交流電機(jī)變頻調(diào)速設(shè)計(jì)論文

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1、交流電機(jī)變頻調(diào)速設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1緒論1.1交流電機(jī)變頻調(diào)速概述在調(diào)速傳動系統(tǒng)中使用交流電動機(jī)具有更大的吸引力，這是因?yàn)榻涣麟妱訖C(jī)與直流電機(jī)相比具有一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)：（1）交流電機(jī)不存在換向器圓周速度的限制，也不存在電樞元件中電抗電勢數(shù)值的限制。（2）其轉(zhuǎn)速可以設(shè)計(jì)得比相同功率直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速更高，因而單位功率重量指標(biāo)更低。（3）交流電機(jī)的電樞電壓和電流的數(shù)值都不受換向器的限制，因而，其單機(jī)功率可比直流電的單機(jī)功率更大。由于以上兩點(diǎn)，在要求增大電機(jī)單機(jī)功率、減輕重量并且安裝位置受到嚴(yán)格限制的場合。（4）由于交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單，沒有換向墨

2、那種復(fù)雜、精密、耗費(fèi)制造工時(shí)的部件又由于成單位功率重量指標(biāo)較低，因而其制造成本低廉。（5）直流電機(jī)在高速范圍運(yùn)行時(shí)，由于電抗電勢數(shù)值的限制，一般不能發(fā)揮其額定功率，即使是有補(bǔ)償繞組的直流電動機(jī)，就是在最高速時(shí)的輸出功率也僅能達(dá)到額定功率的80%，對于無補(bǔ)償繞組的直流電機(jī)就更低。而交流電動機(jī)沒有這種限制，高速時(shí)仍可發(fā)揮較大的功率，甚至能以額定功率作恒功率運(yùn)行。（6）交流電機(jī)沒有換向器之類需要經(jīng)常保養(yǎng)、維護(hù)的部件，在安裝場地受限制、不易接近的場合也能使用。在環(huán)境惡劣的條件下，在不允許有火花的情況下也能可靠的工作。維修費(fèi)用低廉。電動機(jī)作

3、為把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的主要設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中，一是要使電動機(jī)具有較高的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率；二是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求控制和調(diào)節(jié)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度。電動機(jī)的調(diào)速性能好壞對提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率和節(jié)省電能有著直接的決定性影響。電動機(jī)和控制裝置一起合成電力傳動自動控制系統(tǒng)。以直流電動機(jī)作為控制對象的電力傳動自動控制系統(tǒng)稱之為直流調(diào)速系統(tǒng)；以交流電動機(jī)作為控制對象的電力傳動自動控制系統(tǒng)稱之為交流調(diào)速系統(tǒng)。根據(jù)交流電機(jī)的類型，相應(yīng)有同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)和異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)種類很多，常見的有：①降電壓調(diào)速；②電磁轉(zhuǎn)差離合器

4、調(diào)速；③繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；④繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)串級調(diào)速；⑤59變極對數(shù)調(diào)速；⑥變頻調(diào)速等等。按照交流異步電動機(jī)的基本原理，從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率，可分為兩部分：一部分，是拖動負(fù)載的有效部分，另一部分是轉(zhuǎn)差功率，與轉(zhuǎn)差率成正比。從能量轉(zhuǎn)換的角度來看，轉(zhuǎn)差功率是否增大，是消耗掉還是回收，顯然是評價(jià)調(diào)速系統(tǒng)效率高低的一種標(biāo)志。從這點(diǎn)出發(fā)，可以把異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分為三大類：（1）轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng)——全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能的形式消耗掉。上述的①②③三種調(diào)速方法都屬于這一類。在三類之中，第一類調(diào)速系統(tǒng)的效率最低，而且它

5、是以增加轉(zhuǎn)差率的消耗來換取轉(zhuǎn)速的降低(恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí))，越向下調(diào)速效率越低。（2）轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng)——轉(zhuǎn)差功率的一部分消耗掉，大部分則通過變流裝置回饋電網(wǎng)或者轉(zhuǎn)化為機(jī)械能予以利用。轉(zhuǎn)速越低時(shí)回收的功率越多，上述第四種調(diào)速方法串級調(diào)速屬于這一類。這類調(diào)速系統(tǒng)的效率顯然比第一類高，但增設(shè)的變流裝置總要多消耗一部分功率，因此還不是很理想。（3）轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng)——轉(zhuǎn)差功率中轉(zhuǎn)子銅損部分的消耗是不可避免的，但在這類系統(tǒng)中無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率的消耗基本不變，因此效率最高。上述的第⑤⑥兩種調(diào)速方法屬于此類。變極對數(shù)調(diào)速是有級調(diào)速，

6、應(yīng)用場合有限。只有變頻調(diào)速應(yīng)用最廣，可以構(gòu)成高動態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速，最有發(fā)展前途[1-2]。1.2本課題研究背景在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)和國防事業(yè)的許多部門中，要求許多的電力傳動系統(tǒng)能夠進(jìn)行精確靈活而連續(xù)的速度控制，并能穩(wěn)定的運(yùn)行。為了滿足這些要求，以往一直主要使用直流電動機(jī)。調(diào)節(jié)直流電動機(jī)的電樞端電壓或勵磁電流就可方便的獲得調(diào)速特性。但是，在調(diào)速傳動系統(tǒng)中使用交流電動機(jī)具有更大的吸引力，這是因?yàn)榻涣麟妱訖C(jī)與直流電控機(jī)相比具有一系列顯著的優(yōu)點(diǎn)，雖然交流電機(jī)比直流電機(jī)具有以上的許多優(yōu)點(diǎn)，可是，由于交流電機(jī)的調(diào)速一直比

7、較困難，所以，長期以來，交流電機(jī)只能作恒速運(yùn)行，而在要求精度、靈活、連續(xù)調(diào)速的傳動系統(tǒng)中，直流電機(jī)調(diào)速一直占主要地位。然而近年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，電力傳動技術(shù)朝高性能，大功率，低諧波和寬調(diào)速范圍等方向發(fā)展,59電力傳動領(lǐng)域正發(fā)生著交流調(diào)速取代直流調(diào)速和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制技術(shù)取代模擬控制技術(shù)的革命。交流變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起、制動性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，被國內(nèi)公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式，成為當(dāng)今節(jié)電、改善工藝流程以及提高產(chǎn)品質(zhì)量和改善環(huán)境、推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。從節(jié)

8、能的觀點(diǎn)要求把原來作恒速運(yùn)行的交流電機(jī)傳動系統(tǒng)改為調(diào)速傳動。因而，在電力傳動領(lǐng)域里正在日益重視發(fā)展交流電機(jī)的調(diào)速傳動。自從能源問題引起世界各國的普遍注意以來，在電力傳動系統(tǒng)中如何節(jié)能也成為重要的課題。發(fā)展高效率的電動機(jī)是節(jié)能的一個方面，對經(jīng)常處于額