傳動(dòng)培訓(xùn)資料

1、傳動(dòng)培訓(xùn)資料 （曾艷華整理）一、 傳動(dòng)分類(lèi)傳動(dòng)分為機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)和電力傳動(dòng)3大類(lèi)。機(jī)械傳動(dòng)是利用機(jī)件直接實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，其中齒輪傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)屬于嚙合傳動(dòng)；摩擦輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)屬于摩擦傳動(dòng)。流體傳動(dòng)是以液體或氣體為工作介質(zhì)的傳動(dòng)，又可分為依靠液體靜壓力作用的液壓傳動(dòng)、依靠液體動(dòng)力作用的液力傳動(dòng)、依靠氣體壓力作用的氣壓傳動(dòng)。電力傳動(dòng)是利用電動(dòng)機(jī)將電能變?yōu)闄C(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)機(jī)器工作部分的傳動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)能適應(yīng)各種動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的要求，應(yīng)用極廣。液壓傳動(dòng)的尺寸小,動(dòng)態(tài)性能較好,但傳動(dòng)距離較短。氣壓傳動(dòng)大多用于小功率傳動(dòng)和惡劣環(huán)境中。液壓和氣壓傳動(dòng)還易于輸出直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液力傳動(dòng)具有特殊的輸入和輸出特性，因而能使動(dòng)力

2、機(jī)與機(jī)器工作部分良好匹配。電力傳動(dòng)的功率范圍大，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和遙控，能遠(yuǎn)距離傳遞動(dòng)力。傳動(dòng)的基本參數(shù)是傳動(dòng)比。傳動(dòng)又可分為定傳動(dòng)比傳動(dòng)和變傳動(dòng)比傳動(dòng)兩類(lèi)。變傳動(dòng)比傳動(dòng)又分有級(jí)變速和無(wú)級(jí)變速兩類(lèi)，前者具有若干固定的傳動(dòng)比（見(jiàn)變速器），后者可在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化。二、 電力傳動(dòng) 1）概念：" 電力傳動(dòng)" ，利用電動(dòng)機(jī)將電能變?yōu)闄C(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)機(jī)器工作的傳動(dòng)。電力傳動(dòng)由電動(dòng)機(jī)、傳輸機(jī)械能的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電氣控制裝置組成。電力傳動(dòng)可以分為交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)和直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)。電力傳動(dòng)所需的電能易于傳輸和集中生產(chǎn)，它本身又便于遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制。電動(dòng)機(jī)的功率范圍比較寬,從數(shù)瓦到1

3、萬(wàn)千瓦以上，它已成為現(xiàn)代工業(yè)的主要?jiǎng)恿C(jī)。 2）直流傳動(dòng)與交流傳動(dòng)：主要區(qū)別是采用直流電動(dòng)機(jī)還是交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。直流電動(dòng)機(jī)電機(jī)（D.C.machine）是實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能轉(zhuǎn)換的電機(jī)。 直流電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成，其間有一定的氣隙。其構(gòu)造的主要特點(diǎn)是具有一個(gè)帶換向器的電樞。直流電機(jī)的定子由機(jī)座、主磁極、換向磁極、前后端蓋和刷架等部件組成。其中主磁極是產(chǎn)生直流電機(jī)氣隙磁場(chǎng)的主要部件，由永磁體或帶有直流勵(lì)磁繞組的疊片鐵心構(gòu)成。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子則由電樞、換向器（又稱(chēng)整流子）和轉(zhuǎn)軸等部件構(gòu)成。其中電樞由電樞鐵心和電樞繞組兩部分組成。電樞鐵心由硅鋼片疊成，在其外圓處均勻分布著齒槽，電樞繞組則嵌

4、置于這些槽中。換向器是一種機(jī)械整流部件。由換向片疊成圓筒形后，以金屬夾件或塑料成型為一個(gè)整體。各換向片間互相絕緣。換向器質(zhì)量對(duì)運(yùn)行可靠性有很大影響。交流電動(dòng)機(jī)是用于實(shí)現(xiàn)交流電能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換的機(jī)械。由于交流電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電機(jī)已成為最常用的電機(jī)。交流電機(jī)與直流電機(jī)相比，由于沒(méi)有換向器因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，比較牢固，容易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的電機(jī)。交流電機(jī)功率的覆蓋范圍很大.交流電機(jī)按其功能通常分為交流發(fā)電機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)和同步調(diào)相機(jī)幾大類(lèi)。3）直流電機(jī)結(jié)構(gòu)圖4）交流電機(jī)結(jié)構(gòu)5）交流調(diào)速的方法由于直流電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，維修困難，而交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，幾乎不需維修等優(yōu)點(diǎn)，

5、因而在各工礦企業(yè)中都希望采用交流電動(dòng)機(jī)作為拖動(dòng)電機(jī)。交流電力拖動(dòng)調(diào)速技術(shù)有交流調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、交流串級(jí)調(diào)速、變級(jí)調(diào)速和變頻調(diào)速5種。a.交流調(diào)壓調(diào)速改變定子電源電壓的調(diào)速方法。交流異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩M與定子電壓U1成平方正比關(guān)系。調(diào)節(jié)定子電壓使電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生變化，在一定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩下可使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變。根據(jù)電機(jī)設(shè)計(jì)，一般都采用低于銘牌規(guī)定的定子額定電壓進(jìn)行調(diào)壓調(diào)速。交流調(diào)壓一般采用定子繞組串接可調(diào)阻抗、串接自耦變壓器和串接晶閘管調(diào)壓器的方法。交流調(diào)壓調(diào)速方法調(diào)速范圍不大，調(diào)速引起的損耗隨轉(zhuǎn)速的降低而增大。適用于調(diào)速要求不高、不經(jīng)常在低速下運(yùn)行的負(fù)載。b.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速改變轉(zhuǎn)子繞組電路外

6、串電阻的調(diào)速方法。這種調(diào)速方法只適用于繞線式交流異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速n1和臨界轉(zhuǎn)矩Mm都與轉(zhuǎn)子回路電阻無(wú)關(guān)，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子回路電阻成正比關(guān)系。所以，改變轉(zhuǎn)子回路電阻即改變了電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的斜率。在一定的負(fù)載下，采用不同的轉(zhuǎn)子回路電阻值就得到不同的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。如圖1中的n1、n2、n3。這種方法的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法在低速時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率高而使電動(dòng)機(jī)損耗嚴(yán)重；且在低速時(shí)由于調(diào)速特性軟，而工作轉(zhuǎn)速不易穩(wěn)定，同時(shí)在輕載時(shí)調(diào)速范圍很小。c.交流串級(jí)調(diào)速交流繞組式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組中，外加附加電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)調(diào)節(jié)附加電動(dòng)勢(shì)值進(jìn)行電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法。 按附加電動(dòng)勢(shì)的獲得方式不同，串級(jí)調(diào)速有晶

7、閘管串級(jí)調(diào)速和電機(jī)串級(jí)調(diào)速。目前，晶閘管串級(jí)調(diào)速已取代了電機(jī)串級(jí)調(diào)速。串級(jí)調(diào)速具有良好的力能指標(biāo)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子整流電路把電機(jī)轉(zhuǎn)子交流轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)換成直流功率，再通過(guò)工作在逆變狀態(tài)的晶閘管整流器轉(zhuǎn)換為交流功率返回電網(wǎng)。故串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的效率高，在高速時(shí)可達(dá)90以上，是一般交流調(diào)速方法所不及的。由于回路中的晶閘管整流器工作在逆變狀態(tài)，它除了向電網(wǎng)返送有功功率外，還要向電網(wǎng)吸取無(wú)功功率，從而使串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，在電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)僅為0.5左右。d. 變極調(diào)速改變電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)的調(diào)速方法。改變異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接線方式,使電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)p變化,即可改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n1(60f1/P)。變極調(diào)速

8、要求拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)必須是專(zhuān)門(mén)的變極電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)可成倍比地改變(如2/4極，4/8極)；也有非倍比的雙速電動(dòng)機(jī)（如4/6極，6/8極）或三速電動(dòng)機(jī)（如4/6/8）,這時(shí)電動(dòng)機(jī)裝有兩套定子繞組。因此，變速變極電動(dòng)機(jī)體積大,利用率比較低,成本高。它的調(diào)速級(jí)數(shù)少（23級(jí)）,僅適用于不要求平滑調(diào)速,與齒輪機(jī)械調(diào)速配合用的各種機(jī)床等生產(chǎn)機(jī)械。e. 變頻調(diào)速改變交流電動(dòng)機(jī)定子供電電源頻率的調(diào)速方法。交流異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n1與電源頻率f1成正比，改變f1就能進(jìn)行電動(dòng)機(jī)調(diào)速。但是由于電動(dòng)機(jī)氣隙磁通和電源頻率f1的乘積是與電源電壓U1成正比的，如果調(diào)節(jié)f1時(shí)不改變電源電壓U1，將引起電機(jī)氣隙磁通變化，從

9、而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩下降或勵(lì)磁電流上升。為了使電機(jī)磁通保持不變，在調(diào)頻時(shí)必須同時(shí)進(jìn)行調(diào)壓，保持U1/f1不變。在這種條件下進(jìn)行調(diào)速,能保證電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力不變，得到近似直流調(diào)壓調(diào)速的調(diào)速特性(圖3)。  交流電力拖動(dòng)調(diào)速技術(shù)要實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)速，必須具有頻率和電壓可調(diào)節(jié)的交流電源。過(guò)去曾用一套旋轉(zhuǎn)的變頻機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)，但其體積龐大，噪聲大，效率很低，所以曾影響了交流變頻調(diào)速的應(yīng)用和發(fā)展。20世紀(jì)60年代，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了靜止式電力電子變頻電源,它具有靜止、重量輕和效率高等優(yōu)點(diǎn)，從而使交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用產(chǎn)生了一個(gè)飛躍。電力電子變頻器一般分兩類(lèi)。 一類(lèi)是交流-交流變頻器（又稱(chēng)直接

10、變頻器、循環(huán)變頻器），它是把電壓和頻率固定的交流電源直接轉(zhuǎn)換成頻率和電壓可調(diào)的交流電源。由于它的輸出波形不夠理想，所獲得的電源頻率大大低于原來(lái)電源的頻率，并且所用的電力電子器件數(shù)量較多,利用率不高,故應(yīng)用受到限制。另一類(lèi)變頻器是交流-直流-交流變頻器（又稱(chēng)間接變頻器），它是先把恒定電壓、恒定頻率的交流電源整流為可調(diào)壓的直流電源，然后再將直流電源逆變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電源。其整流器和逆變器均由電力電子器件構(gòu)成?，F(xiàn)在廣泛應(yīng)用的交流-直流-交流變頻器是脈寬調(diào)制型變頻器,又稱(chēng)PWM變頻器。它采用不可控整流器，輸出電源頻率和電壓的調(diào)節(jié)均由 PWM逆變器來(lái)完成。這種變頻器不但提高了電網(wǎng)的功率因數(shù)，而且加快了

11、變頻調(diào)速的動(dòng)態(tài)過(guò)程。如采用正弦波脈寬調(diào)制變頻器(稱(chēng)SPWM)，其輸出的電壓可接近正弦波，諧波分量很少，提高了變頻調(diào)速的效率。脈寬調(diào)制型變頻器功率元件采用有自關(guān)斷能力的電力電子器件,如可關(guān)斷晶閘管(GTO)和大功率晶體管(GTR)等,簡(jiǎn)化了變頻電路的結(jié)構(gòu)，提高了開(kāi)關(guān)頻率，并改善了輸出波形。6）變頻調(diào)速 a.變頻調(diào)速發(fā)展概況直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)和交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)先后誕生于19世紀(jì)，距今已有100多年的歷史，并已成為動(dòng)力機(jī)械的主要驅(qū)動(dòng)裝置。但是，由于技術(shù)上的原因，在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，占整個(gè)電力拖動(dòng)系統(tǒng)80左右的不變速拖動(dòng)系統(tǒng)中采用的是交流電動(dòng)機(jī)(包括異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī))，而在需要進(jìn)行調(diào)速控制的拖動(dòng)系統(tǒng)中則

12、基本上采用的是直流電動(dòng)機(jī)。 但是，由于結(jié)構(gòu)上的原因，直流電動(dòng)機(jī)存在以下缺點(diǎn)： (1)需要定期更換電刷和換向器，維護(hù)保養(yǎng)困難，壽命較短； (2)由于直流電動(dòng)機(jī)存在換向火花，難以應(yīng)用于存在易燃易爆氣體的惡劣環(huán)境；(3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以制造大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的直流電動(dòng)機(jī)：而與直流電動(dòng)機(jī)相比，交流電動(dòng)機(jī)則具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，工作可靠，易于維護(hù)保養(yǎng)； (2)不存在換向火花，可以應(yīng)用于存在易燃易爆氣體的您劣環(huán)境； (3)容易制造出大容量、高轉(zhuǎn)速和高電壓的交流電動(dòng)機(jī)。 因此，很久以來(lái)，人們希望在許多場(chǎng)合下能夠用可調(diào)速的交流電動(dòng)機(jī)來(lái)代替直流電動(dòng)機(jī)，并在交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制方面進(jìn)行了大量的研究開(kāi)發(fā)

13、工作。但是，直至20世紀(jì)70年代，交流調(diào)速系統(tǒng)的研究刀：發(fā)方面一直未能得到真正能夠令人滿意的成果，也因此限制了交流調(diào)速系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，在工業(yè)生產(chǎn)中大量使用的諸如風(fēng)機(jī)、水泵等需要進(jìn)行調(diào)速控制的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中不得個(gè)采用擋板和閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)速和流量。這種做法不但增加了系統(tǒng)的復(fù)雜件，也造成了能源的浪費(fèi)。 經(jīng)歷了20世紀(jì)70年代中期的第2次石油危機(jī)之后，人們充分認(rèn)識(shí)到了節(jié)能工作的重要性，并進(jìn)一步重視和加強(qiáng)了對(duì)交流調(diào)速技術(shù)的研究工作，隨著同時(shí)期內(nèi)電力電子技術(shù)的發(fā)展，作為交流調(diào)速系統(tǒng)中心的變頻器技術(shù)也得到了顯著的發(fā)展，并逐漸進(jìn)人了實(shí)用階段。 雖然發(fā)展變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)最初的目的主要是為了節(jié)能，但

14、是隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和控制理論的發(fā)展，電力半導(dǎo)體器件和微處理器的性能不斷提高，變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)也得到了顯著發(fā)展。隨著各種復(fù)雜控制技術(shù)在變頻器技術(shù)中的應(yīng)用，變頻器的性能不斷得到提高，而且應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。日前變頻器不但在傳統(tǒng)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且?guī)缀跻呀?jīng)擴(kuò)展到了工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域，并且在空調(diào)、洗衣機(jī)、電冰箱等家電產(chǎn)品中也得到了廣泛應(yīng)用。變頻電源(www.fanco-)技術(shù)是一門(mén)綜合性的技術(shù)，它建立在控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，并隨著這些基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展而不斷得到發(fā)展。變領(lǐng)器調(diào)速控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的交流拖動(dòng)系統(tǒng)相比，利用變頻器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行

15、調(diào)速控制的交流拖動(dòng)系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)能，容易實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制，容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換可以進(jìn)行高頻度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行電氣制動(dòng)，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)，可以適應(yīng)各種工作環(huán)境，可以用一臺(tái)變頻器對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，電源功率因數(shù)大，所需電源容量小，可以組成高性能的控制系統(tǒng)等等。 在許多情況下使用變頻器的目的是節(jié)能，尤其是對(duì)于在工業(yè)中大旦使用的風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)和泵類(lèi)負(fù)載來(lái)說(shuō)，通過(guò)變頻器進(jìn)行調(diào)速控制可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)上利用擋板和閥門(mén)進(jìn)行的風(fēng)量、流量和揚(yáng)程的控制、所以節(jié)能效以常明顯。 因?yàn)橐怨?jié)能為目的的調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍和精度要求不高，所以通常采用在

16、價(jià)格方面比較經(jīng)濟(jì)的通用型變頻器。 由于變頻器可以看作是一個(gè)頻率可調(diào)的交流電源，對(duì)于現(xiàn)有的進(jìn)行恒速運(yùn)轉(zhuǎn)的異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，只需在電網(wǎng)電源和現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)之間接入變頻器和相應(yīng)設(shè)備就可以利用變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制，而元需對(duì)電動(dòng)機(jī)和系統(tǒng)本身進(jìn)行大的設(shè)備改造。 在采用了變頻器的交流拖動(dòng)系統(tǒng)中，異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制是通過(guò)改變變頻器的輸出頻率實(shí)現(xiàn)的。因此，在進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，可以通過(guò)控制變頻器的輸出頻率使電動(dòng)機(jī)工作在轉(zhuǎn)差較小的范圍，電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍較寬，并可以達(dá)到提高運(yùn)行效率的目的。一般來(lái)說(shuō)，通用型變頻器的調(diào)速范圍可以達(dá)到1：10以上，而高性能的矢量控制變頻器的調(diào)速范圍可以達(dá)到1：1000。此外，當(dāng)采用矢量控制方式的

17、變頻器對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，還可以直接控制電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。因此，高性能的矢量控制變頻器與變頻器專(zhuān)用電動(dòng)機(jī)的組合在控制性能方面可以達(dá)到和超過(guò)高精度直流伺服電動(dòng)機(jī)的控制性能。 利用普通的電網(wǎng)電源運(yùn)行的交流拖動(dòng)系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換，必須利用開(kāi)閉器等裝置對(duì)電源進(jìn)行換相切換。利用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，只需改變變頻器內(nèi)部逆變電路換流器件的開(kāi)關(guān)順序即可以達(dá)到對(duì)輸出進(jìn)行換相的目的很容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換而不需要專(zhuān)門(mén)設(shè)置正反轉(zhuǎn)切換裝置。 此外，對(duì)在電網(wǎng)電源下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)切換時(shí)，如果在電動(dòng)機(jī)尚未停止時(shí)就進(jìn)行相序的切換電動(dòng)機(jī)內(nèi)將會(huì)內(nèi)于相序的改變而流過(guò)大于起動(dòng)電流的電流，有燒毀電動(dòng)機(jī)

18、的危險(xiǎn)，所以通常必須等電動(dòng)機(jī)完全停下來(lái)之后才能夠進(jìn)行換相操作。而在采用變領(lǐng)器的交流調(diào)速系統(tǒng)Lf，由于可以通過(guò)改變變?yōu)l器的輸出頻率使電動(dòng)機(jī)按照斜坡函數(shù)的規(guī)律進(jìn)行減速，并在電動(dòng)機(jī)減速至低速范圍后再進(jìn)行相序切換進(jìn)行相序切換時(shí)電動(dòng)機(jī)的電流可很小，同樣，在電動(dòng)機(jī)的加速過(guò)程小可以通過(guò)改變變頻器的輸出頻率使電動(dòng)機(jī)按照斜坡函數(shù)的規(guī)律進(jìn)行加速?gòu)膭傔_(dá)到限制加速電流的目的。因此，在利用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)更容易和其他設(shè)備起構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)。 對(duì)于利用普通的電網(wǎng)電源運(yùn)行的交流拖動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，出于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流較大并存在著與起動(dòng)時(shí)間成正比的功率損耗，所以；能使電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高頻度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)。而對(duì)于采用了變頻器的交流調(diào)速系統(tǒng)

19、來(lái)說(shuō)，內(nèi)于電動(dòng)機(jī)的起停都是在低速區(qū)進(jìn)行而且加減速過(guò)程都比較平緩，電動(dòng)機(jī)的功耗和發(fā)熱較小，可以進(jìn)行較高頻度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)。 變頻調(diào)速系統(tǒng)購(gòu)上述特點(diǎn)可以用于采用交流拖動(dòng)系統(tǒng)的傳送帶和移動(dòng)丁作臺(tái)等以達(dá)到節(jié)能的目的；這是因?yàn)椋诶卯惒诫妱?dòng)機(jī)進(jìn)行恒速驅(qū)動(dòng)的傳送帶以及移動(dòng)工作臺(tái)中，電動(dòng)機(jī)通常一直處于工作狀態(tài)，而采用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制后，由于可以使電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高頻度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)，可以使傳送帶或移動(dòng)工作臺(tái)只是在有貨物或工件時(shí)運(yùn)行，而在沒(méi)貨物或工件時(shí)停止運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)能的目的。b.變頻器基礎(chǔ)知識(shí)i什么是變頻器？變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、

20、變頻調(diào)  變頻器速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、具有過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能。ii. PWM和PAM的不同點(diǎn)是什么？PWM是英文Pulse Width Modulation(脈沖寬度調(diào)制)縮寫(xiě)，按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)制方式。PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脈沖幅值調(diào)制) 縮寫(xiě)，是按一定規(guī)律改變脈沖列的脈沖幅度，以調(diào)節(jié)輸出量值和波形的一種調(diào)制方式。PWM：PAMiii電壓型與電流型有什么不同？變頻器的主電路大體上可分為兩類(lèi)：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源

21、的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。iv.變頻器的主要作用有哪些？ 變頻器最主要的作用是用來(lái)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速以滿足生產(chǎn)工藝需求；其次變頻器可以在一些大功率電動(dòng)機(jī)應(yīng)用上節(jié)能（主要為大功率風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)）；最后還有一些其他的作用如功率因素補(bǔ)償、軟啟動(dòng)等。7)變頻器工作原理 a.概述 主電路是給異步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分，變頻器的主電路大體上可分為兩類(lèi)：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。 它由三部分構(gòu)成，將工頻電源變換為直流功率的“整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的“平波回

22、路”，以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。b.工作原理圖（電壓源型）變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源?，F(xiàn)在使用的變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成的。c. 交-直部分整流電路：由VD1-VD6六個(gè)整流二極管組成不可控全波整流橋。對(duì)于380V的額定電源，一般二極管反向耐壓值應(yīng)選1200V，二極管的正

23、向電流為電機(jī)額定電流的1.414-2倍。 d.直-交部分VT1-VT6逆變管（IGBT絕緣柵雙極型功率管）：構(gòu)成逆變電路的主要器件，也是變頻器的核心元件。把直流電逆變頻率，幅值都可調(diào)的交流電。VT1-VT6是續(xù)流二極：作用是把在電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)過(guò)程中將再生電流返回直流電提供通道并為逆變管VT1-VT6在交替導(dǎo)通和截止的換相過(guò)程中，提供通道。 e. 控制部分:電源板、驅(qū)動(dòng)板、控制板（CPU板）電源板：開(kāi)關(guān)電源電路向操作面板、主控板、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路及風(fēng)扇等提供低壓電源， 開(kāi)關(guān)電源提供的低壓電源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附屬電路、控制電路、顯示面板等提供

24、電源。驅(qū)動(dòng)板：主要是將CPU生成的PWM脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生符合要求的驅(qū)動(dòng)信號(hào)激勵(lì)I(lǐng)GBT輸出電壓。控制板（CPU板）：也叫CPU板相當(dāng)人的大腦，處理各種信號(hào)以及控制程序等部分 8）變頻器的額定數(shù)據(jù)和分類(lèi)a.額定數(shù)據(jù)額定輸入電壓U：即電源側(cè)電壓，在我國(guó)一般為380V（三相）和220V（單相），一般還包含一個(gè)允許波動(dòng)范圍，如±10%額定頻率：即電源額定頻率，我國(guó)為50HZ，一般允許波動(dòng)范圍±5%額定輸出電壓U:變頻器輸出的最大電壓額定電流I：變頻器允許長(zhǎng)時(shí)間輸出的最大電流配用電動(dòng)機(jī)容量PN：或稱(chēng)之為額定輸出功率，在連續(xù)不變負(fù)載中，允許配用的最大電動(dòng)機(jī)容量。在變動(dòng)。斷續(xù)負(fù)載中，只

25、要溫升不超過(guò)允許值，電動(dòng)機(jī)是允許短時(shí)(幾分鐘或幾十分鐘)過(guò)載的，而變頻器則不允許。選用變頻器時(shí)應(yīng)充分考慮負(fù)載工況過(guò)載能力：指變頻器的輸出電流允許超過(guò)額定值的倍數(shù)和時(shí)間。大多數(shù)變頻器過(guò)載為：150%，1分鐘。b.變頻器類(lèi)別 根據(jù)變流環(huán)節(jié)不同：交直交變頻器、交交變頻器 根據(jù)直流電路的儲(chǔ)能：電壓源型、電流源型 根據(jù)電壓的調(diào)制分為：正弦脈寬調(diào)制(SPWM)變頻器、脈幅調(diào)制（PAM）變頻器根據(jù)電壓等級(jí)分為：低壓變頻器（380V）、中壓變頻器（690V至5KV）、高壓變頻器（6KV、10KV）根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合分：專(zhuān)用型變頻器（為某種工藝特制）、通用型等按照產(chǎn)地可分為：國(guó)產(chǎn)變頻器、進(jìn)口變頻器等9）公司變頻器應(yīng)用

26、情況公司主要銷(xiāo)售和應(yīng)用過(guò)的傳動(dòng)類(lèi)產(chǎn)品主要有以下幾個(gè)品牌：i. 西門(mén)子：M440(MICROMASTER 440)標(biāo)準(zhǔn)型變頻器、6SE70電壓矢量型變頻器、6RA70直流調(diào)速器等ii.AB（羅克韋爾）：PowerFlex400（風(fēng)機(jī)泵類(lèi)）變頻器、PowerFlex700系列高性能矢量控制變頻器（包括700S、753、755等系列）、PowerFlex7000高壓變頻器iii.臺(tái)達(dá)（又稱(chēng)中達(dá)電通）：C2000高階磁場(chǎng)矢量變頻器、CP2000無(wú)感測(cè)矢量控制變頻器、以及VFD-B、VFD-E等多系列變頻器iv.ABB：ACS800變頻器、ACS510變頻器等iiv.艾默生：CT變頻器等10）附錄： A

27、、電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度為什么能夠自由地改變？三相交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式：n = 60f/p(1-s) n: 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 f: 電源頻率 p: 電機(jī)磁極對(duì)數(shù) s：電機(jī)的轉(zhuǎn)差率電機(jī)的轉(zhuǎn)速 = 60(秒)頻率（Hz)/電機(jī)的磁極對(duì)數(shù) -電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度單位：每分鐘旋轉(zhuǎn)次數(shù)，rpm/min也可表示為rpm。p和s都是恒定值，從這個(gè)公式可以看出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度同頻率成比例。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)差矩為0,同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速 = 60(秒)*頻率(Hz)電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)，異步的轉(zhuǎn)速比同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速低。 例如：4極三相異步電機(jī) 60Hz時(shí)低于1,800 r/min 4極三相異步電機(jī) 50Hz時(shí)低于1,500 r

28、/min   本文中所指的電機(jī)為感應(yīng)式交流電機(jī)，在工業(yè)領(lǐng)域所使用的大部分電機(jī)均為此類(lèi)型電機(jī)。感應(yīng)式交流電機(jī)（以后簡(jiǎn)稱(chēng)為電機(jī)）的旋轉(zhuǎn)速度近似地確決于電機(jī)的極對(duì)數(shù)和頻率。       由電機(jī)的工作原理決定電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)是固定不變的。由于電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)1個(gè)磁極對(duì)數(shù)等于2極，電機(jī)的極數(shù)不是一個(gè)連續(xù)的數(shù)值（為2的倍數(shù)，例如極數(shù)為2，4，6），所以不適和改變?cè)撝祦?lái)調(diào)整電機(jī)的速度。       另外，頻率是電機(jī)供電電源的電信號(hào)，所以該值能夠在電機(jī)的外面調(diào)節(jié)后再

29、供給電機(jī)，這樣電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度就可以被自由的控制。B.關(guān)于軟起動(dòng)器啟動(dòng)器（又稱(chēng)軟起動(dòng)器，電機(jī)軟起動(dòng)器） 軟啟動(dòng)器是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車(chē)、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國(guó)外稱(chēng)為Soft Starter。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。運(yùn)用不同的方法，控制三相反并聯(lián)閘管的導(dǎo)通角，使被控電機(jī)的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實(shí)現(xiàn)不同的功能。運(yùn)用串接于電源與被控電機(jī)之間的軟起動(dòng)器，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動(dòng)結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動(dòng)，軟起動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加。軟

30、起動(dòng)一般有下面幾種起動(dòng)方式。軟啟動(dòng)器于20世紀(jì)70年代末和80年代初投入市場(chǎng)，填補(bǔ)了星-三角啟動(dòng)器和變頻器在功能實(shí)用性和價(jià)格之間的鴻溝。采用軟啟動(dòng)器，可以控制電動(dòng)機(jī)電壓，使其在啟動(dòng)過(guò)程中逐漸升高，很自然地控制啟動(dòng)電流，這就意味著電動(dòng)機(jī)可以平穩(wěn)啟動(dòng)，機(jī)械和電應(yīng)力降至最小。因此軟啟動(dòng)器在市場(chǎng)上得到廣泛應(yīng)用，并且軟啟動(dòng)器所附帶的軟停車(chē)功能有效地避免水泵停止時(shí)所產(chǎn)生的“水錘效應(yīng)”。異步電動(dòng)機(jī)以其優(yōu)良的性能及無(wú)需維護(hù)的特點(diǎn)，在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。然而由于其起動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生較大沖擊電流（一般為Ie的5-8倍），同時(shí)由于起動(dòng)應(yīng)力較大，使負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低。國(guó)家有關(guān)部門(mén)對(duì)電機(jī)起動(dòng)早有明確規(guī)定，即電機(jī)起動(dòng)

31、時(shí)的電網(wǎng)電壓將不能超過(guò)15%。解決辦法有兩個(gè)：增大配電容量，采用限制電機(jī)起動(dòng)電流的起動(dòng)設(shè)備，如果僅僅為起動(dòng)電機(jī)而增大配電容，從經(jīng)濟(jì)角度上來(lái)說(shuō)，顯然不可取。為此，人們往往需要配備限制電機(jī)起動(dòng)電流的起動(dòng)設(shè)備，過(guò)去人們多采用Y/轉(zhuǎn)換，自藕降壓，磁控降壓等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些方法雖然可以起到一定的限流作用，但沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。伴隨傳動(dòng)控制對(duì)自動(dòng)化要求的不斷提高，采用可控硅為主要器件、單片機(jī)為控制核心的智能型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)設(shè)備軟起動(dòng)器，已在各行各業(yè)得到越來(lái)越多的應(yīng)用，由于軟起動(dòng)器性能優(yōu)良、體積小、重量輕，并且具有智能控制及多種保護(hù)功能，而且各項(xiàng)起動(dòng)參數(shù)可根據(jù)不同負(fù)載進(jìn)行調(diào)整，其負(fù)載適應(yīng)性很強(qiáng)。因此電子式軟起動(dòng)器將逐步取代落后的Y/、自耦減壓和磁控式等傳統(tǒng)的減壓起動(dòng)設(shè)備成為必然。電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，智能型軟起動(dòng)器得到廣泛應(yīng)用。智能型軟起動(dòng)器是一種集軟起動(dòng)、軟停車(chē)、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的新穎電機(jī)控制裝置，又稱(chēng)為SoftStarter。它不僅實(shí)現(xiàn)在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中無(wú)沖擊而平滑的起動(dòng)電機(jī)，而且可根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的特性來(lái)調(diào)節(jié)起動(dòng)過(guò)程中的參數(shù)，如限流值、起動(dòng)時(shí)間等。此外，它還具有多種對(duì)電機(jī)保護(hù)功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備的