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铸铝转子测试仪机械部分的设计,转子,测试仪,机械,部分,设计
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任务书论文（设计）题目： 转子测试仪机械部分设计 学号： XXXXXXXXXX 姓名： XXXXXXXXXX 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： XXXXXXXXXX 系主任： 一、 主要内容及基本要求本课题对转子测试系统机械部分进行分析设计，转子测试系统主要由测量专用传感器，测试专用夹具，测量专用模板，角度调节器，位置传感器，PLC控制器，工业电脑及显示器，系统测试柜，测试软件，光栅保护器。而我们主要是研究转子测试系统的传递路线和测试专用夹具的装夹方式以及器材的选取。1研究转子测试系统的驱动系统的传递路线，通过参数的选定主轴箱，传感器的安装以及气动尾架的设计，分析其控制方式，和整体效率分析2设计主轴箱的结构包括传动件、箱体及其联结件的结构设计与布置，3设计测试专用夹具，让传动更加有效率和连贯。、预计达到的目标：通过此次毕业设计对转子测试系统有了个较深入的理解，自己能够对转子测试仪的传动系统进行简单分析设计，为自己日后在相关方面的研究打下一个坚实的基础。在此次设计中能够熟练的利用三维建模软件对一些机构及复杂的系统进行计算机模拟和仿真来解决一些困难的问题。 本课题的基本要求是翻译一篇不少于3000字的外文文献，机械系统总装配图，系统各主要部分零件图纸，毕业设计论文，要求不少于1.5字二、重点研究的问题 第一章阐述了本文的研究背景，国内外铸铝转子发电技术的研究现状、铸铝转子测试仪的研究状况及本文的研究意义与研究内容。 第二章提出了铸铝转子测试仪设计的要求和功能。 第三章做了铸铝转子测试仪机械设计部分做了详细的设计。首先讲述了铸铝转子测试仪工作的原理，并考虑到怎样合理来设计铸铝转子测试仪。 第四章做了铸铝转子测试仪运行控制系统部分的设计 第五章总结全文，给出结论，并提出了下一步研究的内容。 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1收集资料第一周2总体方案确定第二周3主要零部件的计算第三到第五周4系统主要零部件的设计第六到十二周5撰写毕业论文第十三到十四周6准备答辩第十五周78四、应收集的资料及主要参考文献 1濮良贵,纪名刚. 机械设计M. 北京:高等教育出版社,2002. 2 徐灏.机械设计手册-第三卷M. 北京：机械工业出版社,1993. 3孙垣,陈做模.机械原理M.高等教育出版社，2006.5. 4 杨峻峰，机床及其夹具.清华大学出版社.2005 5 李金寿.机床基础与机床安装.机械工业出版社。2006 6机械制造期刊，上海机床厂，气动式车床尾架，2000 7新编全国机械设备维修配件目录. 中国机械工业供销总公司编.2004 8 唐金松.简明机械设计手册（第二版）M.上海：科学技术出版社 9 尚久浩主编.自动机械设计M.北京：中国轻工业出版社.2003年 10机械制造期刊，上海机床厂，气动式车床尾架，2000年 11变速器箱体专用钻床主轴箱的设计,彭得利, 文章编号：1672-545X（2011） 03-0070-03 评阅表学号 XXXXXXXXXX 姓名 XXXXXXXXXX 专业 机械设计制造及其自动化 毕业论文（设计）题目： 转子测试仪机械部分设计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价评阅人： 年 月 日鉴定意见 学号： XXXXXXXXXX 姓名： XXXXXXXXXX 专业： 机械 毕业论文（设计说明书） 42 页 图 表 11 张论文（设计）题目： 转子测试仪机械设计部分 内容提要： 对于煤炭、石油、天然气这些不可再生的一次能源，我们能做的就是尽可能最大化地利用好它们，毕竟它们的储量有限，我们只有不断研发高新技术，而如何合理利用现在的资源已经成了一个严峻的问题,我们努力把现有的资源发挥最大作用成为了我们解决燃眉之急的主要措施。在生活中我们广泛运用电机，为各种机器提供动力系统。可是电机的性能并不稳定，如何提高电机的寿命，成为了我们研究的课题。电机中转子是其核心部分，可是转子经常会发生断条、细条、未连接到端环导条，欠铸、气孔、残渣导条，斜槽角度不良、导条的内部短路、铁心及铝条的一致性、端换不良。转子的等效电阻不良及转子的电抗不良。所以我们为了测试转子的性能，就出现了转子测试仪，通过测试转子的这些项目，来达到提高电机性能，合理利用资源的目的。计算机技术的发展使测试转子信号的数字化，并且便于进行大量的人工智能分析，使鼠笼转子方便快捷的测试成为可能，鼠笼转子测试仪采用间接直流加磁技术测导条在切割磁力线时的电流变化，根据传统的电机理论应用电脑进行分析判别，测试铸铝转子的性能指导教师评语指导教师： 年 月 日答辩简要情况及评语答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见答辩委员会主任： 年 月 日说明书 题 目：铸铝转子测试仪机械部分的设计 专 业： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 目录摘要1第一章 绪论31.1课题的研究背景31. 1. 1当代能源危机问题31. 1. 2环境问题31. 1. 3能源的合理利用61.2铸铝转子技术国内外研究发展现状71.2.1压力铸铝71.2.2离心铸铝71.2.3转子质量对电气性能的影响81.3铸铝转子测试仪研制的目的及意义91.4铸铝转子测试仪的研究情况101.5本论文研究的内容10第二章 铸铝转子测试仪工作的要求122.1 铸铝转子测试仪的基本设计依据122.2 铸铝转子测试仪的基本功能122.3 本章小结12第三章 铸铝转子测试仪方案及其具体设计133.1 转子测试仪整体方案133.2铸铝转子测试仪工作的原理133.3铸铝转子测试仪机械部分的具体设计133. 3. 1铸铝转子测试仪机械部分总体设计133. 3.2机械拖动系统及测试夹具的设计143. 3.3铸铝转子测试仪气动系统的设计193.3.4铸铝转子测试仪测试传感系统的设计223.4 本章小结28第四章 铸铝转子测试仪运行控制系统设计304.1 变频调速基本概念304.2变频调速的类型304.3变频器的组成324.4变频器的主要功能324. 4. 1频率给定功能324. 4. 2升速、降速和制动功能334. 4. 3控制功能334. 4. 4保护功能33第五章 总结34第六章 致谢35第七章 参考文献36 摘要 在电机中，使用铸铝工艺简化了马达的制造工艺，使铸铝转子马达的应用非常广泛。而铸铝转子的质量直接影响马达的力效指标。在铸铝转子的生产过程中，由于各种因素造成了铸铝的气孔沙眼残渣、细条、断条、欠铸等，使用这种转子的马达在运转时负载能力较正常铸铝转子差，使马达效率下降。由于是在相对大负载下运行，导致马达过热，致使定子绝缘性能下降，最终烧损马达。铸铝转子的测试，可以在电机装配前，剔除不良铸铝转子，以保证电机的力效指标，提高电机的产品合格率和马达性能。传统的马达铸铝转子测试采用了超声成像技术，高频加磁，工频加磁。这些测试方法除转子性能的不全面外，由于工艺复杂在生产也难以应用。 计算机技术的发展使测试信号的数字化，并且便于进行大量的人工智能分析，使铸铝转子方便快捷的测试成为可能，从而测试铸铝转子的性能 关键词：电机，转子，测试，性能AbstractIn the electric motor, the use of aluminum process simplifies motor manufacturing process, so that the cast aluminum rotor motor is widely used. The cast aluminum rotor directly influences the quality of motor power efficiency index. In the production process of cast aluminum rotor, due to various factors caused the cast aluminum blowhole Chlamydia residue, strips, bars, owe cast, the rotor of motor in operation when the load capacity than normal cast aluminum rotor differential, so that the motor efficiency. Because it is in a relatively large load operation to cause the motor to overheat, and cause the stator insulation performance, ultimately burning motor. Cast aluminum rotor in motor test, prior to assembly, eliminate bad cast aluminum rotor, to ensure that the motor force efficiency indicators, to improve the motor product qualified rate and the performance of motor. The traditional motor cast aluminum rotor test using ultrasound imaging technique, with high frequency magnetic, power frequency magnetic. These test methods in addition to the rotor performance is not comprehensive, because of complex process in production can not be used.The development of computer technology makes the test signal is digitized, and convenient for the artificial intelligence analysis of the cast aluminum rotor, convenient and quick testing possible, thereby testing of cast aluminum rotor performanceKeywords: electric motor，aluminum process ，testing ，quality 第一章 绪论1.1 课题的研究背景1. 1. 1 当代能源危机问题能源危机不但现在存在，在过去也是一直在在的,并且在未来的危机更为严重，而为何会存在能源危机呢?是指可供我们人类利用的能源的不充分，而不是能源本身的不足。 具体表现有：1、能源转化的方向性。并不是所有的能源都能够被人类利用，比如内能，其它能的形式转化为内能比较容易，而将内能转化为其它形式的能源，就很难办得到。2、能源分布的不均性。可以说在地球上几乎全部的能源都来源于太阳，但是由太阳能转化成的各种能量形式在地球上的分布并不均匀，如在沙漠地带，太阳能充足，但却无人居住。 3、日益增加的人口导致能量分配不足。由于石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能建立而在交通运输、金融业、工商业等方面造成的一系列问题统称能源危机。 根据经济学家和科学家的普遍估计，到本世纪中叶，也即2050年左右，石油资源将会开采殆尽，其价格升到很高，不适于大众化普及应用的时候，如果新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依赖于石油资源的发达国家受害为重。最严重的状态，莫过于工业大幅度萎缩，或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。 为了避免上述窘境，目前美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发如太阳能、风能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源，或者将注意力转向海底可燃冰(水合天然气)等新的化石能源。同时，氢气、甲醇等燃料作为汽油、柴油的替代品，也受到了广泛关注。1. 1. 2 环境问题到目前为止已经威胁人类生存并已被人类认识到的环境问题主要有：全球变暖、臭氧层破坏、酸雨、淡水资源危机、能源短缺、森林资源锐减、土地荒漠化、物种加速灭绝、垃圾成灾、有毒化学品污染等众多方面。 1.全球变暖：全球变暖是指全球气温升高。导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的短波具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的温室效应，导致全球气候变暖。全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。 2.臭氧层破坏：在地球大气层近地面约2030公里的平流层里存在着一个臭氧层，其中臭氧含量占这一高度气体总量的十万分之一。臭氧含量虽然极微，却具有强烈的吸收紫外线的功能，因此，它能挡住太阳紫外辐射对地球生物的伤害，保护地球上的一切生命。然而人类生产和生活所排放出的一些污染物，如冰箱空调等设备制冷剂的氟氯烃类化合物以及其它用途的氟溴烃类等化合物，它们受到紫外线的照射后可被激化，形成活性很强的原子与臭氧层的臭氧（O3）作用，使其变成氧分子（O2），这种作用连锁般地发生，臭氧迅速耗减，使臭氧层遭到破坏。南极的臭氧层空洞，就是臭氧层破坏的一个最显著的标志。到1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里。因此科学家警告说，地球上空臭氧层破坏的程度远比一般人想象的要严重的多。 3.酸雨：酸雨是由于空气中二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）等酸性污染物引起的pH值小于5.6的酸性降水。受酸雨危害的地区，出现了土壤和湖泊酸化，植被和生态系统遭受破坏，建筑材料、金属结构和文物被腐蚀等等一系列严重的环境问题。此外，全世界使用矿物燃料的量有增无减，也使得受酸雨危害的地区进一步扩大。我们国家在八十年代，酸雨主要发生在西南地区，到九十年代中期，已发展到长江以南、青藏高原以东及四川盆地的广大地区。 4.淡水资源危机：地球表面虽然2/3被水覆盖，但是97%为无法饮用的海水，只有不到3%是淡水，其中又有2%封存于极地冰川之中。在仅有的1%淡水中，25%为工业用水，70%为农业用水，只有很少的一部分可供饮用和其它生活用途。然而，在这样一个缺水的世界里，水却被大量滥用、浪费和污染。加之，区域分布不均匀，致使世界上缺水现象十分普遍，全球淡水危机日趋严重。世界上任何一种生物都离不开水，人们贴切地把水比喻为生命的源泉。然而，随着地球上人口的激增，生产迅速发展，水已经变得比以往任何时候都要珍贵。一些河流和湖泊的枯竭，地下水的耗尽和湿地的消失，中国的黄河都已雄风不再，昔日奔流到海不复回的壮丽景象已成为历史的记忆了。 5.资源、能源短缺：当前，世界上资源和能源短缺问题已经在大多数国家甚至全球范围内出现。这种现象的出现，主要是人类无计划、不合理地大规模开采所至。本世纪九十年代初全世界消耗能源总数约100亿吨标准煤，预测到2000年能源消耗量将翻一番。从目前石油、煤、水利和核能发展的情况来看，要满足这种需求量是十分困难的。因此，在新能源（如太阳能、快中子反应堆电站、核聚变电站等）开发利用尚未取得较大突破之前，世界能源供应将日趋紧张。 此外，其它不可再生性矿产资源的储量也在日益减少，这些资源终究会被消耗殆尽。 6.森林锐减：森林是人类赖以生存的生态系统中的一个重要的组成部分。地球上曾经有76亿公顷的森林，到本世纪时下降为55亿公顷，到1976年已经减少到28亿公顷。由于世界人口的增长，对耕地、牧场、木材的需求量日益增加，导致对森林的过度采伐和开垦，使森林受到前所未有的破坏。据统计，全世界每年约有1200万公顷的森林消失，其中占绝大多数是对全球生态平衡至关重要的热带雨林。 对热带雨林的破坏主要发生在热带地区的发展中国家，尤以巴西的亚马逊情况最为严重。亚马逊森林居世界热带雨林之首，但是，到九十年代初期这一地区的森林覆盖率比原来减少了11%，相当于70万平方公里，平均每5秒钟就有差不多有一个足球场大小的森林消失。此外，在亚太地区、非洲的热带雨林也在遭到破坏。 =7.土地荒漠化：简单地说土地荒漠化就是指土地退化。1992年联合国环境与发展大会对荒漠化的概念作了这样的定义：荒漠化是由于气候变化和人类不合理的经济活动等因素，使干旱、半干旱和具有干旱灾害的半湿润地区的土地发生了退化。全球现有12亿多人受到荒漠化的直接威胁，其中有1.35亿人在短期内有失去土地的危险。荒漠化已经不再是一个单纯的生态环境问题，而且演变为经济问题和社会问题，它给人类带来贫困和社会不稳定。到二十世纪末，全球将损失约1/3的耕地。在人类当今诸多的环境问题中，荒漠化是最为严重的灾难之一。对于受荒漠化威胁的人们来说，荒漠化意味着他们将失去最基本的生存基础-有生产能力的土地的消失。 8.物种加速灭绝：物种就是指生物种类。现今地球上生存着5001000万种生物。一般来说物种灭绝速度与物种生成的速度应是平衡的。但是，由于人类活动破坏了这种平衡，使物种灭绝速度加快，据世界自然资源保护大纲估计，每年有数千种动植物灭绝，到2000年地球上1020%的动植物即50100万种动植物将消失。而且，灭绝速度越来越快。世界野生生物基金会发出警告：本世纪鸟类每年灭绝一种，在热带雨林，每天至少灭绝一个物种。物种灭绝将对整个地球的食物供给带来威胁，对人类社会发展带来的损失和影响是难以预料和挽回的。 9.垃圾成灾：全球每年产生垃圾近100亿吨，而且处理垃圾的能力远远赶不上垃圾增加的速度，特别是一些发达国家，已处于垃圾危机之中。美国素有垃圾大国之称，其生活垃圾主要靠表土掩埋。过去几十年内，美国已经使用了一半以上可填埋垃圾的土地，30年后，剩余的这种土地也将全部用完。我国的垃圾排放量也相当可观，在许多城市周围，排满了一座座垃圾山，除了占用大量土地外，还污染环境。危险垃圾，特别是有毒、有害垃圾的处理问题（包括运送、存放），因其造成的危害更为严重、产生的危害更为深远，而成了当今世界各国面临的一个十分棘手的环境问题。 10.有毒化学品污染：市场上约有78万种化学品。对人体健康和生态环境有危害的约有3.5万种。其中有致癌、致畸、致突变作用的约500余种。随着工农业生产的发展，如今每年又有10002000种新的化学品投入市场。由于化学品的广泛使用，全球的大气、水体、土壤乃至生物都受到了不同程度的污染、毒害，连南极的企鹅也未能幸免。自五十年代以来，涉及有毒有害化学品的污染事件日益增多，如果不采取有效防治措施，将对人类和动植物造成严重的危害。1. 1. 3 能源的合理利用 我们都知道煤炭、石油、天然气是属不可再生能源，总有取尽用竭的一天。现代主要能源是煤、石油和天然气，它们都是短期内不可能再生的化石燃料，储量都极其有限，因此必须节能。风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等是可再生能源；煤、石油和天然气等是非再生能源。随着全球各国经济发展对能源需求的日益增加，现在许多发达国家都更加重视对可再生能源、环保能源以及新型能源的开发与研究；同时我们也相信随着人类科学技术的不断进步，专家们会不断开发研究出更多新能源来替代现有能源，以满足全球经济发展与人类生存对能源的高度需求，而且我们能够预计地球上还有很多尚未被人类发现的新能源正等待我们去探寻与研究。 对于煤炭、石油、天然气这些不可再生的一次能源，我们能做的就是尽可能最大化地利用好它们，毕竟它们的储量有限，我们只有不断研发高新技术，把存在于地球上的不可再生的能源尽可能多的利用起来。因为煤炭、石油、天然气在我们生活中起着重大作用。而如何合理利用现在的资源已经成了一个严峻的问题,我们努力把现有的资源发挥最大作用成为了我们解决燃眉之急的主要措施。在生活中我们广泛运用电机，为各种机器提供动力系统。可是电机的性能并不稳定，如何提高电机的寿命，成为了我们研究的课题。电机中转子是其核心部分，可是转子经常会发生断条、细条、未连接到端环导条，欠铸、气孔、沙眼、残渣导条，斜槽角度不良、导条的内部短路、铁心及铝条的一致性、端换不良。转子的等效电阻不良及转子的电抗不良。所以我们为了测试转子的性能，就出现了转子测试仪，通过测试转子的这些项目，来达到提高电机性能，合理利用资源的目的。 1.2 铸铝转子技术国内外研究发展现状 我们研究出制造铸铝转子的有两种方法，离心铸铝和压力铸铝。下面分别来看一下这两种铸铝方法的工作原理和特点。1.2.1 压力铸铝工作原理是用压力将融化好的金属铝液注入型腔，待冷却凝固成铸件。其特点有：（1）在压铸过程的始终，压力起着主要作用。（2）压铸时，金属液在高速冲型过程中，如果型腔中的气体来不及排出，就会被卷入金属内产生气孔。（3）由于金属液充型过程是在压力作用下进行的，转子铁心可在冷态下压铸。（4）生产效率高，易实现机械化、自动化，从而可减轻劳动强度。1.2.2 离心铸铝工作原理是将融化好的金属铝液注入旋转着的铝模中，使之在离心力的作用下充满型腔，并凝固。其特点有：（1）离心力对铸件的成型和金属结晶过程有重要影响，它有助于金属液中的气体和非金属杂物（比金属轻）的排出。更重要的是影响到金属结晶过程，起到加强补缩和结晶细化的作用。（2）转子铁心必须预热。铁心加热后，在槽型断面上得到氧化，有利于降低电机的杂散损耗。但我们采用以上方法来加工铸铝转子时，铸铝方法和转子质量有如下关系，铸铝转子比铜条转子异步电动机的附加损耗增加26倍，采用的铸铝方法不同，附加损耗也不同，其中压力铸铝转子电机的附加损耗最大。这是因为压铸时强大的压力笼条和铁心接触的十分紧密，甚至铝水挤入了叠片之间，横向电流增大，使电机的附加损耗大为增加。此外，压铸时由于加压速度快，压力大，型腔内得空气不能完全排除，大量气体呈“针孔”状密布于转子笼条、端环、风叶等处，致使铸铝转子中铝的比重减小（约比离心铸铝减少8%），平均电阻增加（13%），这样使电机的主要经济指标大大下降。离心铸铝转子虽然受各种因素影响，容易产生缺陷，但电机的附加损耗小。采用不同铸铝方法的铸铝转子电机主要电气性能列表如表1.2-1： 铸铝方法温升0C转子损耗W负载电流A空载电流A转差率%离心铸铝70.735925.27.962.62.8压力铸铝73.138025.38.42.8 表1.2-1 不同铸铝方法的铸铝转子电机主要电气性能 可见，电气性能离心铸铝好于压力铸铝。 1.2.3 转子质量对电气性能的影响 离心铸铝转子见缺陷已在前面介绍过，下面较详细的讨论这些缺陷产生的原因及其对电机性能的影响。1、转子铁心重量不够，2、转子错片，槽斜线不直，3、转子斜槽宽大于或小于允许值，4、转子断条5、转子细条6、气孔7、浇不满8、缩孔9、裂纹10、铝的质量不好或回炉废铝用量过多。 1.3 铸铝转子测试仪研制的目的及意义在鼠笼转子AC马达中，使用铸铝工艺简化了马达的制造工艺，使铸铝转子马达的应用非常广泛。而铸铝转子的质量直接影响马达的力效指标。在铸铝转子的生产过程中，由于各种因素造成了铸铝的气孔沙眼残渣、细条、断条、欠铸等，使用这种转子的马达在运转时负载能力较正常铸铝转子差，使马达效率下降。由于是在相对大负载下运行，导致马达过热，致使定子绝缘性能下降，最终烧损马达。 鼠笼转子的测试，可以在马达装配前，剔除不良铸铝转子，以保证马达的力效指标，提高马达的产品合格率和马达性能。 传统的马达铸铝转子测试采用了（1）超声成像技术。（2）高频加磁。（3）工频加磁。这些测试方法除转子性能的不全面外，由于工艺复杂在生产也难以应用。 计算机技术的发展使测试信号的数字化，并且便于进行大量的人工智能分析，使鼠笼转子方便快捷的测试成为可能，鼠笼转子测试仪采用间接直流加磁技术测导条在切割磁力线时的电流变化，根据传统的电机理论应用电脑进行分析判别，测试铸铝转子的性能。图1.31就为铸铝转子测试仪现在发展的一种类型。 图1.31铸铝转子测试仪1.4 铸铝转子测试仪的研究情况目前对于快速大批量进行铸铝转子质量分析的方法主要有电阻测量法和电感测量法两种。第一种电阻测量法用于计算转子电阻值，电阻值有助于分析转子整体的质量，特别是标准性能方面如：效率、最大输出功率和功耗等。电阻测量法有一定的弊端，主要是一方面电阻测量法对转子故障的特性不能提供更多的信息，单一用电阻测量法无法确定问题的真正原因是由于转子铝条断裂，还是端环有气孔，或是斜槽角度不佳，而且电阻测量法也无法识别焊接、起动扭矩及电机噪音相关的某些问题。另一方面电阻测量法对于使用者来说难于设定标准界限，如果设定界限过严，造成大多数转子被判定为不合格，这种差别尤其在工艺、原材料、热处理等方面的轻微变化而显得很突出。而设定界限较宽的话，就会造成几乎没有不良品。使用客户很难根据自己产品的情况设置出合理的界限，在这种情况下，电阻测量法显得有些难于实际的应用。第二种电感测量法在测量时不需要使用定子。因此电感测量法可以测试出转子很小的故障，被测转子在以预定恒速接近传感器磁场转动,磁场接近转子外周，足以使转子铝条穿过磁场，铝条穿过磁场时，铝条中便可以感应出电压。产生的电流流过短路端环，使铝条中产生涡流，这些交流电反过来又在转子中产生自身的磁场，并使传感器中感应出交流信号，每当一条转子铝条穿过磁场时，就会产生一个正弦波形，转子在旋转一周后，完成了一次完整的测量。对于毫无缺陷的转子，能产生几乎完美的正弦波形，理论上来说，完美的转子就会产生完美的正弦波形。无缺陷的转子能使转子中每个铝条都产生相同的曲线，这就有可能用不同的标准来评定波形的差异程度，从而来判定质量，可接受的变异量用工艺能力分析法来决定。电感测量法可以轻易测量出转子铝条发生断裂、转子铝条中有空气或气孔以及斜槽角度误差。电感测量法还可以根据相应的情况计算出转子感应波形的总值，这个值对于转子单条铝条并不敏感，它只是对误差敏感，因此，总值公差最为重要，要根据工艺能力和电机关键特性尽量设小，总值可以识别转子中所有缺陷，如铝质量不好、铁芯质量不好、铝条中有气孔、发蓝不好,这类缺陷在整个转子中都有可能存在。二、特点：由上所述，电感测量法要远比电阻测量法的优势明显，所以在鼠笼转子的质量测量方面，电感测量法占据主导地位。该测试仪就是采用电感测量法进行测量，该设备可以在五秒钟以内完成对一个鼠笼转子的质量测量（真正的测量时间低于一秒）。测量结束时，电脑会自动显示出测量结果以及判定是否合格，对不合格的产品显示出是铝条断条、还是铝条中有气孔或杂质、还是槽角度不良。测量的项目有：最大值、最小值、峰峰值、平均值、占空比等。测量并控制的项目有：铝条数、最小波幅、最大波幅、梯度、总值等。可以说，这样的一次测量足以判定该转子是否合格。该系统可以进行自动和手动测量，自动测量用于正常的生产线测试，手动测量主要是用于调整工装位置、判定系统故障，采集和设置系统参数。该系统可以对不同叠高、不同直径、不同铝条数的铸铝转子进行测量，在更换品种时，只需在手动情况下进行调整工装位置，这十分有利于客户降低采购成本，提高工作效率。下图1.41就是通过传感器来测试转子的性能。 图1.41转子测试仪测试部分1.5 本论文研究的内容 铸铝转子的应用前景非常广阔，怎样更好地提高铸铝转子的性能是一个很有意义的研究课题。本文的选题就是在这样的背景下，由铸铝转子测试仪国内外发展现状和老师的指导，然后再结合当前计算机技术、自动检测与控制技术的特点，以检测实用性、操作方便性、使用可靠性为原则，完成整个测试台的设计。考虑试验环境清洁要求及测试能力的可扩展性，本方案采用变频器电机变速方式。 本文的主要研究内容和章节结构简要说明如下： 第一章阐述了本文的研究背景，国内外铸铝转子发电技术的研究现状、铸铝转子测试仪的研究状况及本文的研究意义与研究内容。第二章提出了铸铝转子测试仪设计的要求和功能。第三章做了铸铝转子测试仪机械设计部分做了详细的设计。首先讲述了铸铝转子测试仪工作的原理，并考虑到怎样合理来设计铸铝转子测试仪。 第四章总结全文，给出结论，并提出了下一步研究的内容 第二章 铸铝转子测试仪工作的要求2.1 铸铝转子测试仪的基本设计依据1）适用范围: 交流电机鼠笼转子的检查测试.2) 转子直径: 50-300 mm3) 转子长度: 30-500mm4) 导 条 数: 5-50 采样频率: 20MHZ 信号幅值: 5V5) 测试转速: 100-500rpm6) 此仪器对工作环境要求宽松，既适用实验室科研分析，又适用生产线批量检测。环境温度0-40, 电源：单相220V10% 50HZ2.2 铸铝转子测试仪的基本功能测试项目:1, 断条、细条、未连接到端环导条.2, 欠铸、气孔、沙眼、残渣导条.3, 斜槽角度不良、导条的内部短路.4, 铁芯及铝条的一致性.5, 端换不良.6, 转子的等效电阻不良及转子的电抗不良.2.3 本章小结本章首先讲述了本文的总体设计要求，然后提出了铸铝转子测试仪要实现的基本功能，为下面研究做了很好的铺垫。 第3章 铸铝转子测试仪方案及其具体设计3.1 转子测试仪整体方案测试台采用模块化结构，包括电机控制模块，测量传感器测试模块、测试模块等，测试控制台实现整个系统地远程集中控制和数据检测，电机控制柜为变频器和逻辑控制元器件提供安装平台。铸铝转子测试仪工作状态为水平安装，在本系统中，偏航减速器仍采用水平安装方式，并用支承架来起支撑作用。工作台置于平整的地面上（需要地脚螺钉）。考虑到该减速器为无传动比、小扭矩输出，测试件与被测试件中间采用伞形顶针，所以铸铝转子测试仪主轴箱采用MT4内锥主轴结构。为保证对转子进行更好的测试，我们采用气动尾架结构，并采用三角形导轨，以便于尾架滑动和连接。测量的结果通过测量传感器系统进行对转子质量的测量，测量的结果会在TFT高分辨率大屏幕工业液晶显示器显示出来，我们再对测试结果的波形进行分析。 3.2 铸铝转子测试仪工作的原理该测试仪就是采用电感测量法进行测量，该设备可以在五秒钟以内完成对一个鼠笼转子的质量测量（真正的测量时间低于一秒）。测量结束时，电脑会自动显示出测量结果以及判定是否合格，对不合格的产品显示出是铝条断条、还是铝条中有气孔或杂质、还是槽角度不良。测量的项目有：最大值、最小值、峰峰值、平均值、占空比等。测量并控制的项目有：铝条数、最小波幅、最大波幅、梯度、总值等。可以说，这样的一次测量足以判定该转子是否合格。该系统可以进行自动和手动测量，自动测量用于正常的生产线测试，手动测量主要是用于调整工装位置、判定系统故障，采集和设置系统参数。该系统可以对不同叠高、不同直径、不同铝条数的铸铝转子进行测量，在更换品种时，只需在手动情况下进行调整工装位置，这十分有利于客户降低采购成本，提高工作效率。 3.3 铸铝转子测试仪机械部分的具体设计3. 3. 1 铸铝转子测试仪机械部分总体设计铸铝转子测试仪机械部分包括测量传感器系统、气动系统、机械拖动系统及测试夹具，这些系统都一并安排在导轨上。机械拖动系统及测试夹具是采用小型电机采用变频器变速，然后与主轴相连，但主轴必须是内锥，以便于测试夹具的安装。气动系统也是该转子测试仪的尾架，在一般车床的尾架进行加以改进，去掉丝杆和手动轮，在后面直接加个活塞杆，与气缸进行相连。而测量传感器系统相当于一般车床的刀架，在其原有的基础上，进行改造，以便于传感器的安装。对测量传感器系统、气动系统、机械拖动系统设计支承架，然后合理的布置在导轨上。3. 3.2 机械拖动系统及测试夹具的设计1.机械拖动系统的设计（1）电机的选择由 ，则p输入= p输出=0.5KW，因此，选用额定功率为0.55KW的异步电机，转子测试仪的输入转速为1500r/min，则电机的额定转速n电1500r/min，其中 =4.775N.m。根据转子测试仪转速和扭矩可知：可选用额定功率为0.75KW、同步转速为1500r/min、额定转速为2825rpm，型号为Y8012。（2）联轴器的选择由T=9550p/n=95500.75/1500=4.775N.m电机转矩：Tca=KA=1.54.775=7.1625N.m选用联轴器型号为LT4的弹性套柱销联轴器（3）轴的设计a.考虑轴的综合性能，选择轴的材料20CrMnTib.根据被测试的工件的直径是50300，所以选择MT4的内锥主轴 c.轴的受力示意图d.轴最小的直径的计算dmin=A0p/n=1120.5/1500=29.23mm所以轴的最小直径为30mme.轴的结构设计轴的结构图示意图如图3.3.11所示： 图3.3.11主轴结构示意图根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 为了满足半联轴器的轴向定位要求，III轴段右端需制出一轴肩，故取IIIII段的直径dIIIII=35mm，左端用轴向挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=38mm。半联轴器与轴配合的嗀孔长度L1=82mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故III段的长度应比L1略短一些，现取LIII=78mm。（4）初步选择滚动轴承因轴承同时受有径向力和较小的轴向力，所以选择深沟球轴承。参照工作要求并根据dIIIII=40mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承6008，其尺寸为dDB=40mm68mm15mm，故LIIIII=15mm。右端深沟球轴承采用轴肩进行定位，由手册上查得6008型轴承的定位轴肩高度h=2.5mm，因此取dIIIIV=45mm 1求比值 根据机械设计手册表12-7可知：深沟球轴承的最大e 值为0.44，则此时，所以X=1,Y=0,。 2初步计算当量动载荷P根据式 按照机械设计书表13-6可知：fp=1.01.2,取fp=1.2 则P=96000N，C=21500N。根据式 ，其中n=0.8rpm.，可知：=29705. 2（h）。 （5）内锥轴段的设计 因转子是中间空心的，根据工作需求，需要采用活动顶尖这样的夹具，伞形顶针就可以达到这样的效果，才能让转子随着电机的运转，从而同速运转起来。为了配合伞形顶针，需采用内锥螺纹的轴，Z4130 MT4/ZS41245带螺纹主轴，主轴锥度为4号莫氏锥度，dIVV=45mm，最高转速为2500r/min主要轴的设计，如 图3.3.12所示:图3.3.12轴的装配图（6）测试夹具的设计根据工件的大小，选择BC156MT4的伞形顶针，伞形顶针与转子配合阶段具有锯齿，这样就能保证活动顶尖带动转子运动时，从而起到了防滑的作用，转子和伞形顶针达到同电机达到同步转速。伞形顶针的尺寸为A=88mm，B=12mm，C=108mm，D=156mm，D1=45mm，L=208mm，=70。伞形顶针如图3.3.13所示：图3.3.13伞形顶针 （7）轴上零件的周向定位 弹性套柱销联轴器与轴的周向定位采用平键连接。按d III=30mmm由表61查得平键截面bh=10mm8mm，键槽用键槽铣刀加工，长为70mm，同时为了保证联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择联轴器与轴的配合为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。两深沟球轴承之间采用定位圈连接，定位圈也可以用来做紧固件，起到固定配件的作用。 定位圈详细参数：材质：S45C ，硬度：48HRC，精密度：0.02mm，耐温系数：300，材质保养：在模具停休期需喷洒防锈剂以保养模具配件，延长使用寿命。（8）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为245，各轴肩处的圆角半径为R1.6（9）求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的结构简图如图3.3.14。 图3.3.14轴的计算简图由此可知， 和力偶平衡由图3.3.14可知：主轴受到两个相同方向相同的力，则水平力,扭矩T=0 N.m。轴受到弯矩的作用，弯矩为:取I截面：则 M1=FNH1X=FNH1X(0X142.93)取截面：则 M2=FNH2(367.93-X)(142.93X225)由弯矩图可知: 在深沟球轴承6009部分所受的力最大，则中间部分所深轴承沟球受力最大，此处为危险截面。当X=142.93时最大，则M=13080 KN.mm。则弯矩图如图3.3.15 所示 图3.3.15 轴的弯矩图由 可知，d30，则只要轴的直径大于等于30，轴就达到所需要的强度。 3. 3.3 铸铝转子测试仪气动系统的设计我国现有车床尾座工作原理如下：向后推动快速紧固手柄5，通过偏心轴及拉杆，可将尾座体4 夹紧在床身导轨上，拧紧螺母，可将尾座夹紧更可靠。尾座套筒2由平键导向，摇动手轮1，可使尾 座套筒2纵向移动，从而带动顶尖前后运动，实现工件的顶紧和松开。如图3.3.21：图3.3.21手动尾座 气压传动与控制技术是指以压缩空气为工作介质来进行能量与信号的传递，实现生产过程机械 化，自动化的一门技术。它是流体传动与控制学科的一个重要组成部分。气动的优点很多：1）对于传动形式而言，气缸作为线性驱动器可在空间的任意位置组建它所需的运动轨迹，安装 维护简单。2工作介质是取之不尽，用之不竭的空气，排气处理简单，不污染环境，成本很低。压力等级 低，使用安全。3气缸动作速度一般为505000111178，比液压和电气方式的动作速度快，其间，通过单向节流 阀，可使气缸速度无级调节。近代气动技术发展，气缸最低速度可在3 10111/8平行运动，高速可达310/8， 甚至高达1710/8，对于髙速气缸必须设有效缓冲。4)可靠性髙，使用寿命长。5利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集中供气。可短时间释放能量，以获得间歇运动中 的高速响应。可实现缓冲。对冲击载荷和过载荷有较强的适应能力。在一定条件下，可使气动装置有 保护能力。 6全气动控制具有防火，防爆，耐潮的能力。与液压方式比，气动方式可在髙温场合使用。7由于空气损失小，压缩空气可集中供应，远距离输送。改进原理：由气源产生的0.6MPa高压气体经过气动三联件的过滤净化，加润滑油和降低噪音 后进入气缸4，通过调压阀控制其压力，然后推动气缸活塞杆2向后运动。活塞杆通过联动机构,连接板带动丝杠9运动，而丝杠又带动套筒5和顶尖6向前运动顶紧工件；加工结 束后，通过两位四通电磁换向阀使气缸活塞杆2向前运动，带动顶尖6向后运动松开工件。（如图3.3.22知) 改进后的优点：改进前，顶尖为手动机械转动手轮，让中心孔顶针向前移动顶紧工件，特别是对 于一些大批量细长轴的加工，由于长时间频繁转动手轮，工作强度很髙，而且顶针前进和后退速度很 慢，工作效率很低；采用气动夹紧后，根据工件大小，尾座体7可以在导轨上移动到合适位置，然后 推动快速紧固手柄8，通过偏心轴及拉杆，可将尾座体7夹紧在床身导轨上，操作灵活自由。然后只 要用脚轻踩气动换向开关，则气缸活塞杆向后伸出，通过联动机构使顶尖快速向前移动顶紧工件，压 紧力为0.61足以顶紧工件。加工完成后，再踩动气动换向开关，与前相反，顶尖松开工件。由 于气缸使用了合理的行程，从而使夹紧及松开工件的时间大大缩短，提高了工作效率。同时将手动转 动手轮式改为脚踏式大大减轻了工人的劳动强度。 图3.3.22气动尾座设计 3.3.4 铸铝转子测试仪测试 传感系统的设计一十字工作台总体设计根据设计要求及相关的参考资料，工作台台身材料选用灰铸铁HT200,该材料价格便宜,而液态流动性好,减振能力强、动刚度大；容易进行切削加工，易断屑。是目前此类零件应用最多的材料。确定本方案数控十字工作台的基本结构将由底座、滑动座和工作平台（带T形槽）组成，此三部分由下至上重叠布置在Y-X平面上，由Y轴和X轴上各自的数控驱动元件配合相应传动链可实现滑动座和工作平台独立运动。底座与滑动座，滑动座与工作平台之间分别通过滚动导轨副和滚动丝杆副联系。底座相对滑动座和工作平台固定不动，沿底座Y轴的方向上平行布置了两组滚动导轨副和一组滚珠丝杆副，并在底座-Y轴方向的端部布置驱动元件。滑动座联接在底座的导轨上由丝杆带动可沿Y轴运动。同时，在滑动座X轴的方向上平行布置了两组滚动导轨副和一组滚珠丝杆副，并在滑动座-X轴方向的端部布置驱动元件。工作平台上沿X轴方向开有T形槽，方便固定支撑工件，其整体联接在滑动座的导轨上由丝杆带动可沿X轴运动。 二 关键零部件的设计与选型 1. 工作平台结构设计简图如图图3.3.3-1所示。 图3.3.3-1 工作平台结构简图 2. 滑块座结构设计简图如图3.3.3-2所示。 图3.3.3-2 滑动座结构设计总图 3. X、Y向滚动导轨副选择: 根据数控工作台的整体结构以及工作平台的尺寸，确定X轴滚动导轨副形式为卧式导轨,导轨轴移动。双列平行导轨各带2个滑块，即工作平台和滑动台分别与4个滑动导轨块连接并受其支撑。确定Y轴滚动导轨副形式为卧式导轨，滑块座移动。双列平行导轨各带2个滑块，即滑动台和底座分别与4个滑动导轨块连接并受其支撑。根据工程力学原理：X向导轨副总载荷WX= 工件重量+工作平台重量+Z向切削负载 （工件重量为150Kg，工作平台重量为200Kg（HT200密度为7.0g*cm3）,Z向切削负载为1000N）WX= 1.5+2+1=4.5KN两导轨间中心距300，滑块座间距250。通过计算可得单个滑块上的最大载荷为3.4KNY向导轨副总载荷WY= 工件重量+工作平台重量+Z向切削负载+滑动座重量 （滑动座重量为100Kg）WY= 1.5+2+1+1=5.5KN两导轨间中心距300，滑块座间距350。通过计算可得单个滑块上的最大载荷为5.2KN。 由以上计算结果并参考厂家的技术资料，选用南京工艺装备装备制造厂的GGBT25AB型滚动导轨副（带2个滑块）。其主要技术参数：额定动载C为17.7KN；额定静载C0为22.6KN；单根最大长度2000mm。滚动导轨副额定寿命计算：由式 式中fh、ft、fa均为1，fc为0.81，fw按1.2，计算得 X向：L=176KM。Y向 ： L=115KM。因计算结果大于50KM，导轨副满足使用要求。 X向移动导轨副的型号确定为GGBT25AB2-P1-2X850-3。 Y向移动导轨副的型号确定为GGBT25AB2-P1-2X800-34 滚珠丝杆螺母副的计算和选型 因在工作台X向和Y向上各有一滚珠螺母丝杆副，受力大小略有差别，首先对滑动台上的丝杆副进行计算，以下为具体技术参数的计算过程：4.1X向进给丝杆1）进给率引力Fm： Fm= FX+ f(Fz+FY+G)式中 f导轨摩擦系数，因是滚动导轨取0.0035；G工作平台及工件重量，按3500N得 Fm = 2000 + 0.0035(1000 + 2000 + 3500) = 2022.25 N2）最大动负载C由以下计算式： 式中 滚珠丝杆导程，初选6mm； 最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的，已知最高进给速度为0.3m/min； 使用寿命，按数控机床15000h； 运转系数，按一般运转取fw=1.3； 寿命以转为1单位。得 n=1000*VS/L0=1000*0.3*0.5/5=30r/min L=60*n*T/106=60*30*15000/106=27 =3*1.3*2022.25=7886.775 N 1)、 滚珠丝杆螺母副的选型 为使得数控工作台的结构紧凑，根据产品资料，选用FFZD3005-3型内循环螺纹预紧螺母式滚珠丝杆副，循环圈数3圈，其额定动负载为10.6KN，选定精度等级3级。2)、 传动效率计算按式 式中 螺旋升角，选定的丝杆副为 摩擦角取，滚动摩擦系数0.0030.004； 3)、 刚度验算 如图3.3.3-3X所示的X向进给滚珠丝杆支承方式简图。 图3.3.3-3X向进给滚珠丝杆支承方式已知最大牵引力为2022.25N。支承间距L=815mm丝杆螺母及螺母均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的。A 丝杆的拉伸或压缩变形量根据Fm=2022.25N，D0=25mm，查“滚珠丝杆轴向拉伸压缩变形图”得 1=L/L0=3.0*10-5 ，可算出：1=L/L0*815=3.0*10-5*815=0.02445（mm）由于丝杆进行了预拉伸，其抗压强度可以提高4倍。其实际变形量为： 1=1/40.195=0.61125*10-2（mm）B 滚珠与螺纹滚道间接触变形由产品的资料查得，其刚度KC=657，已知Fm=2026.25N，计算得 =3.0因进行了预紧 =1/23.0=0.0015mmC 支承滚珠丝杆轴承的轴向接触变形采用7206型向心推力球轴承配对使用，d1=30mm，滚动体直径 DQ=7.4mm，滚动体数量z=10， =0.002/sin /sin2a = 0.0196(mm)因施加预紧力，故3=1/2=0.0098mm 根据以上计算： =1+2+3=0.006+0.0015+0.098 =0.0119定位精度(0.02) 4)、 稳定性校核 FK=fz2 EI/l2=4.0*3.143*20.6*106*2.154/64*81.52=12.82KNE丝杆弹性模量，对钢20.6*106(N/cm)I截面惯性矩,I=d4/64FK/FM=12.82/2.2=5.8因大于稳定性安全系数2.54.所以不存在失稳的危险. 4.2Y向进给丝杆1)、 进给率引力Fm： Fm= Fx+ f(Fz+Fy+G+G1)式中 f导轨摩擦系数，因是滚动导轨取0.0035；G工作平台及工件重量，按3500NG1滑动座的重量，按1000N得 Fm = 2000 + 0.0035(1000 + 2000 + 3500+1000) = 2029.75 N2)、 最大动负载C由前述数据得 n=1000*VS/L0=1000*0.3*0.5/5=30r/min L=60*n*T/106=60*30*15000/106=27 =3*1.3*2029.75=7916 3)、 滚珠丝杆螺母副的选型选用FFZD2505-3型内循环螺纹预紧螺母式滚珠丝杆副可以满足要求，其循环圈数3圈，额定动负载为10.2KN，选定精度等级3级。 4)、 传动效率计算 5)、 刚度验算 如图3.3.3-4 所示的纵向（Y向）进给滚珠丝杆支承方式简图。 图3.3.3-4 纵向（Y向）进给滚珠丝杆支承方式通过对Y向进给丝杆最大动负载的计算，得到的结果与X向进给丝杆的值很接近，因此选用与X向丝杆一致的型号，并且由于支承方式和预缩要求也相同，所以无需再进行刚度验算。3.4 本章小结本章讲述了铸铝转子测试仪设计方案和具体设计，同时明确了怎么样合理的设计转子测试仪，达到最好的检测效果。 图3.4为铸铝转子测试仪机械部分总体设计图 图3.4 转子测试仪机械部分装配图 第四章 铸铝转子测试仪运行控制系统设计 运行控制系统通过对变频电机的控制实现减速器运行工况的模拟：控制加载电机的反向转矩实现减速器负荷的模拟，采用电机转矩直接矢量控制，以提高转矩的稳定性和精确性；采用共直流母线的方式实现能量的回馈；以测试控制台的旋钮实现转速、转向和负荷的远程控制。按照测试对象不同，运行控制系统为偏航减速器运行控制系统。4. 1 变频调速基本概念 三相异步电动机的转速公式为 试中：为电动机同步转速，p为极对数，s为转差率，f1为供电频率。从上试中得知，改变供电电压的频率可以实现对交流电动机的速度控制，这就是变频调速。现在变频器在电气自动化控制系统中的使用越来越广泛，这得益于变频调速性能的提高和变频器价格的大幅度的降低。实现变频调速的关键因素有两点：一是大功率开关器件。虽然早就知道变频调速是交流调速中最好的方法，但受限于大功率电力电子器件的实用化问题，变频调速直到20世纪80年代才取得了长足的发展。二是微处理器的发展加上变频控制方式的深入研究使得变频控制技术实现了高性能、高可靠性。变频调速的特点：可以使用标准电动机，可以连续调速，可以通过电子回路改变相序、改变转速方向。其优点是启动电流小，可调节加减速度，电动机可以高速化和小型化，防爆容易，保护功能齐全等。变频调速的应用领非常广泛，它应用于风机、搅拌机、挤压机、精纺机和压缩机，原因是节能效果。4.2 变频调速的类型 变频调速的实现必须使用变频器，变频器的类型有多种，其分类方法也有很多。1. 根据交流环节分类 1) 交-直-交变频器 先把恒压恒率的交流电“整流”成直流电，再把直流电“逆变”成电压和频率均可调的三相交流电。由于把直流电流逆变成交流电的环节比较容易控制，所以该方法在频率的调节范围和改善变频后电动机的特性方面都具有明显的优势。大多数变频器都属于交-直-交型。 2) 交-交变频器 把恒压恒频的交流电直接变换成电压和频率均可调的交流电，通常由三相反并联晶闸管可逆桥式变流器组成。它具有过载能力强、效率高、输出波形好等优点，但同时存在着输出频率低、使用功率器件多。功率因素低等缺点。该类变频器只在低转速、大容量的系统，如轧钢机、水泥回转窑等场合使用。2. 根据直流电路的滤波方式分类 1) 电压型变频器 在逆变器前使用大电容来缓冲无功功率，直流电压波形比较平直，相当于一个理想情况下内阻抗为零的恒压源。对负载电动机来说，变频器是一个交流电源，在不超过容量的情况下，可以驱动多台电动机并联运行。2) 电流变频器在逆变器前使用大电感来缓冲无功功率，直流电流波形比较平直；对应负载电动机来说，变频器室一个交流电源。其突出特点是容易实现回馈制动，调速系统动态响应快，适应于频繁急加减速的大容量电动机的传动系统。3. 根据控制方式分类 1) V/F型控制异步电动机的转速由电源频率和极对数决定，所以改频率，就可以对电动机进行调速。但是频率改变时电动机内部阻抗也改变，仅改变频率，将会产生有弱励磁引起的转矩不足或由过励磁引起的磁饱和现象，使电动机功率因素和效率显著下降。V/F控制是这样一种控制方式，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，在较广泛的范围内调速运作时，电动机的功率因素和效率不下降。这就是控制电压和频率之比，所以称做V/F控制。作为变频器调速控制方式，V/F控制方式属于转速开环控制，无需速度传感器，控制电路简单，比较经济。但开环方式下不能达到较高的控制性能。V/F控制方式多用于通用变频器，如风机的节能运行、生产流水线的传送控制和空调等家用电器中。V/F控制方式变频器的特点： 它是最简单的一种控制方式，不用选择电动机，通用性优良。 与其他控制方式相比，在低速区内电压调整困难，故调速范围窄，通常在1：10左右的调速范围内使用。 急加速、或负载过大时，抑制过电流能力有限。 不能精密控制电动机实际速度，不适合用于同步运转场合。1) 矢量控制直流电动机构成的传动系统，其调速和控制性能非常优良。矢量控制按照直流电动机电驱电流控制思想，在交流异步电动机上实现控制方法，并且达到与直流电动机相同的控制性能。矢量控制是这样的一种控制方式，即将供给异步电动机的定子电流在理论上分成两部分：产生磁场的电流分量和与磁场相垂直、产生转矩的电流分量。该磁场电流、转矩电流与直流电动机的磁场电流、电驱电流相当。对异步电动机来讲，其定子电流在电动机内部，利用电磁感应作用，可在电气上分解为磁场电流和垂直的转矩电流。矢量控制就是根据交流电动机的动态数学模型，采用坐标变换的方法，将交流电动机的定子电流分解成磁场分量电流和转矩分量电流，并加以控制。两者合成后，决定定子电流大小，然后供给异步电动机，从而达到控制电动机转矩的目的。矢量控制变频器的特点是： 需要使用电动机参数，一般用做专用用做专用变频器。 调速范围在1：100以上。 速度相应性极高，适合于急加速、减速运转和连续4象限运转，能使用于任何场合。4 . 根据交流环节分类1) PAM方式 脉冲幅值调制（PAM,Pulse Amplituden Modulation）方式通过改变直流电压的幅值来实现调压，逆变器负责调节输出频率。采用直流斩 波器调压时，供电电源的功率因素在不考虑谐波影响时，可以达
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