单相异步电机调速控制电路设计

《自动控制元件及线路》课程实习报告异步电动机变频调速系统1.4.1 系统原理框图及各部分简介本文设计的交直交变频器由以下几部分组成，如图1.1所示。

图1.1 系统原理框图系统各组成部分简介：供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。

因为本设计中采用中等容量的电动机，所以采用三相380V电源。

整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。

在本设计中采用三相不可控整流。

它可以使电网的功率因数接近1。

滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。

逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。

在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。

电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。

控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。

这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。

1.4.2 变频器主电路方案的选定变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。

随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。

静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。

1.交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。

由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。

因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。

但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,所以不能高速运行。

2.交-直-交型变频器：交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用变频器。

单相异步电动机的调速方法一、前言单相异步电动机是一种常见的电动机，广泛应用于家庭和工业领域。

在实际应用中，需要对单相异步电动机进行调速，以满足不同的工作要求。

本文将介绍单相异步电动机的调速方法。

二、调速原理单相异步电动机的转速与输入电压成正比，因此通过改变输入电压来实现调速。

常见的调速方法有以下几种：1. 串联型调压器控制法该方法是通过串联型调压器来改变输入电压大小，从而实现调速。

具体操作为：将串联型调压器连接到单相异步电动机的输入端，通过改变串联型调压器的输出电压来改变单相异步电动机的输入电压大小，从而实现调速。

2. 变频器控制法该方法是通过变频器来改变输入电压频率和大小，从而实现调速。

具体操作为：将变频器连接到单相异步电动机的输入端，通过改变变频器输出信号的频率和大小来改变单相异步电动机的输入信号，从而实现调速。

3. 降压启动控制法该方法是通过降低启动时刻的输入电压来减小起始转矩，从而实现调速。

具体操作为：将降压启动器连接到单相异步电动机的输入端，通过降低启动时刻的输入电压来减小起始转矩，从而实现调速。

三、调速步骤1. 确定调速方法在进行单相异步电动机的调速之前，需要确定使用哪种调速方法。

根据不同的工作要求和实际情况，选择合适的调速方法。

2. 连接电路根据所选用的调速方法，将相应的设备连接到单相异步电动机的输入端。

3. 调整参数根据实际情况和工作要求，对所选用的设备进行参数设置和调整。

4. 测试运行在进行正式工作之前，需要进行测试运行，检查设备是否正常工作，并根据测试结果进行必要的微调。

5. 正式运行在测试运行成功后，可以开始正式运行单相异步电动机，并根据需要进行必要的监控和维护。

四、注意事项1. 在进行单相异步电动机的调速之前，需要了解其结构和工作原理，并遵循相关安全规定和操作规程。

2. 在选择调速方法时，需要考虑实际情况和工作要求，并选择合适的调速方法。

3. 在连接电路和调整参数时，需要仔细检查设备和电路连接是否正确，并根据实际情况进行必要的参数设置和调整。

单相异步电动机原理和接线图在单相异步电动机的主绕组中通入单相正弦沟通电后，将在电动机中产生一个振幅随时间作正弦变化的脉振磁场，也就是说，磁场的位置固定(位于主绕组的轴线)，而磁场的强弱却按正弦规律变化。

假如只接通单相异步电动机的主绕组的电源，电动机不能转动。

但如能加一个力预先推动转子朝任意方向旋转起来，则将主绕组接通电流后，电动机即可朝该方向旋转，即使去掉了外力，电动机仍能连续旋转，并能带动肯定的机械负载。

单相异步电动机为什么会有这样的特征呢?下面用双旋转磁场理论来解释。

双旋转磁场理论认为：脉振磁场是由两个幅值大小相等(等于脉振磁动势幅值的1/2)、同步转速相同(当电源频率为f、电动机对数为p时，旋转磁场的同步转速n1=60f/p)，但旋转方向相反的两个旋转磁场合成的.其中与转子旋转方向相同的磁场称为正向(或正序)旋转磁场，与转子旋转方向相反的磁场称为逆向(或负序)旋转磁场：单相异步电动机的电磁转矩是由这两个旋转磁场所产生的电磁转矩合成的。

电动机静止时,由于两个旋转磁场的磁感应强度大小相等、转向相反，因此它们与转子的相对速度大小相等、方向相反，所以在转子绕组中感应产生的电动势和电流大小相等、方向相反,它们分别产生的电磁转矩也大小相等、方向相反，相互抵消，于是合成转矩等于零。

单相异步电动机不能够自行起动。

假如借助外力，沿某一方向推动转子一下，单相异步电动机就会沿着这个方向转动起来，这是为什么呢?由于与电动机转子旋转方向相同的正向旋转磁场对转子的作用与三相异步电动机旋转磁场对转子的作用一样。

在外力作用下，转子与正向旋转磁场的相对速度小，而与逆向旋转磁场的相对速度大。

由于两个相对速度不等，因此两个电磁转矩也不相等，正向电磁转矩大于反向电磁转矩，合成转矩木等于零。

在这个合成转矩的作用下，转子就顺着初始推动的方向转动下去。

为了使单相异步电动机能够自行起动，必需设法使单相异步电动机在起动时形成一个旋转磁场。

东川交流单相异步电机调速器使用说明书目录L产品概述 (1)2.主要技术参数 (1)3.外形尺寸 (1)4.接线图 (2)5.使用方法 (3)6.维护及注意事项 (3)交流单相异步电机调速器1.产品概述系列交流单相异步电动机电子无级调速器主要用于控制单相交流感应电机,采用最新的电子控制技术制造而成。

具有体积小、精度高、调速范围宽、耗能低、寿命长、使用方便等优点。

为了正确安装和操作本调速器，请在装机使用前详细阅读使用说明书，并妥善保存。

2.主要技术参数调速器重量是0.5KG 3.外形尺寸调速器的外型和安装尺寸如图所示:安装孔 电源灯调速旋钮开关安装孔—安装孔一电源灯 —调速旋钮L开关SPEXX ≡IUMT老款新款图1(a)外形图图2注：调速器的安装只须在安装处按开孔尺寸开一孔后，把调速器塞入孔内，再用两枚螺丝钉紧固（螺钉旋紧即可，切勿过紧，以免损坏机壳）。

4 .接线图型接线图两黄线为电机反馈给调速器的测速信号线。

图3接线图改变短接线K 端位置，可改变电机转向。

接2（CW ）为顺时针方向，接3（CCW ）为逆时针方向。

电缆引线中红白蓝三线为接电机绕组的引出线，调换红白两线的接线位置,则电机转向相反。

两黄线为电机反馈给调速器的测速信号线,绿线接地。

5 .使用方法1）请按接线图正确接线。

2）使用时•，请先将调速旋钮逆时针调到“0”，以避免产生瞬时大电流，造成调速器损坏。

3）将开关置于“I”位置时，顺时针调节调速旋钮，电机加速；逆时针调节调 速旋钮，电机减速。

开关置于“O”位置时，电机处于停止状态。

短接线电缆引线接电机O —QCN QCCN°THINPUT 220VAC白4）欲变换电机运转方向，务必先拔下电源插头，再按接线图所示调整接线。

5）若电机转矩或转速不符合要求，请调整调速器侧面的调速幅度调整器：若出现控制器调速范围过窄,应逆时针调节控制器左侧的调速幅度调整器；若出现控制器调速范围过宽，则应顺时针调节控制器左侧的调速幅度调整器。

基于电路原理的单相交流异步电动机调压调速器特性分析单相异步电动机，因其结构装简单，经济性能好，坚固耐用，维护量少，适宜恶劣环境优点而等到广泛应用。

其各种调压调速器结构简单，操作方便，常用于单相电动机的调速。

利用电路原理分析各种调压调速器工作原理与电气特性，有利于单相异步电动机调速器的选择与使用。

标签：调速器；特性分析；选用单相异步电动机，因其结构装简单，经济性能好，坚固耐用，维护量少，适宜恶劣环境优点。

广泛用于小于1KW或只有单相电源的各种场合。

如家用電器、医疗设备、电动工具等领域。

但存在启动转矩小，启动电流大等缺点。

单相异步电动机常用调速方法有变极调速、抽头调速和调压调速等。

单相异步电动机负荷通常负载转矩不是恒数，而是随转速增加而增大。

即M∝n2（a>1）。

通过调节单相异步电动机电源电压，从而改变电动机输出转矩，进而改变电动机转速。

但该方法改变了电动机的转差率和转矩特性，稳速性能差，调速范围为电动机额定转速的70%～100%。

单相异步电动机调压调速的方法，可用串联电阻降压，电抗器和自耦变压器降压，串联电容降压，晶闸管相位控制降压等方法实现。

1.串联电阻分压调速电路特性由电路理论可知，电路阻抗Z=R+jX，当X>0时，电路性质为感性电路，单相异步电动机为感性负载。

功率因素cosФ=R/|Z|较低。

当交流电路功率因素低时，电路线压降损失和功率损失较大；同时，电源利用效率也较低。

如使用串联电阻分压调节单相异步电动机转速时，利用串联电阻分压原理，改变电动机运行绕组上工作电压，达到调压调速的功能。

串入调速器电阻时，单相异步电动机运行绕组上工作电压会降低，电动机转速降低。

但电路电阻分量会增大，电路功率因素会提高。

由于电阻同时也是耗能元件，导致电路能耗增加。

所以，电阻串联分压调速，虽然电路简单，电路成本低，但是却并不常用。

2.串联电抗器分压调速电路特性传统电抗器结构是由电感线圈和铁芯组成，电感线圈有抽头。

单相电机调速器原理图单相电机调速器是一种用于控制单相电机转速的装置，它通过改变电机输入的电压、频率或者脉冲宽度来实现对电机转速的调节。

在实际的工程应用中，单相电机调速器广泛应用于家用电器、工业生产线以及自动化设备中。

本文将介绍单相电机调速器的原理图及其工作原理。

首先，我们来看一下单相电机调速器的原理图。

如图所示，单相电机调速器由输入电源、调速电路、电机驱动电路和电机组成。

输入电源通常为交流电源，通过调速电路对输入电压、频率或脉冲宽度进行调节，然后经过电机驱动电路输出给电机，从而实现对电机转速的控制。

在单相电机调速器中，调速电路起着至关重要的作用。

调速电路通常由控制器、传感器和功率电路组成。

控制器负责接收用户输入的调速指令，并根据传感器反馈的信息来调节输出电压、频率或脉冲宽度，以实现对电机转速的精确控制。

传感器则用于监测电机的转速、电流、温度等参数，并将这些信息反馈给控制器，从而实现闭环控制。

功率电路则负责将控制器输出的调速信号转换为适合电机的电压、频率或脉冲宽度信号，并将其输出给电机。

除了调速电路，电机驱动电路也是单相电机调速器中不可或缺的部分。

电机驱动电路通常由功率放大器、逆变器、电流传感器等组成，它负责将调速电路输出的电压、频率或脉冲宽度信号转换为适合电机的电流信号，并将其输出给电机。

通过电机驱动电路的控制，可以实现对电机的启动、加速、减速和停止等操作，从而满足不同工况下对电机转速的要求。

总的来说，单相电机调速器通过调节电机的输入电压、频率或脉冲宽度来实现对电机转速的控制。

其原理图包括输入电源、调速电路、电机驱动电路和电机，调速电路负责控制电机的转速，电机驱动电路负责将调速信号转换为适合电机的电流信号，并将其输出给电机。

通过这些部件的协同工作，单相电机调速器可以实现对电机转速的精确控制，从而满足不同工况下对电机转速的要求。

在实际的工程应用中，单相电机调速器的原理图可以根据具体的需求进行调整和优化，以适应不同类型、规格和工况下的电机控制需求。

us52调速器电路原理图US-52调速器说明us-52主要适用于交流50HZ/220V电路中。

电子控制器具有单相电容起动，与异步电动机，微型齿轮减速器速度传感器而组成的机电一体化产品，该产品具有体积小巧，速度范围广，机械性能好等优点。

us-52调速器采用新颖电子线路，具有体积小、精度高、调速范围广，功耗低的特点，实现对单相电机反馈恒速和无极调速的功能。

广泛运用于包装机械、印刷机械、仪器仪表、服装机械、食品机械、医疗机械经、纺织机械等行业，同类产品可以互换使用。

us-52调速器工作原理是通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率从0-100％变化、从而改变负载、灯光亮度/电机速度。

利用脉宽调制（PWM）方式、实现调光/调速、它的优点是电源的能量功率、能得到充分利用、电路的效率高。

例如：当输出为50％的方波时，脉宽调制（PWM）电路输出能量功率也为50％，即几乎所有的能量都转换给负载。

而采用常见的电阻降压调速时，要使负载获得电源最大50％的功率，电源必须提供71％以上的输出功率，这其中21％消耗在电阻的压降及热耗上。

大布部分能量在电阻上被消耗掉了、剩下才是输出的能量、转换效率非常低。

此外HW-A-1020型调速因其采用开关方式热耗几乎不存在、HW-A-1020型调速在低速时扭矩非常大、因为调速器带有自动跟踪PWM、另外采用脉宽调制（PWM）方式、可以使负载在工作时得到几乎满电源电压、这样有利于克服电机内在的线圈电阻而使电机产生更大的力矩率。

US52单相电机无级调速器原理图1、电源过零点脉冲采样部分，R26、整流桥、光耦、Q2到运放2脚，输入的应该是电网同步信号；2、给定和反馈信号处理部分，测速电机整流、滤波形成速度反馈信号（直流电压）与整定电压相加减，经运放5、6、7脚PI（比例积分）放大后，加后运放3脚。

3、比较控制和移相脉冲输出部分，运放1、2、3电路，将输入两信号进行比较，取得可变宽度的触发脉冲信号，经Q2、Q4放大，驱动可控硅。

基于M051的单相交流异步电机调速控制系统设计作者：牛宗超徐森来源：《电子世界》2012年第19期【摘要】设计了以M051单片机为核心的高效的单相交流异步电机调速控制系统，对电机的调速方法和控制电路进行了分析和设计。

采用先进的过零调功的方式，以功率调节取代常用的电压调节，通过控制可控硅的通断比来调节电动机输出功率，进而达到调速目的。

【关键词】M051；交流调速；可控硅1.引言目前交流电机调速技术的研究取得了极大的发展，变频器的成功研制，使交流电机调速技术迅速发展，其通过改变供电电源的频率来调节异步电动机的转速，该方式可获得较大调速范围和很好的调速平滑性，但成本高，控制系统复杂。

另外，也可采用可控硅移相调压调速，但此类控制器的元器件数量较多，成本较高，功能扩展性较差，程序移植性较差。

为克服上述缺点，我们研制了一种基于M051芯片的单相异步电机调速控制器。

2.系统方案设计原理系统开发选用了芯唐公司的M051单片机，该控制器包括：核心模块、电源模块、预置模块、反馈模块、控制模块和显示模块。

图1为其结构示意框图。

系统的工作原理是：整个调速系统是基于MO51单片机的PID算法控制的速度反馈稳定系统。

电源模块提供M051芯片电源，MO51单片机利用其自带的高精度AD转换器，可以采集到系统中预置模块旋转电位器所设定的转速Vset和反馈模块测得的当前转速Vnow。

运行在MO51上的PID软件算法通过计算设定速度Vset和当前速度Vnow的差值，得出控制信号给控制模块，控制可控硅导通的时间T，T越大电机的定子线圈上得到的电压越高，相应的转速越高；T越小电机的定子线圈上得到的电压越低，相应的转速越低。

不断调整可控硅导通时间T 使得电机的当前转速Vnow不断跟随设定Vset，直到Vnow和Vset之间的误差充分小被我们所接受，系统即达到稳定调速的目的。

MO51单片机同时输出采集到的转速信号提供给显示模块。

3.硬件电路设计硬件选用M051为主控芯片，硬件电路主要完成过零检测、控制门控电路及显示输出。

220V交流单相电机起动方式大概分一下几种：第一种，分相起动式，如图1所示，系由辅助起动绕组来辅助启动，其起动转矩不大。

运转速率大致保持定值。

主要应用于电风扇，空调风扇电动机，洗衣机等电机。

接线图第二种，电机静止时离心开关是接通的，给电后起动电容参与起动工作，当转子转速达到额定值的70%至80%时离心开关便会自动跳开，起动电容完成任务，并被断开。

起动绕组不参与运行工作，而电动机以运行绕组线圈继续动作，如图2。

第三种，电机静止时离心开关是接通的，给电后起动电容参与起动工作，当转子转速达到额定值的70%至80%时离心开关便会自动跳开，起动电容完成任务，并被断开。

而运行电容串接到起动绕组参与运行工作。

这种接法一般用在空气压缩机，切割机，木工机床等负载大而不稳定的地方。

如图3。

838电子带有离心开关的电机，如果电机不能在很短时间内启动成功，那么绕组线圈将会很快烧毁。

电容值：双值电容电机，起动电容容量大，运行电容容量小，耐压一般都大于400V。

正反转控制：图4是带正反转倒顺开关的接线图，通常这种电机的起动绕组与运行绕组的电阻值是一样的，就是说电机的起动绕组与运行绕组是线径与线圈数完全一致的。

一般洗衣机用得到这种电机。

这种正反转控制方法简单，不用复杂的转换开关。

图1，图2，图3，图5 正反转控制，只需将1-2线对调或3-4线对调即可完成逆转。

对于图1，图2，图3，的起动与运行绕组的判断，通常起动绕组比运行绕组直流电阻大很多，用万用表可测出。

一般运行绕组直流电阻为几欧姆，而起动绕组的直流电阻为十几欧姆到几十欧姆。

以后我们会陆续告诉大家倒顺开关实物的接线图图1 电容运转型接线电路图2 电容起动型接线电路图3 电容启动运转型接线电路（双值电容器）图4 开关控制正反转接线图5 双值电容异步电动机倒顺接线图图6是实际的开关与电机连接图，这个倒顺开关如应用在三相电动机不需任何改动，如做单相电机换向用则稍做改动，红色，兰色线接入电源，黑色线是起动绕组线圈引出线，白色线运行绕组线圈引出线，左面一根灰色线是后接入的跨接线，正反转倒换就是靠开关自带的交叉连片来换向的，这种开关不足之处就是开关关闭后仍有一根线没有关闭，因此在安全上没有一定保障。