電氣自動化專業(yè)三相異步電動機(jī)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

《電氣自動化專業(yè)三相異步電動機(jī)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電氣自動化專業(yè)三相異步電動機(jī)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)（20頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、三相異步電動機(jī)的處理系統(tǒng) 摘要：三相異步電機(jī),以其低廉的價(jià)格、簡單的構(gòu)造,在工業(yè)中擁有舉足輕重的地位;但是,其自身也有許多的缺點(diǎn)。隨著時(shí)代的發(fā)展,原始的工作方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求;因此,衍生出了調(diào)速方法,用于滿足更多更復(fù)雜的需求.該文介紹了三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與調(diào)速方法。能源是國家主要物質(zhì)基礎(chǔ),電能是我國能源主要組成部分,而且是二次性的能源,不管用水、火、風(fēng)、油、原子等發(fā)電都需要二次加工才能得到電能,這就是說,要用電必須有發(fā)電廠、發(fā)電站、建發(fā)電廠、發(fā)電站、必須要有時(shí)間、人力、物力、財(cái)力。盡管國家在大力發(fā)展電力事業(yè),但仍然滿足不了；速發(fā)展工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钣秒?。如何解決供需矛盾

2、,找們必須從國家實(shí)際出發(fā),節(jié)約挖潛,反對浪費(fèi),在搞好經(jīng)濟(jì)運(yùn)行上很下功夫。所以搞好三相異步電動機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有其重要的經(jīng)濟(jì)效益的社會效益。 關(guān)鍵字：三相異步電動機(jī)；能源；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 Abstract： Three-phase asynchronous motor, with its low price and simple structure, plays an important role in industry. However, it also has many shortcomings. With the development of the times, the origi

3、nal working methods can no longer meet the needs of modern industry. Therefore, a speed regulation method is derived to meet more and more complicated requirements. This paper introduces the basic structure and speed regulation method of three-phase asynchronous motor. Energy is the countrys main

4、material foundation. Electric energy is the main component of our countrys energy and is secondary energy. No matter water, fire, wind, oil, atoms and other power generation, secondary processing is required to obtain electric energy. That is to say, to use electricity, there must be power plants, p

5、ower stations, power plants, power stations, time, manpower, material resources and financial resources. Although the country is vigorously developing the power industry, it is still unable to meet the demand. Rapid development of industrial and agricultural production and peoples daily use of ele

6、ctricity. How to solve the contradiction between supply and demand, we must proceed from the actual situation of the country, save potential, oppose waste, and make great efforts to do a good job in economic operation. Therefore, doing a good job in the economic operation of the three-phase asynch

7、ronous motor has important economic and social benefits. Key words: three-phase asynchronous motor; Energy; economical operation  目 錄 1.引言 4 1.1課題來源及研究意義 4 1.2國內(nèi)外三相異步電機(jī)研究與應(yīng)用概況 5 1.3本文的主要研究內(nèi)容 6 2.三相異步電動機(jī)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 7 2.1三相異步機(jī)概述 7 2.2三相異步機(jī)運(yùn)行機(jī)理 7 2.3三相異步電機(jī)控制系統(tǒng) 8 3.三相異步電動機(jī)系統(tǒng)對比試驗(yàn)結(jié)果分析 9

8、 3.1 電流不同三相異步電動機(jī)計(jì)算結(jié)果及試驗(yàn)分析 9 3.2 調(diào)數(shù)不同三相異步電動機(jī)計(jì)算結(jié)果及試驗(yàn)分析 13 4.三相異步電動機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化分析 14 4.1概述 14 4.2三相步電動機(jī)系統(tǒng)安裝注意事項(xiàng) 15 5. 異步電動機(jī)安全問題 16 6.結(jié)論 17 參考文獻(xiàn) 19 感 謝 20  1引言 由于電力的產(chǎn)生和應(yīng)用以及人們生產(chǎn)和勞動的機(jī)械化和自動化，電動機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。電動機(jī)是一種將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的通用產(chǎn)品。電機(jī)可分為兩類:交流電機(jī)和DC電機(jī)。直流電機(jī)按勵磁方式可分為串聯(lián)、并聯(lián)和復(fù)合勵磁，交流電機(jī)可分為異步電機(jī)和同步電機(jī)。從電源來看，它可以分為三相異步

9、交流電機(jī)和單相交流電機(jī)。三相異步交流電機(jī)一般稱為三相異步電機(jī)，三相異步電機(jī)是定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度之差，稱為三相異步電機(jī)。 工業(yè)生產(chǎn)和制造中使用的三相異步電動機(jī)經(jīng)常需要拖動許多負(fù)載，例如風(fēng)扇、泵和其他負(fù)載，并且經(jīng)常需要根據(jù)不同的需要調(diào)節(jié)速度。針對三相異步電動機(jī)的調(diào)速，對變極調(diào)速、變頻調(diào)速和變滑差比調(diào)速等調(diào)速方法進(jìn)行了簡單的研究。 電機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是指當(dāng)電機(jī)滿足拖動機(jī)械的運(yùn)行要求時(shí)，根據(jù)節(jié)能和提高綜合經(jīng)濟(jì)效益的原則，合理選擇電機(jī)類型、運(yùn)行方式和功率匹配，使電機(jī)能夠高效、低成本、良好的經(jīng)濟(jì)效益運(yùn)行。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提是滿足被拖動機(jī)械的要求，即滿足主機(jī)的要求。例如，電動機(jī)的起動性能、工作系統(tǒng)、工作環(huán)

10、境、噪聲和振動、制動、減速或調(diào)速等。應(yīng)與主機(jī)(設(shè)備)相適應(yīng)，以更好地節(jié)約電能。 1.1課題來源及研究意義 能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本資源。隨著能源短缺問題日益嚴(yán)重，世界各國都將人口、資源和環(huán)境列為當(dāng)今全球發(fā)展戰(zhàn)略的三大主題。如何節(jié)約能源和有效利用能源已經(jīng)成為世界關(guān)注的最重要的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電能已經(jīng)成為人類生產(chǎn)和生活的重要能源。在當(dāng)今世界，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能基本上是由電動機(jī)實(shí)現(xiàn)的。電器產(chǎn)品在風(fēng)機(jī)、水泵、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、輸送機(jī)械、各種機(jī)械設(shè)備、鐵路運(yùn)輸、社會生活等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用極大地推動了人類社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)步。 然而，與此同時(shí)，它也消耗大量的能源，并產(chǎn)生污染環(huán)境的負(fù)面影響。據(jù)國外消息

11、來源，美國、日本、法國和俄羅斯的電動機(jī)消耗的電能分別占工業(yè)總能耗的……和四川。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，全年英國整個(gè)工業(yè)的總能耗為，其中僅電動機(jī)的能耗就占了約。很明顯，如果能提高電動機(jī)的效率，一年內(nèi)就能節(jié)約電能。如果按消耗電能的噸排放量計(jì)算，一年內(nèi)可減少一萬噸向大氣的排放，有助于抑制溫室效應(yīng)，改善生態(tài)環(huán)境，同時(shí)節(jié)約能源。近年來，中國每年都在快速發(fā)展，能源消耗急劇增加，對環(huán)境和生態(tài)的影響日益嚴(yán)重。鑒于中國人均資源短缺、供給壓力和單位能耗是日本的兩倍左右，節(jié)能已成為中國的基本國策。在我國，電動機(jī)也是電能消耗最大的用戶和節(jié)能潛力最大的用戶。我國電動機(jī)總裝機(jī)容量超過1億臺，年耗電量約1億臺，約占當(dāng)年發(fā)電量的1億臺

12、。應(yīng)該指出，我國電動機(jī)的平均效率低于美國和加拿大，電動機(jī)系統(tǒng)的效率甚至更低。 顯然，提高電機(jī)效率等新技術(shù)可以大大節(jié)約能源和降低消耗。因此，面對我國建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家的前景，國家制定了《節(jié)能中長期專項(xiàng)規(guī)劃》。為實(shí)現(xiàn)規(guī)劃目標(biāo)，國家發(fā)展改革委啟動了“十一五”十大重點(diǎn)節(jié)能項(xiàng)目，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目在浙江大學(xué)博士論文第一章引言中列出。眾所周知，在眾多電機(jī)系列產(chǎn)品中，異步電機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、制造成本低、易于維護(hù)、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在上述行業(yè)、交通運(yùn)輸和社會生活領(lǐng)域廣泛應(yīng)用了100多年。 日本工業(yè)部1998年提供的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，就電動機(jī)的輸出值而言，異步電動機(jī)占電動機(jī)總輸出值的百分比。因此，

13、可以確定，以節(jié)能環(huán)保為導(dǎo)向的全球可持續(xù)發(fā)展的主題，從電動機(jī)的技術(shù)進(jìn)步出發(fā)，與異步電動機(jī)的廣泛應(yīng)用過程同步，具有技術(shù)更新和運(yùn)行效率不斷提高的特殊課題的研發(fā)一直是全球?qū)W術(shù)界和工程界的目標(biāo)。 1.2國內(nèi)外三相異步電機(jī)研究與應(yīng)用概況 20世紀(jì)80年代初，美國國務(wù)卿公司發(fā)明了節(jié)能電機(jī)，它不同于傳統(tǒng)的異步電動機(jī)系列。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改變，據(jù)說四川電機(jī)可以減少損耗，功率因數(shù)可以通過適當(dāng)選擇電容器來實(shí)現(xiàn)。 然而，通過對其工作原理的分析，可以看出三相難電機(jī)不能有效提高電機(jī)的性能。20世紀(jì)90年代初，一些學(xué)者提出了改進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)的想法。其中，楊鐘兵教授持有的發(fā)明專利“三相電容電機(jī)”是這一時(shí)期提出的自主創(chuàng)新成果。

14、楊鐘兵教授的發(fā)明是與浙江大學(xué)合作開發(fā)的，初步實(shí)現(xiàn)了一種新型三相電容式異步電動機(jī)的產(chǎn)品工程試驗(yàn)。本文系統(tǒng)深入的專項(xiàng)研究證明，三相電容式異步電動機(jī)具有幾乎相同的功率因數(shù)，可以有效削弱相帶的諧波動態(tài)電位，提高電動機(jī)效率，并可以通過改變起動電容值有效提高電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，有效地克服了兩組繞組相移角選擇不當(dāng)導(dǎo)致電機(jī)雜散損耗增加的缺陷。 因此，新型三相電容電動機(jī)無疑是異步電動機(jī)技術(shù)進(jìn)步的創(chuàng)新，也是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型節(jié)能電機(jī)。 1.3本文的主要研究內(nèi)容 基于新型三相電容式異步電動機(jī)的發(fā)明專利在其初始樣機(jī)小容量樣機(jī)研究中顯示出的高效節(jié)能的獨(dú)特優(yōu)勢及其在工程領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景，本文的研究課題

15、致力于在理論分析和工程實(shí)測研究相結(jié)合的基礎(chǔ)上分析其運(yùn)行機(jī)理，充分揭示和證實(shí)其優(yōu)異性能，并研究其優(yōu)異的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本研究旨在揭示新型異步電機(jī)領(lǐng)域單向系統(tǒng)的數(shù)值分析新方法，滿足優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求，展示基于全局優(yōu)化算法的新型異步電機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用原理。從而為中等容量樣機(jī)的設(shè)計(jì)和制造，特別是與抽油機(jī)配套的新型異步電動機(jī)的生產(chǎn)，提供相應(yīng)的電氣設(shè)計(jì)程序、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和有價(jià)值的工程結(jié)論。 同時(shí)也針對新型異步電動機(jī)其他應(yīng)用領(lǐng)域的研究與開發(fā)，為理論與仿真相結(jié)合的工程分析奠定基礎(chǔ)。全文主要包括以下幾個(gè)方面的工作。通過對三相電容式異步電機(jī)氣隙動態(tài)電位特性的分析，在與電機(jī)氣隙動態(tài)電位特性對比分析的基礎(chǔ)上，探討了三相電容式

16、異步電機(jī)在降低附加損耗和提高電機(jī)效率方面的優(yōu)異性能。進(jìn)一步研究了三相電容式異步電動機(jī)在實(shí)際工程條件下的氣隙動態(tài)電位特性，從而給出了選擇關(guān)鍵特性參數(shù)——工作電容的技術(shù)準(zhǔn)則，可應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)。為了掌握三相電容式異步電動機(jī)的動態(tài)運(yùn)行性能，深入探討了非線性動態(tài)電動機(jī)系統(tǒng)場路系統(tǒng)故障的數(shù)值分析方法。 以三相電容式異步電動機(jī)為典型實(shí)例，分別采用直接災(zāi)害法和間接災(zāi)害法對場對場系統(tǒng)災(zāi)害進(jìn)行瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)有限元分析，并在間接災(zāi)害法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對先導(dǎo)樣機(jī)進(jìn)行深入的有限元仿真分析。將動態(tài)計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較?；谌嚯姍C(jī)對稱繞組旋轉(zhuǎn)動勢的基本理論，分析了三相電容式異步電動機(jī)特有的電氣關(guān)系，如動勢、電動勢平衡

17、、功率、轉(zhuǎn)矩平衡、起動轉(zhuǎn)矩等。參考傳統(tǒng)三相異步電動機(jī)的電氣設(shè)計(jì)方案，構(gòu)建了新型異步電動機(jī)的電氣設(shè)計(jì)方案。以電動機(jī)的第一類三相電容式異步電動機(jī)和先導(dǎo)樣機(jī)的第一類三相電容式異步電動機(jī)為典型實(shí)例，進(jìn)行了理論分析和實(shí)際測量的對比研究，建立了三相電容式異步電動機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，提出了一種有效解決高復(fù)雜度電場逆問題的新的數(shù)值計(jì)算方法。利用改進(jìn)的新粒子群優(yōu)化算法，對典型樣機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對三相電容式異步電動機(jī)進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)測試。這包括三相電容式異步電動機(jī)與常規(guī)三相異步電動機(jī)工作特性的對比試驗(yàn)、三相電容式異步電動機(jī)與常規(guī)三相異步電動機(jī)調(diào)速特性的對比試驗(yàn)、三相電容式異步電動機(jī)的型式試驗(yàn)、三相電容式異步

18、電動機(jī)應(yīng)用于抽油機(jī)的高效節(jié)能性能指標(biāo)的對比試驗(yàn)研究。 2.三相異步電動機(jī)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 2.1三相異步機(jī)概述 本章以運(yùn)行機(jī)理分析為重點(diǎn)，分別對電機(jī)和三相雙值電容式異步電機(jī)的氣隙磁動勢進(jìn)行了分析和研究。通過對比分析，論述了三相雙值電容式異步電動機(jī)與電動機(jī)相比在降低附加損耗和提高電動機(jī)效率方面的優(yōu)異性能，并進(jìn)一步研究了樣機(jī)和產(chǎn)品工程實(shí)際條件下三相雙值電容式異步電動機(jī)的氣隙磁動勢特性。因此，本文總結(jié)并提出了適用于工程設(shè)計(jì)的工作電容選擇技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 2.2三相異步機(jī)運(yùn)行機(jī)理 基于創(chuàng)新技術(shù)的四川電機(jī)定子內(nèi)嵌兩套三相對稱繞組，其中一套稱為“控制繞組”(control winding)，直接連接到三相

19、電源，表示另一套繞組的每一相在與電容串聯(lián)后連接到三相電源，稱為“主繞組”。兩組繞組在空間中的位移相差60度。角度。。當(dāng)電機(jī)對稱運(yùn)行時(shí)，兩組繞組中的電流相等，相位差為60度。 為了合理簡化工程分析的需要，本文對電機(jī)氣隙磁動勢的分析是基于對偽繞組中定子和轉(zhuǎn)子電流正弦變化的以下理想化等效處理。假設(shè)集中在槽中心的均勻氣隙鐵芯不飽和，鐵芯中的磁壓降可以忽略不計(jì)。 2.3三相異步電機(jī)控制系統(tǒng) 整個(gè)控制系統(tǒng)由控制板、驅(qū)動板、PC機(jī)三相異步電動機(jī)(帶光電編碼器)、調(diào)壓器和220伏(50赫茲)交流電源組成。驅(qū)動板，調(diào)壓器的電源電壓為220伏，調(diào)壓器的輸出電壓在驅(qū)動板上整流，為IPM模塊逆變提供DC電壓

20、。連接電機(jī)和驅(qū)動板的三根以上導(dǎo)線上的電流為交流電流。因此，連接順序不是必需的，可以任意連接。只有三根電線U、V和W的連接順序是改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，并且不影響電機(jī)的正常旋轉(zhuǎn)。對于上述連接，建議用杜邦線連接2.5毫米見方以上的線路邏輯控制接口和電流反饋接口。串口與標(biāo)準(zhǔn)連接線硬件測試平臺的連線相連，如圖所示。 3.三相異步電動機(jī)系統(tǒng)對比試驗(yàn)結(jié)果分析 3.1 電流不同三相異步電動機(jī)計(jì)算結(jié)果及試驗(yàn)分析 異步電動機(jī)一是在一型三相異步電機(jī)基礎(chǔ)上,按其定子繞組特殊設(shè)計(jì)加工制造的,其有關(guān)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下： 試驗(yàn)一： 額定功率=800W 極對數(shù)P=3 額定電壓=240V 額定電流IN=2

21、.00A 定子槽數(shù)Q1=20 轉(zhuǎn)子槽數(shù)Q2=20 定子外徑D1=120mm定子內(nèi)徑Di1=75mm 氣隙g=0.25mm 轉(zhuǎn)子內(nèi)徑Di2=20mm 鐵心l=80mm 定子主相繞組位于槽的底部，輔助相繞組靠近槽。主相繞組和輔助相繞組是鏈?zhǔn)嚼@組，每相每極槽數(shù)q=2。 根據(jù)異步電機(jī)理論，采用變頻方法，轉(zhuǎn)差率為的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子可以等效于轉(zhuǎn)子導(dǎo)桿電阻率變?yōu)閷?shí)際值的靜止轉(zhuǎn)子。在這種情況下，轉(zhuǎn)子側(cè)的參數(shù)被轉(zhuǎn)換成定子頻率工廠，并且轉(zhuǎn)子側(cè)的感生電動勢、電阻和電抗都被放大到旋轉(zhuǎn)時(shí)間的倍數(shù)，使得由轉(zhuǎn)子電流建立的磁動勢不變?；谏鲜鲈?，二維時(shí)間諧波場分析方法中的有限元建模及其實(shí)現(xiàn)過程大大

22、簡化，該方法通過轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)子頻率使轉(zhuǎn)子靜止，場路間接重合。因此，本文對新型異步電動機(jī)負(fù)載下的場路耦合系統(tǒng)進(jìn)行了時(shí)間諧波分析，并對有限元計(jì)算得到的相關(guān)工作特性和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了全面系統(tǒng)的對比研究。繪制的曲線如圖所示。顯然，數(shù)值分析的模擬計(jì)算值和實(shí)測值相互驗(yàn)證，具有令人滿意的工程分析精度。 同理設(shè)計(jì)試驗(yàn)二： 額定功率=30W 極對數(shù)P=3 額定電壓=240V 額定電流IN=2.00A 定子槽數(shù)Q1=20 轉(zhuǎn)子槽數(shù)Q2=20 定子外徑D1=120mm定子內(nèi)徑Di1=75mm 氣隙g=0.25mm 轉(zhuǎn)子內(nèi)徑Di2=20mm 鐵心l=80mm 功率為80W時(shí)的

23、試驗(yàn)數(shù)據(jù)，起動電容對三相雙值電容式異步電動機(jī)起動電流和起 動轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線； 從測試結(jié)果可以看出，隨著啟動電容的增大，主繞組的電流不斷減小，而輔助繞組的電流不斷增大，但是線路電流開始減小，呈現(xiàn)最小值，然后上升的啟動轉(zhuǎn)矩總是不斷增大。有趣的是，當(dāng)啟動電容為工作電容的倍時(shí)，啟動電流最小，啟動電流倍數(shù)為，主繞組和輔助繞組對應(yīng)的啟動電流分別為額定電流的倍和倍，啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)明顯，這是新型高啟動轉(zhuǎn)矩異步電動機(jī)的優(yōu)異性能，從而為工程分析提供了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 本文通過對三相雙值電容式異步電動機(jī)獨(dú)特的基本電磁關(guān)系，即其磁動勢方程、電動勢平衡方程、功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程的深入分析和研究，參照三相異

24、步電動機(jī)常規(guī)電磁設(shè)計(jì)計(jì)算方案，編制了分析計(jì)算新型異步電動機(jī)運(yùn)行性能電磁設(shè)計(jì)程序，進(jìn)而設(shè)計(jì)制造符合工程要求的系列產(chǎn)品。以初始樣品800W和中試樣機(jī)80W為典型實(shí)例，基于本文構(gòu)建的電磁設(shè)計(jì)程序，在輕載至雙額定載荷的大范圍運(yùn)行工況下，對理論計(jì)算值和嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)研究得到的實(shí)測值進(jìn)行了系統(tǒng)深入的對比研究。結(jié)果表明，本文編制的電磁設(shè)計(jì)程序具有令人滿意的工程分析和計(jì)算精度，可應(yīng)用于工程實(shí)踐。同時(shí)，也證實(shí)了基于本發(fā)明專利的新型異步電動機(jī)具有優(yōu)異的運(yùn)行性能，如高功率因數(shù)、高效率和高起動轉(zhuǎn)矩。 3.2 調(diào)數(shù)不同三相異步電動機(jī)計(jì)算結(jié)果及試驗(yàn)分析 三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速是通過改變電動機(jī)定子的供電頻率來改變同步轉(zhuǎn)速來實(shí)

25、現(xiàn)交流電動機(jī)速度控制的一種方法。變頻調(diào)速調(diào)速調(diào)速范圍廣，平滑性好，靜態(tài)和動態(tài)特性好。是一種高效、高性能的理想調(diào)速技術(shù)。它是目前數(shù)控機(jī)床換刀機(jī)構(gòu)中廣泛使用的交流調(diào)速方法。它不僅有助于車床自動化，而且提高了加工精度，從而發(fā)展成為數(shù)控系統(tǒng)。 變頻調(diào)速是一種改變電機(jī)定子電源頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，變頻調(diào)速三相交流異步電動機(jī)得到越來越廣泛的應(yīng)用。它已經(jīng)取代了其他各種調(diào)速電機(jī)。然而，變頻調(diào)速三相異步電動機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、易于維護(hù)、性能良好、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 三相交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為: n=60fp1-s 在公式中，n是

26、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，f是電源頻率，f=50Hz，p是磁極數(shù)，s是我國的滑差比。從電機(jī)速度公式可以看出，要改變電機(jī)速度，可以改變電源頻率。改變磁極的數(shù)量；從三個(gè)方面改變滑移率。改變調(diào)速磁極的數(shù)量，即變極調(diào)速，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、易于實(shí)現(xiàn)、成本低但調(diào)速范圍不平滑的特點(diǎn)，因此速度變化非常大。改變了轉(zhuǎn)差率調(diào)速、變壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻調(diào)速和串級調(diào)速的方法，其中變壓調(diào)速具有速度范圍小、效率低的特點(diǎn)。轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻調(diào)速方法具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、電阻上的滑差功率損耗大、效率隨滑差比的增大而降低的特點(diǎn)，因此一般不采用。串級調(diào)速具有調(diào)速范圍大、損壞小、調(diào)速效率高、起動性能好，但可靠性低的特點(diǎn)。變頻調(diào)速是調(diào)速性能最好

27、、調(diào)速范圍最廣、效率高、穩(wěn)定性最好的三種方法之一。本文的速度控制系統(tǒng)采用變頻調(diào)速。 4.三相異步電動機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化分析 4.1概述 如前所述，三相雙值電容式異步電動機(jī)是一種新型高效、高功率因數(shù)的異步電動機(jī)，具有特殊的繞組結(jié)構(gòu)。雖然目前我國對此類電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了深入分析，但一般采用的分析方法仍然沿用傳統(tǒng)的異步電機(jī)分析計(jì)算方法，沒有充分考慮這種新型異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。此外，由于研究才剛剛開始，與其他類型的電機(jī)相比，學(xué)術(shù)界和工程界都沒有豐富的研究成果可供借鑒，無論是在工作原理的分析上還是在工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累上，當(dāng)然也沒有新型異步電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究成果。有鑒于此，基于新型異步

28、電動機(jī)生產(chǎn)的長期規(guī)劃需求，本章重點(diǎn)研究了三相雙值電容式異步電動機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論、優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和初步優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。首先，建立了三相雙值電容式異步電動機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。然后，提出了求解逆電磁場問題的數(shù)值計(jì)算理論和方法。最后，完成了典型樣機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 三相雙值電容式異步電動機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)多目標(biāo)、全性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，屬于反電磁場問題的研究范疇。顯然，電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電磁性能的復(fù)雜性決定了其優(yōu)化設(shè)計(jì)是計(jì)算電磁學(xué)的前沿研究課題之一。 如上所述，一般工程設(shè)計(jì)問題的目標(biāo)函數(shù)大多是具有多個(gè)極值點(diǎn)的非凸數(shù)學(xué)規(guī)劃問題。因此，傳統(tǒng)的確定性類搜索算法，如各種梯度類方法、模式搜索方法、單純形方法和方向加速方

29、法，很難找到這些問題的全局最優(yōu)解。因此，在反電磁場問題的分析和計(jì)算中，模擬退火算法、遺傳算法、進(jìn)化算法、禁忌搜索算法、粒子群算法、螞蟻算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等全局優(yōu)化算法的構(gòu)建已經(jīng)取得了一系列的研究成果。 然而，與確定性類優(yōu)化算法相比，這些新的隨機(jī)類全局優(yōu)化算法的致命弱點(diǎn)是收斂速度太慢。因此，如何提高這些算法的收斂速度是電磁逆問題優(yōu)化算法研究的主要方面。目前，雖然國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出了各種改進(jìn)措施或混合算法，但總的來說，現(xiàn)有算法的收斂速度仍然難以滿足工程電磁場逆問題數(shù)值計(jì)算的需要。另一方面，為了提高優(yōu)化設(shè)計(jì)精度，在求解反電磁場問題的過程中，通常采用數(shù)值計(jì)算方法來計(jì)算電磁裝置的性能指標(biāo)和相關(guān)參數(shù)。但是需

30、要指出的是，由于三相雙值電容式異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，采用數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行反問題計(jì)算過程中所必需的動、穩(wěn)態(tài)性能分析和參數(shù)計(jì)算完全需要大量的計(jì)算資源，從而給數(shù)值計(jì)算方法的應(yīng)用帶來了很大的困難。 電機(jī)運(yùn)行參考數(shù)據(jù) 4.2三相步電動機(jī)系統(tǒng)安裝注意事項(xiàng) 異步電動機(jī)的實(shí)際安裝過程中有許多環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)之間需要一定的連接操作。螺栓、螺母等。是異步電動機(jī)安裝過程中必須廣泛使用的附件，也是最基本的組件。根據(jù)以往的安裝經(jīng)驗(yàn)，一旦兩者安裝過緊，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，在電磁力等相關(guān)作用下，很容易出現(xiàn)金屬疲勞等問題。直接結(jié)果是螺紋滑線，在一定程度上降低了連接質(zhì)量。特別是，如果關(guān)鍵部件連接異常，很容易導(dǎo)致異步電機(jī)

31、在正常運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障。如果一個(gè)部件出現(xiàn)這種情況，其他部件也會隨著實(shí)際運(yùn)行時(shí)間的延長而受到影響，并且會逐漸出現(xiàn)松動現(xiàn)象，容易造成安全事故。在異步電動機(jī)的安裝過程中，有些螺母和螺栓具有一定的導(dǎo)電效果。必須小心安裝該零件。電熱效益和機(jī)械效益必須放在核心位置。在實(shí)際操作中，如果接觸面被氧化，在操作過程中將產(chǎn)生大量熱量。隨著熱量的增加，設(shè)備容易發(fā)生大面積氧化，結(jié)果明顯，即連接位置周圍溫度容易超過正常狀態(tài)，連接位置或相關(guān)部件容易燒毀，發(fā)生短路故障或相關(guān)斷開故障等。，這會影響異步電機(jī)的性能。 5. 異步電動機(jī)安全問題 異步電動機(jī)安裝是一項(xiàng)非常復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)，涉及到許多環(huán)節(jié)、許多過程和復(fù)雜的內(nèi)容。

32、如果你不注意，很容易埋下安全隱患。因此，在實(shí)際安裝和施工前，必須根據(jù)異步電動機(jī)的安裝要求制定完善的安裝計(jì)劃，并規(guī)定安裝人員和注意事項(xiàng)。同時(shí)，應(yīng)向相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交底，確保他們具有相關(guān)的設(shè)備安裝經(jīng)驗(yàn)。對于有安裝事故等問題的技術(shù)人員，在實(shí)際使用中必須小心處理。同時(shí)，為了提高實(shí)際安裝水平，也有必要組織安裝人員或后續(xù)施工操作人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，確保他們對異步電機(jī)安裝過程以及實(shí)際使用過程中常見的問題和不足有全面的了解。只有這樣，問題和故障的發(fā)生才能最小化。在安裝計(jì)劃中，確保評級是首要考慮因素。只有保證額定值，才能保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。如果電源頻率改變后電壓沒有改變，電機(jī)將會失效，如果情況嚴(yán)重，電機(jī)

33、將會燒壞。因此，技術(shù)人員在設(shè)計(jì)改造方案時(shí)，應(yīng)充分考慮工頻變化時(shí)的電壓變化。 另外，為了保證額定值，在電機(jī)啟動過程中，變頻控制器產(chǎn)生的輸出電流、啟動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩不能高于工頻電源的輸出電流、啟動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，應(yīng)參考電機(jī)的原始設(shè)計(jì)值。如果確定了總電壓，中間不能改變電源的頻率，否則會損壞高壓電源，嚴(yán)重時(shí)會直接燒毀電機(jī)。因此，如果在運(yùn)行過程中需要改變頻率，電壓應(yīng)同步調(diào)整。為了保證額定值，啟動電機(jī)時(shí)，必須保證變頻控制的各種參數(shù)不能高于工頻電源驅(qū)動的參數(shù)，芯片參數(shù)引腳圖； 變頻調(diào)速通常采用軟啟動技術(shù)，可以消除工頻啟動時(shí)產(chǎn)生的大電流和沖擊轉(zhuǎn)矩的影響。同時(shí)，能有效保護(hù)電機(jī)，降低電機(jī)故障率。間接影響是

34、保護(hù)電網(wǎng)。在高壓變頻器的設(shè)計(jì)中，它有自己完善的配套保護(hù)裝置。如果變頻器出現(xiàn)過流、過壓、過熱等異常情況，或者電路中存在短路、欠壓等故障，高壓變頻器可以自動檢測到這些問題，并結(jié)合檢測結(jié)果發(fā)出報(bào)警并采取保護(hù)措施，確保設(shè)備的安全。安裝過程中的許多常見問題都是細(xì)節(jié)問題。為了防止安裝細(xì)節(jié)出現(xiàn)問題，有必要結(jié)合安裝要求進(jìn)一步制定完善的規(guī)章制度，確保專業(yè)技術(shù)人員嚴(yán)格按照規(guī)章制度操作，避免人為操作的發(fā)生。同時(shí)，還需要落實(shí)安裝監(jiān)督機(jī)制，安排有經(jīng)驗(yàn)的人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場安裝監(jiān)督，以有效區(qū)分安裝過程中的主次現(xiàn)象，這對最終安裝驗(yàn)收的通過也有很大幫助。 6.結(jié)論 異步電動機(jī)的運(yùn)行特性決定了它的廣泛應(yīng)用，但異步電動機(jī)調(diào)速的方法和

35、手段仍在探索之中。為了實(shí)現(xiàn)異步電動機(jī)精確的速度控制和所需的功率輸出，本文對異步電動機(jī)調(diào)速的研究范圍主要集中在從硬件方面實(shí)現(xiàn)恒頻恒速。雖然已經(jīng)對異步電動機(jī)調(diào)速的動態(tài)運(yùn)行進(jìn)行了一些嘗試分析，并對不同的運(yùn)行模式進(jìn)行了仿真研究，但是為了提高異步電動機(jī)的恒定頻率和恒定速度，還有許多工作需要進(jìn)一步深化和改進(jìn)。具體研究內(nèi)容分別從以下幾個(gè)方面進(jìn)行: (1)目前，對異步電動機(jī)調(diào)速動態(tài)運(yùn)行的研究還不夠完善和深入。充分考慮了各種運(yùn)行模式，建立了一個(gè)完整的變頻調(diào)速異步電動機(jī)模型，以實(shí)現(xiàn)所需的速度，滿足現(xiàn)場要求。 (2)由于模擬實(shí)驗(yàn)是在理想環(huán)境下進(jìn)行的，實(shí)際使用會受到系統(tǒng)頻率、電壓、運(yùn)行環(huán)境和線路質(zhì)量的影響，導(dǎo)致模

36、型計(jì)算結(jié)果與電機(jī)實(shí)際運(yùn)行存在差距，在一些高速、高功率要求的工業(yè)生產(chǎn)活動中會造成不利影響，因此在實(shí)際使用中需要根據(jù)上述影響因素對計(jì)算模型進(jìn)行修正，以確保計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。這需要長期運(yùn)行總結(jié)和不同環(huán)境下的大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來進(jìn)行有針對性的計(jì)算，這是本研究中未涉及的一個(gè)領(lǐng)域。因此，接下來的研究工作需要在理論成果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 (3)隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，動態(tài)調(diào)速運(yùn)行的研究是一個(gè)新的方向。通過引入更多的方法，如無傳感器控制和人工智能控制，可以大大提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力和運(yùn)動精度。這使得變頻調(diào)速技術(shù)具有更廣闊的發(fā)展前景。 三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子繞組由于轉(zhuǎn)子繞組

37、和磁場之間的相對運(yùn)動而產(chǎn)生感生電動勢和電流，并與磁場相互作用以產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。與單相異步電動機(jī)相比，三相異步電動機(jī)運(yùn)行性能更好，可以節(jié)省各種材料。根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機(jī)可分為籠型和繞組型?；\型轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，已得到廣泛應(yīng)用。它的主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子上還設(shè)有三相繞組，三相繞組通過滑環(huán)和電刷與外部變阻器相連。調(diào)節(jié)變阻器的電阻可以提高電機(jī)的起動性能，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 參考文獻(xiàn) [1]李薇, 喬建偉, 來海豐.YAP系列增安型變頻調(diào)速三相異步電動機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用[J].電氣防爆, 2004 (3) :1-1

38、0. [2]YVF系列高壓變頻調(diào)速三相異步電動機(jī)技術(shù)條件 (機(jī)座號355-630) :GB/T 28562-2012[S]. [3]高壓三相籠型異步電動機(jī)能效限定值及能效等級:GB 30254-2013[S]. [4]鄭國麗, 周黎民, 鄧堯強(qiáng), 等.高效電機(jī)風(fēng)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化[J].電機(jī)與控制應(yīng)用, 2015, 41 (4) :62-65. [5]李賢明, 王同章, 周平.大功率高速電動機(jī)高效率低噪聲離心風(fēng)扇的研究與設(shè)計(jì)[J].防爆電機(jī), 2005, 40 (1) :9-11. [6]汪書蘋, 趙爭鳴, 馮徑.YKK355~630系列高壓三相異步電動機(jī)高效風(fēng)扇的設(shè)計(jì)[J].清華大

39、學(xué)學(xué)報(bào), 2009 (1) :9-12. [7]王天煜, 王鳳翔.大型異步電動機(jī)定子振動與模態(tài)分析[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2007, 27 (12) :41-45. [8]蘇湘君.電動機(jī)軸承異常分析及處理[J].華電技術(shù), 2009, 31 (1) :47-49. 致謝 [9] 楊宗豹.電機(jī)及拖動基礎(chǔ)[M].北京:冶金工業(yè)出版社, 2003. [10]許曉峰.電機(jī)及拖動基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社, 2000.  感 謝 大學(xué)生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實(shí)，當(dāng)我寫完這篇畢業(yè)論文的時(shí)候，有一種如釋重負(fù)的感覺，感慨良多。 首先誠摯的感謝我的論文指導(dǎo)老師。感

40、謝老師在忙碌的教學(xué)工作中擠出時(shí)間來審查、修改我的論文。還有教過我的所有老師們，你們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 在本次論文設(shè)計(jì)過程中，我的指導(dǎo)老師對該論文從選題，構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo),使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)中,老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵著我。這三年中還得到眾多老師的關(guān)心支持和幫助。在此，謹(jǐn)向老師們致以衷心的感謝和崇高的敬意！ 最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對本文進(jìn)行審閱，評議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。 感謝三年中陪伴在我身邊的同學(xué)、朋友，感謝他們?yōu)槲姨岢龅挠幸娴慕ㄗh和意見，有了他們的支持、鼓勵和幫助，我才能充實(shí)的度過了三年的學(xué)習(xí)生活。