PLC交流变频调速系统的设计+梯形图(4)

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本设计对如何利用变频器连接PLC及控制对象，利用软件操作来控制电机转速进行研究，对电机转速的远程自动控制具有一定的意义。

1.2 电机调速发展现状及应用前景

在电力电子技术中，电机的调速占的百分比最多，并且拥有无穷的魅力。它具有极其开阔的前景，例如电力机车、机床、汽车、船舶、轧钢、家用电器、计算机驱动器制、造纸、纺织行业等。直流电机比较容易调节，而且，它的控制精度不是很低，将来的发展前景很好，人们觉得它难以被替代，但是半路电力电子技术发展起来了，在许多地方，交流异步电机已经占主导地位，所以有人认为，如今乃至将来，很多领域交流异步电机及其它类型电机将会使用的越来越多，而直流电机将会渐渐消失在传动领域[6]。

跟其它的电机比起来，交流电机的生存力很强、价钱也不贵、易实现大容量化等等，因此，交流电机日益强大，以前的调速传动直流电机一直占优势，可现在，交流电机将渐渐取代它。

1.3 本设计主要内容

在了解巩固了交流电机变频调速基本原理的情况后，此设计决定使用三菱FX2NPLC，通过运用PID算法及变频调速V/F控制方式，写出交流电机变频调速系统的设计方案，且详述其中主要的技术研究及设计。文献综述

电机选择了Y100L-4型（额定电压：380V，额定电流：5.0A，额定功率：2.2kw，额定频率：50Hz，额定转速：1430r/min），三相异步电动机，它的适用性比较高，而且价格实惠。

研究内容有：

（1）交流电机变频调速的原理；

（2）对变频调速系统硬件电路进行的研究及设计；

（3）对变频调速系统控制软件进行的研究及设计。

2 关于交流电机的变频调速原理

2.1 关于三相异步电机的原理

工作原理：一种旋转磁场，这种旋转磁场利用感应作用会在转子绕组内产生感生电流，彼此互相作用影响，于是生成了电磁转矩，完成拖动作用。所以，可以先了解关于三相异步电动机定子绕组中通三相交流电使所生成旋转磁场。

可以假定让定子绕组连为星形，把它接在三相电源上，在绕组中接入三相电流[7]:

三相电流表示，如式(2-1)至(2-3)示。

三相电流产生的波形,如图2-1所示。

图2-1 三相电流生成的波形

旋转磁场的形成如图2-2所示。是由于三相电流生成的合成磁场随电流的交变不停地旋转动作而产生：

a) b) c)

图2-2 三相电流所生成的旋转磁场

如图2-3所示，当导体转子在旋转磁场中运动被切割时，转子上就会流过感应电流还有电动势。要想知道感应电动势的方向，可以用右手定则来判断。导体转子上的感应电流与旋转的磁场一起进行作用以致于产生力F,F是电磁性质的力，力的对象是导体。要想知道电磁力的作用方向，可以用左手定则来判断。电磁性质的力可以产生转矩，转矩可以让导体转子进行转动。磁场转动的方向以及导体转子进行转动的方向是一致的，进入线圈绕组流通的三相电流的相序对旋转磁场的转动方向有影响。要想改变导体转子的转动方向，可以把线圈绕组的三个接口其中的随意两相变换一下[8]。

图2-3 转子转动原理图

是旋转磁场的转速,也可以叫做同步转速，旋转磁场的转速是由旋转磁场的极对数p 以及电流频率来决定的。当电动机的定子的每一相的线圈绕组的线圈只有一个的时候，线圈绕组的始端与始端相隔空间角，在旋转磁场的极对数p只有一个的时候，交变电流每变换一下，旋转磁场就会转动一圈，同步转速。若是在每一相的线圈绕组中有两个进行串联的线圈，那么线圈绕组的始端与始端相隔空间角，也就出现了两个极对数。交变电流每变换一下，旋转的磁场就会转动半圈，也就是转速为原来的一半[9]。