時間：2023-05-16 10:16:56
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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(yīng)用較多的一種控制設(shè)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?。在西門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(chǔ)上做好對于西門子變頻器的參數(shù)設(shè)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(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。西門子MM420系列變頻器是一種應(yīng)用較多的變頻器，其多應(yīng)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(shè)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(yīng)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(shè)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(fù)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(shè)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(shè)定，上述兩個參數(shù)設(shè)定的是上下限的頻率，而后通過對P1120、P1121參數(shù)進行設(shè)定對交流電動機的頻率加速與減速時間進行設(shè)定。最后將西門子MM420系列變頻器中的P0700參數(shù)設(shè)置為2，完成對西門子MM420系列變頻器的參數(shù)設(shè)置即可使用外部端子對電動機進行相應(yīng)的控制。此時即可通過對5-7號端子施加相應(yīng)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(shè)置的基礎(chǔ)上將參數(shù)P1000有默認缺省值設(shè)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(shè)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(shè)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(dǎo)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)定時應(yīng)當首先將變頻器內(nèi)部的全部參數(shù)恢復(fù)為出廠設(shè)置避免內(nèi)部有設(shè)定值而對本次操作造成影響。在恢復(fù)出廠設(shè)置時通過將P0010參數(shù)設(shè)置為30并將參數(shù)P0970參數(shù)設(shè)置為1完成對于西門子MM420系列變頻器的出廠設(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)用較多的工控設(shè)備，文章在分析西門子MM420系列變頻器特點的基礎(chǔ)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(yīng)用[J].制造技術(shù)與機床，2008（11）：122-124.
關(guān)鍵詞：變頻；變轉(zhuǎn)差率；開環(huán)和閉環(huán)控制
中圖分類號：U264.91+3.4文獻標識碼：A
交流電動機調(diào)速方法近年來得到了廣泛的應(yīng)用，它的慣量小、結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、可在惡劣環(huán)境中使用，并且維護檢修比較方便、容易實現(xiàn)高速化、高壓化以及大容量化，還具有非常明顯的成本優(yōu)勢。交流電動機調(diào)速技術(shù)因其具有優(yōu)質(zhì)、節(jié)電、降耗、增產(chǎn)的特點已經(jīng)逐漸成為我國電氣傳動的中樞。
雖然交流電動機調(diào)速方法在現(xiàn)實使用中具有明顯的優(yōu)勢，但是由于很多企業(yè)和部門對于交流電動機調(diào)速的方法缺乏明確的判斷和認識，對于各種調(diào)速方案的使用條件和優(yōu)缺點認識不夠，在使用過程中出現(xiàn)了一系列的問題，不能使各種調(diào)速方案的作用得到最大化的發(fā)揮。為了避免這些問題的出現(xiàn)和蔓延，也為了進一步提高對于交流電動機調(diào)速方法及其控制方案的理解，本文從交流電動機調(diào)速的基本方法及其裝置入手，對交流電動機的調(diào)速控制方法及其 特點進行了詳細的分析，并研究了各類交流電動機的調(diào)速控制方案的適用場合和條件，為交流電動機調(diào)速方案作用的最大化發(fā)揮提供了參考和指導(dǎo)。
1 交流電動機調(diào)速方法闡述
根據(jù)交流電動機的基本轉(zhuǎn)速公式(下式(1)、(2))可以發(fā)現(xiàn)只要改變轉(zhuǎn)差率S、交流電機供電率F以及極對數(shù)P中的任意一個交流電機的轉(zhuǎn)速就會發(fā)生改變，由此引出了三最基本的調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的方法，即常說的變頻調(diào)速(改變頻率f1)、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（改變s）、變極調(diào)速（變極對數(shù)p）三種調(diào)速方式。
同步電動機轉(zhuǎn)速公式：N0=60F/P(1)
異步電動機的轉(zhuǎn)速公式：N=N0(1-S)=60F/P(1-S) (2)
式中： P為極對數(shù)；
F為頻率；
S為轉(zhuǎn)差率（0～3%或0～6%）。
由于電機供電率F的改變比轉(zhuǎn)差率S和極對數(shù)P的改變要簡單得多，所以變頻調(diào)速在實際中比另外兩種調(diào)速方式的應(yīng)用要廣泛的多，特別是近年來靜態(tài)電力變頻調(diào)速器的迅速興起和發(fā)展促使了三相交流電動機變頻調(diào)速成為當前電氣調(diào)速的主流?？偟膩碚f，交流電動機的調(diào)速方法有不改變同步轉(zhuǎn)速和改變同步轉(zhuǎn)速兩種方式?；诖?，在生產(chǎn)實際中，不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法有應(yīng)用油膜離合器、液力偶合器、電磁轉(zhuǎn)差離合器等調(diào)速以及繞線式電動機的串級調(diào)速、斬波調(diào)速以及轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。我們還應(yīng)該注意到僅僅改變電動機的頻率不一定能獲得良好的變頻特性，還需要對對電壓做出調(diào)整，以便使磁通保持在一個恒定位置。
2各種調(diào)速方法及其裝置的特征分析
（1）變頻調(diào)速
變頻調(diào)速是一種改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法，它的主要裝置是能夠改變電源頻率的變頻器。一般有兩大類變頻器：交流－交流變頻器以及交流－直流－交流變頻器，而我國使用的是后一種變頻器。它的主要特點如下表1所示：
表1 變頻調(diào)速的主要特點
（2）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速
轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的原理是轉(zhuǎn)子串電阻加大了電動機的轉(zhuǎn)差率，因而串入的電阻越大就會使轉(zhuǎn)速越低，對設(shè)備的要求比較簡單，但是在使用過程中會產(chǎn)生熱量。它的主要特點如下表2所示：
表2 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的主要特點
（3）定子調(diào)壓調(diào)速
定子電壓的改變會產(chǎn)生一系列機械特性各異的曲線，進而產(chǎn)生不同轉(zhuǎn)速。但是電壓的平方正比于電動機的轉(zhuǎn)矩決定了該方法的調(diào)速范圍不大。基于此，在實際應(yīng)用中有人提出了轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動機或者在繞線式電動機上串聯(lián)頻敏電阻能夠擴大其調(diào)速范圍的觀點，并得到了證實。調(diào)壓調(diào)速的核心設(shè)備是一個能使電壓發(fā)生改變的電源，主要有晶閘管調(diào)壓、自耦變壓器、串聯(lián)飽和電抗器等幾種，其中以第一種調(diào)壓方式為最好。它的主要特點如下表3所示：
表3 定子調(diào)壓調(diào)速的主要特點
（4）串級調(diào)速
串級調(diào)速是通過在繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中聯(lián)入可變附加電勢來改變電動機轉(zhuǎn)差的一種調(diào)速方法。在這個過程中可變附加電勢對于轉(zhuǎn)差功率的吸收能力決定了串級調(diào)速的程度，并且根據(jù)吸收方式的不同，串級調(diào)速又可分為晶閘管串級調(diào)速、機械串級調(diào)速以及電機串級調(diào)速三種形式，第一種為最常用的形式。它的主要特點如下表4所示：
表4 串級調(diào)速的主要特點
（5）變極調(diào)速
該種方法主要是針對籠型電動機而言的，它改變的是定子繞組的接線方式，因此設(shè)備要求比較簡單。它的主要特點如下表5所示：
表5 變極調(diào)速的主要特點
參考文獻
[1] 周志敏，周紀海，紀愛華.變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計及維護[M].北京：中國電力出版社，2007：76.
[2] 王曉明.電動機的單片機控制(第二版)[M].北京：北京航空航天出版社，2007：157-158.
關(guān)鍵詞：變頻液壓站、工作原理、變頻調(diào)速
中圖分類號： TG315.4 文獻標識碼： A 文章編號：
一、前言
隨著工業(yè)化的程度越來越高，交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)生了實質(zhì)性的突飛猛進，變頻調(diào)速是集電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)于一體的產(chǎn)物。在變頻調(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，價格不斷降低，特別是變頻調(diào)試節(jié)電顯著，而且易于實現(xiàn)過程自動化，深受工業(yè)用戶的喜愛。下面來有筆者對變頻液壓站的工作原理進行解析。
二、變頻液壓站的工作原理
根據(jù)電動機學的工作原理，我們可以由其公式中看出：磁極對數(shù)p和轉(zhuǎn)差率s不變的情況下,電源頻率和電動機轉(zhuǎn)速n成正比,即電動機轉(zhuǎn)速n增加，電源頻率也會隨著增加；電動機轉(zhuǎn)速n下降,電源頻率也下降。在變頻液壓站的工作原理中通過這種改變異步電動機的供電頻率,從而實現(xiàn)改變電動機的轉(zhuǎn)速,進而實現(xiàn)調(diào)速的目的。交流電動機變頻調(diào)速即為這種通過改變電源頻率實現(xiàn)的交流電機速度調(diào)節(jié)過程。
液壓泵的輸出流量公式如下:
Q=kqn/1000=0.06kdf(1-s)/p
從上述公式可以知道,電動機電源的頻率f與液壓泵的輸出流量Q成正比,也就是說電動機電源的頻率f隨著液壓泵的輸出流量Q的增加而增加，在數(shù)值上成正比。通過調(diào)節(jié)電動機電源的頻率f來變相的調(diào)節(jié)液壓泵的輸出流量Q，即為變頻液壓站的最基本的工作原理。
變頻器主要由主回路、保護回路、控制回路組成。作為變頻液壓器的主回路，其作用是直接提供調(diào)頻調(diào)壓電源給交流電動機；在變頻器中，控制回路是根據(jù)預(yù)先設(shè)定或由閉環(huán)反饋信號的方式來控制主回路,使得主回路的電壓與頻率按一定的規(guī)律調(diào)節(jié)以及輸出,主要包括：驅(qū)動回路、冷卻控制回路、輸入/設(shè)定參數(shù)回、運算回路、電壓/電流檢測回路、速度檢測回路、壓力檢測回路等組成；保護回路則為變頻器的各個部分及電動機提供完善的保護, 如過流、過載過電壓等故障的保護,將保護回路應(yīng)用在變頻器及電動機上可以使其工作具有很高可靠性。變頻器是變頻調(diào)速系統(tǒng)的核心部分,也是變頻液壓站最為重要的部件。其控制方式主要有開環(huán)恒壓比的控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。
交流電動機在變頻液壓站中也是個重要的元件,雖然普通的交流電動機也能實現(xiàn)變頻控制,但因為結(jié)構(gòu)較大,慣性大,其節(jié)能效果不是特別明顯,控制精度較差,所以有很多的研究機構(gòu)和廠家在減小交流電動機轉(zhuǎn)子的慣性、增強輸出扭矩做了很多的研究,且取得不少的成果。例如在日本大金工業(yè)株式會社的專利產(chǎn)品IPM電動機的轉(zhuǎn)子中心鑲?cè)肓怂臈l稀土類磁石；磁石在定子產(chǎn)生的磁場里會產(chǎn)生磁石扭矩；由于電磁鋼板接近磁石時,磁力線比空氣更易于通過電磁鋼板,集中在鐵的周圍,磁力線想通過最短距離將鐵拉向左側(cè), ,形成向左磁阻力,S極的磁力線變短,從而在箭頭方向因磁阻扭矩產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力；IPM電動機的輸出扭矩=磁石扭矩+磁阻扭矩,比同等規(guī)格普通電動機的輸出扭矩大大增加,其效率達82%以上,低速能平穩(wěn)地控制在350r/min,最高轉(zhuǎn)速能達4500r/min,響應(yīng)時間達0.1s。變頻液壓站大多選用的液壓泵是定量齒輪泵,因為定量齒輪泵的結(jié)構(gòu)簡單,低速自吸能力強；溢流閥在系統(tǒng)中的作用是安全閥,冷卻器、過濾器、空氣過濾器、液位計等元件的作用跟普通的液壓系統(tǒng)是一樣的。
三、變頻液壓站的優(yōu)缺點
1、優(yōu)點
變頻液壓站相對于傳統(tǒng)的容積控制是一種具有全局型的新型節(jié)能傳動方式,具有以下幾方面的優(yōu)點:
（1）實現(xiàn)了制動能的能量回收。
（2）節(jié)能效果明顯,比傳統(tǒng)的容積控制液壓系統(tǒng)節(jié)能10%~60%。
（3）可以省去帶有復(fù)雜變量機構(gòu)的變量泵,而采用定量泵+變頻器+交流電動機的形式。
（4）調(diào)速范圍更廣。
（5）控制特性更高，因為其內(nèi)置了PID控制和采用無速度反饋矢量控制。
（6）采用了定量泵設(shè)置,大大降低了噪聲的影響。
2、缺點
（1）相對于大功率的交流電動機來說,變頻液壓站的轉(zhuǎn)動慣量大,以及變頻器的能力的限制,使得其響應(yīng)速度變慢,控制精度降低；
（2）低速穩(wěn)定性差。由于液壓泵的轉(zhuǎn)速過低,自吸能力下降,低頻時會產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩,致使電機轉(zhuǎn)速波動,導(dǎo)致低頻力矩不足。
四、變頻液壓站的應(yīng)用
變頻液壓站因為它調(diào)速性能良好、節(jié)能效果明顯等因素的影響,所以在液壓電梯、注塑機、液壓振動篩、飛機、液壓抓斗、機床、液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制磚廠等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計,我國電機的總裝機容量已達4億千瓦,年耗電量達6000億千瓦每時,約占工業(yè)耗電量的80%。我們相信隨著我國廣大企業(yè)節(jié)能意識的增強和變頻液壓技術(shù)的發(fā)展,變頻液壓站的應(yīng)用會更加廣泛。
五、交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)的研究方向
從上世紀70年代以來，在電力電子技術(shù)和控制理論的高速發(fā)展規(guī)模下,變頻調(diào)速技術(shù)獲得了跨越式的進展。交流電動機變頻調(diào)速的優(yōu)勢豬油有一下幾個性能：效率較高、調(diào)速性能優(yōu)越、啟制動性能、高功率因數(shù)、高節(jié)能效果。巨大的優(yōu)勢也使得交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，被國內(nèi)外稱之為最有發(fā)展?jié)摿Φ恼{(diào)速方式。目前，交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)已成為了節(jié)能、改善環(huán)境、改善工藝流程的提高產(chǎn)品質(zhì)量推動技術(shù)進步的一種主要手段。
交流電動機變頻調(diào)速主要有如下一些優(yōu)點:
（1）實現(xiàn)平滑啟動,進而減輕機械的沖擊力,達到保護機械設(shè)備的目的。
（2）節(jié)電效果突出。
（3）調(diào)速范圍較為廣泛,可以實現(xiàn)普通異步電動機的無級調(diào)速。
（4）啟動需求電流較小,另一表現(xiàn)就是啟動轉(zhuǎn)矩大。
（5）調(diào)節(jié)電壓大小和頻率快慢可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩或者恒功率調(diào)速。
（6）對電動機具有保護功能,降低電機的維修費用。
直流電動機和交流電動機相比，而交流電動機的體積更小,重量輕，價格上相對較低,運行性能也較直流電動機優(yōu)良,維護量小,因此交流電動機在各行各業(yè)的應(yīng)用也比直流電動機廣泛。所以，在選擇變頻調(diào)速時，對交流電動機進行變頻調(diào)速具有更大的實用性。液壓動力傳動在工業(yè)生產(chǎn)上也有很大的應(yīng)用。其優(yōu)點有：調(diào)速方便、傳動平穩(wěn)、功率體積比大，但是液壓動力傳動的缺點卻是至關(guān)重要的，因為其能量利用率不高,以至于較低了整機系統(tǒng)的工作效率。因此，節(jié)能一直是提升液壓動力傳動工作效率的主要困擾之一。但交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)使得這一問題得到解決。交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)可以改變供電電源的頻率從而實現(xiàn)對執(zhí)行機構(gòu)的速度調(diào)節(jié),使電機始始終處在高效率的工作狀態(tài)。將交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)用于液壓系統(tǒng),如簡化液壓回路,減少液壓系統(tǒng)的能量損失,降低噪聲等液壓系統(tǒng)的一些缺點,交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)與液壓系統(tǒng)的結(jié)合還有一個更重要的作用，那就是減少液壓系統(tǒng)的能量損失,提高整個系統(tǒng)的效率。
六、結(jié)語
綜上所述，在進入21世紀以來，交流變頻液壓調(diào)速技術(shù)在工業(yè)中各行各業(yè)中正逐步展開應(yīng)用。本文從交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)的研究方向介紹了變頻液壓站工作原理、優(yōu)缺點及其應(yīng)用?，F(xiàn)如今，社會潛力巨大，變頻液壓技術(shù)現(xiàn)逐步向主控一體化、變頻控制的高性能化、變頻器的環(huán)?；⒆冾l器與電機的整體化、變頻控制系統(tǒng)的全數(shù)字化、高復(fù)合液壓的高功率控制的方向發(fā)展，相信在不久的將來，變頻液壓技術(shù)一定會給人類帶來更多意想不到的驚喜。
參考文獻：
趙秀娟 李建平：《淺議液壓傳動技術(shù)在自動化生產(chǎn)中的應(yīng)用》，《科技與生活》,2011年
【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(shè)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(yīng)用價值得到大大的提升。
2 交流電動機調(diào)速的理論基礎(chǔ)
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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(chǔ)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(chǔ)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
關(guān)鍵詞 脈寬調(diào)制（PWM） 控制技術(shù) 變頻器
中圖分類號：TM33 文獻標識碼：A
為提高環(huán)境的舒適性， 在電梯、電動車上采用變頻器調(diào)速，可以改善加速與減速的平滑性，從而可提高乘坐的舒適感。實現(xiàn)自動化，使設(shè)備小型化，近幾年來，通用變頻器在國民經(jīng)濟各部門得到了迅速的推廣應(yīng)用。
一、電器傳動國內(nèi)外發(fā)展概況
電器傳動是指以各類電動機為動力的傳動裝置與系統(tǒng)。因電動機種類的不同，有直流電動機傳動、交流電動機傳動、步進電動機傳動、伺服電動機傳動、等等。眾所周知，直流電動機盡管比交流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高維修保養(yǎng)費用較貴，但其調(diào)速性能很好，所以，在調(diào)速傳動領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位。然而，由于電力電子技術(shù)的迅速，發(fā)展，使電器傳動發(fā)生了重大變革，即交流調(diào)速傳動迅猛發(fā)展，電器傳動交流化的新時代已經(jīng)到來。
交流電動機與直流電動機相比，有結(jié)夠簡單、牢固、成本低廉等許多點，缺點是調(diào)速困難、現(xiàn)在，借助電力電子技術(shù)以解決了交流電動機調(diào)速問題，交流電動機調(diào)速傳動已占主導(dǎo)地位。據(jù)日本早年統(tǒng)計，1975年交流電動機調(diào)速與直流電動機調(diào)速之比是1 ：3，而到了1985年成了3 ：1。近10多年來發(fā)展更快。20世紀末，在工業(yè)發(fā)達國家，交流調(diào)速已占主導(dǎo)地位。
縱觀交流電動機調(diào)速傳動發(fā)展的過程，大致是沿著三個方向發(fā)展的：一個是取代直流調(diào)速實現(xiàn)少維修、省力化為目標的高性能交流調(diào)速；另一個是以節(jié)能為目的的，改恒速為調(diào)速，用于交流電氣傳動中的變頻器實際上是變壓（Variable Voltage，簡稱 VV） 變頻（Variable Frequency 簡稱VF） 器，即VVVF.正弦波PWM法（SPWM）是為了克服等脈寬PWM法的缺點而發(fā)展來的.它從電動機供電電源的角度出發(fā)，著眼于如何產(chǎn)生一個可調(diào)頻調(diào)壓的三相對稱正弦波電源。
直流可以認為是頻率為零的交流，由直流變?yōu)槎l定壓或調(diào)率調(diào)壓交流電的變頻器，稱為逆變器。
將整流電路、逆變器電路、檢測電路、保護電路等集成于一體的功率集成電路（Power Integrated Circute ，簡稱PIC） 等。
二、步進電動機PWM控制信號生成方法
現(xiàn)代步進電動機控制電路有兩種類型，一類是適用于個人計算機（PC）控制的，指令及控制信號通過串行接口傳送，也可以通過計算機下裝程序后脫機運行.這類控制電路稱為I/O主控制器.另一類適用于可編程序控制器（PLC）或單片機控制、指令和數(shù)據(jù)是通過并行口傳輸?shù)?這類控制電路稱為定位主控制器。
I/O主控制器由CPU及電路夠成，本身就是一臺計算機，與PC聯(lián)機，可以使用高級語言編程及調(diào)試，進行實時的操作，有的其內(nèi)部設(shè)有EEPROM，并設(shè)有有關(guān)程序控制指令，一旦將程序裝入，可以脫機運行，使系統(tǒng)成本降低。
定位主控制器與通用PLC、單片機夠成系統(tǒng)，用于定位點數(shù)較少的應(yīng)用場合，適用于簡單、重復(fù)性大的工作。
三、工廠使用通用變頻器
近幾年來，通用變頻器在國民經(jīng)濟各部門得到了迅速的推廣應(yīng)用。應(yīng)用的領(lǐng)域，如果按照負載的種類來分，有如下各類：
（一）風力水力機械類。
1、冷卻塔冷卻水溫度控制，用溫度傳感器檢測出冷卻水溫度，用以控制冷卻風扇的轉(zhuǎn)速（變頻調(diào)速），使冷卻水溫自動地保持一定，可節(jié)電和降低噪聲。
2、制冰機鼓風量控制，在制冰過程中，為了使冰中不要有氣泡，以便制出透明冰塊，就要改變冷風的風量：在冷凍初期，加大冷風量；而在冷凍的中期和后期，將冷風量將到50%以下，使冰塊透明。
3、工廠操作臺有害氣體排氣風機的控制，當一個操作臺上有人正在操作，有害氣體放出時，操作臺上方抽風風道的閥門即打開，同時送出一個調(diào)頻信號。根據(jù)風道閥門開閉的多少調(diào)節(jié)抽風機的轉(zhuǎn)速。這樣既可充分地排出有害氣體，又可節(jié)能；同時也避免了因風道閥門閉合，使抽風機轉(zhuǎn)速不變而產(chǎn)生的刺耳的尖噪聲。
4、水塔水位自動控制，檢測水箱水位的高低，調(diào)節(jié)揚水泵的轉(zhuǎn)速，使水位保持一定。這樣既可以防止水箱內(nèi)的水水箱溢出，又可防止枯水，同時又可以節(jié)電。
（二）工作機械類。
1、平面磨床，用變頻器驅(qū)動平面磨床的磨頭電動機。在研磨超硬質(zhì)材料時，必須高速研磨。這時使用專用高速電動機，要求變頻器的輸出頻率達一百至數(shù)百赫茲。使用變頻器不但可以方便地獲得可調(diào)的高速，而且可以提高加工精度。
2、沖壓機，傳統(tǒng)的沖壓機電動機為直流電動機或滑差電動機。改為標準的交流電動機，由變頻器驅(qū)動后，不但可根據(jù)沖壓材料的材質(zhì)、板厚和加工內(nèi)容，任意地調(diào)節(jié)沖壓速度，而且安全、節(jié)電。
3、機床工作臺走行裝置， 機床工作臺走行裝置原由變極電動機驅(qū)動。改用普通電動機， 由變頻器驅(qū)動后，可平滑地調(diào)速，使操作性能提高，并且使電動機小型化、輕量化。
4、起重機運行小車電動機的控制， 起重機 （行車） 運行小車電動機改用變頻器供電驅(qū)動后，可平穩(wěn)地起動和停車，避免因起動和突停造成起吊重物的擺動；可低速移動，使起吊重物正確地定位，同時可降低噪聲，電梯也是。.
其它，還有車床、銑床的驅(qū)動、離心分離機的驅(qū)動、污水處理機械的驅(qū)動等等。
四、工廠使用通用變頻器的好處
通用變頻器之所以得到廣泛的應(yīng)用，究其原因，主要是因為使用變頻器后，可以達到以下幾個目的：
1、節(jié)能：對于風機、泵類等機械，需要按所要求的流量調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的，以及對于擠出使用變頻器調(diào)速機、攪拌機等需要按負載狀態(tài)調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速的， 使用變頻器后，可以節(jié)電節(jié)能。可節(jié)電49% 。
2、實現(xiàn)自動化：可以提高搬運機械的停車精度；可提高流水線調(diào)速控制的精度；加反饋控制環(huán)節(jié)以控制流量，可實現(xiàn)流量控制的自動化等。
3、提高產(chǎn)品質(zhì)量：在產(chǎn)品制造業(yè)中，使用變頻器調(diào)速可實現(xiàn)最合適的作業(yè)線速度控制， 在加工工業(yè)中，使用變頻器調(diào)速可實現(xiàn)最合適的加工速度等，由此而使產(chǎn)品質(zhì)量提高。
4、使設(shè)備小型化：轉(zhuǎn)速越高，則機械的體積也越小。所以使用變頻器調(diào)速，提高設(shè)備的轉(zhuǎn)速，可使設(shè)備小型化，由于軟起動、軟停止，沖擊減小，可削減機械設(shè)備的設(shè)計裕量，從而也可實現(xiàn)設(shè)備的小型化。
5、延長設(shè)備的使用壽命：使用變頻器可使電動機軟起動、軟停止，避免對機械的沖擊，可以延長設(shè)備的使用壽命。
6、降低噪音，：按負載的大小調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以降低機械和風機等的噪聲。
【關(guān)鍵詞】電動機；保養(yǎng)；維護
電動機技術(shù)是通過線圈轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電磁感應(yīng)效力使得機器產(chǎn)生轉(zhuǎn)動的動力，形成機械能，這一過程是電能轉(zhuǎn)化為機械能的過程，是將電功率轉(zhuǎn)化為機械能功率的過程。電動機將轉(zhuǎn)化的機械能為人類的生產(chǎn)和生活提供源源不斷的動力。隨著電動機技術(shù)的不斷發(fā)展，電動機的種類越來越多，這些不同種類的電動機具有不同的性能、特點和作用。根據(jù)電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。本文就以交流電動機為例，詳細的分析電動機故障原因以及維護保養(yǎng)方面的知識。
1.交流電動機的技術(shù)原理
交流電動機可分為單相電動機和三相電動機。
1.1單相交流電動機技術(shù)工作原理
單相交流電動機是人們生活中十分常見的電動機，在家用電器中得到了廣泛的應(yīng)用，它一般是由一個繞組組成，是通過單相的正弦電流與繞組產(chǎn)生的電磁感應(yīng)效力，形成電磁場，根據(jù)正弦電磁強弱的規(guī)則發(fā)生變化，形成交變磁場，我們在單相交流電動機的定子部分加入啟動的繞組，它和電動機本身的繞組形成九十度的夾角，使得在運動時間和空間中差距兩個九十度的電流運轉(zhuǎn)形成兩相旋轉(zhuǎn)的磁場，這個磁場為單相電動機提供了旋轉(zhuǎn)的動力。單相交流電動機本身的主體繞組被我們習慣性的稱作電動機的工作繞組，而定子中的繞組，被我們稱作是啟動繞組，主要起到啟動單向交流電動機的作用。在某些小型的單向交流電動機中，工作繞組和啟動繞組可以互相兌換，但是在大中型單相發(fā)電機中，由于所帶的負載較大，需要有強大的啟動動力，所以啟動繞組的線圈的匝數(shù)較多，電阻值較大，一旦將工作繞組與啟動繞組交換，比較出現(xiàn)反轉(zhuǎn)交換電源這種情況下難以真正啟動電動機。
1.2三相異步電動機技術(shù)工作原理
目前，三相異步電動機技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛，三相異步電動機的主體是由兩部分結(jié)構(gòu)組合而成的，分別為固定部分稱為定子部分和旋轉(zhuǎn)部分稱為動力部分。三相異步電動機的動力部分（旋轉(zhuǎn)部分）的轉(zhuǎn)動速度小于交變磁場的轉(zhuǎn)動速度時，電動機的動力部分會和磁場會產(chǎn)生理想狀態(tài)下的端電壓和感生電流，同時在與磁場的作用下形成電磁轉(zhuǎn)矩現(xiàn)象，從而實現(xiàn)了電磁能轉(zhuǎn)化為機械能，為工業(yè)生產(chǎn)所利用。三相異步交流電動機同單相交流電動機相比，具有性能好、成本低、穩(wěn)定性高、轉(zhuǎn)化功率大等優(yōu)點。
2.電動機的常見故障分析
電動機在現(xiàn)代人們生產(chǎn)生活中使用相當普及，不管是工業(yè)生產(chǎn)，還是生活家居就會涉及到它，已經(jīng)成為生產(chǎn)生活的必需品。電動機在使用過程中，由于年久失修或者用戶未按照電動機相關(guān)說明書的要求進行合理的操作，難免會對電動機造成損壞，出現(xiàn)故障，下面就電動機在使用過程中經(jīng)常發(fā)生的常見故障進行分析:
2.1電動機過熱
1）電源電壓過高、電源電壓過低、電源電壓不對稱、三相電源不平衡導(dǎo)致電動機過熱。
2）負載使電動機過熱的原因:
a、電動機過載運行；b、拖動的機械負載工作不正常；c、拖動的機械有故障
3）電動機本身造成過熱的原因:
a、電動機繞組斷路；b、電動機繞組短路；c、電動機接法錯誤；d、電動機接法錯誤；e、電動機的機械故障
4）通風散熱不良使電動機過熱的原因：
a、環(huán)境溫度過高，使進風溫度高。b、進風口有雜物擋住，使進風不暢，造成進風量小。c、電動機內(nèi)部灰塵過多，影響散熱。d、風扇損壞或裝反，造成無風或風量小。e、未裝風罩或電動機端蓋內(nèi)未裝擋風板，造成電動機無一定的風路。
2.2交流電動機不能起動的原因
1）電源未接通；2）熔絲熔斷；3）定子或轉(zhuǎn)子繞組斷路；4）定子繞組接地；5）定子繞組相間短路；6）定子繞組接線錯誤；7）過載或負載太大；8）轉(zhuǎn)子銅條松動；9）軸承中無油，轉(zhuǎn)軸因發(fā)熱膨脹，妨礙在軸承中回轉(zhuǎn)；10）軸承損壞。11）啟動電容損壞。12）離心開關(guān)觸點接觸不良。
交流電動機不能起動因素很多，應(yīng)根據(jù)實際情況及癥狀作詳細分析、仔細檢查，不能搞強行多次起動，尤其在起動時電動機發(fā)出異常聲響或過熱時，應(yīng)立即切斷電源，在查清原因且排除后再行起動，以防故障擴大。
2.3電動機帶負載運行時轉(zhuǎn)速緩慢的原因
1）電源電壓過低;2）線圈或線圈組有短路點;3）相繞組反接;4）過載;5）離心開關(guān)分斷轉(zhuǎn)速高。
2.4動機運轉(zhuǎn)時聲音不正常的原因
1）定子與轉(zhuǎn)子相擦;2）轉(zhuǎn)子風葉碰殼;3）轉(zhuǎn)子擦絕緣紙;4）軸承缺油或損壞;5）波形墊圈破損;6）電動機內(nèi)有雜物。
2.5電動機外殼帶電原因
1）電源線與接地線搞錯;2）電動機繞組受潮，絕緣老化使絕緣性能降低;3）引出線與接線盒碰殼;4）局部繞組絕緣損壞使導(dǎo)線碰殼;5）接地線失靈。
2.6電動機振動的原因
1）轉(zhuǎn)子不平衡;2）軸頭彎曲;3）固定電動機的地腳螺絲松動。
2.7電動機軸承過熱的原因
1）軸承損壞;2）油過多、過少或油質(zhì)不良;3）軸承與軸配合過松走內(nèi)圓或過緊;4）軸承與端蓋配合過松走或過緊;5）電動機兩側(cè)端蓋或軸承蓋未裝平。
3.電動機的定期檢查和保養(yǎng)
為了保證電動機正常工作，除了按操作規(guī)程正確使用，運行過程中注意監(jiān)視和維護外還應(yīng)進行定期檢查和保養(yǎng)。間隔時間可根據(jù)電動機的類型、使用環(huán)境決定。主要檢查和保養(yǎng)項目如下：
（1）及時清除電動機機座外部的灰塵、油泥。
（2）經(jīng)常檢查接線板螺絲是否松動或燒傷。
（3）定期用煤油清洗軸承并更換新油，如有磨損則應(yīng)更換新的軸承。
（4）定期檢查啟動設(shè)備，看觸頭和接線有無燒傷，氧化，接觸是否良好等。
（5）絕緣情況的檢查。絕緣材料的絕緣能力因干燥程度不同而異，所以保持電動機繞組的干燥是非常重要的。電動機工作環(huán)境潮濕、工作間有腐蝕性氣體等因素的存在，都會破壞電動機的絕緣。最常見的是繞組接地故障即絕緣損壞，使帶電部分與機殼等不應(yīng)帶電的金屬部分相碰，發(fā)生這種故障，不僅影響電動機正常工作。還會危及人身安全。所以電動機在使用中，應(yīng)經(jīng)常檢查絕緣電阻，還要注意查看電動機機殼接地是否可靠。
4.結(jié)語
總之，電動機由于許多原因常常會出現(xiàn)各種故障，影響生產(chǎn)。通過分析電動機的原理，了解電動機發(fā)生故障的主要原因，只要使用正確，維護得當，發(fā)現(xiàn)故障及時處理，電機的工作壽命是很長的?！科]
【參考文獻】
關(guān)鍵詞：動車組；電機牽引；交流傳動；技術(shù)應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(chǔ)上異步電動機應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(fù)，所需功率極大，是專門應(yīng)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(yīng)性強?？梢詰?yīng)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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?，F(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(yīng)控制方法，能夠克服參數(shù)的變化自動適應(yīng)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(shè)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(yīng)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(yīng)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?？萍嫉倪M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.
關(guān)鍵詞:異步電動機 能耗制動 半波整流
前言
由于很多生產(chǎn)機械都希望在停車時有適當?shù)闹苿幼饔?使運動部件迅速停車。而停車制動常用的有機械制動和電氣制動等多種方法。其中能耗制動是一種應(yīng)用很廣泛的電氣制動方法,其制動準確可靠、制動轉(zhuǎn)矩較平滑、對電網(wǎng)無沖擊作用,不但應(yīng)用于異步電動機,而且應(yīng)用于同步電動機和直流電動機的制動系統(tǒng)。
那么能耗制動的理論依據(jù)又是什么呢?
1、能耗制動的理論依據(jù)
能耗制動是在電動機定子繞組與三相交流電源斷開之后,立即使其兩相定子繞組接上直流電源,于是定子繞組中產(chǎn)生一個靜止磁場,轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)在這個磁場中旋轉(zhuǎn),因此在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體里產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流,轉(zhuǎn)子電流又受到靜止磁場對它的電場力的作用,從而產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)矩,這個轉(zhuǎn)矩阻礙了轉(zhuǎn)子的繼續(xù)轉(zhuǎn)動,因而產(chǎn)生制動作用,使電動機迅速減速而停止。
2、半波能耗制動電路分析
(1)電路組成
圖1是國家試題庫維修電工初級工考證技能考核的單相半波能耗制動電路圖,其電路主要分為兩部分:主電路和控制電路。所用的主要元器件有:轉(zhuǎn)換開關(guān)、熔斷器、交流接觸器、熱繼電器、按鈕、時間繼電器、整流二極管。
(2)控制原理
①合上組合開關(guān)QF接通三相交流電源。
②按下啟動按鈕SB1,接觸器KM1線圈通電并自鎖,主觸頭閉合,電動機接入三相電源而啟動運行。
③當需要停止時,按下停止按鈕SB2,KM1線圈斷電,其主觸頭全部釋放,電動機脫離電源。
④此時,接觸器KM2和時間繼電器KT線圈通電并自鎖,KT開始計時,KM2主觸點閉合將直流電源接入電動機定子繞組,電動機在能耗制動下迅速停車。
另外,當時間繼電器KT的整定時間到其延時動斷觸點斷開,接觸器KM2線圈斷電,KM2主觸點斷開,使定子繞組脫離直流電源,能耗制動及時結(jié)束,保證了停止準確。
⑤該電路的過載保護由熱繼電器完成。
⑥互鎖環(huán)節(jié):
()KM2動斷觸點互鎖KM1線圈,KM1動斷觸點互鎖KM2線圈。保證了兩個接觸器不可能同時得電,避免了電源短路事故發(fā)生。
()停止按紐SB2采用復(fù)合式按鈕,實現(xiàn)了KM1線圈首先斷電KM2線圈才得電的聯(lián)鎖控制。保證了在電動機沒有脫離三相交流電源時,直流電源不可能接入定子繞組。
⑦直流電源采用二極管單相半波整流電路,電阻R用來調(diào)節(jié)制動電流大小,改變制動力的大小。
注:KT瞬動常開觸點的作用:為防止KT線圈斷線或機械卡住故障時KT不動作造成無法切除直流電源的事故。
(3)電路存在的問題
半波能耗制動的直流電流較小,在氣隙中的磁通量也較小,產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩較小,制動時間就會較長,制動效果不好。尤其是對于功率較小的電動機,根本無法剎車。另外該電路中的FR采用兩極型的熱繼電器,只對于Y形聯(lián)接的電動機適用;但接法的電動機一旦缺相還能繼續(xù)運行,兩極型的熱繼電器將不能起到缺相保護作用,勢必會燒毀電機。為此針對該電路存在的問題,我們對電路進行改進并通過實驗取得了一定嘗試。
3、電路改進
為了提高制動效果,必須加大磁場,而磁場的加大又是依靠增大電流來實現(xiàn),為此,首先把半波整流換成橋式全波整流,使輸出的直流電流增大,這樣交流電動機的定子繞組中產(chǎn)生的磁場較強,從而產(chǎn)生較大的制動轉(zhuǎn)矩,制動的效果明顯。其次,全波整流的直流成分相對較大,在交流電動機呈感性的定子繞組中,定子電路的勵磁電流比較穩(wěn)定,交流電動機的磁場相對也很穩(wěn)定,能耗制動的精確度較好。第三,在全波整流的過程中,由于定子繞組的電流比較穩(wěn)定,整個電路的工作穩(wěn)定性相對較好,安全系數(shù)大。但采用變壓器比較笨重,成本比較高。圖2是改進后的電路圖。
圖2
結(jié)束語
能耗制動所需的時間長短和是負載轉(zhuǎn)矩、穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速以及接入的直流電流等有關(guān),這也正體現(xiàn)了它制動準確的特點。但如果采用半波整流,其直流電流較小,而且含有的交流成分較多,能耗制動的特點體現(xiàn)不出來。而利用全波整流則可以克服這一點。
參考文獻
1.趙承荻、王新出.維修電工實習與考級[M].北京:高等教育出版社,2005
