实验五三相异步电机变频调速(精)
三相异步电动机的起动与调速实验报告
三相异步电动机的起动与调速实验报告实验报告：三相异步电动机的起动与调速一、实验目的1.学会使用三相异步电动机进行起动和调速实验；2.理解三相异步电动机的工作原理和特性；3.掌握控制电源频率和电压对电动机起动和调速的影响。
二、实验原理1.三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动可以分为直接起动、通过降压启动器起动和通过自耦变压器起动等几种方式。
实验中我们采用的是直接起动方式。
直接起动是将三相电源直接接到电动机的定子绕组上，通过电源的三相电流激励定子绕组产生磁场，使得电动机启动转矩产生，从而实现电机的起动。
2.三相异步电动机的调速三、实验装置和仪器1.三相异步电动机：用于实现起动和调速实验。
2.控制电源：用于提供三相交流电源，调整电源频率和电压。
3.电压表和电流表：用于测量电源电压和电流。
4.转速计：用于测量电动机转速。
5.手动控制开关。
四、实验步骤1.连接实验电路：将三相异步电动机与控制电源、电压表和转速计连接起来，根据电路图正确接线。
2.起动实验：将控制电源调至合适的频率和电压，打开电源开关，记录电动机的起动时间，并观察电动机的起动转矩和转速情况。
3.调速实验：保持电动机运行状态，通过改变控制电源的频率和电压，逐渐增大或减小转速，同时记录相应的电源频率和电压。
五、实验结果与分析1.起动实验结果：记录电动机的起动时间，并观察电动机的起动转矩和转速情况。
2.调速实验结果：通过改变控制电源的频率和电压，记录相应的转速和电源频率和电压，并绘制转速和电源频率、电压的关系图。
六、实验结论通过实验我们可以得到以下结论：1.三相异步电动机可以通过改变电源频率和电压来实现起动和调速；2.电源频率和电压对电动机起动和调速有直接的影响；3.控制电源的频率和电压可以调整电动机的转速；七、实验总结通过本次实验，我深入了解了三相异步电动机的起动和调速原理和特性。
在实验中，我掌握了使用三相异步电动机进行起动和调速的操作方法，并学会了通过改变电源频率和电压来调整电动机的转速。
异步电动机变频调速实验
异步电动机变频调速实验
一、实验目的
1. 掌握异步电动机变频调速原理；
2. 熟悉SVF 系列变频器的使用方法；
3. 加深理解变频调速机械特性。
二、实验内容
测定闭环变频调速机械特性。
三、实验线路
四、变频器操作步骤
1. 变频器面板RUN/STOP 开关置于STOP 位置；
2. 逆时针旋转面板的频率设置按钮FREQSET ，转至最低频率；
3. 电源送至变频器预工作，此时频率显示00；
4. 将变频器面板RUN/STOP 开关置于RUN 位置；
5. 稍微转动FREQSET 按钮，使电动机开始旋转，然后按下表调节，测出转速5-6点。
五、实验步骤和方法
～
～
1. 电源通过三相变压器输出380伏电压输入至变频器R1和T1端，使变频器内部先工作（即合上开关Q1）；
2. 将开关Q2闭合，然后再将开关Q3合上接通异步电动机。
调节变频器频率至表中所要求点；
3. 在相同频率下调节励磁电流，使测功机转矩为给定大小，测出转速，改变转矩（20%，40%，60%，0%）T N，测出不同转速填入表格。
4. 改变频率f=（60，55，50，40，30，20）Hz，重做步骤3；
六、实验报告
1. 画出给定负载时的变频调速曲线；
2. 画出不同频率时电机的机械特性曲线。
七、思考题
1. 频率变化时机械特性硬度如何变化？为什么？
2. 根据机械特性分析低频时电动机的过载能力。
三相异步电机恒磁通变频调速
三相异步电机恒磁通变频调速
三相异步电机恒磁通变频调速是一种电子调速技术，主要应用于电机及其驱动设备的调速控制。
这种调速技术独特的节能优势使其在工厂流水线，拖运和运输等行业中得到广泛应用。
该调速技术最大的优点在于，它能够将三相异步电机的转速调到理想的恒磁通状态，这能够有效提高电机的功率因数、减少电机的功耗以及减少电机运行时产生的噪声和振动。
它采用了变频调速技术，即利用恒定频率的输入电压，改变电压在电机面板上的频率，实现电机转速的可控调整，使得电机能够在规定的转速范围内或者缓慢的变化转速，从而调节各种机械设备的运行速度。
这种恒磁通变频调速方式比传统的变频调速技术有更强的动力效率和响应性，而且能够有效避免电机输出转矩暂时性的抖动现象，使得调速器运行可靠性更高。
它的另一个优点是，其控制系统简单，只需要提前设定好电机转速的曲线，这样只要把设定的转速输入到电机面板上，就可以实现恒定转速的调速控制，不需要更复杂的控制系统，只需要输入转速参数就可以实现恒定转速，从而节省了部分人工操作时间。
此外，三相异步电机恒磁通变频调速技术还可以有效降低额定电压对机组发动机的影响，提高发动机运行的稳定性，同时也能够降低其运行时的噪声和振动，以及有效的保护电机的运行状况，从而达到减少能耗的目的。
总之，三相异步电机恒磁通变频调速技术的出现大大改变了传统电气技术的节能调速方式，它比传统变频调速技术更具有优势，减少了运行时的噪声和振动，使用起来更加便捷，而且有效的保护电机，从而提高了电机的使用寿命，具有广泛的应用前景。
三相异步电动机的变频调速.
三相异步电动机的变频调速一、三相异步电动机的调速关系式：n=n0（1-s）=60f 1（1-s）/p 改变转速有以下几种方法：1、改变电动机的极对数P2、改变电动机的转差率S3、改变电动机的电源频率F1二、异步电动机的调速特性：1、变极调速优点：调速方法简单，机械特性较硬缺点：调速平滑性差，转速成倍变化，不能完成无极调速2、调转差率调速（1）笼型电动机定子调压法和电磁调速法优点：变速方便，可以完成无极调速缺点：机械特性较软（2）绕线转子异步电动机的转子回路串电阻缺点：不能完成无极调速，浪费电能3、变频调速（1）、基频以下恒磁通（恒转矩）变频调速1）为什么要恒磁通变频调速？2）怎样才能做到变频调速时磁通恒定由每极磁通φ=E1/4.44N1F1，可知，磁通φ的值由 E 和 F 共同决定，对 E 和 F 进行适当控制，就可以使磁通保持额定值不变。
（2）基频以上恒功率（恒电压）变频调速由每极磁通φ =E1/4.44N 1F1，可知，要使电压恒定不变，主磁通φ随 F 的上升而应减小。
总结：随着转速的提高，要使电压恒定，磁通就自然下降，当转子电流不变时，其电磁转矩就会减小，而电磁功率却保持恒定。
变频器的操作一、变频器的接线1、主回路接线R、R、T：接交流三相电流U、V、W：接三相异步电动机2、控制回路的接线（1）正转起动信号：STL（2）反转起动信号：STR（3）起动自保持选择信号：STOP（4）输入信号中具有功能设定的有：RL、RM、RH、RT、AU 、JOG、CS二、操作面板1、操作面板的名称和功能上半部分为显示器，下半部分为各种按键。
MODE ：可用于选择操作模式或设定模式SET：用于确定频率和参数的设定三、应用实例1、全部清除答：1）设定pr.79=1或0 PU 操作模式下，2）按MODE 键至“帮助模式”3）按▲键至“全部清除” （ALLC ）4）按SET 出现“ 0”，按▲键将“ 0”改为“ 1”5）按SET 键 1.5s 即可2、运行操作方式的选择（1）PU 运行操作方式：设置电动机以48HZ 运行并操作答：设置：1）设定pr.79=1 PU 操作模式下2）按MODE 键至“频率设定模式”3）按▲键改变设定值4）按SET 键 1.5s 即可操作：1）开始：按FWD 或REV 键（电动机起动，自动地变为监视模式，显示输出频率）2）停止：按STOP 键（2）外部运行操作方式：设置电动机以50HZ 运行1）开关操作运行答：1、设定pr.79=2 外部操作模式下2、将起动开关STF 或STR 处于NO，电动机即运行3、调节电位器可对电动机进行加速、减速控制2）点动运行答：1、设定pr.79=2 外部操作模式下2、设定“点动频率” pr.15 为5HZ3、设定“点动加/减速时间pr.16 为3S4、接通“ JOG”或“ STR”进行正反转点动运行3）组合运行操作方式1）组合操作模式1（运行频率由PU 设定，起动信号由外部输入）答：设定pr.79=3 组合操作模式下完成2）组合操作模式 2 （运行频率由外部输入设定，起动信号PU 设定）答：设定pr.79=4 组合操作模式下完成pr.79 的参数设置pr.79=0 PU 或外部操作可切换pr.79=1 PU 操作模式（起动信号和运行频率均由PU 面板设定）pr.79=2 外部操作模式（起动信号和运行频率均由外部输入）pr.79=3 外部/PU 组合操作模式 1（运行频率由PU 设定，起动信号由外部输入）pr.79=4 外部/PU 组合操作模式 2（运行频率由外部输入设定，起动信号PU 设定）pr.79=5 程序运行模式3、输出频率跳变跳变：电气频率与机械频率发生共振，容易发生负载轻或没有负载及变频器跳闸现象在FR-A500 变频器上通过pr.31~ pr.32 pr.33~ pr.34 pr.35~ pr.36 设定 3 个跳变区域，跳变频率可以设定为各区域的上点或下点，pr.31 为频率跳变“ 1A” pr.33 为频率跳变“ 2A” pr.35 为频率跳变“ 3A”。
三相异步电动机的变频调速方法(精)
三相异步电动机的变频调速方法一、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差,达到调速的目的。
大部分转差功率被串入的附加电势所吸收,再利用产生附加的装置,把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。
根据转差功率吸收利用方式,串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式,多采用晶闸管串级调速,其特点为:1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上,效率较高;2、装置容量与调速范围成正比,投资省,适用于调速范围在额定转速 70%-90%的生产机械上;3、调速装置故障时可以切换至全速运行,避免停产;4、晶闸管串级调速功率因数偏低,谐波影响较大。
本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。
四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻,使电动机的转差率加大,电动机在较低的转速下运行。
串入的电阻越大,电动机的转速越低。
此方法设备简单,控制方便,但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。
属有级调速,机械特性较软。
二、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的,特点如下:1、具有较硬的机械特性,稳定性良好;2、无转差损耗,效率高;3、接线简单、控制方便、价格低;4、有级调速,级差较大,不能获得平滑调速;5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
三、变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器,变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类,目前国内大都使用交-直-交变频器。
其特点:1、效率高,调速过程中没有附加损耗;2、应用范围广,可用于笼型异步电动机;3、调速范围大,特性硬,精度高;4、技术复杂,造价高,维护检修困难。
三相异步电机交流变频调速系统设计实验
三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书仇国庆编写重庆邮电大学自动化学院测控技术实验中心2010/11/2三相异步电机交流变频调速系统设计实验指导书一、实验目的：1. 了解三相异步电机调速的方法；2. 熟悉交流变频器的使用；3. 掌握三相异步电机交流变频调速系统设计。
4. 交流异步电动机机械特性及变频调速特性测试二、控制系统设计要求系统设计要求能够实现三相异步电动机的如下状态的控制：正转；反转；停止；点动；加速；减速。
图1 控制系统硬件结构图三、基本知识：1.异步电动机调速系统种类很多，常见的有：(1)降电压调速；(2)电磁转差离合器调速(3)绕线转子异步电机转子串电阻调速(4)绕线转子异步电机串级调速(5)变极对数调速(6)变频调速等等。
2.三相交流异步电动机2.1 异步电动机旋转原理异步电动机的电磁转矩是由定子主磁通和转子电流相互作用产生的。
n转速顺时针旋转，转子绕组切割磁力线，产生转子电流⑴磁场以⑵通电的转子绕组相对磁场运动，产生电磁力⑶ 电磁力使转子绕组以转速n 旋转，方向与磁场旋转方向相同2.2 旋转磁场的产生旋转磁场实际上是三个交变磁场合成的结果。
这三个交变磁场应满足：⑴ 空间位置上互差rad 3/2π电度角。
由定子三相绕组的布置来保证⑵ 在时间上互差rad 3/2π相位角（或1/3周期）。
由通入的三相交变电流来保证。
2.3 电动机转速产生转子电流的必要条件：是转子绕组切割定子磁场的磁力线。
因此，转子的转速n 必须低于定子磁场的转速0n 。
两者之差称为转差：n n n -=∆0转差与定子磁场转速（常称为同步转速）之比，称为转差率：0/n n s ∆=同步转速0n 由下式决定：p f n /600=上式中，f 为输入电流的频率，p 为旋转磁场的极对数。
由此可得转子的转速：p s f n /)1(60-=3.异步电动机调速由转速p s f n /)1(60-=可知异步电动机调速有以下几方法：(1) 改变磁极对数p （变极调速）定子磁场的极对数取决于定子绕组的结构。
基于PLC实现的三相异步电动机变频调速控实验报告(精)
基于PLC 实现的三相异步电动机变频调速控制实验报告学院：电气与控制工程学院专业：电气工程及其自动化班级：1001学号：0906060124姓名：赵东兵一、实验名称：基于PLC 实现的三相异步电动机七段变频调速控制系统二、实验目的：1. 通过电动机变频调速控制系统实验，进一步了解可编程控制器在电动机变频调速控制中的应用。
2. 通过系统设计，进一步了解PLC 、变频器及编码器之间的配合关系。
3. 通过实验线路的设计，实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。
4. 培养动手能力，增强对可编程控制器运用的能力。
5. 培养分析，查找故障的能力。
6. 增加对可编程控制器外围电路的认识。
三、实验器件：220V PLC实验台一套、380V 变频器实验台一套、三相电动机一台（Nr=1400r/min，p=2）、光电编码器一个（864p/r）、万用表一个、导线若干。
四、实验原理：1. 实验原理：通过光电编码器将电动机的转速采集出来并送入PLC 中，通过实验程序将采集到的信息与DM3X(加速/DM4X（减速）区的设定值进行比较，当频率满足设定值时用PLC 控制变频器（变频器工作在端子调速模式下），电动机停止加速，保持匀速5S ，5S 后PLC 控制变频器加速端子继续加速。
从而实现完成七段速逐段加速。
以15HZ 为基准加速频率上限为45Hz （可以根据具体情况设定），并在最高段速保持10s, 此后电机开始减速，当到达设定的频率时，PLC 控制变频器停止加速，保持匀速5S ，5S 后PLC 控制变频器减速端子继续减速；反转的运动过程与正转正转过程相似。
2. 实验原理图实验速度曲线如下图：五、实验相关器件特点：1. 欧姆龙CPM2AH ：CPM2A 在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制，中断输入，脉冲输出，模拟量设定，和时钟功能等。
CPM2A CPU单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品，完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRON PC和OMRON 可编程终端的通信。
三相异步电机的调速方法
三相异步电机的调速方法
1. 变频调速：通过改变供电频率来控制电机的转速。
通过变频器将电网的固定频率电源转换为可调的频率和电压输出，从而实现对电机转速的调节。
2. 转子电阻调速：在电机转子的回路中串入可调的外接电阻，通过改变转子电阻的大小来改变电机的转速。
3. 联轴器调速：通过在电机和负载之间安装联轴器，调节联轴器的转速比例来实现电机的调速。
4. 双绕组调速：在电机的定子上增加一个附加的绕组，通过改变定子和附加绕组的绕组连接方式，调节电机的转速。
5. 自耦变压器调速：通过在电机的供电线路上安装自耦变压器，改变电压比例来调节电机的转速。
需要根据具体的应用和需求选择适合的调速方法。
每种调速方法都有其优点和限制，需要综合考虑电机的特性、负载要求、调速范围和成本等因素。
同时，在进行电机调速时，需要注意保护电机，避免超出其额定工作范围，以确保安全可靠的运行。
三相异步电动机的变频调速
三相异步电动机的变频调速改变三相异步电动机电源频率fi，可以改变旋转磁通势的同步转速，从而达到调速的目的。
如果电源频率连续可调，可以平滑调节电动机的转速。
额定频率称为基频，变频调速时可以从基频向上调，也可以从基频向下调，下面分别进行分析。
忽略定子漏阻抗压降，三相异步电动机每相电压U¡≈E¡=4.44fW1kw1Фm(2.63)如果保持电源电压为额定值，降低电源频率，则随着fi的下降，气隙每极磁通Φ增加。
电动机磁路本来就刚进入饱和状态，Φ增加，磁路过饱和，励磁电流会急剧增加，电机的功率因数下降，负载能力减小，甚至导致无法正常运行。
因此，降低电源频率时，必须同时降低电源电压。
降低电源电压U有两种控制方法。
1.保持E/f=常数降低电源频率f1的同时，保持E/f=常数，则Φ=常数，是恒磁通控制方式。
当改变频率f时，若保持E:/f=常数，最大转矩Tm一常数，与频率无关，并且最大转矩对应的转速落降相等，也就是不同频率的各条机械特性曲线是近似平行的，机械特性的硬度相同。
这种调速方法与他励直流电机降低电源电压调速相似，机械特性较硬，在一定的静差率要求下，调速范围宽，而且稳定性好。
由于频率可以连续调节，因此变频调速为无级调速，平滑性好。
另外，电动机在正常负载运行时，转差率s较小，因此转差功率P,较小，效率较高。
2.保持U/fi=常数当降低电源频率f时，保持U/fx=常数，则气隙每极磁通Φ≈常数。
U、/f、=常数时的机械特性不如保持E/fi=常数时的机械特性，特别是当低频低速时，机械特性变坏了。
升高频率向上调速时，升高电源电压是不允许的，只能保持电压UN 不变，频率越高，磁通Φ越低，因此是一种弱磁升速的方法，类似他励直流电机弱磁调速。
三相异步电机变频调速的工作原理
三相异步电机变频调速的工作原理1.基本原理：三相异步电机是通过电磁感应的原理产生转动力的，其转速与供电频率成正比。
变频调速就是通过改变电机的供电频率，来改变电机的转速。
2.变频器：变频调速系统的核心是变频器，也称为交流变频调速器。
它由整流器、滤波器、逆变器、控制电路等组成。
变频器可以将输入的固定频率、固定电压的交流电能转换成可变频率、可调电压的交流电能。
3.电压变频调速：在电压变频调速中，变频器通过提供可调的电压来改变电机的供电电压，进而控制电机的转速。
变频器会根据控制信号，调整输出电压的频率和幅值，使得电机的转速与所需的转速匹配。
4.频率变频调速：在频率变频调速中，变频器通过改变电机的供电频率来控制电机的转速。
变频器会通过改变输入电压的频率，改变电机的额定转速。
例如，如果输入电压的频率为50Hz，变频器将其转换为30Hz，电机的转速将降低为原来的60%。
5.闭环控制系统：为了实现精确的调速，变频调速系统通常采用闭环控制方法。
这种方法通过在电机轴上安装编码器等位置传感器，将电机的实际转速反馈给控制系统。
控制系统会根据设定的转速和实际转速之间的误差，调整变频器的输出，使得实际转速接近设定转速。
6.调速特性：三相异步电机变频调速具有良好的调速特性。
在负载变化较小的情况下，调速范围广，调速精度高。
同时，变频调速系统还具有起动电流小、起动冲击小、能耗低等特点。
总结起来，三相异步电机变频调速是通过改变电机的供电频率来调节电机的转速的方法。
其核心是变频器，通过调整电压或频率来控制电机的供电，同时采用闭环控制系统实现精确的调速。
该方法具有调速范围广、调速精度高等特点，广泛应用于工业生产和交通运输等领域。
实验五三相异步电机变频调速(精)
实验五三相异步电机变频调速一、实验目的1．了解变频器外部控制端子的功能。
2．了解变频器端子的接线方法。
3．掌握变频器面板操作和常用参数的访问与设置。
4．了解三相异步电机变频调速在不同运行模式下的参数配置及操作方法。
二、实验原理1．ATV31变频器的选型2）．转子1 200～240V 单相，0.18～2.2kW ；2 200～240V 三相，0.18～15kW ；3 380～500V 三相，0.37～15kW ；4 525～600V 三相，0.75～15kW 。
ATV31变频器具有丰富的端子和通信接口：鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用可以根据使用电动机的功率、额定电压来选择合适的变频器，一般变频器选型要大一个型号。
例如：使用三相线电压380V ，功率是0.37kW ，可以选0.55kW 对应的变频器ATV31HU55N4，这样可以保证电动机更有效的运行。
2．变频器I/O端子的连接ATV31变频器端子的接线方式如图4-1所示。
1）．基本原理为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。
图 5-2 三相异步电动机工作原理L 1L 2L 3(1．演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。
(2．现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，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，这就是异步电动机的基本原理。
转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。
(3．结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。
2）．旋转磁场（1）．产生TB1动力端子分别接380V 交流电和三相交流异步电动机，并且可以接入外置制动电阻和直流电抗器，用于紧急制动停车和滤波，见表4-2。
三相异步电动机的起动与调速实验报告
实验五三相异步电动机的起动与调速一．实验目的通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。
二．预习要点1．复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。
2．复习异步电动机的调速方法。
三．实验项目1．异步电动机的直接起动。
2．异步电动机星形——三角形（Y -△）换接起动。
3．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。
4．绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。
四．实验设备及仪器1．SMEL 电力电子及电气传动教学实验台主控制屏。
2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（NMEL-13F ）。
3．电机起动箱（NMEL-09）。
5．鼠笼式异步电动机（M04）。
6．绕线式异步电动机（M09）。
7．开关板（NMEL-0B5）。
五．实验方法1．三相笼型异步电动机直接起动试验。
按图5-1接线，电机绕组为△接法。
起动前，把转矩转速测量实验箱（NMEL-13F ）中“转矩设定”电位器旋钮逆时针调到底，“转速控制”、“转矩控制”选择“转矩控制”，检查电机导轨和NMEL-13F 的连接是否良好。
a ．把三相交流电源调节旋钮逆时针调到底，合上绿色“闭合”按钮开关。
调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转。
（电机起动后，观察NMEL-13F 中的转速表，如出现电机转向不符合要求，则须切断电源，调整次序，再重新起动电机。
）图5-1 异步电动机直接启动接线图b ．断开三相交流电源，待电动机完全停止旋转后，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值，读取电压值U K 、电流值I K 、转矩值T K ，填入表5-1中。
中。
U N ：电机额定电压，V ；表5-1 测量值测量值 U K （V ）I K （A ） T K （N.m ） 76.50 0.50 0.02 图5-3 绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动接线图2．星形——三角形（．星形——三角形（Y-Y-Y-△）起动△）起动按图5-2接线，电压表、电流表的选择同前，开关S 选用MEL-05。
三相异步电动机变频调速
三相异步电动机变频调速学生实验报告实验报告注意事项1. 课前必须认真预习实验，认真书写预习报告，了解实验步骤，未预习或预习达不到要求的学生不准参加实验；2. 实验完毕，必须将结果交实验指导教师进行检查，并将计算机正常关机、将仪器设备、用具及椅子等整理好，方可离开实验室；3. 按照实验要求书写实验报告，条理清晰，数据准确；4. 当实验报告写错后，不能撕毁，请在相连的实验报告纸上重写；5.实验报告严禁抄袭，如发现抄袭实验报告的情况，则抄袭者与被抄袭者该次实验以0分计；6. 无故缺实验者，按学院学籍管理制度进行处理；7. 课程结束后实验报告册上交实验指导教师，并进行考核与存档。
实验名称三相异步电动机变频调速实验目的及要求掌握三相异步电动机变频调速仿真实验内容及原理内容：异步电机参数：一台绕线式异步电动机，Y/y连接，已知数据为：额定功率PN = 1.1 kW，f = 50 Hz，2 p = 6，Un = 380 V，nN = 960 r/min，R1 = R2' = 4Ω，x1σ= x2σ'= 6Ω，xm = 150Ω，ki = ke = 0.02，忽略铁耗。
各参数为：任务要求：若维持转轴上的负载为额定转矩，使转速下降到500 r/min，采用变频调速方式并计算其参数，做出机械特性图。
原理：利用Matlab软件对三相异步电动机变频调速进行仿真。
预习过程中的疑问三相异步电机变频调速，频率改变，电压也改变，电压在变频调速前后的等量关系实验名称三相异步电动机变频调速指导教师实验室实验日期分组情况成绩实验步骤（算法、代码、方法等）1）计算：采用变频调速（维持转轴上的负载为额定转矩，使转速下降到500 r/min）的频率大小？2）使用MATLAB软件编程绘制采用变频调速,调速前后的异步电动机的机械特性曲线。
代码：clcclears=0.001:0.001:1;n=1500.*(1-s);p=3;m=3;Un=380/sqrt(3);U1=114.576;f=50;f1=26.04;R1=4;R2=4;x1=6;x2=6;Tem=m.*p./(2.*pi.*f).*(Un.^2.*R2./s)./((R1+R2./s).^2+(x1+x2 ).^2);plot(Tem,n,'r');xlabel('Tem/n*m');ylabel('n/r/min');hold on;Tem1=m.*p./(2.*pi.*f1).*(U1.^2.*R2./s)./((R1+R2./s).^2+(x1+ x2).^2);plot(Tem1,n,'b');legend('变频调速前','变频调速后');实验结果（结论及分析、遇到的问题及解决方案、意见及建议等）注：1）根据仿真出的机械特性图形，对他励直流电动机的机械和调速特性进行描述：2）直流电机固有机械特性曲线和调速特性所具有的特点：（1）n=（1-s）/n1=(1-s)*60f2/p500=20*(1-s)*f2 f2=26.04Un/f1=U/f2 U=114.576V(2)三相异步电机在变频调速前后转差率不变，电压变化，电压与频率的比值在调频前后不变，由此求出频率及电压。
实验五 三相异步电机变频调速系统实验
实验五 三相异步电机变频调速系统实验一、实验目的(1)掌握SPWM 的调速基本原理和实现方法。
(2)掌握马鞍波变频的调速基本原理和实现方法。
(3)掌握SVPWM 的调速基本原理和实现方法。
二、实验原理异步电机转速基本公式为：60(1)f n s p =- 其中n 为电机转速，f 为电源频率，p 为电机极对数，s 为电机的转差率。
当转差率固定在最佳值时，改变f 即可改变转速n 。
为使电机在不同转速下运行在额定磁通，改变频率的同时必须成比例地改变输出电压的基波幅值。
这就是所谓的VVVF （变压变频）控制。
工频50Hz 的交流电源经整流后可以得到一个直流电压源。
对直流电压进行PWM 逆变控制，使变频器输出PWM 波形中的基波为预先设定的电压/频率比曲线所规定的电压频率数值。
因此，这个PWM 的调制方法是其中的关键技术。
目前常用的变频器调制方法有SPWM ，马鞍波PWM ，和空间电压矢量PWM 等方式。
（1）SPWM 变频调速方式：正弦波脉宽调制法（SPWM ）是最常用的一种调制方法，SPWM 信号是通过用三角载波信号和正弦信号相比较的方法产生，当改变正弦参考信号的幅值时，脉宽随之改变，从而改变了主回路输出电压的大小。
当改变正弦参考信号的频率时，输出电压的频率即随之改变。
在变频器中，输出电压的调整和输出频率的改变是同步协调完成的，这称为VVVF （变压变频）控制。
SPWM 调制方式的特点是半个周期内脉冲中心线等距、脉冲等幅，调节脉冲的宽度，使各脉冲面积之和与正弦波下的面积成正比例，因此，其调制波形接近于正弦波。
在实际运用中对于三相逆变器，是由一个三相正弦波发生器产生三相参考信号，与一个公用的三角载波信号相比较，而产生三相调制波。
如图4-1所示。
图5-1 正弦波脉宽调制法（2）马鞍波PWM变频调速方式前面已经说过，SPWM信号是由正弦波与三角载波信号相比较而产生的，正弦波幅值与三角波幅值之比为m，称为调制比。
三相异步电动机变频调速系统
实验三三相异步电动机变频调速系统一、实验目的1．熟悉三相异步电机VVVF调速系统的组成及工作原理。
2．掌握全数字化调速系统的操作方法。
3．熟悉SPWM调制方法。
For personal use only in study and research; not for commercial use4.观察VVVF变频调速装置的主要控制波形。
5. 认识在U/f=C、E/f=C时，转矩补偿设定（0～20%）对电动机运转的影响。
二、实验内容For personal use only in study and research; not for commercial use1．观察输出电压与电流的波形。
2．系统运行参数设定及修改，观察这些参数对系统的影响。
3．VVVF调速系统机械特性测试。
三、实验挂箱及仪器1．变频调速面板L Y125。
2．双踪示波器、电阻箱、万用表。
3．三相异步电动机---直流发电机机组。
4．转矩提升对低速性能的影响。
四、操作说明1．参数设定①接通电源，电源指示灯亮，数码管显示“r000”,确认U、V、W端接的是交流电机。
②按“P”键，显示“r000”，表示设定0号参数，按“↑”键，参数号增加，按“↓”键参数号减小，选择合适的参数号后，按“P”键，即显示参数的当前值，可修改当前值，按“上升”或“下降”键，即可修改参数，数值修改完毕后，按“P”键，表示当前即是设定值。
同时写入其他必要参数，设定完按“P”键退出设定状态。
③缺省设定参数开机后，若不设定参数，则系统按缺省值运行。
缺省值：频率50HZ 上升时间10S 下降时间10S转矩提升0 跟踪参量1：0 跟踪参量2:1异步调制（设定频率3K）调制方式：SPWM键盘给定：0（键盘有效）④设定参数限幅设定参数达到限幅值（如：输出电压、电流、频率、转矩等）。
即到达上限时，“↑”无效，达到下限时“↓”无效。
2．系统运行按“运行/停止”键，按照设定的上升时间加速，达到给定频率后，稳速运行。
三相异步电动机的变频调速控制
综合实验：三相异步电动机变频调速控制一．实验目的1.熟悉模拟量输入和输出模块的应用。
2.进一步掌握数据传输指令。
3.掌握通过模拟量给定实现变频器速度控制的设计方法。
二．实验器材1.GE PAC System RX3i可编程控制实验台一台，其中需要用到电源模块IC695PSD040，CPU模块IC695CPU310，以太网模块IC695ETM001，数字量输入模块IC693ACC300，数字量输出模块IC694MDL754，模拟量输入模块IC695ALG600，模拟量输出模块IC695ALG704。
2.变频器一台。
3.三相异步电动机一台。
4.计算机一台。
5.网线一根。
6.连接导线若干。
三．预习要求1.复习PAC应用指令、数据指令的编程方法。
2.阅读模拟量输入/输出模块相应的手册，学习其不同输入、输出信号的连接方法。
3.熟悉本实验原理、电路、内容、步骤。
四．实验原理大家都知道，从发电厂送出的交流电的频率是恒定不变的，在我国是50Hz,而交流电动机的同步转速为：060fn=P（1）式（1）中，n为同步转速，r/min；f为定子频率，Hz；P为电动机的磁极对数。
而三相异步电动机转速为：060n=(1-s)n(1-s)f P（2）式（2）中，s 为异步电动机的转差率， 00n n ns -=一般为2%---5%。
n0和n 均与送入电动机的电流频率成正比或接近于正比，也就是说，改变频率可以方便的改变电动机的运行速度，变频对交流电动机的调速是非常适合的。
三相异步电动机的速度调节主要是通过变频器输出频率的变换实现的，在本实验中主要是熟悉模拟量输入和输出模块的使用，变频器输出频率控制主要通过外输入端子模拟量频率选择控制方式。
控制思路为：将0~5V 的电位器输出信号送至PAC 色模拟量输入模块，然后由PAC 内部处理后，再将这个信号变化为0~10V 的电压信号由PAC 的模拟量输出模块输出，送到变频器的模拟输入端子中，从而实现频率的调节及三相异步电动机转速的控制，其基本控制流程如图所示。
实验五 三相异步电动机的起动与调速
实验五 三相异步电动机的起动与调速一、实验目的1. 通过实验掌握异步电动机的起动方法。
2. 通过实验掌握三相线绕型异步电动机转子回路串电阻调速的方法。
二、实验设备D33、D32、D51、D31、D43、DD03、DJ16、DJ17、DJ17-1、DJ23、DD05三、实验内容1. 三相笼型异步电动机直接起动图5-1 异步电动机直接起动（1） 按图5-1接线。
电机绕组为Δ接法。
异步电动机直接与测速发电机同轴联接，不联接校正直流测功机DJ23。
电流表用D32上的指针表。
（2）把交流调压器退到零位，开启钥匙开关，按下“启动”按钮，接通三相交流电源。
（3）调节调压器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转，(如电机旋转方向不符合要求需调整相序时，必须按下“停止”按钮，切断三相交流电源)。
（4）再按下“停止”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下“启动”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值(按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值定性计量)。
（5）安装DD05步骤：断开电源开关，将调压器调至零位，除去圆盘上的堵转手柄，然后用细线穿过圆盘的小孔，在圆盘外的细线上应打一小结卡住。
将细线在圆盘外凹槽内绕1～3圈，留有一定的长度便于和弹簧秤相连。
用内六角扳手将圆盘固定在电机VUVWA左侧的联接轴上，将测功支架装在与实验操作人员面对着导轨的另一侧，用偏心螺丝固定，最后用细线将弹簧秤与测功支架相连即可。
（6）合上开关，调节调压器，使电机电流为2～3倍额定电流，读取电压值U K 、电流值I K ，转矩值T K (圆盘半径乘以弹簧秤力)， 试验时通电时间不应超过10秒，以免绕组过热。
对应于额定电压时的起动电流I S 和起动转矩T S 按下式计算：式中 I K ——起动试验时的电流值，A ； T K ——起动试验时的转矩值，N·m 。
表5-1测 量 值计 算 值 U K (V) I K (A)F (N) T K (N·m)I S (A) T S (N·m)2. 三相笼型异步电动机Y-Δ起动图5-2 三相笼型异步电机星形——三角形起动（1）按图5-2接线。
三相异步电动机变频调速
一、三相异步电动机变频调速原理由于电机转速n 与旋转磁场转速1n 接近，磁场转速1n 改变后，电机转速n 也就随之变化，由公式1160f n p=可知，改变电源频率1f ，可以调节磁场旋转，从而改变电机转速，这种方法称为变频调速。
根据三相异步电动机的转速公式为()()116011f n s n s p=-=- 式中1f 为异步电动机的定子电压供电频率；p 为异步电动机的极对数；s 为异步电动机的转差率。
所以调节三相异步电动机的转速有三种方案。
异步电动机的变压变频调速系统一般简称变频调速系统，由于调速时转差功率不变，在各种异步电动机调速系统中效率最高，同时性能最好，是交流调速系统的主要研究和发展方向。
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率1f ，可以改变同步转速n ，从而改变转速。
如果频率1f 连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为1111m 4.44m U E f N k φ≈=式中1E 为气隙磁通在定子每相中的感应电动势；1f 为定子电源频率；1N 为定子每相绕组匝数；m k 为基波绕组系数，m φ为每极气隙磁通量。
如果改变频率1f ，且保持定子电源电压1U 不变，则气隙每极磁通m φ将增大，会引起电动机铁芯磁路饱和，从而导致过大的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机，这是不允许的。
因此，降低电源频率1f 时，必须同时降低电源电压，已达到控制磁通m φ的目的。
.1、基频以下变频调速为了防止磁路的饱和，当降低定子电源频率1f 时，保持11U f 为常数，使气每极磁通m φ为常数，应使电压和频率按比例的配合调节。
这时，电动机的电磁转矩为()()2222111111212222*********p r r m pU f m U s s T f r r f r x x r x x s s ππ⎡⎤⎛⎫⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦''⎛⎫== ⎪''⎛⎫⎝⎭'+++'+++ ⎪⎝⎭ [1][8]上式对s求导，即0dTds=，有最大转矩和临界转差率为()()()221111122221111121111212222mm p UTf f r r x xf r r x xππ⎛⎫== ⎪⎝⎭''++++++()222112msr x x'='++由上式可知：当11Uf=常数时，在1f较高时，即接近额定频率时，()112r x x'+，随着1f的降低，m T减少的不多；当1f较低时，()12x x'+较小；1r相对变大，则随着1f的降低，m T就减小了。
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实验五三相异步电机变频调速
一、实验目的
1．了解变频器外部控制端子的功能。
2．了解变频器端子的接线方法。
3．掌握变频器面板操作和常用参数的访问与设置。
4．了解三相异步电机变频调速在不同运行模式下的参数配置及操作方法。
二、实验原理
1．ATV31变频器的选型
2）．转子
1 200～240V 单相，0.18～2.2kW ；
2 200～240V 三相，0.18～15kW ；
3 380～500V 三相，0.37～15kW ；
4 525～600V 三相，0.75～15kW 。
ATV31变频器具有丰富的端子和通信接口：
鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用
可以根据使用电动机的功率、额定电压来选择合适的变频器，一般变频器选型要大一个型号。
例如：使用三相线电压380V ，功率是0.37kW ，可以选0.55kW 对应的变频器ATV31HU55N4，这样可以保证电动机更有效的运行。
2．变频器I/O端子的连接
ATV31变频器端子的接线方式如图4-1所示。
1）．基本原理
为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。
图 5-2 三相异步电动机工作原理
L 1
L 2
L 3
(1．演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。
(2．现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对运动，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，这就是异步电动机的基本原理。
转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。
(3．结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合的转子绕组。
2）．旋转磁场（1）．产生
TB1动力端子分别接380V 交流电和三相交流异步电动机，并且可以接入外置制动电阻和直流电抗器，用于紧急制动停车和滤波，见表4-2。
表4-2 ATV31变频器的动力端子
TB2为控制端，各端子说明见表4-3。
22个控制端子可分为三组：第一组为模拟量输入端；第二组为变频器输出的常开/常闭继电器接点端子；第三组为报警端子部分。
另外还提供一个RJ45接口用于通信。
表4-3 ATV31变频器的控制端子
B
当ωt=00时，i A =0，AX 绕组中无电流；i B 为负，BY 绕组中的电流从Y 流入B 1流
出；i C 为正，CZ 绕组中的电流从C 流入Z 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（a ）所示。
当ωt=1200时，i B =0，BY 绕组中无电流；i A 为正，AX 绕组中的电流从A 流入X 流出；i C 为负，CZ 绕组中的电流从Z 流入C 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（b ）所示。
当ωt=2400时，i C =0，CZ 绕组中无电流；i A 为负，AX 绕组中的电流从X 流入A
流出；i B 为正，BY 绕组中的电流从B 流入Y 流出；由右手螺旋定则可得合成磁场的方向如图5-4（c ）所示。
可见，当定子绕组中的电流变化一个周期时，合成磁场也按电流的相序方向在空间旋转一周。
随着定子绕组中的三相电流不断地作周期性变化，产生的合成磁场也不断地
通过2线制和3线制方式起动电动机，比较两种方式的区别，并改变加/减速斜坡时间。
(2 实验说明
旋，因此称为旋转磁场。
X X X
(a ωt = 0° (b ωt = 120° (c ωt = 240°
图 5-4 旋转磁场的形成
（2）．旋转磁场的方向
旋转磁场的方向是由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。
→ nCr 输入铭牌给出的电动机额定电流，比铭牌给出的值稍大一些；→ nSP 输入铭牌给出的电动机额定转速；→ COS 输入铭牌给出的功率因数。
c. 将变频器设置为2线制起动：进入I/O-菜单→选择tCC →选择2C 。
d. 设置LI1为正转，LI2为反转。
LI1默认为正转，设置LI2为反转：进入I/O-菜单→选择rrS →选择LI2。
e. 设置加速斜坡和减速斜坡时间：
进入Set-菜单→选择ACC ，设置加速斜坡时间：0. 1～999.9s ，出厂设置为3s 。
进入Set-菜单→选择DEC ，设置减速斜坡时间：0. 1～999.9s ，出厂设置为3s 。
f. 设置功能访问等级，进入CTL-菜单→选择LAC →选择L3，设置为最高访问等级。
g. 设置控制方式
进入CTL-菜单→选择Cdl →选择tEr ，将控制通道(数字量输入通道设置为端子控制方式。
进入CTL-菜单→选择Frl →选择AI1，将给定通道(模拟量输入通道设置为模拟量输入端子
θ=120p
AI1。
2 3线制控制
“正向”或“反向”脉冲控制起动，“停止”脉冲控制停车。
按图4-3所示接线，
LI1：停车，LI2：正向，LIx ：反向。
图4-3 3线制起动接线图
2线制控制与3线制控制在变频器设置和端子接线上有略微的差别： a. 将变频器设置为3线制起动，进入I/O-菜单→选择tCC →选择3C ； b. 设置反转输入端，进入I/O-菜单→选择rrS →选择LI3。
3．预置及切换电动机的运行速度 (1 实验内容
通过对变频器的参数配置，外接多个按钮“0～1”信号的不同组合，可以为电动机设置2种、4种、8种、16种的预置速度，实现速度的切换，见表4-5。
本实验预置4种速度，需要两个按钮，进行4种状态组合，完成4种速率的切换。
1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 SP14 SP15 SP16 (3 实验步骤按图4-4所示接线，动力电源与电位器接线与前一个实验相同，LI1：正向；LI2：反向。
在电动机最初运行时，速度是按照给定的频率运行，可通过接在LI3、LI4的两个按钮来切换速度。
图4-4 电动机速率切换接线 1 电动机铭牌参数输入到变频器中。
2 将变频器设置为2线制起动：进入I/O-菜单→选择tCC →选择2C。
3 LI1和LI2分别定义为正转和反转。
LI1默认为正转，设置LI2为反转：进入I/O-菜单→ 选择rrS→选择LI2。
4 LI3和LI4作为两个速度切换端子，进入FUn-功能菜单→选择PSS→选择PS2→选择LI3；再选择PS4 →选择LI4。
5 设置4个预置速度的频率值： a. 进入SET-菜单→选择SP2，设置第2个预置速度的频率值； b. 进入SET-菜单→选择SP3，设置第3个预置速度的频率值； c. 进入SET-菜单→选择SP4，设置第4个预置速度的频率值。
四、思考题 1、电动机正、反转运行的工作原理是什么？ 2、为什么三相异步电机可以变频调速？五、预习要求 1．了解变频器的工作原理与使用方法。
2．熟悉电机变频调速原理。
3．了解变频器I/O端子的连接及接线方式。
六、实验仪器设备 1. 三相交流异步电动机 2. 变频器 1台 1只
3. 电位器
4. 隔离开关
5. 熔断器
6. 按钮 1只 1只 3只若干七、注意事项 1．必须检查电路连接完好后再送电，不允许在带电情况下实施接、配线。
2．变频器在运行时不允许切离电动机，否则会引起变频器过流跳闸，甚至变频器主电流烧坏。
3．变频器在接通电源后，即使在停止状态，其端子上仍带电，不能接触，否则会发生触电事故。
4．变频器关闭电源后，在充电指示灯熄灭前其端子上仍带电，不能接触，否则会发生触电事故。
5．不能采用接通和断开主电路电源的方法来控制变频器的运行和停止，否则可能引起事故。