控制电机实训

目录

一.三相异步电机、直流电机、步进电机的基础知识 (2)

（一）三相异步电机的启动、制动、调速的方法 (2)

（二）直流电机的启动、制动、调速的方法 (3)

（三）步进电机的启动、制动、调速的方法 (4)

二. 熟悉西门子S7-200使用的基本项目 (4)

（一）单方向顺序单通控制 (4)

1.1PLCI/O分配 (4)

1.2.接线实物图 (5)

1.3.梯形图 (5)

2.调试过程 (6)

三．变频器系统设计 (6)

1.参数的设置 (6)

1.梯形图 (6)

4.实物图 .................................................. 错误！未定义书签。

四.小车定位系统程序设计 (8)

1.小车定位系统的工作原理 (8)

2.梯形图： (9)

3.实物图： .............................................. 错误！未定义书签。

4.调试过程 (10)

五. 心得体会 (11)

一.三相异步电机、直流电机、步进电机的基础知识

（一）三相异步电机的启动、制动、调速的方法

1.三相异步电动机的启动

三相异步电机的启动方式有直接起动，变频器启动，自耦变压器降压启动，转子串电阻启动，软启动等。

小容量的三相异步电动机可以采用直接启动，容量较大的笼型电动机可以采用降压启动。降压启动分为定子串接电阻或电抗降压启动、Y-D降压启动和自耦变压器降压启动。定子串电阻或电机降压启动时，启动电流随电压一次方关系减小，而启动转矩随电压的平方关系减小，它适用于轻载启动。Y-D降压启动只适用于正常运行时为三角形联结的电动机，其启动电流和启动转矩均降为直接启动时的1/3，它也适用于轻载启动。自耦变压器降压启动时，启动电流和启动转矩均降为直接启动时的l/k2（k为自耦变压器的变比），适合带较大的负载启动。

绕线转子异步电动机可采用转子串接电阻或频敏变阻器启动，其启动转矩大、启动电流小，适用于中、大型异步电动机的重载启动.软启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电动机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电动机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。运用串接于电源与被控电动机之间的软启动器，以不同的方法，控制其内部晶闸管的导通角，使电动机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至启动结束，赋予电动机全电压，即为软启动。在软启动过程中，电动机启动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软启动器实际上是个调压器，用于电动机启动时，输出只改变电压并没有改变频率。

2. 三相异步电动机的制动

三相异步电动机也有三种制动状态：能耗制动、反接制动（电源两相反接和倒拉反转）和回馈制动。这三种制动状态的机械特性曲线、能量转换关系及用途、特点等均与直流电动机制动状态类似。

3. 三相异步电动机的调速

三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速。其中变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速、串级调速和降压调速。变极调速是通过改变定子绕组接线方式来改变电机极数，从而实现电机转速的变化。变极调速为有级调速，变极调速时的定子绕组联结方式有三种：Y-YY、顺串Y-反串Y、D-YY。其中Y-YY联结方式属于恒转矩调速方式，另外两种属于恒功率调速方式。变极调速时，应同时对调定子两相接线，这样才能保证调速后电动机的转向不变。变频调速是现代交流调速技术的主要方向，它可实现无级调速，适用于恒转矩和恒功率负载。绕线转子电动机的转子串接电阻调速方法简单，易于实现，但调速是有级的，不平滑，且低速时特性软，转速稳定性差，同时转子铜损耗大，电动机的效率低。串级调速克服了转子串接电阻调速的缺点，但设备要复杂得多。异步电动机的降压调速主要用于风机类负载的场合，或高转差率的电动机上，同时应采用速度负反馈的闭环控制系统。

（二）直流电机的启动、制动、调速的方法

1. 直流电动机的启动

直接起动（全压起动）：下图为并励直流电动机起动时的接线图(connection diagram)。

开始时，转速为零，a

N st R U I =可达额定电流(rated current)的20~30倍，结果使：绕组(winding)过热，换向(commutation)困难；影响其它

电器设备的正常运行(normal operation)；过大的电磁力冲击(impact)，

可损坏机械。故只有极小容量(capacity)的直流电动机才允许直接起动

(direct start)。

直接起动的特点：不需起动设备、操作简便(simplicity of operation)、起动转矩大，但起动电流太大。

2. 电枢回路串电阻器起动

为限制起动电流，起动时串全部电阻起动，随转速增加，

s a e st R R n C U I +-=φ降低，再逐步切除(cut down)电阻。

对容量小的直流电动机，常用人工手动方法(artificial method)来起

动，如图所示。容量大一些的采用电器控制(appliance control)。若合理的设计321,,r r r ，可使电流a i 从max min ~st st I I 之间变动。

特点：设备简单，投资(investment)少，但电动机容量较大时，起动变

阻器(rheostat)变得十分笨重，能耗大。此法广泛应用于小型(small-sized)

直流电动机，和改变电枢电阻调速方法一起使用。

3.降压起动

特点：起动过程平滑(smooth)，能耗(loss of energy)小，但设备投资(investment)大，需调压电源(varying-voltage source)，常与调压调速方法一起使用。调压电源有专用(specialized)直流发电机（F—D组）（改变发电机的励磁电流来控制发电机的端电压(end voltage）和采用晶闸管(thyristor)整流电源，用触发信号(trigger signal)去控制输出电压(output volage)

（三）步进电机的启动、制动、调速的方法

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。

步进电机驱动的组成包括变频信号源、脉冲分配器、功率放大器等部分；

脉冲信号：一般由时钟信号或单片机等产生，一般要求脉冲的信号可变，以控制电机转速的变化。

控制信号：根据不同的电机和实际需要，采用适当的控制方式。

驱动：功率放大是驱动系统最为重要的部分。步进电机在一定转速下的转矩，取决于它的动态平均电流的非静态电流。平均电流越大电机力矩越大。要达到平均电流大就需要驱动系统尽量克服电机的反电动势。因而不同的场合采取不同的驱动方式。由于发出的电流都很小，要加一个功率放大电路再接到电击上，才能驱动电机转起来。

二.熟悉西门子S7-200使用的基本项目

（一）单方向顺序单通控制

八盏灯,用三个按钮控制, 实现单方向逐个按顺序亮,一次只有一盏灯亮,所以称单方向顺序单通控制。亮灯的位移方式有两种, 一种为点动位移,用一按钮实现, 按钮每按下一次,亮灯向后移动一位;另一种为连续位移,按钮一但按下即可使亮灯连续向后位移,间隔0.2秒(用内部特殊接点)或间隔任意秒脉冲串(用计时器产生的脉冲串)。亮灯位移可以重复循环。按下复位按钮,灯全灭。

1.1PLCI/O分配

信号元件及作用元件或端子位置

0 1 点动位移按钮

连续位移按钮

直线区任选

直线区任选