异步电动机调速论文

电梯拖动自动控制系统

异步电动机调速及远程控制

摘要：通过远端计算机控制变频器来使电动机变频调速

Abstract：through Remote terminal to control the inverter to change the frequency control of motor speed

关键词：电动机，变频器，变频调速，远程控制

Key words:motor,inverter,frequency control，remote contorl

目前交流异步电动机的调速系统已经广泛应用于数控机床风机，泵类，电梯，空调等一系列民用，工用设备的电力源和动力源，并起到了节能省电，提高设备自动化，提高产品质量，改善生活水平的良好效果。

三相异步电动的原理

右图是电动机的基本结构:

三相异步电动机的两个最基本组成部分分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。其中电动机之所以能够转动，很重要的原因是因为电机在通三相交流电的时候，

定子上会产生一个旋转地磁场。当磁场与导体发生相对运动的时候，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是电动机的基本原理，且旋转的磁场和闭合的转子绕组的转速不同，这也是异步的含义。

如何让电动机反转：

闭合的转子是跟着磁场旋转地方向运动的，要使电动机反转，可以改变旋转磁场的方向。旋转磁场的方向是由定子中三相绕组中电流相序决定的，若想改变旋转磁场的方向，只要改变通入定子绕组的电流相序，即将三根电源线中的任意两根对调即可。这时，转子的旋转方向也跟着改变，这时，电动机就处于反转状态。

另外，电动机的转速n=

p f

60

，其中f表示输入的三相电的频率，p表示电动机的极数。所以我们可以通过控制频率来达到控制电动机转速的目的。

变频器的原理：

下图为交-直-交变频器的简易主电路，它先把从电网上接进来的频率和电压都固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率，电压都可连续可调的三相交流电源。

在图中的整流部分是由二极管构成的桥式电路，他的输出电压的平均值

d

U不变，

如果要是

d

U连续并且可调，则可使用晶闸管代替二极管来控制起关断。

整流之后，是滤波，滤波电路可分为电容滤波和电感滤波。如果用电容滤波就构成电压源变频器，如果是电感滤波则构成电流滤波器。

当然，想要控制电动机，逆变出来的电压才是控制的关键。通过改变开关的状态，可以逆变出不同频率和电压的交流电，从而控制电动机的变频调速。

变频调速原理：

在异步电动机调速时，总希望保持主磁通m φ为额定值，有异步电动机定子每相电动势有效值m 1144.4ΦK N f E s =可知，如果略去定子阻抗下降，有 m 11s 44.4U ΦK N f E s =≈ (1)

有上式可知，若定子端电压不变，随着1f 升高，m φ将减小，如果在电流相同的情况下，m φ减小会导致电动机输出转矩下降，严重时会是电动机堵转。因此，在变频器调速过程中应该同时改变定子电压和频率，以保持磁通不变。实验所用的是通用变频器，是变压变频（VVVF ）装置。调节频率的时候电动机的电压也会变化。电动机额定电压对应的是基频，在基频下进行调速时，电压与频率满足电动机的V/F 曲线，有恒转矩和恒定压比调速，如图1。但是在基频以上是，由于电压将不会再上升，属于恒功率调速，如下图。

电机变频远程控制：

在自动化的工业生产中，变频控制往往与计算机远程控制相联系在一起，从而实现电机的远程变频控制。对三相异步电动机的远程变频控制有2种方案：开环控制和闭环控制。

在控制理论中，定义能够自动追踪，将输出信号的一部分反馈回输入端，进行自动有差调节的控叫做闭环控制；输出与输入无反馈关系，即不能进行自动调整的控制方式叫做开环控制。

在开环控制中，通过计算机的串行口发出指令，经过D/A（数字信号模拟信号转换器）信号转换，将计算机的指令送入变频器，从而控制电机。在闭环控制中，通过计算机的串行口发出指令，经过D/A 信号转换，将计算机的指令送入变频器，带动电机，同时利用速度传感器将电机的转速通过A/D（模拟信号数字信号转换器）转换，反馈给输入端，计算机将电机的实际运行转速与发出指令应达到的转速相比较，实现有差调节，从而达到电机转速的精确控制。

在电机的变频远程控制中，无论是采用开环控制还是采用闭环控制，都存在利用计算机的串口发送数据的问题。发送数据时可以握手，也可以没有握手，握手可以是硬件握手，也可以是软件握手。如果不使用握手，则接收器必须能在发送器发送下一个数据之前读取当前数据30 6。接收器可以缓冲接收到的字符，在该字符被读取之前将它保存在一个特殊的地址里。通常，这可能只保留单个字符。如果在下一个字符到来时，这个缓存没有被清空，则缓存内以前的任何字符都会被覆盖，下图显示了这样的一个例子。

在这个例子里，接收器成功地读取了缓冲区的2个字符，但是当第4 个字符来到的时候它还没有读取第3个字符，这样第4 个字符就覆盖了第3个字符。如果发生这种情况则必须采取一定的握手措施，在接收器读取数据之前让发送器停止发送数据。硬件握手由发送器向接收器询问是否准备好接收数据。如果接收缓存是空的，则接收器通知发送器可以发送。数据一旦到达接收缓存，接收器立即通知发送器停止发送，直到缓存中的数据被取走。用于这一目的几个硬件信号包括：

(1）CTS 清除发送（CLEAR TO SEND）；

(2) RTS 准备接收（TEADY TO SEND）；

(3) DTR数据终端准备好（DATA TERMINAL READY）；

(4) DSR数据装置准备好（DATA SET READY）。

软件握手使用特定的控制字符。即DC-1~ DC-4控制字符。

结语：

交流变频调速具有系统体积小，重量轻、控制精度高、保护功能完善、工作安全可靠、操作过程简单，通用性强，使传动控制系统具有优良的性能，同时节能效果明显，产生的经济效益显著。尤其当与计算机通信相配合时，使得变频控制更加安全可靠，易于操作（由于计算机控制程序具有良好的人机交互功能），变频技术必将在工业生产发挥巨大的作用，让

工业自动化程度得到更大的提高