异步电动机变频调速控制系统设计毕业设计论文(4)

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滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。 逆变电路：逆变部分将直流电逆变成交流电。本设计采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。

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

Ｉ１——定子的相电流； 图2.1中参数：U1——定子的相电压；

r１　、　x１ ——定子每相绕组的电阻和漏抗；

..

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.E2s、I2S、

X2S分别是转子电路产生的电动势、电流、漏电抗；

E1——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。 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；

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?、Ｅ???2　、ｒ2　、Ｘ2等参数——经过折算后的转子参数。 I22.4.2 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。

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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。

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：