(hù)電路有漏電或人體

7、觸電時，只要漏電（或觸電）電 流達(dá)到漏電動作電流值，零序電流互感器的二次繞組就輸出一個信號，并通過漏電脫扣器 使斷路器在0.1s內(nèi)切斷電源，從而起到漏電和觸電保護(hù)作用。3、漏電保護(hù)斷路器的電氣符號4、漏電保護(hù)斷路器的用途防止電氣設(shè)備和線路等漏電引起人身觸電事故，它能夠在設(shè)備漏電、外殼呈現(xiàn)危險(xiǎn)的 對地電壓自動切斷電源。二、電氣、控制實(shí)訓(xùn)裝置中的行程開關(guān)、限位開關(guān)在哪里，他們是 如何工作的？行程開關(guān)，位置開關(guān)（又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流主令電器。利用生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動部件的碰撞使其觸頭動作來實(shí)現(xiàn)接通或分?jǐn)嗫刂齐娐?，達(dá)到一定的控制目的。通常，這類開關(guān)被用來限制機(jī)械運(yùn)動的位置或行程，使運(yùn)動機(jī)械

8、按一定位 置或行程自動停止、反向運(yùn)動、變速運(yùn)動或自動往返運(yùn)動等。在本實(shí)訓(xùn)設(shè)備中用到了TZ-8111行程開關(guān)包括 SL71（開蓋行程限制） 和SL72（合蓋行程限制)分別位于蓋子剛好開啟和剛好合住的位置上，當(dāng)蓋子接觸到兩個行程開關(guān)中的一個時，行程開關(guān)動作使得開蓋電機(jī)停止運(yùn)行。這樣使得蓋子在兩個行程開關(guān)之間運(yùn)行。三、電器控制實(shí)訓(xùn)裝置中溫度檢測、物料檢測是怎樣實(shí)現(xiàn)的？(1) 溫度檢測PT100是一個溫度傳感器，是一種穩(wěn)定性和線性都比較好的鉑絲熱電阻傳感器，可以 工作在-200 C 至650 C 的范圍。 電阻式溫度檢測器(RTD,Resistanee Temperature Detector)是一種

9、物質(zhì)材料作成的電阻，它會隨溫度的上升而改變電阻值，如果它隨溫度 的上升而電阻值也跟著上升就稱為正電阻系數(shù)，如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就 稱為負(fù)電阻系數(shù)。大部分電阻式溫度檢測器是以金屬作成的，其中以白金(Pt)作成的電阻式溫度檢測器，最為穩(wěn)定耐酸堿、不會變質(zhì)、相當(dāng)線性，最受工業(yè)界采用。PT100溫 度感測器是一種以白金(Pt)作成的電阻式溫度檢測器，屬于正電阻系數(shù)，其電阻和溫度變化的關(guān)系式如下：R=Ro(1+a T)其中a =0.00392,Ro為100Q (在0C 的電阻值)，T為 攝氏溫度。因此白金作成的電阻式溫度檢測器，又稱為PT10Q(2) 物料檢測如果料筒內(nèi)有物料時，我們需要自

10、動啟動加熱器，并且要求啟動30秒停止30秒，溫度達(dá)到40C時，自動停止加熱器。通過這種方式來實(shí)現(xiàn)一個小型自動頭，給系統(tǒng)供電；將選 擇開關(guān)SA52和SA53丁到Oh位置；1 .接通主電源：按順序閉合 QF01, QF02 QF03 QF04 QF05 QM31 2 .接通后中間繼電器KA51電，其常開接點(diǎn)KA51閉合，QM3閉合，中間繼 電器KA9冰上電，其常閉接點(diǎn)KA92閉合。若攪拌刀片在定軸位置，則中間繼電器 KA1361 電，其常開接點(diǎn)KA130閉合，否則無法啟動。3 .將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA81打到AUT位置。四、整套電器控制實(shí)訓(xùn)裝置中用到了那些種類的繼電器、接觸器，總結(jié)他們的各自基本構(gòu)成、工作

11、原理、電器符號、用途是什么？(一)中間繼電器實(shí)訓(xùn)裝置中用到的繼電器如下表：中間繼電器ZYS2N AC220VKAli備用電（UPS電源電 切袂傳遞信號ZYS2N DC24VKA51用于急?？刂苹芈穁TS?NTX?24VKA71打開蓋峯件ZYS2N DC24VKA72合上盃朵件ZYS2NDC21VKA 73刀片立置ZYS4N DC24VKA74門開關(guān)ZYS4NDC24VKA91攪拌電機(jī)詛行挖制ZYS4N DC24VKA92變頻器運(yùn)行輸出YS4?T DC24VKA93料位ZYS4NDC24VKA131開蓋自自啟動L)C24KA13J合益自功啟動ZYS4NDC24VKA133模擬量轉(zhuǎn)換ZYS4N D

12、C24VKA134加酒自動啟動ZYS4NDC24VKA135檢測到冇物料ZYS4N DC24VKA136丿片任檢測位置ZYS4NDC24VKAI 37正反轉(zhuǎn)互鎖ZYS4N DC24VKAB8溫度設(shè)定點(diǎn)ZYS4NDC24VKA139攪拌自動ZYS4N DC24VKAB10報(bào)警SYOSAbE中間繼電器座 兩輔觸點(diǎn)SY14A1E中間繼電器座四輔他點(diǎn)熱魅電器LRD04C0.4-0.63AFR31電機(jī)過載保護(hù)1、中間繼電器的主要構(gòu)造及工作原理電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一 定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作 用下克服

13、返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。 當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使 動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、 切斷的目的。對于繼電器的 常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處 于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為 常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為 常閉觸點(diǎn)”電氣文字符號（KA電氣圖形符號如左圖吸引線圈常開觸頭常閉觸頭2、中間繼電器的用途 代替小型接觸器中間繼電器的觸點(diǎn)具有一定的帶負(fù)荷能力，當(dāng)負(fù)載容量比較小時，可以用來替代小型 接觸器使用，比如電動卷閘門和一些小家電

14、的控制。這樣的優(yōu)點(diǎn)是不僅可以起到控制的目的，而且可以節(jié)省空間，使電器的控制部分做得比較精致。 增加接點(diǎn)數(shù)量這是中間繼電器最常見的用法。在電路控制系統(tǒng)中一個接觸器的接點(diǎn)A 需要控制多個接觸器或其他元件時（圖中接點(diǎn) A需要控制一個接觸器，兩個指示燈），一般不接成圖1a的 形式，因?yàn)檫@樣不利于維修（有時一個接點(diǎn)容量也不夠），而是在線路中增加一個中間繼電器，不僅不會改變控制形式，而且便于維修。 增加接點(diǎn)容量我們知道，中間繼電器的接點(diǎn)容量雖然不是很大，但也具有一定的帶負(fù)載能力，同時 其驅(qū)動所需要的電流又很小，因此可以用中間繼電器來擴(kuò)大接點(diǎn)容量。 轉(zhuǎn)換接點(diǎn)類型在工業(yè)控制線路中，常常會出現(xiàn)這樣的情況，控制要

15、求需要使用接觸器的常閉接點(diǎn)才 能達(dá)到控制目的，但是接觸器本身所帶的常閉接點(diǎn)已經(jīng)用完，無法完成控制任務(wù)。這時可 以將一個中間繼電器與原來的接觸器線圈并聯(lián)，用中間繼電器的常閉接點(diǎn)去控制相應(yīng)的元 件，轉(zhuǎn)換一下接點(diǎn)類型，達(dá)到所需要的控制目的。 用作開關(guān)在一些控制線路中，一些電器元件的通斷常常使用中間繼電器，用其接點(diǎn)的開閉來控 制，如圖4所示。 轉(zhuǎn)換電壓在工業(yè)控制線路控制線路中電壓是 DC24V接觸器KM需控制電磁閥KT的通斷，而電磁 閥的線圈電壓是AC220V 消除電路中的干擾在工業(yè)控制或計(jì)算機(jī)控制線路中，雖然有各種各樣的干擾抑制措施，但干擾現(xiàn)象還是 或多或少地存在著。（二）熱繼電器1. 熱繼電器的基

16、本結(jié)構(gòu)及工作原理2它由發(fā)熱元件、雙金屬片、觸點(diǎn)及一套 傳動和調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。發(fā)熱元件是一段阻值 不大的電阻絲，串接在被保護(hù)電動機(jī)的主電 路中。雙金屬片由兩種不同熱膨脹系數(shù)的金 屬片輾壓而成。圖中所示的雙金屬片，下層 一片的熱膨脹系數(shù)大，上層的小。當(dāng)電動機(jī) 過載時，通過發(fā)熱元件的電流超過整定電 流，雙金屬片受熱向上彎曲脫離扣板，使常 閉觸點(diǎn)斷開。由于常閉觸點(diǎn)是接在電動機(jī)的 控制電路中的，它的斷開會使得與其相接的 接觸器線圈斷電，從而接觸器主觸點(diǎn)斷開， 電動機(jī)的主電路斷電，實(shí)現(xiàn)了過載保護(hù)。電氣文字符號（FR） 古I収w電氣圖形符號如左圖2. 熱繼電器的用途快速反應(yīng)切除過載設(shè)備，防止過載造成的設(shè)備故障

17、。實(shí)訓(xùn)裝置中用到的接觸器如下:接融器LC1D09B7CKM21攪拌電機(jī)啟動LC1D09B7CKM31-1開哉黠開啟動LC1D09B7CKM31-2開薔器合啟動LC1D09B7CKM32加熱器加熱（三）交流接觸器1. 交流接觸器主要構(gòu)造1）電磁系統(tǒng)一鐵心、吸引線圈和短路環(huán)。2）觸頭系統(tǒng)一主觸頭和輔助觸頭，還可按吸引線圈得電前后觸頭的動作狀態(tài)，分常開（動合）、常閉（動斷）兩類。3）消弧系統(tǒng)一在切斷大電流的觸頭上裝有滅弧罩，以迅速切斷電弧。4）接線端子，反作用彈簧等。接觸器用以接通和分?jǐn)嘭?fù)載。它與熱過載繼電器組合, 保護(hù)運(yùn)行中的電氣設(shè)備。它與繼電控制回路組合，遠(yuǎn)控或聯(lián)鎖相關(guān)電氣設(shè)備。2. 交流接觸器

18、工作原理交流接觸器利用主接點(diǎn)來開閉電路，用輔助接點(diǎn)來導(dǎo)通控制回路。主接點(diǎn)一般是 常開接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對常開接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間 繼電器配合主電路使用。交流接觸器的接點(diǎn)，由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和 耐高溫?zé)g性。交流接觸器動作的動力源于交流通過帶鐵芯線圈產(chǎn)生的磁場，電磁鐵 芯由兩個山字形的幼硅鋼片疊成，其中一個固定鐵芯，套有線圈，工作電壓可多 種選擇。為了使磁力穩(wěn)定，鐵芯的吸合面加上短路環(huán)。交流接觸器在失電后，依靠彈 簧復(fù)位。另一半是活動鐵芯，構(gòu)造和固定鐵芯一樣，用以帶動主接點(diǎn)和輔助接點(diǎn)的閉 合斷開。20安培以上的接觸器加有滅弧罩，利用電路斷開時產(chǎn)生的電磁力，

19、快速拉斷 電弧，保護(hù)接點(diǎn)。接觸器具可咼頻率操作，做為電源開啟與切斷控制時，最咼操作頻 率可達(dá)每小時1200次。接觸器的使用壽命很高，機(jī)械壽命通常為數(shù)百萬次至一千萬 次，電壽命一般則為數(shù)十萬次至數(shù)百萬次。3. 交流接觸器電氣符號4. 交流接觸器用途交流接觸器是廣泛用作電力的開斷和控制電路。它利用主接點(diǎn)來開閉電路，用輔 助接點(diǎn)來執(zhí)行控制指令。主接點(diǎn)一般只有常開接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對具有常開和 常閉功能的接點(diǎn)，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。交流接觸器的接點(diǎn)，由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。五、電器元件布局有哪些講究？一般來說各個電器元件都有要求， 從左向右，從上到

20、下，按照電路電氣元件的順序安裝，通常接線排在最下面。遇到變壓器或電抗器等較沉的電器元件，要放在電柜底部。例如接觸器、變頻器、PLG斷路器它們都有安裝要求你可以參照電器元件的說明書給各個 元件定位確定安裝方式；至于走線要本著強(qiáng)電和弱電盡量分開，特別是要求高的得做好屏 蔽接地，通訊線受外界影響比較明顯所以更得考慮好，還有就是受電磁干擾明顯的盡量不 要靠近線圈變頻器。電磁輻射是任何電器都會存在的，而強(qiáng)電的電磁輻射影響大于弱電的電磁輻射，所以在實(shí)際應(yīng)用中，往往會出現(xiàn)弱電信號、通訊信號不穩(wěn)定的情況（大多是被周圍的電磁輻 射干擾所致）。變頻器產(chǎn)生的是高次諧波干擾，這是干擾源里比較強(qiáng)烈的一種，它對弱電 信號

21、的干擾更猛烈。所以，在主電氣柜內(nèi)，如果既有強(qiáng)電設(shè)備又有弱電設(shè)備時，一定要注 意用電設(shè)備的合理布局，以最大限度的消除干擾的影響。變頻器的干擾一般分為變頻器自身干擾、外界設(shè)備產(chǎn)生的電磁波對變頻器干擾、變頻 器對其它弱電設(shè)備干擾三類情況。變頻器本身就是一個干擾源，眾所周知，變頻器由主回 路和控制回路兩大部分組成，變頻器主回路主要由整流電路、逆變電路、控制電路組成， 其中整流電路和逆變電路由電力電子器件組成，電力、電子器件具有非線性特性，當(dāng)變頻 器運(yùn)行時，它要進(jìn)行快速開關(guān)動作，因而產(chǎn)生高次諧波，這樣變頻器輸出波形除基波外還 含有大量高次諧波。無論是哪一種干擾類型，高次諧波是變頻器產(chǎn)生干擾的主要原因。變

22、 頻器本身就是諧波干擾源，所以對電源側(cè)和輸出側(cè)的設(shè)備會產(chǎn)生影響。與主回路相比，控 制回路卻是小能量、弱信號回路，極易遭受其它裝置產(chǎn)生的干擾。干擾的解決辦法一般分為以下幾種：1. 容易受影響的設(shè)備，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離變頻器安裝；2. 容易受影響的信號線，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離變頻器和它的輸入輸出線；3. 避免信號線和動力線平行布線或成束布線；4. 在變頻器的輸入輸出側(cè)分別加裝線性濾波器(一般變頻器廠家均已加裝)，可以抑 制電線的輻射噪聲；5. 動力電纜盡量使用鎧裝電纜并且越短越好，信號電纜盡量使用屏蔽電纜，如果分別 套入金屬管，效果更好；6. 保護(hù)接地PE (電源地)越短越好，并且保證接地良好。7. 功能接地TE

23、(信號地)不要與PE昆接，并且近端接地，遠(yuǎn)端懸空。根據(jù)主電氣柜內(nèi)的用電設(shè)備的不同作用、主回路上進(jìn)下出的原則、考慮干擾的影響以 及使用操作的方便程度，一般來說，柜內(nèi)設(shè)備的布局自上而下應(yīng)該是：斷路器、接觸器、 熱繼電器、中間繼電器，變頻器。如果有弱電設(shè)備，那么弱電設(shè)備盡量放在斷路器的右側(cè) 和斷路器并排放置，盡量遠(yuǎn)離變頻器。在布線時，動力電纜從左側(cè)布置，弱電電纜從右側(cè)布置。六、總結(jié)變頻器的工作原理、用途；變頻器在本實(shí)訓(xùn)裝置中是怎樣控制攪拌電機(jī)動作的？(1) 變頻器的工作原理我們知道，交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：n = 60 f(1 s)/p (1) 式中n二異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；f =異步電動機(jī)的頻率

24、；s =電動機(jī)轉(zhuǎn)差率；p =電動機(jī)極對數(shù)。 由式 (1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在050Hz 的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn) 速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。我們知道，交流電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：n = 60 f(1 s)/p (1) 式中n二異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；f =異步電動機(jī)的頻率；s =電動機(jī)轉(zhuǎn)差率；p =電動機(jī)極對數(shù)。 由式 (1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在050Hz 的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改

25、變電動機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn) 速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。(2) 變頻器的用途我國電網(wǎng)的頻率是50Hz,交流電機(jī)的工作頻率也是這個數(shù)值，且交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在 極數(shù)固定的前提下，取決于頻率。在允許的范圍內(nèi)，頻率越高，轉(zhuǎn)速越高，反之亦然。通 常的交流電機(jī)都是固定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，這就極大的限制了它的用途。很多需要改變轉(zhuǎn)速的場合， 就很難適合。變頻器不僅僅是改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因?yàn)檗D(zhuǎn)速的下降，勢必帶來力矩的改變， 所以變頻器借助現(xiàn)代電子技術(shù)，在功能上得以更加完善，他已經(jīng)是工業(yè)上必不可少的設(shè)備， 被廣泛采用。(3) 變頻器的控制方式；低壓通用變頻輸出電壓為380650V,輸出功率為0.75400kW

26、工作頻率為0400Hz, 它的主電路都采用交變直變交電路。其控制方式經(jīng)歷了以下幾代。1) U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM控制方式其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的 平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時，由于 輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī) 械特性終究沒有直流電動機(jī)硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性 能不高、控制曲線會隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時因 定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此人們又研究出

27、矢量控 制變頻調(diào)速。2）空間矢量（SVPWM控制方式它是以三相波形整體生成效果為前提，以逼近電機(jī)氣隙的理想圓形旋轉(zhuǎn)磁場軌跡為目 的，一次生成三相調(diào)制波形，以內(nèi)切多邊形逼近圓的方式進(jìn)行控制的。經(jīng)實(shí)踐使用后又有 所改進(jìn)，即引入頻率補(bǔ)償，能消除速度控制的誤差；通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時 定子電阻的影響；將輸出電壓、電流閉環(huán)，以提高動態(tài)的精度和穩(wěn)定度。但控制電路環(huán)節(jié) 較多，且沒有引入轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。3）矢量控制（VC）方式矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流la、lb、Ic、通過三相二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流lallbl ,再通過

28、按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流 Im1、It1（lm1相當(dāng)于直流電動機(jī)的勵磁電 流；lt1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動機(jī)的控制方法，求得直流電 動機(jī)的控制量，經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對異步電動機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動 機(jī)等效為直流電動機(jī)，分別對速度，磁場兩個分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然 后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控 制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測，系統(tǒng) 特性受電動機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動機(jī)控制過程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù) 雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。4）直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）方式1985年，德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù) 在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、 優(yōu)良的動靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率 交流傳動上。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動機(jī) 的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動機(jī)等效為直流電動機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的 許多復(fù)雜計(jì)算；它不需要模仿直流電動機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡化交流電動機(jī)的數(shù) 學(xué)模型。5）矩陣式交變交控制方式VVV變頻