异步电动机变频调速控制系统设计

2026/1/18 10:02:59

异步电动机变频调速控制系统设计 第 8 页

电流电压检测:采集直流端信号,作为过压、欠压、过流保护信号。 控制电路:采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828,控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令,根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。

2.3 电动机原始参数

本设计采用中等容量的电动机,具体数据如下: 额定功率:

PN?7.5KWU?380VI?15.6A; 额定电压:N;额定电流:N;

n?1450r/min??86%;额定转速:N; 效 率: 功率因数:cosφ=0.85;

过载系数:λ=2.2; 电压波动:±10%; 极 对 数:P=2。

2.4 异步电机的工作原理 2.4.1 异步电机的等效电路

异步电动机的转子能量是通过电磁感应而得来的。定子和转子之间在电路上没有任何联系,其电路如图2.1。

图2.1异步电动机的定、转子图

图2.1中参数:错误!未找到引用源。——定子的相电压;错误!未找到引用源。——定子的相电流;

错误!未找到引用源。——定子每相绕组的电阻和漏抗;

E2s、I2S、

X2S分别是转子电路产生的电动势、电流、漏电抗;

错误!未找到引用源。——每相定子绕组反电动势,它是定子绕组切割

旋转磁场而产生的。

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其有效值可计算如下:

式中:

E1N1E1?4.44f1N1KN1?m (2-1)

f1——气隙磁通在定子每相中感应电动势有效值;——定子每相绕组中串联匝数;

KN1——定子频率;

?m——基波绕组系数;——极气

隙磁通。

由电动机的基础知识可知:转子回路的频率 f2?sf1,与转差率成正比,所以转子回路中的各电量也都与转差率成正比。

为了方便定量分析定、转子之间的各种数量关系,将定子、转子放在同一个电路。根据电机学原理,在下列假定条件下:a.忽略空间和时间谐波,各绕组的自感和互感都是线性的;b.忽略磁饱和;c.忽略铁损。

可以得到电动机的T形等效电路图,由于交流异步电动机三相对称,所以现只取A相进行计算分析。A相的T形等效电路如图2.2所示。

图2.2 电动机的T形等效电路图

图2.1中参数:rm——励磁电阻,是表征异步电动机铁心损耗的等效电阻;

xm——励磁电抗,是表征铁心磁化能力的一个参数;

I0——励磁电流;

RL——机械负载的等效电阻,在RL=

.1?sr2?在RL上消耗的功率就相当于异s步电动机输出的机械功率;

?、E???2 、r2 、X2等参数——经过折算后的转子参数。 I2

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2.4.2 异步电机的转矩 (1)电磁转矩的表达式 式中

?m???m9550?m??n (2-2)

rn的单位为KW;的单位是min;T的单位是N?m。

(2)电磁转矩的物理表达式

?eCT?M?,2cos?2 = (2-3)

式中 CT——转矩常数;

(3)电磁转矩的参数表达式

?m——主磁通。

2psU12r2?222?e??2?f[(sr?r)?s(x?x)] (2-4)11212 =

式中 p——磁极对数;U1——电源的相电压;f1——电源频率。

2.4.3 异步电机的机械特性

机械特性是指电动机在运行时,其转速与电磁转矩之间的关系,即n=f(T),它可由(2-3)所决定的T?f(s)曲线变换而来。异步电动机工作在额定电压、额定频率下,由电动机本身固有的参数所决定的n?f(T)曲线,叫做电动机的自然机械特性。

图2.3 异步电动机机械特性曲线

只要确定曲线上的几个特殊点,就能画出电动机的机械特性。

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⑴ 理想空载点

图2.3中的E点,电动机以同步转速⑵ 起动点

图2.3中的S点,在起动点电动机已接通电源,但尚未起动。对应这一点的转速n=0(s=1),电磁转矩称起动转矩倍数来表示,即

⑶ 临界点

临界点K是一个非常重要的点,它是机械特性稳定运行区和非稳定区的分界点。电动机运行在K点时,电磁转矩为临界转矩TK,它表示了电动机所有能产生的最大转矩,此时的转差率叫临界转差率,用sK表示。TK、sK根据式(2-3)用求极值的办法求出,即:由dTds=0,可得:

Kst?Tstn0运行(s=0),其电磁转矩T=0。

?st,起动是带负载的能力一般用起动

TN。式中,TN为额定转矩。

sK?

r2??)2r12?(x1?x23pU12?r2??x1?x2 (2-4)

3pU12TK??22?)?)]4?f1(x1?x24?f1[r1?r1?(x1?x2 (2-5)

电动机正常运行时,需要有一定的过载能力,一般用

?m表示,即

TK?T m=N (2-6)

普通电动机的可以更高一些。

上述分析说明:?K的大小影响着电动机的过载能力,?K越小,为了保证过载能力不变,电动机所带的负载就越小。由

nK?n0(1?sK)?m=2.0~2.2之间,而对某些特殊用电动机,其过负载能力

知:sK越小,nK越大,

机械特性就越硬。因此在调速过程中,?K、sK的变化规律常常是关注的重点。

2.4.4 异步电机变频调速原理

交流调速是通过改变电定子绕组的供电的频率来达到调速的目的的,但定子


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