4KW异步电动机变频调速系统的设计安装及调试

1毕业设计（论文）题 目: 4KW 异步电动机变频调速系统的设计、安装及调试系 别: 专 业:电气工程及其自动化班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 下达日期 2009 年 2 月 16 日设计时间 2009 年 2 月 16 日至 2009 年 6 月 20 日2毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书 一 、 设 计 题 目 ： 1、 题 目 名 称 ： 4kW异 步 电 动 机 变 频 调 速 系 统 的 设 计 、 安 装 、 调 试 2、 题 目 来 源 ： 实 验 室 设 备 改 造 、 更 新 二 、 目 的 和 意 义 1、 根 据 实 验 室 原 有 的 4kW鼠 笼 电 动 机 -涡 流 测 功 机 设 备 ， 选 配 电 力 电 子 变 频 器 及 控 制设 备 ， 构 成 异 步 电 动 机 变 频 调 速 开 环 系 统 。 可 供 学 生 今 后 认 识 实 习 用 ， 也 可 进 一 步 开 发 成 闭环 系 统 或 DSP控 制 系 统 。 2、 通 过 毕 业 设 计 教 学 实 践 ， 使 学 生 较 系 统 地 掌 握 三 相 鼠 笼 异 步 电 动 机 变 频 调 速 系 统 的电 路 原 理 及 其 特 性 分 析 ； 了 解 系 统 构 成 ， 初 步 掌 握 电 路 的 设 计 、 安 装 以 及 测 试 的 方 法 。 三 、 原 始 资 料 1、 拖 动 用 三 相 鼠 笼 电 动 机 一 台 ， 型 号 J02-32-； 额 定 功 率 PN=4kW； 额 定 电 压 UN=380V； 接 法 ； 额 定 电 流 IN=8.05.A； 额 定 转 速 nN=280r/m。 异 步 机 的 机 械 负 载 为 同 轴 旋 转 的 涡流 测 功 机 ， 调 节 测 功 机 的 励 磁 电 流 可 以 改 变 电 动 机 的 机 械 负 载 。 2、 在 三 相 交 流 电 源 和 电 动 机 定 子 之 间 加 装 一 台 变 频 器 ， 调 节 变 频 器 的 输 出 ， 使 电 动 机定 子 电 压 的 频 率 能 连 续 改 变 ， 实 现 电 动 机 无 级 变 速 。 合 理 选 择 变 频 器 及 相 关 的 控 制 设 备 ， 绘制 系 统 框 图 。 3、 设 计 出 电 路 原 理 图 ， 电 气 安 装 图 以 及 接 线 图 ， 并 根 据 图 纸 进 行 电 气 安 装 、 配 电 气 主接 线 和 控 制 接 线 。 4、 实 验 及 分 析 。 包 括 测 定 电 动 机 参 数 ， 测 定 固 有 工 作 特 性 ， 测 定 变 频 调 速 时 的 工 作 特性 。 实 验 用 的 设 备 有 调 压 器 、 可 变 电 阻 器 、 示 波 器 以 及 各 种 仪 表 。 四 、 设 计 说 明 书 应 包 括 的 内 容 1、 叙 述 变 频 调 速 的 原 理 ， 具 体 说 明 变 频 系 统 的 构 成 、 各 元 器 件 的 选 择 。 2、 具 体 说 明 电 气 安 装 、 配 线 的 步 骤 ， 以 及 实 际 操 作 过 程 中 遇 到 的 实 际 问 题 。 3、 按 要 求 完 成 各 项 实 验 ， 逐 项 说 明 实 验 原 理 ， 并 对 实 验 数 据 进 行 列 表 、 作 图 分 析 。 4、 撰 写 一 份 变 频 系 统 使 用 使 用 说 明 书 。 5、 问 题 与 思 考 。 3五、设计应完成的图纸1、4kW 鼠笼电动机变频系统的示意图，原理结构框图。2、该系统的电路原理图。3、与电路原理图相对应的安装位置图、布线图。4、各项实验原理图以及相应的测试曲线图。六、主要参考资料1、 电机与拖动 （电力版）2、 电力拖动与控制 （机工版）3、 电机调速的原理及系统 （电力版）4、 电力电子变流技术 （机工版）5、 电气变频调速设计技术 （电力版）6、 电力拖动控制线路与技能训练 （劳动社会保障版）7、 电力拖动自动控制系统 （机工版）8、 计算机控制技术 （电力版）9、 自动控制原理 （电力版）10、 电机与拖动实验指导书七、进度要求周次 工作内容 地点1 熟悉任务书，收集资料 自定24 工程设计（确定方案、选择变频设备） ，设备购置；熟悉实验设备，并选择实验用仪器、备件。自定；实验楼一层56 先去工厂参观，再出草图并进行设备安装。 实验楼一层1011 按图进行一、二次接线。 实验楼一层1214 设备调试、通电实验 实验楼一层、二层1516 撰写论文初稿，定稿 自定17 教师审稿，论文装订，答辩，评定成绩 教室4八、其它要求1、设计期间，周六、日连续进行，每周一上午 8：00 检查进度情况。2、做实验时注意人身、设备安全及公共财物完好。3、按统一要求规范论文格式，并用 A4 纸打印论文。4、论文正文字数一般应不少于 10000 汉字，译文字数不少于 3000 汉字。54KW 异步电动机变频调速系统的设计、安装及调试【摘要】异步电动机变频调速是交流变频调速的一种。通过毕业设计实践，掌握异步电动机变频调速原理及其配套设备的性能，针对异步电动机的工作原理，运行特性及主要优缺点，结合实验室的主要设备构成原理图。根据设计任务书中所提供的原始资料；以及各种辅助设备等资料，通过相关的试验完成了本次设计。通过本次设计使我加强了异步电动机变频调速的认识，使我在课堂上所学的知识得到巩固、补充和发展，提高独立分析解决问题的能力。关键词：异步电动机 变频器 变频调速 64KW inverter induction motor speed control system design, installation, debuggingABSTRACTVVVF induction motor is an AC variable frequency speed control. Design practice, through graduation and master the principle of induction motor VVVF and equipment performance, work against the principle of induction motors, operating characteristics and main advantages and disadvantages, combined with laboratory equipment constitute the main schematic. According to the book design of the raw data provided; and a variety of auxiliary equipment, such as information related to the test through the completion of the design of the times. Design through the strengthening of the induction motor I VVVF awareness, I have learned in the classroom to consolidate the knowledge to complement and development of an independent analysis to improve problem-solving abilities.Keywords: asynchronous motor ；VVVF inverter ；eddy current dynamometer7目录【摘要】 .5ABSTRACT .6前言 .9第 1 章 概 述 .101.1 交流调速简介 .101.2 交流调速实验台简介 .12第 2 章 三相式鼠笼 电机的变频调速原理 .152.1 三相异步电动机的工作原理和运行状态 .152.2 三相异步电动机的调速 .16第 3 章 4KW 异步电动 机的变频调速系统的设计 .203.1 电气控制线路绘制原则 .203.2 电气原理图的设计 .203.3 电气元件安装布置图 .24第 4 章 变频调 速系统元器件的选择 .25.变频器的 选择 .254.2 调速系统的构成及其主要设备 .26第 5 章 变频 调速实验台的安装 .315.1 实验台的安装步骤及工艺要求 .315.2 接线检查 .32第 6 章 系统的 调试 .3386.1 电动机工频条件下的空载实验 .336.2 电动机工频条件下的负载实验 .346.3 变频调速系统通电调试 .36附 录 .41小 结 .49参考文献： .50英文原文 .51译文 .599前言随着电力电子技术的快速发展，特别是近几年来，异步电动机变压变频调速技术的迅速发展和推广应用，使得异步电动机在工矿企业中应用越来越广泛。但在这种技术还没完全掌握时，要求从事异步电动机运行人员要不断提高专业技术水平。为此，本论文针对异步电动机的运行特性，对异步电动机变频调速系统作了简要分析，并做了大量试验。本设计共分六章，第一章 概述，叙述了本论文的大致内容；第二章 三相鼠笼电机的变频调速原理，讲述了异步电动机的运行原理及变频调速原理；第三章 4KW 三相异步电动机的变频调速系统的设计，分三节：主电路原理图的设计、主控制原理图和电气安装图；第四章 电器设备的选择；第五章 系统的安装；第六章 系统的调试。本论文由王广惠老师审稿，在编写过程中编者做了许多努力，同组的其他同学也提出了许多宝贵意见和建议。由于本人水平有限，加上时间仓促，论文中难免存在不少的问题和不足之处，欢迎各位老师及时批评指正。10第 1 章 概述1.1 交流调速简介交流电动机特别是异步电动机由于结构简单、价格便宜、维修方便等优点被广泛使用。但其调速性能在以前赶不上直流电动机，所以交流电动机的调速技术一直是世界各国研究的课题。20 世纪 60 年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体变流技术应用到交流调速系统中，特别是大规模集成电路和计算机控制技术的发展，以及现代控制理论的应用，都为交流调速的进一步发展创造了条件。人们研究出很多类型的交流调速系统，其中有些方法的调速性能已可与直流调速系统相媲美。因此，交流调速得到日益广泛的应用，目前在调速传动领域交流电动机已有取代直流电动机的趋势。早期的交流电动机调速方法，如采用绕线式异步电动机转子串电阻调速、笼型异步电动机变极调速，在定子绕组串电抗器调速等都存在效率低，不经济等缺点。交流变频调速的优越性早在 20 世纪 20 年代就已被人们认识，但受到元器件的限制，当时只能用闸流管构成逆变器，由于技资大，效率低，体积大而未能推广。20 世纪 50 年代中期，晶闸管的研制成功，开创了电力电子技术发展的新时代。由于晶闸管具有体积小、重量轻、响应快、管压低等一系列优点，交流电动机调速技术有了飞跃发展，出现了交流异步电动机调压调速、串级调速等系统。20 世纪 70 年代发展起来的变频调速，比上述两种调速方式效率更高，性能更好，在近 30 年得到了迅速发展。1.1.1 变频调速系统变频调速具有高效率、宽范围和高精度等特点，是目前运用最广泛且最有发展前途的调速方式。交流电动机变频调速系统的种类很多，从早期提出的电压源型变频器开始，相继发展了电流源型，脉宽调制等各种变频器。目前变频调速的主要方案有：（1）交-交变频调速系统如图 11 所示。它只有一个变换环节，把恒压恒频（CVCF）的交流电源直接变换成 VVVF 输出，因此又称直接式变压变频器。常用的交-交变压变频器输出的每一相都是一个由正、反两组晶闸管可控整流装置反并联的可逆线路。也就是