扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计
题目：变频器在印染机械多电机同步调速系统中应用课程：电力拖动自动控制系统
专业：电气工程及其自动化
班级：电气0902
学号：091302246
姓名：
指导教师：吴远网王永华
完成日期：2013-03-15
第一部分
任
务
书
电力拖动自动控制系统课程设计任务书
一、课程设计的目的
通过电力拖动自动控制系统的设计、了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求，并巩固交直流调速系统课程的所学内容，初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。为今后从事技术工作打下必要的基础。
二、课程设计的要求
1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求。
2、掌握控制系统设计制图的基本规范，熟练掌握电气控制部分的新图标。
3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。
4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。
三、课程设计的内容
完成某一给定课题任务，按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。
四、进度安排：共1.5周
本课程设计时间共1.5周，进度安排如下：
1、设计准备，熟悉有关设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1.5天）
2、分析控制要求、控制原理设计控制方案（1.5天）
3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。（2天）
4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。（1.5天）
5、整理图纸、写课程设计报告。（1.5天）
五、课程设计报告内容
完成下列课题的课程设计及报告（课题工艺要求由课程设计任务书提供）
1、退火炉温度控制系统
2、变频液位自动控制系统设计
3、变频流量自动控制系统设计
4、变频供水系统设计
5、变频调速恒张力控制系统设计
6、变频器在温度控制系统中的应用
7、线缆设备恒张力变频器控制设计
六、参考书
1、陈伯时主编电力拖动自动控制系统(第二版) 机械工业出版社1992
2、陈伯时, 陈敏逊交流调速系统机械工业出版社1998
3、张燕宾著SPWM变频调速应用技术机械工业出版社1997
4、王兆义主编《可编程控制器教程》主编
5、徐世许主编《可编程控制器教程原理、应用、网络》主编
6、《工厂常用电气设备手册》（第2版）上、下册中国电力出版社
第二部分
课
程
设
计
报
告
目录
一印染机械多电机同步调速系统方案设计 (6)
（一）概述 (6)
（二）系统控制要求 (6)
（三）系统控制方案设计 (7)
二系统硬件选型 (10)
（一）PLC选型 (10)
（二）变频器选型 (12)
（三）传感器选型 (13)
（四）同步控制器选型 (13)
三印染机械多电机同步调速系统的原理图 (16)
（一）主电路 (16)
（二）PLC控制电路 (17)
（三）变频器控制电路 (19)
四印染机械多电机同步调速系统变频器的故障分析 (20)
五设计小结 (21)
六参考文献 (22)
一、印染机械多电机同步调速系统方案设计
（一）概述
随着电力电子技术以及工业自动控制技术的发展,使得交流变频调速系统在工业电机拖动领域得到了广泛应用。另外,由于PLC的功能强大、容易使用、高可靠性,常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。此处的设计就是利用变频器和PLC实现印染机械多电机同步调速系统的控制。
变频器技术是一门综合性的技术,它建立在控制技术、电子电力技术、微电子技术和计算机技术的基础上。它与传统的交流拖动系统相比,利用变频器对交流电动机进行调速控制,有许多优点,如节电、容易实现对现有电动机的调速控制、可以实现大范围内的高效连续调速控制、实现速度的精确控制。容易实现电动机的正反转切换,可以进行高额度的起停运转,可以进行电气制动,可以对电动机进行高速驱动。完善的保护功能:变频器保护功能很强,在运行过程中能随时检测到各种故障,并显示故障类别(如电网瞬时电压降低,电网缺相,直流过电压,功率模块过热,电机短路等),并立即封锁输出电压。这种“自我保护”的功能,不仅保护了变频器,还保护了电机不易损坏。
本课题就是应该PLC和变频器，设计印染机械多电机同步调速系统。PLC的作用是对系统进行控制，而变频器的作用则是对电机进行调速，最终达到维持多电机同步运行的目的。
（二）系统控制要求
变频调速在印染行业中应用有以下特点：
1、运行环境差
印染设备运行环境一般很差，潮湿度大（相对湿度可达90%以上），环境温度高（有时变频器周围温度可达50℃以上），“织物尘”多，这就要求变频器的防护等级要高，同时变频器及相应的控制设备尽量与印染机械隔离，并增加通风降温设施。
2、工作制式是长期连续工作制
印染机械是长期连续运行的，即要求“常年不停机”，每次停机除减少产量外，还会产生大量的次品，因此要求变频器及相应的电控设备具有长期不出故障的高可靠性。
3、起动平稳且各电机的起动时间应一致
印染机械一般是多电机同步运行，各电机功率差别较大（从几百瓦到几十千瓦），所带负载差别亦较大，要想使电机同时起动并在相同的时间内达到工艺要求的转速，即各电机在起动阶段就达到同步运行，就要根据电机功率大小及所带负载情况对各变频器的加速时间、起动频率、转矩提升等进行合理的设置。
4、快速制动
由于各电机负载差别较大，若停车时各电机自由运行，会由于惯性差别较大而使各电机完全停车的时间不一致，造成布料撕裂或布料堆积引起机械故障，同时还会对下次开车增加难度。因此除对变频器的有关参数进行合理的设置外，还要根据各变频器的功率配备合理的制动电阻，使各电机快速停车。
（三）系统控制方案设计
印染机械有烧毛机、退浆机、退煮漂联合机、打底机、显色皂洗机、水洗机、印花机、布铗丝光机、烘干机等多种，品种千差万别，功能各不相同，电机数量及功率差别较大（电机功率一般在0.6kW～40kW范围内），但就其电气传动原理而言，却是大同小异。现以比较简单的LMH101烘干机为例来说明，如图1-1所示。
布料经上浆槽由轧车电机拖进1#烘干机，在进行烘干之前，先经过张力架（也叫松紧架），布料从1#烘干机出来之后再经张力架进入2#烘干机，从2#烘干机出来之后经张力架和落布架落入出布车，整个工作过程结束。
图1-1烘干机示意图
在烘干机中通常将轧车电机作为主令单元，而其它电机全部作为从动单元，主令单元没有张力架，是全机速度的基准，各从动单元都有各自的张力架，要根据布张力的大小调整相应电机变频器的给定频率，使之与主令机同步运行。张力架可以上下活动，布料太紧时，张力加大，张力架向下移动，需要使张力架后面的电机变慢或张力架前面的电机变快；布料松时张力减小，张力架向上移动，需要使后面的电机变快或使前面的电机变慢。
应当注意，不一定将第一台电机作为主令机。哪台电机作为主令机应根据电机功率和工艺要求由印染机械制造厂决定，张力架是控制前面的电机还是控制后面的电机应根据主令机的位置及张力架的位置决定。
烘干机四台电机功率为：轧车5.5KW，1#烘干2.2KW，2#烘干2.2KW，落布1.1KW，主电路如图1-2所示。
电机容量由印染机械厂提供，为便于同步，一般选用容量较大的电机，即存在着大马拉小车现象，除非机械有故障不会出现过载现象，因此变频器的容量只须与各单元的电动机容量相符即可。
图1-2 LMH101烘干机同步调速系统的主电路
印染机械的同步控制并非纯理论上的使各电机的线速度完全一致。布料在加工过程中，要进行蒸、煮、酸洗、碱洗、上浆、水洗、上色等多种工艺。由于布料的品种不同，加工工艺不同，存在着布料缩水及伸长现象。有些工艺要缩水，有些工艺要伸长，实际上各电机的线速度并不完全相同，要根据布的张力来调节各电机的速度。反馈信号是不断变化的。
因此，在稳定时除了UG1保持不变外，其它各变频器的频率给定信号（UG2、UG3、UG4、UG5）也是不断变化的。整个系统维持动态平衡，达到所谓的同步运行。
由图1-1可知，布料的张力可以从张力架的位置反映出来，然后通过传感器得到偏差信号UF，反馈到控制中心，控制中心将反馈信号UF与标准给定信号UG比较后给出各变频器的频率给定信号，控制各变频器运行。同步控制示意图如图1-3所示。
反馈信号UF可以是电阻、电流或电压信号，信号的种类及大小随传感器品种不同而异，同步控制中心的任务是根据反馈信号UF提供各变频器的给定信号，对于不同的反馈信号，控制中心对信号的处理方式有区别，但最终都是处理成变频器能接受的直流电压信号（例如0～10V）或直流电流信号（例如4～20mA）。
另外，也可以用专用的同步控制器来完成，但当实际的反馈信号与同步控制器所要求的反馈信号不一致时，需要先对反馈信号进行处理。
图1-3同步控制示意图
二、系统硬件选型
（一）PLC的选型
1、机型的选择
PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的PLC；其它情况则最好选用模块式结构的PLC。对于开关量控制以及以开关量控制为主、带少量模拟量控制的工程项目中，一般其控制速度无须考虑，因此，选用带A/D转换、D/A转换、加减运算、数据传送功能的低档机就能满足要求。而在控制比较复杂，控制功能要求比较高的工程项目中（如要实现ＰＩＤ运算、闭环控制、通信联网等），可视控制规模及复杂程度来选用中档或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统以及整个工厂的自动化等。对于一个大型企业系统，应尽量做到机型统一。这样，同一机型的PLC模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理；同时，其统一的功能及编程方法也有利于技术力量的培训、技术水平的提高和功能的开发；此外，由于其外部设备通用，资源可以共享，因此，配以上位计算机后即可把控制各独立系统的多台PLC联成一个多级分布式控制系统，这样便于相互通信，集中管理。
2、输入/输出的选择
PLC的输入/输出选择包括以下几部分：
1）确定I/O点数
根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时，应再增加10%～20%的备用量，以便随时增加控制功能。对于一个控制对象，由于采用的控制方法不同或编程水平不同，I/O点数也应有所不同。2）开关量输入/输出
通过标准的输入/输出接口可从传感器和开关（如按钮、限位开关等）及控制（开/关）设备（如指示灯、报警器、电动机起动器等）接收信号。典型的交流输入/输出信号为24～240V，直流输入/输出信号为5～240V。
3）模拟量输入/输出
模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力，并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为－10～＋10V、4～20mA或10～50mA。4）特殊功能输人/输出
5）智能式输入/输出
3、PLC存储器类型及容量选择
PLC系统所用的存储器基本上由PROM、E-PROM及PAM三种类型组成，存储容量则随机器的大小变化，一般小型机的最大存储能力低于6kB，中型机的最大存储能力可达64kB，大型机的最大存储能力可上兆字节。使用时可以根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型，必要时也可专门进行存储器的扩充设计。
PLC的存储器容量选择和计算的第一种方法是：根据编程使用的节点数精确计算存储器的实际使用容量。第二种为估算法，用户可根据控制规模和应用目的，按照表4的公式来估算。为了使用方便，一般应留有25%～30%的裕量，获取存储容量的最佳方法是生成程序，即用了多少字。知道每条指令所用的字数，用户便可确定准确的存储容量。
4、软件选择
在系统的实现过程中，PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能有所了解。通常情况下，一个系统的软件总是用于处理控制器具备的控制硬件的。但是，有些应用系统也需要控制硬件部件以外的软件功能。例如，一个应用系统可能包括需要复杂数学计算和数据处理操作的特殊控制或数据采集功能。指令集的选择将决定实现软件任务的难易程度。可用的指令集将直接影响实现控制程序所需的时间和程序执行的时间。
5、支撑技术条件的考虑
选用PLC时，有无支撑技术条件同样是重要的选择依据。支撑技术条件包括下列内容：
1）编程手段
2）进行程序文本处理
3）程序储存方式
4）通信软件包
6、PLC的环境适应性
（二）变频器选型
1、变频器简介
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电电源变换为另一频率的电能控制装置。可分为交——交变频器，交——直——交变频器。交——交变频器可直接把交流电变成频率和电压都可变的交流电；交——直——交变频器则是先把交流电经整流器先整流成直流电，再经过逆变器把这个直流电流变成频率和电压都可变的交流电。
为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。一般逆变器是把直流电源逆变为一定的固定频率和一定电压的逆变电源。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器主要是由主电路、控制电路组成。
主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
2、变频器选型
通用变频器的选择包括通用变频器的型式选择和容量选择两个方面，选择的原则是：首先其功能特性能保证可靠地事项工艺要求，其次是获得较好的性能价格比。通用变频器类型的选择要根据负载特性进行。对于风机、泵类等平方转矩，低速下负载转矩较小，通常可选择专用或普通功能型通用变频器。对于恒转矩类负载或有较高静态转速精度要求的机械应选用具有转矩控制功能的高功能型通用变频器，这种通用变频器低速转矩、静态机械特性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机特性。为了实现大调速比的恒转矩调速，常采用加大通用变频器容量的办法。对于要求精度高、动态性能好、速度响应快的生产机械（如造纸机械、注塑机、轧钢机等），应采用矢量控制或直接转矩控制型通用变频器。
此次课程设计选择两台变频器，互为备用，保证系统可靠运行。变频器选FR—E540—2.2KW三菱变频器。
（三）传感器选型
要用张力架的上下移动来直接控制变频器是不可能的，必须用传感器来将张力架的上下移动变成相应的物理量变化，如电阻、电压或电流的变化。用于印染机械的传感器可根据是否与张力架有机械连接分为接触式与非接触式两大类。接触式传感器是由张力架的上下移动而带动旋转的电位器、旋转变压器及各类专用的传感器等，优点是稳定性好，线性度较高；缺点是除旋转变压器外，多数都是由张力架带动线绕电位器旋转，不同的传感器，只是对电阻信号的处理方式不同（可处理成正负电压信号或正负电流信号），电位器体积小，机械强度差，再加上每日24小时连续工作，很容易损坏，故障率较高，并且电位器长期放在潮湿、灰尘多且含有酸碱蒸气的环境中，也是容易损坏的原因之一。
非接触式传感器主要有超声波传感器、涡流式线位移传感器等，靠非接触式来探测张力架的位置，变成相应的电压信号输出，一般将传感器整体用环氧树脂密封在塑料容器中，与外界彻底隔离，又没有机械接触，故障率很低，被广泛采用，缺点是对温度比较敏感，温度变化对参数影响较大，因此应尽量避免在温差较大的场合使用。为了保证设备的安全，在张力太大或太小时应全机停车，停车由限位开关来完成，除了主令电机外，其它电机的拖动系统都安装张力架，限位开关和传感器安装在一起，限位开关动作时，发出停车信号，使全机停车。非接触式传感器也可以不装限位开关，根据传感器信号的大小由模拟电子线路驱动中间继电器，再由中间继电器的触点控制停车。（四）同步控制器选型
一、SLC04C22A（B）同步控制器的功能
功能实用，抗干扰能力强，稳定可靠。具有如下特点：
1、该设备由四个单元组成，一路内部主给定，一路外部主给定，四路外部反馈给定反馈采用0-10V内部电源。
2、内部主给定GD可采用UP、DOWN键调整。
3、参数自动记忆，掉电不丢失。
二、端子说明
1#：L工作电源端（220V～）。
2#：N工作电源端（220V～）。
3#：TC继电器J的常开触点，系统开机时动作。
4#：TA继电器J的公共端。
5#：TB继电器J的常闭触点。
6#：GND四单元地。
7#：V4第四单元输出端（0-10V）。
8#：GND第三单元地。
9#：V3第三单元输出端（0-10V）。
10#：GND第二单元地。
11#：V2第二单元输出端（0-10V）。
12#：GND第一单元地。
13#：V1第一单元输出端（0-10V）。
14#：VF1反馈给定一输入端（A型-5 V～+5 V / B型0～10V）。
15#：VF2反馈给定二输入端（A型-5 V～+5 V / B型0～10V）。
*16#：GND反馈给定电源（A型-5 V / B型地）。
*17#：+10V反馈给定电源（A型+5 V / B型+10 V）。
18#：VF3反馈给定三输入端（A型-5 V～+5 V / B型0～10V）
19#：VF4反馈给定四输入端（A型-5 V～+5 V / B型0～10V）。
20#：GND反馈给定三、四输入地。
21#：+10V外部主给定电源。
22#：GI外部主给定输入端。
23#：GND外部主给定电源地。
24#：UP升速端子。（公共端为GND）
25#：DOWN减速端子。（公共端为GND）
26#：RS启动控制端子。（公共端为GND）
* 特别提示：04C22A型与04C22B型的区别在于B型的16# 端子为GND、17# 端子为+10V。A 型的16# 端子为-5V、17# 端子为+5V。
三、印染机械多电机同步调速系统的原理图
（一）主电路
烘干机四台电机功率为：轧车5.5KW，1#烘干2.2KW，2#烘干2.2KW，落布1.1KW，主电路如图3-1所示。
电机容量由印染机械厂提供，为便于同步，一般选用容量较大的电机，即存在着大马拉小车现象，除非机械有故障不会出现过载现象，因此变频器的容量只须与各单元的电动机容量相符即可。
图3-1 主电路
（二）PLC控制电路
LMH101轧水烘干机电控柜控制电路的接线图如图3-2所示。
图中按钮SB11为外部停车按钮，SQ2～SQ4为限位开关。控制线路的工作过程读者自行分析。
在电机数量较多的同步调速控制系统中，一般采用PLC的输出控制中间继电器，再用中间继电器的触点控制变频器和信号灯。以上电路使用施耐德PLC控制后，图3-1所示的主电路改为图3-3，图3-2所示的控制电路如图3-3所示。
在图3-3中，1SB～4SB为各电机的预选按钮，增加了按钮SB5为电机全选按钮，在系统正常运行与停车时，SB5用得较多。SB3为外部停车按钮，当外部停车按钮较多时，各停车按钮可以串联，也可以全部都接在PLC的输入端，并相应修改程序。
图3-2 PLC控制电路图
图3-3 PLC端子接线图
（三）变频器控制电路
变频器的作用是用于电机的起、停和调速控制，其控制电路图图3-4。
图3-4 变频器控制电路接线图
一直流电机的简介及结构 （一）直流电机简介 直流电机是生产和使用直流电能的机电能量转换装置。将机械能转换为直流电能的，称为直流发电机；将电能追安环为机械能的，称为直流电动机。直流电动机具有调速性能好、启动和制动转矩大、过载能力强等优点，因此广泛应用于启动和调速要求较高的机械上。例如：轧钢机、机床、电车、电器轨道牵引、挖掘机械、纺织机械等。直流发电机可以作为各种直流电源。例如直流电动机的电源、同步电机的励磁电源、以及化学工业方面用于电解电镀的抵押大电流直流电源等。在本次设计中只介绍和说明直流电动机，不介绍直流发电机。 与交流电机相比，直流电机的主要缺点是换向问题，它限制了直流电机的极限容量，又使得直流电机的结构复杂，消耗较多的有色金属，维护比较麻烦，致使直流电机的应用受到一定的限制。不过，虽然如此，可是随着电子技术的发展，可控硅整流电源在生产上的应用越来越广泛，虽然使直流发电机的受到威胁，可是却会使直流电动机在应用中更为广泛。 （二）直流电机的结构 直流电机由静止的钉子和旋转的转子两大部分组成。定转子之间有一定的空隙，称为气隙。定子的作用是产生磁场和对电机的机械支撑，主要由主磁极、换向极、机座、端盖、电刷装置等部件组成。转子的作用是产生电枢感应电动势或电磁转矩，主要由电磁铁芯、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等部件组成。如下图1-2所示： 图1-1 直流电机装配结构图 1—换向器 2—电刷装置 3—机座 4—主磁极 5—换向极 6—端盖 7—风扇 8—电枢绕组 9—电枢铁心 1 定子部分 ①主磁极（简称主极） 主磁极用来产生气隙磁场并且在电枢表面外的气隙空间里产生一定形状分布的气息磁密。主磁极由主机铁芯和励磁线圈组成，主极铁芯和由1—1.5mm厚的低碳钢板冲成一定
使用一台变频器控制多台电动机，主要使用控制风扇，水泵的流量及 流压的地方。变频器的内置PI 控制器收到工程的控制量的反馈来PI 控制主电动机，根据需要选择补助电动机当公频运行保持一定的控制量。 反馈系统的控制量，通过变频器内部的内置PI 控制器来实现主电动机（主水泵）的速度控制。 设定基准值（Reference ） PI 控制器的基准值（Reference ）利用面板或端子排（V1；电压0~10V / I ；电流4~20mA ）设定。设定方法如下。 1. 面板（Key-Pad ） 利用频率设定，根据反馈种类如下设定。 -.反馈信号为4~20mA ，设定点为12mA 的情况 Hz Max F 3060*16 8 _*4)m A -(204)m A -(12Hz]Ref erence[=== 设定目标频率方式里输入30Hz 。 -.反馈信号为0~10V 设定点为国为7V 的情况 什么是多台 电机控制 ？ Multi-Motor Control? 内置PI 控制器
Hz Hz Max F 4260*10 7 _*10V 7V Hz]Reference[=== 2．V1输入（0~10V ） -.反馈由 I 输入（4~20mA ）设定 -.设定点为10mA 的情况（压力设定点为20%） V V mA 75.310*)420(4)m A -(10V]Ref erence[=-= Hz Max F 5.2260*10 75.3_*10V 3.75V [Hz]Display === ??? 输入电压为3.75V 时目标频率设定方式里显示22.5Hz 。 3．I 输入（4~20mA ） -.反馈由V1（0~10V ）设定 -.设定点为3V 时（压力设定点为30%） mA mA V 8.843*10V 4)m A -(20m A]Reference[=+= Hz Max F mA 1860*16 8.4_*)420(4)mA -(8.8[Hz]Diaplay ==-=??? 电流输入为8.8mA 时目标频率设定方式里显示18Hz 。 反馈（Feedback ）设定 1. 选择 -. 在FUN75设定。 可以选择0~10V 电压 或者4~20mA 电流使用。 *基准值设定方式设为4~20mA 时，反馈应设定0~10V （反馈V1） *基准值设定方式设为0~10V 时，反馈应设定4~20mA （反馈I ） 显示频率 显示频率
《电机与电力拖动》（第三版）习题参考答案 第1章思考题和习题 一、填空题 1．直流电动机主磁极的作用是产生，它由和两大部分组成。气隙磁场、主磁极铁心和主磁极绕组 2．直流电动机的电刷装置主要由、、、和等部件组成。 电刷、刷握、刷杆、刷杆架、弹簧、铜辫 3．电枢绕组的作用是产生或流过而产生电磁转矩实现机电能量转换。感应电动势、电枢电流 4．电动机按励磁方式分类，有、、和等。 他励、并励、串励、复励 5．在直流电动机中产生的电枢电动势Ea方向与外加电源电压及电流方向，称为，用来与外加电压相平衡。 相反、反电势 6．直流电动机吸取电能在电动机内部产生的电磁转矩，一小部分用来克服摩擦及铁耗所引起的转矩，主要部分就是轴上的有效转矩，它们之间的平衡关系可用表示。 输出、电磁转矩=损耗转矩+输出转矩 二、判断题(在括号内打“√”或打“×”) 1．直流发电机和直流电动机作用不同，所以其基本结构也不同。（×） 2．直流电动机励磁绕组和电枢绕组中流过的都是直流电流。（×） 3．串励直流电动机和并励直流电动机都具有很大的启动转矩，所以它们具有相似的机械特性曲线。（×） 4．电枢反应不仅使合成磁场发生畸变，还使得合成磁场减小。（√） 5．直流电机的电枢电动势的大小与电机结构、磁场强弱、转速有关。（×） 6．直流电动机的换向是指电枢绕组中电流方向的改变。（√） 三、选择题(将正确答案的序号填入括号内) 1．直流电动机在旋转一周的过程中，某一个绕组元件(线圈)中通过的电流是( B )。 A．直流电流B．交流电流 C．互相抵消，正好为零 2．在并励直流电动机中，为改善电动机换向而装设的换向极，其换向绕组( B )。 A．应与主极绕组串联B．应与电枢绕组串联 C．应由两组绕组组成，一组与电枢绕组串联，另一组与电枢绕组并联 3．直流电动机的额定功率P N是指电动机在额定工况下长期运行所允许的( A )。 A．从转轴上输出的机械功率B．输入电功率 C．电磁功率 4．直流电动机铭牌上的额定电流是。( C )。 A．额定电枢电流B．额定励磁电流 C．电源输入电动机的电流 5．在—个4极直流电动机中，N、S表示主磁极的极性，n、s表示换向极的极性。顺着转子的旋转方向，各磁极的排列顺序应为( C )。
《电力拖动技术课程设计》报告书 直流电动机调速设计 专业：电气自动化 学生姓名： 班级： 09电气自动化大专 指导老师： 提交日期： 2012 年 3 月
前言 在电机的发展史上，直流电动机有着光辉的历史和经历，皮克西、西门子、格拉姆、爱迪生、戈登等世界上著名的科学家都为直流电机的发展和生存作出了极其巨大的贡献，这些直流电机的鼻祖中尤其是以发明擅长的发明大王爱迪生却只对直流电机感兴趣，现而今直流电机仍然成为人类生存和发展极其重要的一部分，因而有必要说明对直流电机的研究很有必要。 早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器、非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难，阻碍了直流电动机控制技术的发展和应用范围的推广。随着单片机技术的日新月异，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为直流电动机的控制提供了更大的灵活性，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工效率。
1、设备选型 A. 变频器选型 在选型的时候，首先要考虑运行工况——其中一台或多台电机是否要在变频器运行过程中随时启停。 如果在变频器的运行过程中，电机不需要随时启动，只是停止或者停止都不用，那么在变频器容量选型的时候只需要注意变频器的额定功率大于所有电机的总功率，然后再放大一级选型即可。在这种情况下，进行电气设计的时候，就必须保证一个原则：变频器处于停止状态才能切换接触器，投入或者变频电机的运行状态；在变频器运行过程中，严禁单独启停某台设备或者多台设备。 如果在变频器的运行过程中，电机需要随时启动停止，那么在变频器容量选型的时候需要特别注意！首先统计可能要随时启停电机的总功率，然后把这个功率乘以5~7（在变频器运行过程中，随时启动的电机相当于直接启动，电机启动电流差不多为额定电流的5~7倍），最后把这个结果与不需要随时启停的电机总功率相加，得到的和就是所需变频器的理论功率。如果需要启停的设备很多，那么这个功率就可以作为变频器的选型功率，不需要再放大一级了——因为平常很难可能多个电机在同时启动。如果需要启停的设备很少，那么这个功率需要再放大一级，才能作为变频器的选型功率。 B. 交流接触器选型 对于需要随时启停的电机，需要配置交流接触器。对于交流接触器的选型，遵循一般选型原则即可——电机的额定电流再放大一级选型即可。 C. 热继电器或电动机保护器选型 对于变频器一拖多的情况，为保护每个电机以及变频器的设备安全，原则上必须在电机主回路安装热过载继电器或电动机保护器。对于热继电器的选型，遵循一般选型原则即可——电机的额定电流在热继电器的整定范围以内。 2. 其它注意事项 在一台变频器驱动N台电机的情况下，如果线路过长，可能存在比较大的分布电容，造成较大的高频电流而导致变频器过流、漏电流增加、电流显示精度变低等。如果线路过长，需要采用输出滤波器。以下以富士变频器为例来进行说明。 3.7kW以下电机连线不得超过50米，3.7kW以上电机连线不得超过100米。驱动多台电机时，应按至个电动机配线总长来计算。 变频器和电机之间有热继电器时，尤其是400V系列的话，即使连线小于50也可能发生热继电器的无动作。此时请使用输出滤波器，或者降低变频器的载波频率。 驱动多台电机时，如果配置了输出滤波器，电机连线总长应当不得高于400米。 3. 应用举例
电力拖动课程设计报告 为适应时代对宽口径、创新型人才的需求，同时为了配合高等教育向大众教育的转变，我们在电力拖动课程的教学内容和教学体系上一直在寻求创新，以适应培养现代化人才的需要。在课程的讲解上做到“授之以渔”，把好的学习方法传授给学生，使学生做到融会贯通。下面是小编整理的电力拖动课程设计报告，欢迎来参考！ 电力拖动课程是中等职业学校电工电子专业的一门专业课，它的应用性和实践性要求都很高。由于新知识的不断积累增加、课时的相对减少，以前的教学方法不太适用现在的素质教育的要求。以前的教学方式存在的主要弊端有：第一理论学习内容乏味，难以激发学生的学习热情。学生对理论知识只是死记硬背，很难达到活学活用的要求，难以提高学生的学习积极性；第二，学生做理论习题不能达到提高专业水平的目的。学生做作业没有实践操作的机会，缺乏实际感受，很难提高思维和实践创新能力；第三，实习教学落伍，使理论与实践的脱节。传统教学方法是理论教学和实习教学要独立自主进行，学生理论学习不全面，到实习时不能很好利用理论知识，也就不可能用理论来辅助实习训练。 1.在课堂教学中，加强与学生的互动 实施教学目标是课堂教学的关键。需要做到以下几方面：
第一，确立上课要点。上课时，教师将所授课教学要点，采取适当方式传达给学生，使学生带着明确的学习任务有目的地听课；第二，引导学生达标。这是教学目标实施的关键。首先要能完整地将教学目标具体化、情境化。然后对教学重点知识点，教师精讲，安排学生多练，并引导学生质疑，增强反馈信息能力。 2.通过实践操作，提高学生的理解能力 教学活动中的做也要适当利用讨论、练习等方法。只是要把这些方法结合到实践上来，要求教和学要与实践相辅相成,要与实际生活有联系。在具体措施上，我们鼓励激发学生的兴趣，主张学生多提问题，注重教学中的讨论，让学生积极学习，多给学生自己动手的机会。学生一般具有猎奇心理，奇特的东西、生活中常出现的自己又不能理解的问题,经过老师适当引导后，往往会引发其强烈求知欲，这就要求教师挖掘教学内容的创新点、寻找相关课题的例题,使之有新鲜感。 首先为学生做好心理调节，重视教学的生动性。非智力因素对学生电力拖动课程的学习以及考试影响非常大，故需老师极其重视学生的心理调节。不同时期，学生所蕴含的心情是不相同的：复习伊始，学生满怀热情，自信满满，尽力约束自己的行为，向自己提出了较苛刻目标。维持学生的学
学年度第一学期 自动化系《电机与电力拖动基础》期末考试试卷() 年级_____ 专业自动化班级___________ 学号 __________________ 姓名________ 注：仁共120分钟，总分100分 一、选择题(毎小题2分，共20分) 1.他励直流电动机的人为特性与固有特性相比，其理想空我转速和斜率均发生了变化，那么这条人为特性一定是：(3) (1)串电阻的人为特性：(2)降压的人为特性；(3)弱磁的人为特性。 2.直流电动机釆用降低电源电压的方法是动，其目的是：(2) (1)为了使是动过程平稳；(2)为了减小是动电流：(3)为了减小是动转矩。 3.他励直流电动机拖动恒转矩负載进行串电阻调速，设调速前、后的电枢电流分别为X和b那么：(2) (1) ∣ι
学院 课程设计课程名称：电机与拖动
题目名称：三相绕线型异步电动机转子电路 串电阻有级起动设计 学生院系：物理科学与工程技术学院 专业班级：16自动化2班 学号： 学生：吴舟帆
目录 一.三相异步电动机的综述 (3) 二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 (4) 三.三相绕线型异步电动机转子电路串电阻有级起动电路图、具体过程 (5) 四.心得体会 (10) 五.参考文献 (10)
一.三相异步电动机的综述 三相异步电机（Triple-phase asynchronous motor）是感应电动机的一种，是靠同时接入380V三相交流电流（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电动机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电动机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。
二.三相异步电动机的起动方法、调速方法、制动方法 1. 起动方法：有级起动 容量较大的三相异步电动机一般采用有级起动，以保证起动过程中有较大的起动转矩和较小的起动电流。它的起动电阻R ST 由若干级起动电阻串联，即 R ST =R ST1+R ST2+…+R STm 。起动瞬间转子串入最大起动电阻R ST ，使起动转矩为要求值 T 1，随着转速n 的增加，每当转矩T 降至希望值T 2时，切除一段起动电阻，使T 又等于T 1，T 2称为切换转矩。因而在启动过程中转矩始终在起动转矩T 1与切换转矩T 2之间变化，直到全部起动电阻被切除。 2.调速方法：串级调速 在转子电路中串入一个与2s .E 频率相等，而相位相同或相反的附加电动势ad . E ，既可节能，又可将这部分功率回馈到电网中去。 3.制动方法： ①能耗制动：能耗制动的特点是制动时将电动机与三相电源断开，而与直流电源接通，电动机像发电机一样，将拖动系统的动能转换成电能消耗在电机部的电阻中，故名能耗制动。 ②反接制动：反接制动的特点是制动时旋转磁场的转向与转子的转向相反，转差率s>1,所谓“反接”意即在此。从而使电磁转矩的方向与转子转向相反，成为制动转矩 ③回馈制动：回馈制动的特点时转子转速大于同步转速，转差率s<0，电机处于发电机状态，将系统的动能转换成电能送回电网，故名回馈制动，又称再生制动。
中北大学 课程设计说明书 学生：海椿学号：0905054236 学院：信息与通信工程学院 专业：自动化 题目：交流电动机工作特性仿真 ——转速特性 指导教师：王建萍职称: 工程师
2011 年12 月31 日 中北大学 课程设计任务书 11/12 学年第 1 学期 学院：信息与通信工程学院 专业：自动化 学生姓名：海椿学号：0905054236 课程设计题目：交流电动机工作特性仿真分析 ——转速特性 起迄日期：12 月31日～01月06日 课程设计地点：校
指导教师：王建萍 系主任：王忠庆 下达任务书日期: 2011 年12月31日课程设计任务书
一、原理阐述 感应电动机是一类重要的交流电机。它在正常电动运行时主要是通过定子对转子之间的电磁感应，使转子获得进行正常运行所需的电流和转矩。众所周知，交流电的一个重要指标是交流电的频率，一般来讲，感应电动机的转速与供给它进行工作的交流电的频率不保持同步的关系。因此，从这个意义上讲，交流感应
电动机又常常被称作异步电动机。 三相异步电机是重要的异步电动机。三相定子绕组通过三相交流电产生旋转磁场，转子导体切割磁力线产生感应电动势与感应电流，进而产生电磁转矩使转子旋转。 三相感应电动机在空载运行时，转子的转速接近于电机同步转速n 1。随着 负载的增大，必须输出较大的转矩以维持电机的稳定运行，这样，就会使转子转速度略有降低。经试验测试和分析后，可以得出输出功率2P 的增大与转子的转速n 的降低近似为线性关系）（2f n P =。 三相感应电动机的旋转磁场的旋转速度(又称同步转速) n 1为： p f 60n 1=r/min f —三相交流电的频率； P —三相电动机的定子极对数。 磁场转速n 1和转子速度n 之差与n 1的比值称为转差率S ： %100n n -n s 00?= 异步电动机启动时n=0，s=1；n=n 0时，s=0； 额定工况下一般s=1.5~6% 转子角速度?为： s /rad 60n 2π=Ω 电动机转矩T 为：
《电机与拖动》课程设计 说明书 提升料车电机拖动系统设计 学生姓名 学生学号 学院名称信电工程学院 专业名称电气工程及其自动化 指导教师 2015年1月18日
摘要 该系统由电动机提供原动力，经减速器减速拖动钢丝绳来提升或下放料车。料车到达最高点和最低点是由行程开关自动关断。当提升料车时，按下提升按钮，电动机开始运转，带动传动装置运转，通过减速器将电动机的高转速降为低转速，再通过皮带传递给钢丝绳轮，然后钢丝绳轮开始转动，再通过定滑轮将料车提升，当料车到达顶部时，触碰到行程开关，电动机停止运转，料车停止上升。当卸料完成后，按下放按钮，电动机反转，原理跟上升时相同，到达地面时，触碰到行程开关，电动机停止转动，料车停止下放。 关键词电动机；拖动；传动装置；减速器
目录 1设计题目及要求 (1) 1.1设计题目 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3设计思路 (1) 2系统结构及工作原理的分析 (2) 2.1系统结构组成分析 (2) 2.2系统工作原理概述 (2) 3电动机的选择 (3) 3.1类型的选择 (3) 3.2 提升系统的负载功率 (3) 3.3确定电动机转速 (3) 3.4确定电动机型号 (4) 4电动机的校验 (5) 4.1发热校验 (5) 4.2检验过载能力 (5) 4.3校验起动能力 (5) 5减速器的选择 (7) 5.1总传动比的计算 (7) 5.2分配各级传动比 (7) 6系统原理电路图及运行分析 (8) 6.1系统原理电路图 (8) 6.2运行分析 (8) 总结 (10) 参考文献 (11) 附录 (12)
1设计题目及要求 1.1设计题目 拖动对象为一料车提升系统。右图所示，料车在轨道下部装料，装完料后提升至上部料仓卸载。装料时间为3分钟，卸载时间不计，提升及下放速度最大值不超过0.4米/秒，料仓距轨道底部15米，料车自重40公斤，每次装料100公斤，企业每天分三班工作，每班提升25次，提升为接班后即开始至提升25次 结束。系统提升使用钢丝绳，钢丝绳轮的直 径为0.4米。工作现场只有三相四线制380v 交流电源，电网最大电压波动5%，通风良好， 环境干燥，现场无防爆要求。 1.2设计要求 1）要求电机拖动系统能够可靠工作，电 机温升在允许范围内。 2）设三个手动操作按钮控制电机运转， 即提升、下放、停止。 3）系统应能实现在提升到轨道顶部和下 放到底部时自动停止。 1.3设计思路 为简化设计，提升系统钢丝绳重量及摩擦阻力均可不计。并且滑轮等传送比为100%。设计时要先算出负载转矩，可根据提升速度、电机速度选择减速机。选择电机时要先确定电机类型，确定电机容量，然后还要考虑是否需要校验起动转矩、电机温升等。 电气控制系统要设计为能够实现自锁功能。 对料车提升到轨道顶部和下放到底部时自动停止问题，建议选择行程开关，通过行程开关的常开或常闭触点来设计控制电路。
一台变频器拖动多台电机的事项你注意了吗精 选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
一台变频器拖动多台电机的事项你注意了吗？【工控老鬼分享】 变频器可以实现一拖二甚至一拖多，但需要遵循一些原则，本文作下简要分析： 1、设备选型 A. 变频器选型 在选型的时候，首先要考虑运行工况——其中一台或多台电机是否要在变频器运行过程中随时启停。 如果在变频器的运行过程中，电机不需要随时启动，只是停止或者停止都不用，那么在变频器容量选型的时候只需要注意变频器的额定功率大于所有电机的总功率，然后再放大一级选型即可。在这种情况下，进行电气设计的时候，就必须保证一个原则：变频器处于停止状态才能切换接触器，投入或者变频电机的运行状态；在变频器运行过程中，严禁单独启停某台设备或者多台设备。 如果在变频器的运行过程中，电机需要随时启动停止，那么在变频器容量选型的时候需要特别注意！首先统计可能要随时启停电机的总功率，然后把这个功率乘以5~7（在变频器运行过程中，随时启动的电机相当于直接启动，电机启动电流差不多为额定电流的5~7倍），最后把这个结果与不需要随时启停的电机总功率相加，得到的和就是所需变频器的理论功率。如果需要启停的设备很多，那么这个功率就可以作为变
频器的选型功率，不需要再放大一级了——因为平常很难可能多个电机在同时启动。如果需要启停的设备很少，那么这个功率需要再放大一级，才能作为变频器的选型功率。 B. 交流接触器选型 对于需要随时启停的电机，需要配置交流接触器。对于交流接触器的选型，遵循一般选型原则即可——电机的额定电流再放大一级选型即可。 C. 热继电器或电动机保护器选型 对于变频器一拖多的情况，为保护每个电机以及变频器的设备安全，原则上必须在电机主回路安装热过载继电器或电动机保护器。对于热继电器的选型，遵循一般选型原则即可——电机的额定电流在热继电器的整定范围以 内。
《电机与电力拖动(专科)》16春在线作业 一、单选题（共20道试题，共100分。） 1.频率为f1的三相对称正弦电流通入三相对称定子绕组中产生的v次空间谐波磁通，在定子绕组中感应电动势的频率为（） .f1 .vf1 .f1/v 正确答案： 2.短距绕组指的是（）。 .y1（节距）=τ（极距） .y1>τ .y1<τ .与y1、τ的大小无关 正确答案： 3.直流发电机的外特性指的是：（） .端电压与励磁电流的关系 .端电压与负载电流的关系 .输出功率与电磁转矩的关系 .输出功率与转速的关系。 正确答案： 4.下列变压器的部件是由硅钢片叠压而成的是（） .铁心 .绕组 .散热器 .油箱 正确答案： 5.对于三相异步电动机在反接制动状态下，其转差率S为（） .S=1 .S>1 .S<1 .S=0。 正确答案： 6.变压器带容性载运行时，电压调整率为下列各选项的（）。 .一定为负值 .一定为正值 .一定为零 .有可能为零。 正确答案： 7.同步电动机的功角θ=0表示它处于（） .调相机状态 .发电机状态 .电动机状态 .停止工作。 正确答案：
8.一台他励电动机，装拆不慎，以致负载增大时转速越来越高，其原因是（）。 .电刷从几何中性线逆着电枢转向移动了β角 .电刷从几何中性线顺着电枢转向移动了β角 .励磁回路电阻太大 .源电压越来越高 正确答案： 9.直流电机在电刷处于几何中性线位置时，由于磁路饱和的缘故，电枢反应对直流电机的每极磁通量的影响是（）。 .保持不变 .略有增加 .略有减少 .减少很多 正确答案： 10.下列哪种直流电机装有两套励磁绕组。（） .并励直流电机 .串励直流电机 .他励直流电机 .复励直流电机。 正确答案： 11.下列不需要外电源供电的发电机是（） .并励发电机 .串励发电机 .他励发电机 .复励发电机。 正确答案： 12.有两个尺寸相同的铁芯线圈，导线粗细和匝数也相同，一个用硅钢片做铁芯，另一个用铸铁做铁芯，接到同一个交流电源上时，两个铁芯中磁通的大小关系为（） .Ф硅>Ф铁 .Ф硅=Ф铁 .Ф硅<Ф铁 .不能确定。 正确答案： 13.对于自耦变压器，其实际绕组的个数为（） .0 .1 .2 .不确定。 正确答案： 14.在电力系统中我们常常采用的变压器的等效电路为（）。 .T型等值电路 .г型等值电路 .一字型等值电路 .任意选择 正确答案：
课程设计说明书设计名称： 题目： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 日期：年月日
课程设计任务书 专业年级班 设计题目 微型直流电动机的数字控制器设计 姓名-学号 主要内容和具体要求 设置有正转、反转、加速、减速按键； 显示马达的运行状态（正反转、停止），显示转速；测量马达的反电动势系数； 测量马达的力矩系数； 创建马达的数学模型； 实现比例控制； 实现比例积分控制。 进度安排 6月16~17号：了解任务要求，确定具体方案 6月18~19号：电机控制程序设计 6月20~21号：键盘电路、lcd12864液晶屏子程序设计6月22~24号：上位机通信程序设计 6月25~26号：电机PI 控制设计 完成后应上交的材料 直流电机数字控制器论文 总评成绩
指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日
摘要 本文主要设计一个基于STC12C5A60S2 单片机的直流电机PWM 控制系统。PWM 控制提高了调速范围，提高了调速精度，改善了快速性能、功率和功率因数。系统在设计中被控对象采用5V 的直流电机，以MCS-51 单片机为控制核心，采用LCD12864 液晶作为显示元件，进行软硬件的设计。硬件电路由protel 设计制作，主要设计了液晶显示电路、键盘控制电路、复位电路、测速电路、驱动电路和测压电路。软件设计在Keil 开发平台用 C 语言编写，程序采用模块化设计方案，包括液初始化程序、晶显示程序、键盘控制程序。 本系统PWM 控制直流电机采用调压调速的方法，整体设计包括软件和硬件两个部分。通过利用单片机产生PWM 控制信号控制直流电机，详细介绍脉宽调制( PWM) 控制原理，直流电机的工作原理和数学模型以及用H型桥电路基本原理设计的驱动电路。通过硬件电路的模拟情况，说明系统运行正常，各个功能模块实现是可行的，控制精度比较高，能够满足系统的基本要求。 关键词：单片机PWM脉宽调制控制直流电机L298N驱动
两台电机驱动同一负载变频控制技术的研究 收藏此信息打印该信息添加：刘宏鑫王玉雷张科孟来源：未知 1 引言 在起重、冶金，玻璃生产等场合.由于可靠性要求、机械负载平衡性要求或者速度同步性的要求，需要两台同功率电机驱动同1个机械负载。驱动两台电机的变频器可以由1台变频器来驱动，也可以分别由两台变频器来驱动。这种场合往往对速度精度、转矩动态响应、负荷自动分配等有比较严格的要求，一般v/f控制的变频器又难以满足要求，如何采用矢量控制变频器来实现1台变频器拖动2台电机或者2台变频器分别拖动2台电机来实现高精度、大转矩调速是本文探讨的重点问题。 2 单台v/f控制变频器拖动二台电机的原理 v/f控制变频器的控制算法一般与电机参数无关，因此可以直接实现1台变频器拖动2台电机，如图1所示。在这种应用情况下，需要变频器容量为电机功率两倍的基础上再放大一档使用，并且为了防止电机过载烧坏，需要每台电机与变频器之间添加热继电器，如图1 中的th1、th2，而且需要将热继电器的常闭触点串联到变频器外部故障输入端子，进行保护处理。需要特别注意个别变频器具有自动转矩补偿功能与电机某些参数有关，采用电机并联运行时，容易引起电流的振荡，需要将该功能关闭。 图1 1台v/f控制变频器拖动2台电机的原理 3 一台矢量控制变频器拖动二台电机的原理 (1) 适用场合 矢量控制变频器实现一拖二的基本条件是2台电机参数完全相同或者接近。可应用于起重机械、冶金钢包、轨道车前后轮控制等需要一拖二的场合。 (2) 异步电机稳态等值电路
异步电机稳态等值电路如图2所示，图中的r1、l1、r2、l2、lm、i0、s分别代表定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感、互感、空载激磁电流和转差率。 (3) 矢量控制变频器实现一拖二的原理 图2 异步电机稳态等值电路 在2台相同电机并联运行的时候，在稳态时，根据图2，可以看出并联后电机等效参r1、l 1、r2、l2、lm数均为单个电机参数的1/2，而空载激磁电流i0为单个电机的2倍。下面分析以下有速度传感器矢量控制(带pg)变频器控制一拖二的原理。有速度传感器电流矢量控制变频器控制原理如图3所示。 图3 有速度传感器(带pg)电流矢量控制变频器控制原理 根据电机的转差计算公式，转差与电机转矩电流ir*成正比，与电机励磁电流im*成反比。电机励磁电流im*在额定运行频率下，与电机空载激磁电流i0相等;转差与转子时间常数成反比，由于并连后r2、l2均为单个电机参数的1/2，转子时间常数不变，而电机转矩电流ir *与电机空载激磁电流i0均增加一倍，因此转差计算公式不受影响，因此可以将传感器装在速度精度要求高的一个电机上，实现一拖二功能。该方案还有一个优点，如果一个电机的电动负载突然增加，整个系统的转矩电流会突然增大，转差频率会增加，变频器输出频率会增加，除其本身的转矩会增加外，另外一台的转速也上升，达到了负荷转矩的自动动态分配。反之对于制动负载也完全适合。 对于开环矢量控制变频器，转差的计算同有pg矢量控制，可以证明电机并联模型不影响电机的转速的正确估计，因此同样可以保证电机的正常运行。 (4) td3000矢量控制变频器实现一拖二的方法 电路连接如图1所示。需要注意的是，2台电机的方向要与工艺要求方向一致。pi参数调节
辽宁工程技术大学 课程设计成绩评定表 学期2009－2010学年第二学期姓名 专业电气与控制工程班级自动化08-1 课程名称电机与拖动 论文题目他励直流电动机的调速 评定标准 评定指标分值得分 知识创新性20 理论正确性20 内容难易性15 结合实际性10 知识掌握程度15 书写规范性10 工作量10 总成绩100 评语： 任课教师时间年月日备注
课程设计任务书 一、设计题目 他励直流电动机的调速 二、设计任务 一台他励直流电动机，参数如下： Un=220V ，， In=68.6A ， kw P n 13= ， min /1500 r n N =， Ω=076.0L R 1.用其拖动通风机负载运行，若采用电枢串电阻调速时，要使转速降低至1200r/min,试设计电枢电路中的调速电阻。 2.用其拖动恒转矩负载运行，负载转矩等于电动机的额定转矩，采用改变电枢电压调速时，要使转速降止1000r/min,试设计电枢电压值。 3.用其拖动恒功率负载运行，采用改变励磁电流调速，要使转速增止1800r/min,试设计Ce Ф的值。 三、设计计划 电机与拖动课程设计共计1周内完成。第1~2天查资料，熟悉题目；第3~5天设计方案分析，具体按照步骤进行设计以及整理设计说明书；第6天准备答辩；第7天答辩 四、设计要求 1．设计工作量为按照要求完成设计说明书一份； 2. 设计必须根据进度计划按期完成； 3. 设计说明书必须经指导老师审查签字方可答辩。 指 导 教 师：李国华 王巍 王继强 董衲 教研室主任：仲伟堂 时 间：2010年7月12日
电动机，俗称马达，是一种将电能转化为机械能，并可再使用机械能产生动能使用来驱动其他装置的电气设备。按运动方式分两种类型。一种是旋转式电动机，一种是线性电动机。按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机。而直流电动机是应用最早的，但不如交流电动机应用广泛，它有优良的起动，调速和制动性能。但直流电动机结构复杂，体积庞大，价格较贵，维护困难。直流电动机的类型主要分四类：1，他励支流电动机，2：并励直流电动机，3：串励直流电动机，4：复励直流电动机。他励直流电动机应用最广泛。 关键词：直流电动机；电能；机械能；
1、变压器空载： 变压器空载运行仿真电路图 2、变压器负载： SN=10e3;U1N=380;U2N=220;r1=0.14;r2=0. 035;x1=0.22;x2=0.055;rm=30;xm=310;ZL= 4+j*3; I1N=SN/U1N; I2N=SN/U2N;k=U1N/U2N; Z1=r1+j*x1; rr2=k^2*r2;xx2=k^2*x2; ZZ2=rr2+j*xx2; ZZL=k^2*ZL; Zm=rm+j*xm; Zd=Z1+1/(1/Zm+1/(ZZ2+ZZL)); U1I=U1N; I1I=U1I/Zd; E1I=(U1I-I1I*Z1); I22I=E1I/(ZZ2+ZZL); I2I=k*I22I; U22I=I22I*ZZL; U2I=U22I/k; % 功率因数，功率和效率 % cospsi1输入侧功率因数， cospsi2负载功率因数， p1输入有功功率， p2输出有功功率 cospsi1=cos(angle(Zd)); cospsi2=cos(angle(Z1)); p1=abs(U1I)*abs(I1I)*cospsi1; p2=abs(U2I)*abs(I2I)*cospsi2; eat=p2/p1; % 损耗 % lml励磁电流， pfe铁损耗， pcu1原边铜损耗， pcu2副边铜损耗 ImI=E1I/Zm; pFe=abs(ImI)^2*rm; pcu1=abs(I1I)^2*r1; pcu2=abs(I2I)^2*r2; % 数据输出 disp('原边电流='),disp(abs(I1I)); disp('副边电流='),disp(abs(I2I)); disp('副边电压='),disp(abs(U2I)); disp('原边功率因数='),disp(cospsi1); disp('原边电流='),disp(p1); disp('副边功率因数='),disp(cospsi2); disp('副边功率='),disp(p2); disp('效率='),disp(eat); disp('励磁电流='),disp(abs(ImI)); disp('铁损耗='),disp(pFe); disp('原边铁损耗='),disp(pcu1); disp('副边铜损耗='),disp(pcu2); 3、他励直流电动机转矩特性： % 直流电机转矩特性分析 % 将该函数定义为dc_mo_tor(dc_motoe_torque) %.................................... ....... % 下面输入电机基本数据 Cm=10;Ra=1.8;k=.1;k1=.2; % 下面输入750r/min时的空载特性实验数据（Ifdata-是励磁电流，Eadata-是感应电动势） Ia=0:.01:15; %.................................... ...... % 计算他励电机外特性 Temt=Cm*k*Ia; plot(Ia,Temt,'r') xlabel('Ia[A]') ylabel('Tem[N*m]')
纺织机械中一台变频器拖动多台电机的应用 1 引言 在纺织机械行业中，近几年中，越来越多的设备中使用单锭单电机的控制方式，单锭单电机的拖动方式虽然成本很高，但是减少了传动环节，简化了机械设备结构，提高了纺丝速度，并且减少了断头带来的产量损失，提高了生产效率等等非常多的优点，所以还是有许多应用的场合。 对于这一类设备的变频调速，有两种方案，一种是单独驱动，一台电机一台变频，另一种是集中传动，所有电机用一台变频器，本文结合作者的实际使用经验，对第二种情况进行讨论。这一类传动的特点有三个，一是电机数量多，不是三台五台，而是十几台，几十台，甚至几百台。二是电机功率小，一般在几十瓦到几百瓦。三是每台电机功率相同。具有这三个特点的符合本文讨论的范围。对于这一类拖动本篇中起名字叫“一拖多”。 2 控制方式 目前变频器的控制方式多种多样，叫法也五花八门，有压频比控制、标量控制、电流矢量控制、电压矢量控制、无传感器矢量控制、直接转矩控制、高精度闭环控制等等，应该承认，不同厂家、不同控制方法的控制效果区别很大，但是无论名称如何，从技术上分类，根据电机是否有速度传感器可以分为闭环和开环两种，开环控制中又大致上可以分成两种，一种是常见的压频比控制，即v/f控制，这是变频器最初出现时广泛采用的方法，几乎目前所有品牌的变频器全部支持这种方法。它是根据用户设定的电压(v)和频率(f)的线性关系来进行控制的，这是一种比较粗糙的控制方法，因为几乎没有考虑不同制造厂家电机的差异，对于电机的运行状态也没有补偿,所以对电机的控制效果一般，但是却简单可靠，成本低廉。另一种控制方法是矢量控制，矢量控制的理论基础是:建立电机的等效电路，作为数学模型，利用矢量代数进行分析，建立起空间矢量矩阵，从而进行精确的计算，达到精确的控制效果。不同的建立数学模型的方法，不同的计算方法，效果也不相同，名称也各不相同。这种方法需要大量的计算，需要cpu较快的运算速度，也需要电路有较快的执行速度，所以总体成本较高，但确实控制效果要好得多。 显而易见，对于一拖多的情况，变频器其实相当于一个变频电源，它不可能对所有的电机都进行精确控制，这么多的电机，即使是同一个厂家制造，同一个工艺，同一个模具，也不可能完全一致，而且每台电机的工况并不相同,因此，不能把这些电机的简单并联等效成一个大电机来控制，因为没有办法建立近似的电机模型，所以矢量控制不适合于这种应用情况。事实上，矢量控制对于在两个以上的电机，控制效果随着电机数量的增加，逐渐会变差，由于变频器的动态补偿不可能分别针对每台并联的电机,补偿反而会导致运转的不稳定,所以需采用v/f控制方式。
《电机与拖动基础》课后习题 第一章 习题答案 1．直流电机有哪些主要部件？各用什么材料制成？起什么作用？ 答：主要部件：（1）定子部分：主磁极，换向极，机座，电刷装置。 （2）转子部分：电枢铁心，电枢绕组，换向器。 直流电机的主磁极一般采用电磁铁，包括主极铁心和套在铁心上主极绕组（励磁绕组）主磁极的作用是建立主磁通。 换向极也是由铁心和套在上面的换向绕组构成，作用是用来改善换向。机座通常采用铸钢件或用钢板卷焊而成，作用两个：一是用来固定主磁极，换向极和端盖，并借助底脚将电机固定在机座上；另一个作用是构成电机磁路的一部分。 电刷装置由电刷、刷握、刷杆、刷杆座和汇流条等组成，作用是把转动的电枢与外电路相连接，并通过与换向器的配合，在电刷两端获得直流电压。 电枢铁心一般用原0.5mm 的涂有绝缘漆的硅钢片冲片叠加而成。有两个作用，一是作为磁的通路，一是用来嵌放电枢绕组。 电枢绕组是用带有绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成的线圈按一定的规律联接而成，作用是感应电动势和通过电流，使电机实现机电能量装换，是直流电机的主要电路部分。 换向器是由许多带有鸠尾的梯形铜片组成的一个圆筒，它和电刷装置配合，在电刷两端获得直流电压。 2．一直流电动机，已知，，，，0.85r/m in 1500n V 220U kw 13P N N N ====η求额定电流N I 。 解：电动机η?=N N N I U P ， 故 A =??=?=5.6985.02201013U P I 3N N N η 3． 一直流电动机，已知，，，，0.89r/m in 1450n V 230U kw 90P N N N ====η求额定电流N I 。 解：发电机N N N I U P =， 故 A ?==3912301090U P I 3N N N
电机与拖动技术课程设 计报告 （2012—2013学年第一学期） 题目他励直流电动机的调速系统 系别电子与电气工程系 专业电气工程及其自动化 班级 学号 姓名 指导教师韩之刚 完成时间2013年12月26日 评定成绩
目录 摘要 (3) 1、设计的目的和意义 (3) 2、总体设计方案 (3) 2.1并励(他励)直流电动机的起动 (3) 2.2并励(他励)直流电动机的调速 (4) 2.3调速的性能指标 (6) 3.设计过程 (7) 3.1实验设备 (7) 3.2 设备屏上挂件排列顺序 (7) 3.3 设计原理图 (8) 3.4.调速步骤 (8) 4、设计心得 (12) 5．参考文献 (12)
摘要 随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。而电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中电动机调速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。 关键词：直流电动机调速设计 1、设计的目的和意义 时间是验证真理的唯一标准。通过本次的课程设计更进一步的掌握和了解电动机的调速方法。这次课程设计可以使我们在学校学的理论知识用到实践中，使我们学会独立思考，是我们在实践中掌握相关知识，能够培养我们的职业技能，课程设计是以任务引领，以工作过程为导向，以活动为载体，给我们提供了一个真实的过程，通过设计和运行，反复调试、训练、便于我们掌握规范系统的电机方面的知识，同时也提高了我们的动手能力。 2、总体设计方案 2.1并励(他励)直流电动机的起动 直流电动机接通电源以后，电动机的转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。对于电动机来讲，我们总希望它的起动转矩大，起动电流小，起动设备简单、经济、可靠。