Ansoft EM专题讨论（三）——异步启动永磁同步电机设计最近有感于论坛Ansoft版区学习的氛围越来越好了，这与各位版主的努力都是分不开的。看到前面两个专题中，我们的超版和技术精英们都做了很多工作，本着向大家学习的原则，我也来凑个热闹 本人在读研期间曾经涉猎过这种电机的设计与仿真，下面就把我很久以前做的一个练习分享给大家。做的不一定对，希望大家多多批评指正！这也是和大家学习的过程，望各位不吝赐教 其实，这种电机在实际设计过程中需要注意的问题还是很多的。很遗憾在校期间没能彻底解决这个领域的一些问题。这里也希望大家广泛针对该类电机的设计进行讨论和交流，向大家学习了! 下面先给出电机结构示意图 电机为典型的4极36槽结构，绕组为单层交叉，Y接形式，内置径向W型永磁体，采用冲片类型为DW315-50。具体的其他的电机参数将在RMxprt设计中给出区别于前面两位版主的纯V11仿真，该算例采用了Ansoft RMxprt V5.0版本与Maxwell V11.1版进行了简易的联合2D仿真。对新人而言，V5.0的界面更加人性化和易于上手，推荐新同学使用。 运用Ansoft RMxprt V5.0进行基本的电磁设计，输入相应电机参数反复调试运行。下面给出本例的参数设置
基本参数 定子内外径和槽形尺寸
转子内外径和磁钢设计
转子槽形和端环设计 以上需要补充说明的是Ansoft RMxprt V5.0的材料设置问题和绕组编辑问题 就材料设置而言，大家可以利用软件自带的.h-b文件自行添加所需要的硅钢片材料，主要是需要查找一些手册来添加磁化曲线和损耗曲线，用记事本的格式进行编辑添加，放在指定的文件夹中，即可在设计中引用，图例DW315-50的.h-b文件，要对应操作窗口的各项参数进行添加，方可正确使用
交流异步电动机制动的几种方式附原理案列 工业变频2009-06-16 16:00:42 阅读4628 评论1 字号：大中小订阅 一、再生回馈制动 再生回馈制动是在外加转矩的作用下，转子转速超过同步转速，电磁转矩改变方向成为制动转矩的运行状态。再生回馈制动与反接制动和能耗制动不同，再生回馈制动不能制动到停止状态。 二、反接制动 反接制动是在电机定子三根电源线中的任意两根对调而使电机输出转矩反向产生制动，或者在转子电路上串接较大附加电阻使转速反向，而产生制动。 三、能耗制动 电机在正常运行中，为了迅速停车，在电机定子线圈中接入直流电源，在定子线圈中通入直流电流，形成磁场，转子由于惯性继续旋转切割磁场，而在转子中形成感应电势和电流，产生的转矩方向与电机的转速方向相反，产生制动作用，最终使电机停止。于惯性继续旋转切割磁场，而在转子中形成感应电势和电流，产生的转矩方向与电机的转速方向相反，产生制动作用，最终使电机停止。 1.能耗制动的原理 如果三相异步电动机定子绕组断开三相电源后，则电机内无磁通势。从而电磁转矩＝0， 电动机在负载转矩作用下，自然停车，这是自然制动过程。 能耗制动的电路原理图如图5.22所示，三相异步电动机定子绕组切断三相交流电源后（1K 断开），同时，在定子绕组任意两相上接入直流电流( 也称直流励磁电流)，即接通开 关2K，从而在电机内形成一个不旋转的空间位置固定的磁通势，最大幅值为。在三相交流电源切断后的瞬间，电动机转子由于机械惯性其转速不能突变，而继续维持原 逆时针方向旋转。此时，直流电流产生的空间固定不转的磁通势相对于旋转的转子是一个旋转磁通势；旋转方向为顺时针，转速大小为。这种相对运动导致了转子绕组有 感应电动势，并产生电流和电磁转矩，根据左手定则可知，的方向与磁通势 相对于转子的旋转方向是一样的，但与转速的方向相反，电动机处于制动运行状态， 电机转速迅速下降，直到转速时，磁通势与转子相对静止，＝0, ＝0, , 减速过程结束，电动机将停转，实现了快速制动停车。如果负载是反抗性负载，则 电机转速将停车。如果负载是位能性负载，则电机转速时必须立即用机械抱
永磁同步电机控制方法以及常见问题永磁同步电机控制方法以及常见问题。永磁同步是电流源控制模式，电流源频率定了，当然转速也定了，所有你看的永磁同步设置多少转速计算出来也是多少转速。 1.掌握永磁同步电机的成熟控制方法和开发内容后如何转型 (1)仿真：连续simulink+线性电机模型仿真，离散模型+线性电机+线性电机模型，q 格式离散模型+线性电机模型，simplorer+ansoft+无位置开环和闭环q格式仿真，模拟实际电机的线性电机模型建立，matlabgui+simulink仿真。都是无位置开环切闭环模式，各种仿真变着花样玩，ekf，hfi，pll，atan，磁连观测，扩展反电视等各种无位置仿真。仿真和实际跑板子其实只要电流采样底层做得好，过调制出得来都可以和仿真对的上。 (2)电机参数识别，通过变频器激励与响应实现，其余的表示不靠谱，可以在电机启动前10s内辨识出来。没啥用。 (3) 控制性能优化，6次谐波自适应陷波滤波，sogi等手段。 (4) 压缩机驱动自动力矩补偿。
(5) svpwm简单快速实现与单电阻采样结合研究。 (6) 各种各样电机调试与性能测试，我调试的电机型号应该有上千款了，仅限于 10w-20kw永磁同步电机，都快调试吐了，测试电机单体性能，带变频器运行极限测试 2.永磁同步电机初始角设置的问题 电机控制的调试里除却方波驱动，基本都会有一个类似于超前角的变量，该变量非常重要，直接影响速度，效率和抖动性。改变该角可以降低输出转矩，但可能会带来其他问题。 旋转转子使d轴指向A+与A-的中心线，就找到了初始角！但是对模型的初始角修改一下之后，在同样Thet角下，转矩下降好多！现在问题是在在修改初始角之后输出转矩能够稳定吗？这个输出转矩应该是与负载大小有关! 修改后的初始角与原来A相反电势为0对应的初始角，他们对应的输出转矩一定会变化的，且修改后的初始角中设定的功率角不是真正的模型功率角；至于设定负载我还没尝试过，不过我觉得你说的应该是对的。 其实我刚开始主要是对修改初始角后模型输出转矩稳定性有疑问，按照你的说法现在转矩应该是稳定的！那么对于一个永磁同步电机模型，峰值转矩可以达到，但是要求的额定转矩却过大，当修改模型之后达到要求的额定转矩时，峰值转矩却达不到，敢问你觉得应该从方面修改模型？？或是我修改模型的思路有问题 3.永磁同步电机控制的建模问题讨论，如模型仿真慢、联合仿真问题、PI控制问题等 两种控制方式不一样的所有输出量不一样。 永磁同步是电流源控制模式，电流源频率定了，当然转速也定了，所有你看的永磁同步设置多少转速计算出来也是多少转速。 无刷电机是电压源控制模式，而且计算出来都是开环的。性能由空载转速，电阻，电感
三相异步电动机能耗制动系统设计
课程设计说明书 作者: hh 学号：jj 学院: kk 专业: pp 题目: 三相异步电动机能耗制动系统设计指导者：hh hh
目录 1、引言 (1) 1.1课程研究背景 (1) 1.2课程研究的价值 (1) 1.3课程设计的任务 (2) 2、三项异步电动机的基本结构和工作原理 (2) 2.1三项异步电动机的基本结构 (2) 2.1.1定子 (2) 2.1.2转子 (3) 2.2三项异步电动机的工作原理 (4) 3、三相异步电动机的能耗制动 (5) 3.1能耗制动的原理 (5) 3.2能耗制动的设计 (6) 3.2.1电器元件的选择 (6) 3.2.2计算与校验 (6) 3.2.3能耗制动原理图 (7) 3.3能耗制动的分析 (7) 3.3.1能耗制动特点[9] (7) 3.3.2能耗制动控制线路 (8) 结论 (8) 参考文献： (9)
1、引言 1.1课程研究背景 三相异步电动机又称三项感应电动机,它的应用非常广泛，几乎涵盖了农业生产和人类生活的各个领域。随着电气化、自动化技术的发展，三项异步电动机得到了越来越好的控制。 而电气化控制相较其他控制方法而言，更简洁便于操作，所以应用比较广泛。本课题的控制是采用PLC的梯形图编程语言来实现的。梯形图语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。 三相异步电动机切断电源后，由于惯性作用，转子需要经过一定时间才能停止旋转，这往往不能满足有些机械设备的工艺要求，造成运动部件的停机位置不准确，同时也影响生产效率的提高，因此必须对电动机采取有效的制动措施。停机制动方法有两大类，即机械制动和电气制动。机械制动是采用机械制动装置来强迫电机迅速停止，常用的有电磁抱闸制动和电磁离合器制动等。电气制动是使电动机产生一个与原来转子转动方向相反的制动转矩而使其迅速停止常用的有反接制动能、耗制动等[2]。 长期以来，能耗制动始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。由于能耗制动综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超出其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制[10]。 1.2课程研究的价值 特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩大了能耗制动的功能，使其具有很强的的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业，不管是农业还是工业，都有着举足轻重的作用。 随着科学技术的发展与不断进步，电气工程与自动化技术正以令人瞩目的发展快速的改变着我国的工业基础整体面貌。
永磁同步/异步电机的性能，你知道多少？ 时间：2017-03-18 06:25:32 来源：空压机网性质：转载作者：空压机网【推荐给朋友】 永磁同步电机与异步电机相比，具有明显的优势，它效率高，功率因素高，能力指标好，体积小，重量轻，温升低，技能效果显著，较好地提高了电网的品质因素，充分发挥了现有电网的容量，节省了电网的投资，它较好地解决了用电设备中“大马拉小车”现象。 1. 效率及功率因素
异步电机在工作时，转子绕组要从电网吸收部分电能励磁，消耗了电网电能，这部分电能最终以电流在转子绕组中发热消耗掉，该损耗约占电机总损耗的20~30%，它使电机的效率降低。该转子励磁电流折算到定子绕组后呈感性电流，使进人定子绕组中的电流落后于电网电压一个角度，造成电机的功率因数降低。另外，从永磁同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线(图1)可以看出，异步电动机在负载率（=P2/Pn）<50%时，其运行效率和运行功率因数大幅度下降，所以一般都要求其在经济区内运行，即负载率在75%-100%之间。
图为永磁同步电动机与异步电动机的效率和功率因数 a. 异步起动永磁同步电动机 b.异步电动机 永磁同步电机在转子上嵌了永磁体后，由永磁体来建立转子磁场，在正常工作时转子与定子磁场同步运行，转子中无感应电流，不存在转子电阻损耗，只此一项可提高电机效率4%~50%。由于在水磁电机转子中无感应电流励磁，定子绕组有可能呈纯阻性负载，使电机功率因数几乎为1.从永徽同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线(图1)可以看出，永磁同步电机在负载 率>20%时，其运行效率和运行功率因数随之变化不大，且运行效率>80%。 2. 起动转矩 异步电机起动时，要求电机具有足够大的起动转矩，但又希望起动电流不要太大，以免电网产生过大的电压降落而影响接在电网上的其他电机和电气设备的正常运行。此外，起动电流过大时，将使电机本身受到过大电做力的冲击，如果经常起动，还有使绕组过热的危险。因此，异步电机的起动设计往往面临着两难选择。 永磁同步电机一般也采用异步起动方式，由于永磁同步电机正常工作时转子绕组不起作用，在设计永磁电机时，可使转子绕组完全满足高起动转矩的要求，例如使起动转矩倍数由异步电机的1.8倍上升到2.5倍，甚至更大，较好地解决了动力设备中“大马拉小车”的现象。 3. 工作温升
第2章永磁同步电机结构及控制方法 2.1 永磁同步电机概述 永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机相同，但它以永磁体提供的磁通替代后的励磁绕组励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。因而它是近年来研究得较多并在各个领域中得到越来越广泛应用的一种电动机。 永磁同步电动机分类方法比较多：按工作主磁场方向的不同，可分为径向磁场式和轴向磁场式；按电枢绕组位置的不同，可分为内转子式(常规式)和外转子式；按转子上有无起绕组，可分为无起动绕组的电动机(用于变频器供电的场合，利用频率的逐步升高而起动，并随着频率的改变而调节转速，常称为调速永磁同步电动机)和有起动绕组的电动机(既可用于调速运行又可在某以频率和电压下利用起动绕组所产生的异步转矩起动，常称为异步起动永磁同步电动机)；按供电电流波形的不同，可分为矩形波永磁同步电动机和正弦波永磁同步电动机(简称永磁同步电动机)。异步起动永磁同步电动机用于频率可调的传动系统时，形成一台具有阻尼(起动)绕组的调速永磁同步电动机。 永磁同步伺服电动机的定子与绕组式同步电动机的定子基本相同。但根据转子结构可分为凸极式和嵌入式两类。凸极式转子是将永磁铁安装在转子轴的表面，如图 2-1(a)。因为永磁材料的磁导率十分接近空气的磁导率，所以在交轴(q 轴)、直轴(d 轴)上的电感基本相同。嵌入式转子则是将永磁铁安装在转子轴的内部，如图 2-1(b)，因此交轴的电感大于直轴的电感。并且，除了电磁转矩外，还有磁阻转矩存在。 为了使永磁同步伺服电动机具有正弦波感应电动势波形，其转子磁钢形状呈抛物线状，其气隙中产生的磁通密度尽量呈正弦分布；定子电枢绕组采用短距分布式绕组，能最大限度地消除谐波磁动势。永磁体转子产生恒定的电磁场。当定子通以三相对称的正弦波交流电时，则产生旋转的磁场。两种磁场相互作用产生电磁力，推动转子旋转。如果能改变定子三相电源的频率和相位，就可以改变转子的转速和位置。
永磁同步电机与异步电 机性能比较 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
永磁同步电机与异步电机性能比较 永磁同步电机与异步电机相比，具有明显的优势，它效率高，功率因素高，能力指标好，体积小，重量轻，温升低，技能效果显着，较好地提高了电网的品质因素，充分发挥了现有电网的容量，节省了电网的投资，它较好地解决了用电设备中“大马拉小车”现象。 1. 效率及功率因素 异步电机在工作时，转子绕组要从电网吸收部分电能励磁，消耗了电网电能，这部分电能最终以电流在转子绕组中发热消耗掉，该损耗约占电机总损耗的20~30%，它使电机的效率降低。该转子励磁电流折算到定子绕组后呈感性电流，使进人定子绕组中的电流落后于电网电压一个角度，造成电机的功率因数降低。另外，从永磁同步电机与异步电机的效 率及功率因数曲线(图1)可以看出，异步电动机在负载率（=P 2/P n ）<50% 时，其运行效率和运行功率因数大幅度下降，所以一般都要求其在经济 区内运行，即负载率在75%-100%之间。 (a) η--( P2/P n) (b) ? cos--( P2/P n) 图1 永磁同步电动机与异步电动机的效率和功率因数 1. 异步起动永磁同步电动机 2.异步电动机 永磁同步电机在转子上嵌了永磁体后，由永磁体来建立转子磁场，在正常工作时转子与定子磁场同步运行，转子中无感应电流，不存在转子 电阻损耗，只此一项可提高电机效率4%~50%。由于在水磁电机转子中无 感应电流励磁，定子绕组有可能呈纯阻性负载，使电机功率因数几乎为1.
从永徽同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线(图1)可以看出，永磁同步电机在负载率>20%时，其运行效率和运行功率因数随之变化不大，且运行效率>80%. 2. 起动转矩 异步电机起动时，要求电机具有足够大的起动转矩，但又希望起动电流不要太大，以免电网产生过大的电压降落而影响接在电网上的其他电机和电气设备的正常运行。此外，起动电流过大时，将使电机本身受到过大电做力的冲击，如果经常起动，还有使绕组过热的危险。因此，异步电机的起动设计往往面临着两难选择。 永磁同步电机一般也采用异步起动方式，由于永磁同步电机正常工作时转子绕组不起作用，在设计永磁电机时，可使转子绕组完全满足高起动转矩的要求，例如使起动转矩倍数由异步电机的1.8倍上升到2.5倍，甚至更大，较好地解决了动力设备中“大马拉小车”的现象。 3. 工作温升 由于异步电机工作时，转子绕组有电流流动，而这个电流完全以热能的形式消耗掉，所以在转子绕组中将产生大量的热量，使电机的沮度升高，影响了电机的使用寿命。 由于永磁电机效率高，转子绕组中不存在电阻损耗，定子绕组中较少有或几乎不存在无功电流，使电机温升低，延长了电机的使用寿命。4.对电网运行的影响 因异步电机的功率因数低，电机要从电网中吸收大量的无功电流，造成电网、翰变电设备及发电设备中有大量无功电流，进而使电网
三相异步电动机降压启动与能耗制动plc控制6203938
实习（实训）报告 实习（实训）名称：电气控制与PLC综合实践
实验部分 1三相异步电动机正反转的PLC控制实验 1.1 实验目的 1. 了解实验线路中各个设备和元器件的结构，工作原理及使用方法。 2. 通过对三相异步电动机正反转控制线路的接线，掌握由电路原理图接成实际操作电路的方法。 3. 掌握三相异步电动机正反转控制线路的工作原理和接线方法。 4. 熟悉线路故漳的分析及排除故障的方法。 1.2 实验设备 1、FX2N系列可编程序控制器主机； 2、计算机一台； 3、编程软件SWOPC-FXGP; 4、电机一台；继电器4个导线若干。 1.3 设计要求 按下按钮SB1电机启动，经过五秒后给电机断电两秒，之后电机自行启动并转向发生变化，按此过程循环，再按一下按钮SB1，电机停止运行。 1.4设计思想 要想实现三项异步电机的正反转只需改变其任意的两项。可以用PLC通过对继电器的控制来控制电机的转向。例如，当PLC使控制正转的继电器的线圈通电，使得其常开触点接通，从而使得电路中的正传线路与电机接触，实现正转。 在电路换向和电机连接方式转换过程中，有可能产生的两个接触器瞬间同时工作引起安全隐患的问题，所以需要考虑在转换电机运行状态时，需要加入一定的时间，来确保避免此类事件的发生。 1.5硬件设计 通过对上述内容的分析，可以确定有一个输入，两个输出。
表1-1 PLC I/O地址分配表 1.6异步电机的主电路图 实验的主电路图如图1-1所示:
图1-1 三相异步电机正反转控制实验 的主电路图 KM1是继电器1的常开触点，用来控制电机的正转；KM2是继电器2的常开触点，用来控制电机的反转。
三相异步电动机常见的制动方法 作者：骑着乌龟追蚂蚁，2007-5-31 10:47:00 发表于：《变频器与调速论坛》共有11人回复，1096次点击加为好友查看播客发送留言 最近公司在安装大型的行车,原理图上有电动机的几种制动方式,我在网上查了一下,与大家分享一下. 三相异步电动机切除电源后依惯性总要转动一段时间才能停下来。而生产中起重机的吊钩或卷扬机的吊蓝要求准确定位；万能铣床的主轴要求能迅速停下来。这些都需要对拖动的电动机进行制动，其方法有两大类：机械制动和电力制动。 1．机械制动 采用机械装置使电动机断开电源后迅速停转的制动方法。如电磁抱闸、电磁离合器等电磁铁制动器。 (1)电磁抱闸断电制动控制电路 电磁抱闸断电制动控制电路如图1所示.合上电源开关QS和开关K，电动机接通电源，同时电磁抱闸线圈YB得电，衔铁吸合，克服弹簧的拉力使制动器的闸瓦与闸轮分开，电动机正常运转。断开开关电动机失电，同时电磁抱闸线圈YB也失电，衔铁在弹簧拉力作用下与铁芯分开，并使制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，电动机被制动而停转。图中开关K可采用倒顺开关、主令控制器、交流接触器等控制电动机的正反转，满足控制要求。倒顺开关接线示意图如图2所示。这种制动方法在起重机械上广泛应用，如行车、卷扬机、电动葫芦(大多采用电磁离合器制动)等。其优点是能准确定位，可防止电动机突然断电时重物自行坠落而造成事故。 (2)电磁抱闸通电制动控制电路 电磁抱闸断电制动其闸瓦紧紧抱住闸轮，若想手动调整工作是很困难的。因此，对电动机制动后仍想调整工件的相对位置的机床设备就不能采用断电制动，而应采用通电制动控制，其电路如图3所示。当电动机得电运转时，电磁抱闸线圈无法得电，闸瓦与闸轮分开无制动作用；当电动机需停转按下停止按钮SB2时，复合按钮SB2的常闭触头先断开切断KM1线圈，KM1主、辅触头恢复无电状态，结束正常运行并为KM2线圈得电作好准备，经过一定的行程SB2的常开触头接通KM2线圈，其主触头闭合电磁抱闸的线圈得电，使闸瓦紧紧抱住闸轮制动；当电动机处于停转常态时，电磁抱闸线圈也无电，闸瓦与闸轮分开，这样操作人员可扳动主轴调整工件或对刀等。 机械制动主要采用电磁抱闸、电磁离合器制动，两者都是利用电磁线圈通电后产生磁场，使静铁芯产生足够大的吸力吸合衔铁或动铁芯(电磁离合器的动铁芯被吸合，动、静摩擦片分开)，克服弹簧的拉力而满足工作现场的要求。电磁抱闸是靠闸瓦的摩擦片制动闸轮．电磁离合器是利用动、静摩擦片之间足够大的摩擦力使电动机断电后立即制动。 2．电力制动 电动机在切断电源的同时给电动机一个和实际转向相反的电磁力矩(制动力矩)使电动迅速停止的方法。最常用的方法有：反接制动和能耗制动。 (1)反接制动。在电动机切断正常运转电源的同时改变电动机定子绕组的电源相序，使之有反转趋势而产生较大的制动力矩的方法。反接制动的实质：使电动机欲反转而制动，因此当电动机的转速接近零时，应立即切断反接转制动电源，否则电动机会反转。实际控制中采用速度继电器来自动切除制动电源。
《电机与拖动》 课程设计 三相异步电动机能耗制动系统System of three phase asynchronous motor energy consumption braking 学生姓名刘庆 _ 学生学号 20120501157 学院名称信电工程学院 专业名称电气工程及其自动化 指导老师韩成春 2015 年 1月 22日
摘要 本文介绍了基于三相异步电动机的制动方法——能耗制动。正常运行的电动机，切断电动机定子侧的三相交流电源，并将电动机的定子绕组任意两相出线端接到直流电源上，则直流电源将在定子内形成固定磁场，转子靠惯性旋转并切割此固定磁场，在转子绕组中产生感应电动势并形成感应电流，此电流与固定磁场相互作用，便产生电磁转矩，这个电磁转矩与转子转动方向相反，达到制动状态。转子动能消耗在转子电阻内，这个过程就是能耗制动。 关键词三相异步电动机；能耗制动；直流电源；制动转矩；定子绕组
目录 1、绪论 (1) 1.1 课题研究背景 (1) 1.2 课题研究意义 (1) 1.3 课程设计的目的和任务 (1) 2、三相异步电动机的结构和工作原理 (2) 2.1三相异步电动机的结构 (2) 2.2三相异步电动机的工作原理 (2) 2.2.2 转差率 (3) 3、三相异步电动机的能耗制动 (4) 3.1三相异步电动机能耗制动的原理 (4) 3.2三相异步电动机能耗制动电路 (4) 3.3 能耗制动过程分析 (6) 4、三相异步电动机的选取和制动参数的计算 (7) 4.1三相异步电动机的型号 (7) 4.3计算直流电压、电流以及串入电路的电阻值 (8) 4.4制动时间的确定 (9) 结论 (10) 心得 (11) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录1 (13) 附录2 (14) 致谢 (15)
1 绪论 1.1课程研究背景 三相异步电动机又称三项感应电动机,它的应用非常广泛，几乎涵盖了农业生产和人类生活的各个领域。随着电气化、自动化技术的发展，三项异步电动机得到了越来越好的控制。 而电气化控制相较其他控制方法而言，更简洁便于操作，所以应用比较广泛。本课题的控制是采用PLC的梯形图编程语言来实现的。梯形图语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。 在实际运用中,有些生产机械往往要求电动机快速,准确地停车,而电动机在脱离电源后由于机械惯性的存在,完全停止需要一段时间,但是这往往不能适应某些生产机械工艺的要求，如万能铣床、卧床镗床、电梯等。为提高生产效率及准确停位，要求电动机能迅速停车，这就要求对电动机采取有效措施进行制动。 电动机制动分二大类:机械制动和电气制动。 机械制动是在电动机断电后利用机械装置对其转抽施加相反的作用力矩(制动力矩)来进行制动.电磁抱闸就是常用方法之一,结构上电磁抱闸由制动电磁铁和闸瓦制动器组成.断电制动型电磁抱闸在电磁线圈断电后,利用闸瓦对电动机轴进行制动;电磁铁线圈得电时,松开闸瓦,电动机可以自由转动.这种制动在起重机械上被广泛采用。 电气制动是使电动机停车时产生一个与转子原来的实际旋转方向相反的电磁力矩(制动力矩)来进行制动.常用的电气制动有反接制动和能耗制动等。 机械制动是在电动机断电后利用机械装置对其转抽施加相反的作用力矩(制动力矩)来进行制动.电磁抱闸就是常用方法之一,结构上电磁抱闸由制动电磁铁和闸瓦制动器组成.断电制动型电磁抱闸在电磁线圈断电后,利用闸瓦对电动机轴进行制动;电磁铁线圈得电时,松开闸瓦,电动机可以自由转动.这种制动在起重机械上被广泛采用。 电气制动是使电动机停车时产生一个与转子原来的实际旋转方向相反的电磁力矩(制动力矩)来进行制动.常用的电气制动有反接制动和能耗制动等。 长期以来，能耗制动始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。由于能耗制
永磁同步电机与异步电机的比较 随着电力电子技术、新型电机控制理论和稀土永磁材料的快速发展，永磁同步电动机得以迅速的推广应用。永磁同步电机与普通异步速电机相比，具有如下优势： 1、效率高 这里所说的效率高不仅仅指额定功率点的效率离于普通三相异步电机，而是指其在整个调速范围内的平均效率。永磁同步电机的励磁磁场由永磁体提供，转子不需要励磁电流，电机效率提高，与异步电机相比，任意转速点均节约电能，尤其在转速较低的时候这种优势尤其明显。 2.启动转矩 永磁同步电机一般也采用异步起动方式，由于永磁同步电机正常工作时转子绕组不起作用，在设计永磁电机时，可使转子绕组完全满足高起动转矩的要求，例如使起倍1.8倍上升到2.5倍，甚至更大。 3.对电网运行的影响 因异步电机的功率因数低，电机要从电网中吸收大量的无功电流，造成电网翰变电设备及发电设备中有大量无功电流，进而使电网的品质因数下降，加重了电网及枪变电设备及发电设备的负荷，同时无功电流在电网、翰变电设备及发电设备中均要消耗部分电能，造成电力电网效率变低，影晌了电能的有效利用。同样由于异步电机的效率低，要满足翰出功率的耍求，势必要从电网多吸收电能，进一步增加了电两能量的损失，加重了电网负荷。在永磁电机转子中无感应电流励班，电机的功率因数高，提高了电网的品质因数使电网中不再需安装补偿器。同时，因永磁电机的高效率，也节约了电能。 4、体积小，重量轻 由于使用了高性能的永磁材料提供磁场，使得永磁电机的气隙磁场较感应电机大先增强，永磁电机的体积和重最较感应电机可以大大的缩小。例如11kW的异步电机重最为220kg，而永磁电机仅为92kg，相当于异步电机重量的45.8%。 5、故障率更低、使用普遍 由于使用了高性能的稀土永磁材料提供磁场，因此故障率更低，使用更加普遍为目前应用的主流电梯驱动电机，异步电机目前在客用电梯应用市场上已经完全淘汰，部分低端大载量货用电梯在使用！ 基于以上对比优势，目前，永磁同步电机它比普通三相异步电机更高效，更节能！
《三相异步电动机能耗制动控制线路的安装》“理实一体化” 课堂教学案例 电气工程系郝玉英 一、概述 （一）课程概述 《电机维修与控制》课程是根据农村电气化、电子电器应用与维修专业工作过程的实际需要来设计。三相异步电动机在各种电动机的应用中最广，需求量最大，在工业生产，农业机械化交通运输，国防工业等电力拖动装置中占有很大的比重，这是因为三相异步电动机具有结构简单，制造方便，价格低廉运行可靠等一系列优点，另外还具有较高的运行效率和较好的工作特性，能满足各行各业大多数生产机械的转动要求。因此，三相异步电动机的技术在我国有极为广泛的发展前景。 本课程是电气专业的核心课程。主要内容有“常用低压电器的拆装与检测”、“三相异步电动机启动控制”、“三相异步电动机制动、调速控制”、“典型机床电气控制电路适读与检修”、“单相异步电动机的启动与调速控制”共五个项目的学习。每一个项目学习以典型的工作任务为基础，按照企业工作流程进行，包括接受工作任务——信息收集（知识补充）——制定计划——实施过程——任务评价五个环节，使学生既掌握了知识和技能，又实现了学生职业能力的培养，最终达到本课程的教学目的。 （二）本次学习任务简介 通过本节课的学习，使学生了解能耗制动的有关知识，知道能耗制动的优点和缺点，以及能耗制动在生产、生活中的应用。学会设计三相异步电动机能耗制动的控制电路安装，并且对此电路进行研究。了解能耗制动在社会生产过程中以及生活中的应用。对学生将来从事电气维修工作具有重大意义。 二、“理实一体化”教学设计思路 （一）设计理念 《三相异步电动机能耗制动控制线路的安装》运用行动导向教学的理念，遵循理实一体化的教学要求，通过查阅电工维修手册确认操作标准，严格遵循企业实际的工作流程标准，突出实践教学，始终贯穿以学生为主体、教师为主导的教学思想。通过电工维修手册和教师根据实训室情况自行拍摄的视频，融知识的学习为解决实操过程的问题，为实训提供理论依据和有效分工。通过理论与实践一体化的学习，学生在实际操作中变知识的学习为运用知识解决实际工作问题，达到学以致用的学习效果。 （二）设计思路
课程设计说明书 作者: hh 学号：jj 学院: kk 专业: pp 题目: 三相异步电动机能耗制动系统设计指导者：hh hh
目录 1、引言 (1) 1.1课程研究背景 (1) 1.2课程研究的价值 (1) 1.3课程设计的任务 (2) 2、三项异步电动机的基本结构和工作原理 (2) 2.1三项异步电动机的基本结构 (2) 2.1.1定子 (2) 2.1.2转子 (3) 2.2三项异步电动机的工作原理 (4) 3、三相异步电动机的能耗制动 (5) 3.1能耗制动的原理 (5) 3.2能耗制动的设计 (6) 3.2.1电器元件的选择 (6) 3.2.2计算与校验 (6) 3.2.3能耗制动原理图 (7) 3.3能耗制动的分析 (7) 3.3.1能耗制动特点[9] (7) 3.3.2能耗制动控制线路 (8) 结论 (8) 参考文献： (9)
1、引言 1.1课程研究背景 三相异步电动机又称三项感应电动机,它的应用非常广泛，几乎涵盖了农业生产和人类生活的各个领域。随着电气化、自动化技术的发展，三项异步电动机得到了越来越好的控制。 而电气化控制相较其他控制方法而言，更简洁便于操作，所以应用比较广泛。本课题的控制是采用PLC的梯形图编程语言来实现的。梯形图语言是在可编程控制器中的应用最广的语言，因为它在继电器的基础上加进了许多功能、使用灵活的指令，使逻辑关系清晰直观，编程容易，可读性强，所实现的功能也大大超过传统的继电器控制电路。 三相异步电动机切断电源后，由于惯性作用，转子需要经过一定时间才能停止旋转，这往往不能满足有些机械设备的工艺要求，造成运动部件的停机位置不准确，同时也影响生产效率的提高，因此必须对电动机采取有效的制动措施。停机制动方法有两大类，即机械制动和电气制动。机械制动是采用机械制动装置来强迫电机迅速停止，常用的有电磁抱闸制动和电磁离合器制动等。电气制动是使电动机产生一个与原来转子转动方向相反的制动转矩而使其迅速停止常用的有反接制动能、耗制动等[2]。 长期以来，能耗制动始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。由于能耗制动综合了计算机和自动化技术，所以它发展日新月异，大大超出其出现时的技术水平。它不但可以很容易地完成逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制[10]。 1.2课程研究的价值 特别是超大规模集成电路的迅速发展以及信息、网络时代的到来，扩大了能耗制动的功能，使其具有很强的的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业，不管是农业还是工业，都有着举足轻重的作用。 随着科学技术的发展与不断进步，电气工程与自动化技术正以令人瞩目的发展快速的改变着我国的工业基础整体面貌。 与此同时，该技术的不断发展，对社会的生产方式、人们的生活方式和思想观念也产生了重大的影响，并在现代化建设中发挥着越来越重要的作用，它
淮阴工学院 课程设计说明书 作者: 俞晨羲学号：1121106125 学院: 机械工程学院 专业: 机械电子工程 题目: 三相异步电动机能耗制动系统设计指导者：高荣殷永华
目录 1 引言................................................. 错误！未定义书签。 2 能耗制动线路设计..................................... 错误！未定义书签。2.1能耗制动的基本原理.. (2) 2.2 能耗制动主体电路介绍 (2) 2.3能耗控制电路初选及改进 (4) 3能耗控制电路参数计算 (7) 3.1能耗制动状态机械特性 (7) 3.2三相异步电动机机械特性的三种表达式 (7) 3.3有关参数的计算 (9) 结束语 (10) 参考文献 (11)
1 引言 三相异步电机转子结构有笼型和绕线式两种。定子由定子铁芯，定子绕组和机座三部分构成。定子铁芯的作用作为电机磁路的一部分和嵌放定子绕组。铁芯一般采用导磁性良好，比损耗小的0.5mm厚的低硅钢片叠成。定子绕组是电机的电路，其作用是感应电动势，流过电流。定子绕组在槽内部分与铁芯间绝缘。转子由铁芯，转子绕组和转轴构成。转子铁芯是电机磁路的一部分，一般由0.5mm硅钢片冲制后叠压而成。转轴起支撑转子铁芯和输出机械转矩的作用。转子绕组有笼型和绕线式。本次设计主要用到笼型，重点介绍下笼型。在转子铁芯均匀分布的每个槽内各放置一根导体，在铁芯两端放置两个端环，分别把所有伸出槽外部分与端环连接起来。如果去掉铁芯剩下的绕组就像一个松鼠笼子。 三相异步电机之所以得到广泛应用，主要由于它结构简单，运行可靠，制造容易，价格低廉，兼顾耐用，而且有较高的效率和相当好的的工作特性。但是尚不能较大范围内平滑调速以及它必须从电网吸收之后的无功功率。 在交流电力拖动系统中, 异步电动机既可运行于电动状态, 又可运行于电磁制动状态, 随生产机械的不同要求而定。三相异步电动机的能耗制动, 是通过将运行在电动状态的异步电机的定子脱离交流电源时, 立即在定子两相绕组通入直流励磁电流的方法, 使定子产生静止磁场的。当转子由于惯性仍在旋转时, 其导体切割此磁场便感应电流并产生与转子转向相反的电磁制动转矩而实现制动。它广泛用于矿井提升及起重运输等生产机械上。 能耗制动是笼型电动机的制动方法之一，本设计就能异步电动机耗制动做下简要的探讨。
1.12 三相鼠笼式异步电动机能耗制动控制线路 为了避免较大的反接制动电流，三相交流异步电动机常采用能耗制动控制线路。能耗制动是指电动机在刚切除三相电源后，立即在定子绕组中接入直流电源产生一固定磁场，使转动着的转子切割固定磁场的磁力线产生制动力矩，使电动机的动能转换成电能并消耗在转子上的制动的方法。能耗制动按接入直流电源的控制方法，有时间原则控制和速度原则控制，相应的控制元件为时间继电器和速度继电器。
1.12 三相鼠笼式异步电动机能耗制动控制线路 （1）按时间原则控制的单向运行能耗制动线路 下图为三相交流异步电动机按时间原则控制的单向运行能耗制动线路，在电动机正常运行时，若按下停 止复合按钮SB1，接触器KM1线圈断电释放，电动机 脱离电源，同时KM2线圈、通电延时型时间继电器KT 线圈通电并自锁，直流经KM2的主触点接入定子绕组，建立固定磁场，进入能耗制动，当KT整定值到达时， 其延时断开常闭触点断开，切断KM2线圈回路，使 KM2和KT释放，能耗制动结束。线路中电阻Rp用于调 节直流制动电流，直流电流越大，制动力矩就越大， 但电流太大会对定子绕组造成损坏，一般根据要求可 调节其为电动机空载电流的3—5倍。
1.12 三相鼠笼式异步电动机能耗制动控制线路
1.12 三相鼠笼式异步电动机能耗制动控制线路 （2）按速度原则控制的可逆运行能耗制动控制线路。 下图为三相交流异步电动机按速度原则控制的可逆运 行能耗制动控制线路。 合上电源开关QS，根据工作需要按下正转或反转起 动按钮SB2或SB3，相应接触器KM1或KM2线圈得电并 自锁，电动机正常运行。此时速度继电器的正转或反 转触点KV1或KV2闭合，为停车接通KM3实现能耗制动 作准备。停车时，按下停止按钮SB1，KM1或KM2失 电，电动机定子绕组脱离三相交流电源。当SB1按到底 时，KM3线圈得电并自锁，电动机定子接入直流电源 进行能耗制动，电动机转速迅速下降，
基于FPGA的永磁同步电动机矢量控制IP核的研究 赵品志 摘要 论文首先分析了永磁同步电动机的数学模型及矢量控制的原理。研究了使用现代EDA工程设计方法，在FPGA上实现单芯片交流伺服控制系统的结构和具体实现方法。其次，详细分析了空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理，利用Verilog HDL硬件电路描述语言，编写了SVPWM、坐标变换、串行通信、位置检测等IP模块，并进行了仿真和验证。最后，将本文编写的主要SVPWM IP模块、串行通信、位置检测等IP模块在Quartus II 3.0软件中进行综合编译，并通过ByteBlaster II下载电缆将生成的网络表配置到NIOS II开发板上的Cyclone 系列FPGA EP1C20F400C7芯片中，经过实验测试，验证了所编写的IP模块的正确性。 关键词：矢量控制，空间矢量脉宽调制，FPGA，IP 引言 为满足现代数控系统技术与市场发展需求，伺服系统出现交流化、数字化、智能化三个主要发展动向。伺服系统按其采用的驱动电动机的类型来分，主要有两大类：直流伺服系统和交流伺服系统，其中交流伺服系统又可分为感应电动机伺服系统和永磁同步电动机交流伺服系统[1]。以直流伺服电机作为驱动器件的直流伺服系统，控制电路比较简单，价格较低。其主要缺点是直流伺服电机内部有机械换向装置，碳刷易磨损，维修工作量大，运行时易起火花，给电机的转速和功率的提高带来较大的困难。交流异步电机虽然价格便宜、结构简单，但早期由于控制性能差，所以很长时间没有在伺服系统上得到应用。随着电力电子技术和现代电机控制理论的发展，1972年，德国西门子的Blaschke提出了交流异步电动机的矢量控制理论。该理论通过矢量旋转变换和转子磁场定向，将定子电流分解为与磁场方向一致的励磁分量和与磁场方向正交的转矩分量，得到类似直流电动机的解耦的数学模型，使交流电动机的控制性能得以接近或达到他励直流电动机的性能。1980年，德国人Leonhard为首的研究小组在应用微处理器的矢量控制的研究中取得进展，使矢量控制实用化[2]。90年代以来，随着永磁材料性能的大幅度提高和价格的降低，永磁同步伺服电动机得到了长足的发展。交流伺服系统采用永磁同步伺服电机作为驱动器件，可以和直流伺服电机一样构成高精度、高性能的半闭环或全闭环控制系统，由于永磁同步伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前永磁同步交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，伺服技术取得的突破可以归结为：交流伺服取代直流伺服、数字控制取代模拟控制[3][4]。 最初，交流伺服电机的变频调速都是由分立器件实现的，不可避免地存在温漂、老化等问题。这种方法所使用的器件数目非常多，而且结构也很复杂，这就使得系统的可靠性、精度很难保证在一个较高的水平。另外，用分立元件实现数字脉宽调制需要使用波形发生器，而分立元件的工作频率有限，因而很难实现高性能高精度的数字脉宽调制。利用分立元件实现较复杂的脉宽调制技术（如SVPWM）有很大的困难，复杂的逻辑关系难以实现。这些都驱使人们寻求其它实现数字脉宽调制的方法。其中单芯片系统（SOPC）使这种想法成为可能，在单芯片上可以实现复杂而精确的逻辑运算，运算速度比分立元件高得多，因而越来越受到人们的重视。本文对实现SOPC有很大帮助，利用Quartus软件生成的网络表可以直接用于芯片的生产[5]。
《机床电气线路安装与维修》电子教案（项目六） 【项目名称】 三相异步电动机制动控制电路的安装与调试 【教学目标与要求】 一、知识目标 1．了解速度继电器的结构，理解其工作原理； 2. 理解三相异步电动机制动控制电路工作原理； 3．掌握制动概念。 二、能力目标 1．能够识别、选择、安装、使用速度继电器； 2．三相异步电动机反接制动控制电路线路安装与调试； 3. 电路一般故障排除 三、素质目标 1. 培养学生解决实际问题的工作能力； 2. 具备安全生产和环保意识等职业素养。 四、教学要求 学会三相异步电动机制动控制电路安装、调试及一般故障排除。 【教学重点】 速度继电器的文字和图形符号、使用及故障检测方法，制动的概念，三相异步电动机制动控制电路安装、调试及一般故障排除。 【难点分析】 三相异步电动机制动控制电路分析，故障原因及排除。 【分析学生】 1．具备识读电路图的能力和基本操作技能； 1
2．能熟练使用电工常用仪器仪表和工具； 3．学生对低压电器比较熟悉，但还需要通过电路安装、调试来进一步熟悉低压电器。【教学设计思路】 教学方法：演示法、讲练法、归纳法；做中教、做中学、做中评。 【教学资源】 常用低压电器、常用电工仪器仪表、常用电工工具；维修电工实训装置。 【教学安排】 利用6学时完成本项目 教学步骤：教师演示常用电工仪器仪表、常用电工工具使用方法，讲解常用低压电器工作原理及使用方法；讲解三相异步电动机制动控制电路工作原理；学生分组进行线路的安装、调试，独立完成故障排除，教师指导安装、调试、排故并评定学生成绩。 【教学过程】 一、复习旧课 已学的低压电器；常用电工仪器仪表及电工工具的使用方法；电路安装、调试、故障排除的方法；元器件安装、线路布线及检查的方法。 二、导入新课 当电动机需要停机时，就要断开电源，但是由于电动机转子转动的惯性作用，电动机不会马上停止转动，而是需要转动一段时间才会完全停下来。这种情况对于那些需要电动机立即停止的生产机械是不适宜的，比如万能铣床需要立即停转、起重机吊钩需要准确定位等，另外停车需要的时间长也会使生产效率下降。为了满足生产机械的即时停车和提高生产效率，就需要对电动机进行制动。本项目学习三相异步电动机制动控制电路的安装、调试、运行及故障排除。 三、新课教学 1．元器件的认识、安装与使用 掌握速度继电器的文字符号和图形符号，了解其工作原理，学会安装与使用方法。 2