交流電動機的應用精選(九篇)

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第1篇：交流電動機的應用范文

關鍵詞：變頻液壓站、工作原理、變頻調速

中圖分類號： TG315.4 文獻標識碼： A 文章編號：

一、前言

隨著工業化的程度越來越高，交流電動機變頻調速技術發生了實質性的突飛猛進，變頻調速是集電力電子技術、微電子技術、控制技術于一體的產物。在變頻調速具有絕對優勢，并且它的調速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降低，特別是變頻調試節電顯著，而且易于實現過程自動化，深受工業用戶的喜愛。下面來有筆者對變頻液壓站的工作原理進行解析。

二、變頻液壓站的工作原理

根據電動機學的工作原理，我們可以由其公式中看出：磁極對數p和轉差率s不變的情況下,電源頻率和電動機轉速n成正比,即電動機轉速n增加，電源頻率也會隨著增加；電動機轉速n下降,電源頻率也下降。在變頻液壓站的工作原理中通過這種改變異步電動機的供電頻率,從而實現改變電動機的轉速,進而實現調速的目的。交流電動機變頻調速即為這種通過改變電源頻率實現的交流電機速度調節過程。

液壓泵的輸出流量公式如下:

Q=kqn/1000=0.06kdf(1-s)/p

從上述公式可以知道,電動機電源的頻率f與液壓泵的輸出流量Q成正比,也就是說電動機電源的頻率f隨著液壓泵的輸出流量Q的增加而增加，在數值上成正比。通過調節電動機電源的頻率f來變相的調節液壓泵的輸出流量Q，即為變頻液壓站的最基本的工作原理。

變頻器主要由主回路、保護回路、控制回路組成。作為變頻液壓器的主回路，其作用是直接提供調頻調壓電源給交流電動機；在變頻器中，控制回路是根據預先設定或由閉環反饋信號的方式來控制主回路,使得主回路的電壓與頻率按一定的規律調節以及輸出,主要包括：驅動回路、冷卻控制回路、輸入/設定參數回、運算回路、電壓/電流檢測回路、速度檢測回路、壓力檢測回路等組成；保護回路則為變頻器的各個部分及電動機提供完善的保護, 如過流、過載過電壓等故障的保護,將保護回路應用在變頻器及電動機上可以使其工作具有很高可靠性。變頻器是變頻調速系統的核心部分,也是變頻液壓站最為重要的部件。其控制方式主要有開環恒壓比的控制、矢量控制、直接轉矩控制等。

交流電動機在變頻液壓站中也是個重要的元件,雖然普通的交流電動機也能實現變頻控制,但因為結構較大,慣性大,其節能效果不是特別明顯,控制精度較差,所以有很多的研究機構和廠家在減小交流電動機轉子的慣性、增強輸出扭矩做了很多的研究,且取得不少的成果。例如在日本大金工業株式會社的專利產品IPM電動機的轉子中心鑲入了四條稀土類磁石；磁石在定子產生的磁場里會產生磁石扭矩；由于電磁鋼板接近磁石時,磁力線比空氣更易于通過電磁鋼板,集中在鐵的周圍,磁力線想通過最短距離將鐵拉向左側, ,形成向左磁阻力,S極的磁力線變短,從而在箭頭方向因磁阻扭矩產生旋轉力；IPM電動機的輸出扭矩=磁石扭矩+磁阻扭矩,比同等規格普通電動機的輸出扭矩大大增加,其效率達82%以上,低速能平穩地控制在350r/min,最高轉速能達4500r/min,響應時間達0.1s。變頻液壓站大多選用的液壓泵是定量齒輪泵,因為定量齒輪泵的結構簡單,低速自吸能力強；溢流閥在系統中的作用是安全閥,冷卻器、過濾器、空氣過濾器、液位計等元件的作用跟普通的液壓系統是一樣的。

三、變頻液壓站的優缺點

1、優點

變頻液壓站相對于傳統的容積控制是一種具有全局型的新型節能傳動方式,具有以下幾方面的優點:

（1）實現了制動能的能量回收。

（2）節能效果明顯,比傳統的容積控制液壓系統節能10%~60%。

（3）可以省去帶有復雜變量機構的變量泵,而采用定量泵+變頻器+交流電動機的形式。

（4）調速范圍更廣。

（5）控制特性更高，因為其內置了PID控制和采用無速度反饋矢量控制。

（6）采用了定量泵設置,大大降低了噪聲的影響。

2、缺點

（1）相對于大功率的交流電動機來說,變頻液壓站的轉動慣量大,以及變頻器的能力的限制,使得其響應速度變慢,控制精度降低；

（2）低速穩定性差。由于液壓泵的轉速過低,自吸能力下降,低頻時會產生脈動轉矩,致使電機轉速波動,導致低頻力矩不足。

四、變頻液壓站的應用

變頻液壓站因為它調速性能良好、節能效果明顯等因素的影響,所以在液壓電梯、注塑機、液壓振動篩、飛機、液壓抓斗、機床、液壓轉向系統、制磚廠等領域獲得應用。據統計,我國電機的總裝機容量已達4億千瓦,年耗電量達6000億千瓦每時,約占工業耗電量的80%。我們相信隨著我國廣大企業節能意識的增強和變頻液壓技術的發展,變頻液壓站的應用會更加廣泛。

五、交流電動機變頻調速技術的研究方向

從上世紀70年代以來，在電力電子技術和控制理論的高速發展規模下,變頻調速技術獲得了跨越式的進展。交流電動機變頻調速的優勢豬油有一下幾個性能：效率較高、調速性能優越、啟制動性能、高功率因數、高節能效果。巨大的優勢也使得交流電動機變頻調速技術應用越來越廣泛，被國內外稱之為最有發展潛力的調速方式。目前，交流電動機變頻調速技術已成為了節能、改善環境、改善工藝流程的提高產品質量推動技術進步的一種主要手段。

交流電動機變頻調速主要有如下一些優點:

（1）實現平滑啟動,進而減輕機械的沖擊力,達到保護機械設備的目的。

（2）節電效果突出。

（3）調速范圍較為廣泛,可以實現普通異步電動機的無級調速。

（4）啟動需求電流較小,另一表現就是啟動轉矩大。

（5）調節電壓大小和頻率快慢可實現恒轉矩或者恒功率調速。

（6）對電動機具有保護功能,降低電機的維修費用。

直流電動機和交流電動機相比，而交流電動機的體積更小,重量輕，價格上相對較低,運行性能也較直流電動機優良,維護量小,因此交流電動機在各行各業的應用也比直流電動機廣泛。所以，在選擇變頻調速時，對交流電動機進行變頻調速具有更大的實用性。液壓動力傳動在工業生產上也有很大的應用。其優點有：調速方便、傳動平穩、功率體積比大，但是液壓動力傳動的缺點卻是至關重要的，因為其能量利用率不高,以至于較低了整機系統的工作效率。因此，節能一直是提升液壓動力傳動工作效率的主要困擾之一。但交流電動機變頻調速技術的出現使得這一問題得到解決。交流電動機變頻調速技術可以改變供電電源的頻率從而實現對執行機構的速度調節,使電機始始終處在高效率的工作狀態。將交流電動機變頻調速技術用于液壓系統,如簡化液壓回路,減少液壓系統的能量損失,降低噪聲等液壓系統的一些缺點,交流電動機變頻調速技術與液壓系統的結合還有一個更重要的作用，那就是減少液壓系統的能量損失,提高整個系統的效率。

六、結語

綜上所述，在進入21世紀以來，交流變頻液壓調速技術在工業中各行各業中正逐步展開應用。本文從交流電動機變頻調速技術的研究方向介紹了變頻液壓站工作原理、優缺點及其應用?，F如今，社會潛力巨大，變頻液壓技術現逐步向主控一體化、變頻控制的高性能化、變頻器的環保化、變頻器與電機的整體化、變頻控制系統的全數字化、高復合液壓的高功率控制的方向發展，相信在不久的將來，變頻液壓技術一定會給人類帶來更多意想不到的驚喜。

參考文獻：

趙秀娟 李建平：《淺議液壓傳動技術在自動化生產中的應用》，《科技與生活》,2011年

第2篇：交流電動機的應用范文

【關鍵詞】電動機；保養；維護

電動機技術是通過線圈轉動產生電磁感應效力使得機器產生轉動的動力，形成機械能，這一過程是電能轉化為機械能的過程，是將電功率轉化為機械能功率的過程。電動機將轉化的機械能為人類的生產和生活提供源源不斷的動力。隨著電動機技術的不斷發展，電動機的種類越來越多，這些不同種類的電動機具有不同的性能、特點和作用。根據電動機工作電源的不同，可分為直流電動機和交流電動機。本文就以交流電動機為例，詳細的分析電動機故障原因以及維護保養方面的知識。

1.交流電動機的技術原理

交流電動機可分為單相電動機和三相電動機。

1.1單相交流電動機技術工作原理

單相交流電動機是人們生活中十分常見的電動機，在家用電器中得到了廣泛的應用，它一般是由一個繞組組成，是通過單相的正弦電流與繞組產生的電磁感應效力，形成電磁場，根據正弦電磁強弱的規則發生變化，形成交變磁場，我們在單相交流電動機的定子部分加入啟動的繞組，它和電動機本身的繞組形成九十度的夾角，使得在運動時間和空間中差距兩個九十度的電流運轉形成兩相旋轉的磁場，這個磁場為單相電動機提供了旋轉的動力。單相交流電動機本身的主體繞組被我們習慣性的稱作電動機的工作繞組，而定子中的繞組，被我們稱作是啟動繞組，主要起到啟動單向交流電動機的作用。在某些小型的單向交流電動機中，工作繞組和啟動繞組可以互相兌換，但是在大中型單相發電機中，由于所帶的負載較大，需要有強大的啟動動力，所以啟動繞組的線圈的匝數較多，電阻值較大，一旦將工作繞組與啟動繞組交換，比較出現反轉交換電源這種情況下難以真正啟動電動機。

1.2三相異步電動機技術工作原理

目前，三相異步電動機技術在工業生產領域中應用較為廣泛，三相異步電動機的主體是由兩部分結構組合而成的，分別為固定部分稱為定子部分和旋轉部分稱為動力部分。三相異步電動機的動力部分（旋轉部分）的轉動速度小于交變磁場的轉動速度時，電動機的動力部分會和磁場會產生理想狀態下的端電壓和感生電流，同時在與磁場的作用下形成電磁轉矩現象，從而實現了電磁能轉化為機械能，為工業生產所利用。三相異步交流電動機同單相交流電動機相比，具有性能好、成本低、穩定性高、轉化功率大等優點。

2.電動機的常見故障分析

電動機在現代人們生產生活中使用相當普及，不管是工業生產，還是生活家居就會涉及到它，已經成為生產生活的必需品。電動機在使用過程中，由于年久失修或者用戶未按照電動機相關說明書的要求進行合理的操作，難免會對電動機造成損壞，出現故障，下面就電動機在使用過程中經常發生的常見故障進行分析:

2.1電動機過熱

1）電源電壓過高、電源電壓過低、電源電壓不對稱、三相電源不平衡導致電動機過熱。

2）負載使電動機過熱的原因:

a、電動機過載運行；b、拖動的機械負載工作不正常；c、拖動的機械有故障

3）電動機本身造成過熱的原因:

a、電動機繞組斷路；b、電動機繞組短路；c、電動機接法錯誤；d、電動機接法錯誤；e、電動機的機械故障

4）通風散熱不良使電動機過熱的原因：

a、環境溫度過高，使進風溫度高。b、進風口有雜物擋住，使進風不暢，造成進風量小。c、電動機內部灰塵過多，影響散熱。d、風扇損壞或裝反，造成無風或風量小。e、未裝風罩或電動機端蓋內未裝擋風板，造成電動機無一定的風路。

2.2交流電動機不能起動的原因

1）電源未接通；2）熔絲熔斷；3）定子或轉子繞組斷路；4）定子繞組接地；5）定子繞組相間短路；6）定子繞組接線錯誤；7）過載或負載太大；8）轉子銅條松動；9）軸承中無油，轉軸因發熱膨脹，妨礙在軸承中回轉；10）軸承損壞。11）啟動電容損壞。12）離心開關觸點接觸不良。

交流電動機不能起動因素很多，應根據實際情況及癥狀作詳細分析、仔細檢查，不能搞強行多次起動，尤其在起動時電動機發出異常聲響或過熱時，應立即切斷電源，在查清原因且排除后再行起動，以防故障擴大。

2.3電動機帶負載運行時轉速緩慢的原因

1）電源電壓過低;2）線圈或線圈組有短路點;3）相繞組反接;4）過載;5）離心開關分斷轉速高。

2.4動機運轉時聲音不正常的原因

1）定子與轉子相擦;2）轉子風葉碰殼;3）轉子擦絕緣紙;4）軸承缺油或損壞;5）波形墊圈破損;6）電動機內有雜物。

2.5電動機外殼帶電原因

1）電源線與接地線搞錯;2）電動機繞組受潮，絕緣老化使絕緣性能降低;3）引出線與接線盒碰殼;4）局部繞組絕緣損壞使導線碰殼;5）接地線失靈。

2.6電動機振動的原因

1）轉子不平衡;2）軸頭彎曲;3）固定電動機的地腳螺絲松動。

2.7電動機軸承過熱的原因

1）軸承損壞;2）油過多、過少或油質不良;3）軸承與軸配合過松走內圓或過緊;4）軸承與端蓋配合過松走或過緊;5）電動機兩側端蓋或軸承蓋未裝平。

3.電動機的定期檢查和保養

為了保證電動機正常工作，除了按操作規程正確使用，運行過程中注意監視和維護外還應進行定期檢查和保養。間隔時間可根據電動機的類型、使用環境決定。主要檢查和保養項目如下：

（1）及時清除電動機機座外部的灰塵、油泥。

（2）經常檢查接線板螺絲是否松動或燒傷。

（3）定期用煤油清洗軸承并更換新油，如有磨損則應更換新的軸承。

（4）定期檢查啟動設備，看觸頭和接線有無燒傷，氧化，接觸是否良好等。

（5）絕緣情況的檢查。絕緣材料的絕緣能力因干燥程度不同而異，所以保持電動機繞組的干燥是非常重要的。電動機工作環境潮濕、工作間有腐蝕性氣體等因素的存在，都會破壞電動機的絕緣。最常見的是繞組接地故障即絕緣損壞，使帶電部分與機殼等不應帶電的金屬部分相碰，發生這種故障，不僅影響電動機正常工作。還會危及人身安全。所以電動機在使用中，應經常檢查絕緣電阻，還要注意查看電動機機殼接地是否可靠。

4.結語

總之，電動機由于許多原因常常會出現各種故障，影響生產。通過分析電動機的原理，了解電動機發生故障的主要原因，只要使用正確，維護得當，發現故障及時處理，電機的工作壽命是很長的。　[科]

【參考文獻】

第3篇：交流電動機的應用范文

關鍵詞:變頻器;分類方法;工作原理;控制方式

中圖分類號:TD326文獻標識碼:B文章編號:1009-9166(2010)014(C)-0231-01

變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。20世紀60年代以后,電力電子器件經歷了SCR(晶閘管)、GTO(門極可關斷晶閘管)、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物場效應管)、SIT(靜電感應晶體管)、SITH(靜電感應晶閘管)、MGT(MOS控制晶體管)、MCT(MOS控制晶閘管)、IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管)的發展過程,器件的更新促進了電力電子變換技術的不斷發展。20世紀70年代開始,脈寬調制變壓變頻(PWM-VVVF)調速研究引起了人們的高度重視。

變頻器的分類方法有多種,按照主電路工作方式分類,可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器;按照開關方式分類,可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器;按照工作原理分類,可以分為V/f控制變頻器、轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等;按照用途分類,可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。

VVVF:改變電壓、改變頻率CVCF:恒電壓、恒頻率。各國使用的交流供電電源,無論是用于家庭還是用于工廠,其電壓和頻率均為400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz),等等。通常,把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產生可變的電壓和頻率,該設備首先要把電源的交流電變換為直流電(DC)。

用于電機控制的變頻器,既可以改變電壓,又可以改變頻率。

變頻器的工作原理

我們知道,交流電動機的同步轉速表達式位:

n=60f(1-s)/p(1)

式中

N――異步電動機的轉速;

F――異步電動機的頻率;

S――電動機轉差率;

P――電動機極對數。

由式(1)可知,轉速n與頻率f成正比,只要改變頻率f即可改變電動機的轉速,當頻率f在0～50Hz的范圍內變化時,電動機轉速調節范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機電源頻率實現速度調節的,是一種理想的高效率、高性能的調速手段。

變頻器控制方式

低壓通用變頻輸出電壓為380～650V,輸出功率為0.75～400kW,工作頻率為0～400Hz,它的主電路都采用交―直―交電路。其控制方式經歷了以下四代。

1、U/f=C的正弦脈寬調制(SPWM)控制方式。其特點是控制電路結構簡單、成本較低,機械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調速要求,已在產業的各個領域得到廣泛應用。但是,這種控制方式在低頻時,由于輸出電壓較低,轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著,使輸出最大轉矩減小。另外,其機械特性終究沒有直流電動機硬,動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意,且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化,轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高,低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降,穩定性變差等。因此人們又研究出矢量控制變頻調速。

2、電壓空間矢量(SVPWM)控制方式。它是以三相波形整體生成效果為前提,以逼近電機氣隙的理想圓形旋轉磁場軌跡為目的,一次生成三相調制波形,以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的。經實踐使用后又有所改進,即引入頻率補償,能消除速度控制的誤差;通過反饋估算磁鏈幅值,消除低速時定子電阻的影響;將輸出電壓、電流閉環,以提高動態的精度和穩定度。但控制電路環節較多,且沒有引入轉矩的調節,所以系統性能沒有得到根本改善。

矢量控制(VC)方式。矢量控制變頻調速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過三相―二相變換,等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1Ib1,再通過按轉子磁場定向旋轉變換,等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1、It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流;It1相當于與轉矩成正比的電樞電流),然后模仿直流電動機的控制方法,求得直流電動機的控制量,經過相應的坐標反變換,實現對異步電動機的控制。其實質是將交流電動機等效為直流電動機,分別對速度,磁場兩個分量進行獨立控制。通過控制轉子磁鏈,然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量,經坐標變換,實現正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。然而在實際應用中,由于轉子磁鏈難以準確觀測,系統特性受電動機參數的影響較大,且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜,使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。

第4篇：交流電動機的應用范文

[關鍵詞]電機與變壓器；技工學校；多媒體；理論；實踐；教學手段

中圖分類號：TP316.5

《電機與變壓器》是一門概念抽象、計算繁瑣的應用型技術課程，是后續專業課程的基礎，對專業課程的學習有著關鍵的作用，但由于中職學生的基礎較差，學習熱情不高，因而存在入門難、融會貫通更難的現象，因此，探索《電機與變壓器》課程教學的改革，提高課堂教學質量成為必

一、合理安排授課計劃和內容

現在的實際應用的大部分是交流電機，直流電機的應用比重有所減小，所以在變壓器、交流電機的內容上可適當加大，直流電機所占的比例可適當壓縮。從講課反饋上來看，按照先講直流電機，再講變壓器，最后是交流電機的教學安排可能更合理些。因為學生在初中物理及技校的“電工基礎”等課程中已初步地掌握了直流發電機和直流電動機的基本工作原理，所以接受起來并不很困難。變壓器的工作原理也在“電工基礎”的互感電路章節中有所涉及，它對“電機與變壓器”中的內容有所鋪墊，同時變壓器與交流電機也有聯系，可以把它看成是一臺靜止不動的交流電動機。對比變壓器的一次側電壓表達式和交流電動機的定子電壓表達式，我們可以看到兩者的表達式非常相像，只不過交流電動機多了。當講到交流電動機繞組的磁勢和電勢時我們會發現：變壓器采用的是集中整距繞組，因此，交流電機為了抑制諧波的磁勢和電勢，采用短距分布繞組，所以，變壓器可以看成是一臺靜止不動的交流電動機。當然，在講課過程中也要注意兩者的區別。筆者發現按照上述的講課順序進行教學，學生理解會更清晰些。

二、理論聯系實際，突出重點.體現課程教學中的主線

“電機與變壓器”這門課程中概念很多，因此，教師在講課時需要把“電工基礎”中牽涉到的概念和定律先復習一下，如左手定則、右手定則、右手螺旋定則、基爾霍夫電壓和電流定律、同名端和異名端等。在講課過程中理論聯系實際會使學生更易理解。如為什么轉子沖片采用硅鋼片疊片沖壓而成？目的是為了減少磁滯損耗和渦流損耗。轉子上為什么安裝風扇？轉子沖片上為什么開了小圓孔？目的是為了加強空氣對流和散熱。電機轉動時風扇吸風，空氣從轉子的軸向通風孔流過，可幫助散熱。這樣講述理論聯系實際，學生學習就不會感覺枯燥了。

講完直流電機、變壓器和交流電機的每一部分后，要對該部分進行總結，歸納出重點，幫助學生理解和復習。如直流電動機部分里最重要的就是直流電動機的啟動、調速和制動過程。電樞電流的表達式。分析直流電動機的啟動，由于電機的轉速n不能突變，在啟動的一瞬間，轉速n=0，因此電樞電流為U/Ra在一般情況下，電壓U為額定電壓UN，電樞中不串人附加電阻，只有內阻Ra，則電樞中電流過大，易燒毀電機。因此，工業用包括我們船舶用直流電動機，不允許直接啟動，要限制啟動電流在一個合適的范圍內。由電樞電流U/R。的關系可知，可減小分子或增大分母，因此，可采用電樞串電阻或降壓啟動這兩種方式。

對于直流電動機調速過程，根據調速公式 可知，要想改變電機的轉速n，對于選定的電機，由于Ce是常數，電機達到平衡狀態時T=TL，因此，進行調速能改變的電氣參數就只有電壓U、電樞回路的電阻Ra和主磁通Ф由此得到了三種調速方法：降壓調速、電樞串電阻調速和弱磁調速。

對于直流電動機的制動過程，如能耗制動過程的分析：電動機本來在正常的電動運行，能耗制動開始時，機械特性立刻變化，但根據慣性定律的結論，電磁轉矩T為負值。電動機進入減速狀態，即能耗制動過程。當n=0時，T=0，但負載轉矩一般不為0，因此在能耗制動結束時需要采用機械裝置卡住轉子使之停車。

學生掌握了這些公式和定律，在不同的情況下分析和靈活運用，就可以抓住直流電動機這部分的核心內容，它對后續課程的學習幫助很大。同理可歸納出變壓器和交流電動機的核心要點，這里不再贅述。

三、多媒體和各個教學手段相結合

教學中，如果僅靠板書的這種傳統方式來講解，不僅授課進程緩慢，影響教學進度，而且學生理解吃力，教學效果比較差。例如，三相旋轉磁場的產生過程，該部分比較難理解，學生容易產生厭煩情緒。為此我們收集制作了一些PowerPoint圖片和Flas等教學課件來演示三相旋轉磁場的產生過程，電機實物進行現場演示。在一臺去除了轉子的交流電動機定子內部放置一個小磁針，在三相對稱繞組上加上三相對稱電源，將直觀地看到小磁針轉動。將三相交流電源中的任意兩相電源線對調后，發現小磁針轉動方向會改變。這樣，學生就直觀地看到了交流電機旋轉磁場的正反轉，便于理解交流電動機的正反轉。由此我們就可以提出問題：為什么小磁針能夠轉動？采用這種方式在多媒體教學過程中解決問題。即提出問題一分析問題一解決問題。通過這樣的現代教學手段，能夠鍛煉學生獨立思考能力和獨立解決問題的能力。

采用多媒體等教學手段，結合理論知識進行分析和講解，教師可將復雜、枯燥的內容變得直觀、容易理解，給學生留下深刻的印象，學習過程也變得輕松愉快，教學效果很好。

但對于變壓器、異步電動機的運行分析，采用傳統的板書結合PPT字幕教學模式比較好，因為這些部分需要進行邏輯推導，采用板書教學及PPT字幕，有助于學生前后連貫地分析和理解。所以，在教學過程中要因地制宜，在適當的章節采用并加強多媒體等現代教學手段。

四、理論教學和實踐教學的有機統一

為了增強學生對電機結構的感性認識，我們在教學計劃中安排了總課時的一半時間進行包括交流電機的實習。通過實習可幫助學生掌握電機內部結構及工作原理；掌握電機繞組拆卸、繞制及電機裝配過程；掌握電機測試和檢修的方法；掌握相關電工儀表使用。學有余力的學生可以向實習教師申請選做實驗。學生自已查閱資料選題，根據具體線路和接線步驟，分析實驗數據，培養學生的獨立操作及工作能力。

二年的學校教學工作結束以后的第三年，按照教學計劃，學生要進入工廠，車間的頂崗實習的學習階段。實際體驗各種電機和變壓器的接線和工作過程，了解掌握各種電氣設備的功能和使用。讓工人師傅現場帶領我們的學生掌握不同類型電氣設備的操作，讓學生對各種生產機械的主要結構及操作情況有親身體驗，通過工廠、車間的實習提高學生的實踐能力，更快融入社會，工廠車間，做到學、用統一。為將來的就業打下良好基礎。

五、重視習題課在教學過程中的作用

教學過程中適當安排了一些習題課，在習題課上，講解一些較為典型的例題，通過對學生的提問，了解學生的理解程度和錯誤原因，幫助他們糾正錯誤。再精心選擇兩三道計算題讓學生進行解答，然后對計算過程中出現的問題進行講評。在講評過程中，分析學生的解題步驟，了解學生的解題思路。爭取實現一題多解，把各個知識點有效的結合起來，從而有利于學生的思維和演繹能力的培養。對學生解題中出現的錯誤及時指出，避免重復犯錯，起到事半功倍的作用。針對學生學習過程中的薄弱環節，適當調整教學安排，有的放矢，從而更好地完成教學任務。

六、結束語

筆者在近十幾年的教學實踐工作中，積極采用多種教學手段進行教學實踐?！半姍C與變壓器”課程教學取得了的效果，達到了預期的教學目標。從學生的反饋來看，教學是還是比較成功的。當然，教學實踐是一項長期艱巨的工程，尤其是我們面對一些基礎知識掌握比較薄弱的技工學校的學生，要更好的利用現代化的教學手段來改革陳舊的教育模式，充實完善我們的傳統課程，為社會、工廠企業輸送合格的實用性人才。

參考文獻

第5篇：交流電動機的應用范文

關鍵詞:電力電子　變頻器　變頻技術　調速

1、概　述

電力電子技術是伴隨著1957年美國通用電氣公司第一個晶閘管的研制而誕生的,其發展經歷了從整流器時代到逆變器時代,到現在的變頻器時代,交流變直流稱為整流,直流變交流稱為逆變,而通過改變交流電頻率的方式實現交流電控制的技術就叫變頻技術。變頻技術是應交流電機無級調速的需要而誕生的。20世紀60年代后半期起,電力電子器件從SCR(晶閘管)、GTO(門極可關斷晶閘管)、BJT(雙極型功率晶體管)、MOSFET(金屬氧化物場效應管)、SIT(靜電感應晶體管)、SITH(靜電感應晶閘管)、MGT(MOS控制晶體管)、MCT(MOS控制品閘管)發展到今天的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、HVIGBT(耐高壓絕緣柵雙極型晶閘管),器件的更新促使電力變換技術不斷發展。20世紀70年代,脈寬調制變壓變頻(PwM―VVVF)調速研究開始引起人們的高度重視。20世紀80年代,作為變頻技術核心的PWM模式優化問題吸引了人們的濃厚興趣,并得出諸多優化模式,其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世紀80年代后半期,美、日、德、英等發達國家的VVVF變頻器已投入市場并廣泛應用。到現在經歷了這么長時間的發展,變頻技術的理論日趨成熟,但是,其應用仍存在各種問題。

傳統變頻就是以直流電機拖動發電變頻,現在已經不存在了?，F在變頻技術是電力電子技術的一種應用,以變頻器為核心,變頻器一般是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。通過對供電頻率的轉換來實現電動機運轉速度率的自動調節,把50Hz的固定電網頻率改為30-130Hz的變化頻率。同時,還使電源電壓適應范圍達到142-270V,將任意電源變換成三相電壓、頻率平滑可調的交流電源,解決了由于電網電壓的不穩定而影響電器工作的難題。

2、變頻方式分類

2.1　交-直-交變頻

交一直一交變頻(又稱VVVF變頻)是最常用的變頻方式,先將交流電整流為直流,再將直流逆變為預期頻率的交流電。由于其原理簡單,性能穩定,在工業、交通運輸,家用電器等各個領域得到應用,成為應用最為廣泛的變頻方式,但因其需要整流、逆變兩套設備,價格較昂貴。

恒壓頻比控制、轉差頻率控制、矢量控制變頻、直接轉矩控制變頻都是交一直一交變頻中的一種。它們共同缺點是輸入功率因數低,在整流逆變的過程中消耗大量無功,直流回路需要大的儲能電容來補償無功。再生能量又不能反饋回電網,即不能進行四象限運行,且諧波電流大,在交流段和直流段需裝設濾波回路,直流段還需裝設平波電抗器,費用較大。

恒壓變頻控制是對變頻器的電壓和頻率的比率進行控制,使之保持恒定,即u/f為一給定控制值,以維持氣隙磁通的恒定,這樣電動機就不會因頻率變化而導致磁飽和而使勵磁電流增大,引起功率因數和效率都降低。恒壓頻比控制相對簡單,機械特性硬度也較好,能夠滿足一般傳動的平滑調速要求。這種變頻方式被廣泛用于轉速開環的交流調速系統,適用于生產機械對調速系統靜動態性能要求不高的場合,如對風機、泵類調速,也用于空調等家用電器以達到節能的目的,恒壓變頻控制系統框圖如圖1所示。

但是,這是一種開環控制方式,這種控制方式在低頻時,由于輸出電壓較小,受定子電阻壓降的影響比較顯著,故造成輸出最大轉矩減小。另外,其機械特性終究沒有直流電動機硬,動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意,因此人們又研究出其他的變頻調速。

轉差頻率控制是一種閉環的控制方式。當穩態氣隙磁通保持恒定時,近似有電磁通轉矩與轉差角頻率人ωs成正比,當保持穩態轉子全磁鏈恒定時,有ωs正比于轉矩。當采用閉環的轉差頻率控制時,定子頻率ω1=ωr+ωs,式中ωr為實際轉子角頻率,則定子角頻率可隨轉子變化而變化,得到平滑穩定的調速系統,但此調速是在靜態模型下得到,不具有動態特性。

矢量控制變頻調速是一種轉子磁鏈定向的動態模型,主要原理是坐標的變換,將異步電動機在三相坐標系下的定子交流電流Ia、Ib、Ic、通過三相一二相變換,等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ial、Ibl,再通過按轉子磁場定向旋轉變換,等效成同步旋轉坐標系下的直流電動機勵磁電流Iml。和與轉矩成正比的電樞電流Itl,參照直流調速系統控制方法,求得其控制量,經過相應的坐標反變換,完成對異步電動機的控制。矢量控制方法性能好但控制復雜,實際應用中,轉子磁鏈難以準確的觀測,系統特性受電動機參數的影響較大,且在等效直流電動機控制過程中所用矢量旋轉變換較復雜,使得實際的控制效果難以達到理想分析的結果。

德國魯爾大學的DePenbrock教授在1985年首次提出直接轉矩控制變頻技術。該技術同樣基于動態模型直接采用轉矩反饋,在很大程度上解決了上述矢量控制的不足,并以新穎的控制思想、簡潔明了的系統結構、優良的動靜態性能得到了迅速發展。直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數學模型,控制電動機的磁鏈和轉矩。它不需要將交流電動機化成等效直流電動機,省去了矢量旋轉變換中的許多復雜計算;它不需要模仿直流電動機的控制,也不需要為解耦而簡化交流電動機的數學模型。目前,該技術已成功地應用在電力機車牽引的大功率交流傳動上。

2.2　交一交變頻

交一交變頻是把電網頻率的交流電直接變換成可調頻率的交流電,使用電力半導體功率管直接控制通過的交流電流,由于其直接變換的特點,交一交變頻器效率較高,可方便地進行可逆運行。但是它存在很多缺點,如功率因數低,主電路使用晶閘管元件數目多,控制電路復雜且變頻器輸出頻率受到其電網頻率的限制,最大變頻范圍在電網二分之一以下。變頻類似于載波調制,效果、精度都較差。為此,矩陣式交一交變頻應運而生。由于矩陣式交一交變頻省去了中間直流環節,從而省去了體積大、價格貴的電解電容。它能實現功率因數為l,輸入電流為正弦且能四象限運行,系統的功率密度大。但是該技術目前尚未成熟,有待更多研究。

交一交變頻電路主要應用于大功率交流電機調速系統,三相輸出電壓相位各差120°的單項交一交變頻組 成三相交一交變頻電路,它有兩種接線方式,公共交流木先進線方式和輸出星星連接方式。前者電源進線端公用,所以電路出線端必須隔離,如圖2所示,這種接線方式主要用于中等容量交流調速系統。后者輸出端終點不與負載中點相連,構成電路的六組橋式電路至少需要不同輸出相的兩組橋中四個晶閘管同時導通才能構成回路并產生電流如圖3所示。

目前,交一交變頻器一般只適用于球磨機、礦井提升機、電動車輛、大型軋鋼設備等低速大容量拖動場合。

2.3　直流變頻

直流變頻是相對于交流變頻而言的,直流并沒有頻率,它是通過改變直流電壓來調節壓縮機轉速的。直流變頻用于無刷直流電機,因為其具有直流有刷電機的特性,同時也是頻率變化的裝置,故稱為直流變頻。直流變頻輸出電壓是可變的直流電,沒有逆變環節,比較交流變頻更加省電。電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法,同三相異步電動機十分相似。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動機轉子的極性,在電動機內裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成,其功能是接受電動機的啟動、停止、制動信號,以控制電動機的啟動、停止和制動;接受位置傳感器信號和正反轉信號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產生連續轉矩;接受速度指令和速度反饋信號,用來控制和調整轉速;提供保護和顯示等等。

3、變頻技術的應用與發展

變頻技術廣泛應用于各個領域,從工業到交通運輸大到家用電器,變頻器產生的最初用途是速度控制,是理想的調速方法,但目前我們應用得較多的是它的節能特性,因為中國是能耗大國能源儲備不足且利用率不高,電動力在電力消耗中占很大比例。應用變頻調速,可以大大提高電機轉速的控制精度,使電機在最節能的轉速下運行,可大大提高輕載運行時的工作效率。功率大電壓高的變頻器在電力行業有很大的發展潛力。在家用電器中,帶有變頻控制的冰箱、洗衣機、家用空調等,在節電、減小電壓沖擊、降低噪音、提高控制精度等方面有很大的優勢。

由于變頻方式不同,其特點就不同,在不同的領域采用不同的變頻技術。交一直一交變頻技術可用于風機、泵類調速,也可用于家用電器變頻;交一交變頻技術主要用于大功率交流電機調速;直流變頻主要用于無刷直流電機,目前國內已將直流變頻用于空調。交流變頻空調器采用交一直一交變頻控制交流電機的轉速。而對變頻器的控制是通過傳感器將室內溫度信息傳遞給微電腦,輸出一定頻率變化的波形,控制變頻器的頻率。當室內急速降溫或急速升溫時,室內空調負荷加大,壓縮機轉速加快,制冷量按比例增加。相反,當室內空調負荷減少時,壓縮機正常運轉或減速。直流變頻空調器是把工頻交流電轉換為直流電,并將其送至功率模塊主電路,功率模塊與交流調速一樣受微電腦控制,不同的是模塊所輸出的是電壓可變的直流電源,壓縮機使用的是直流電機,是全直流變速空調器。直流變頻空調器沒有逆變環節,在這方面比交流變頻更加省電。但目前國內用得較多的仍然是V/F控制,工業上負載多數動態特性要求并不高,故可以滿足要求,但隨著技術發展尤其是半導體制造業的發展,必會使其他變頻方式得到更廣泛的應用。

4、結束語

變頻技術在理論上已有多種方式,但實際應用中仍然存在很多問題,在生產工藝上國內外仍存在差距。由于變頻技術在節能控制方面有明顯的優勢,因而變頻技術有廣泛的發展前景,但其發展受到半導體功率器件的制造業發展情況的限制,且電力電子裝置中的相控整流以及不可控二極管整流電路使輸入電壓電流波形發生畸變,系統功率因數被大大降低并且引入大量諧波。此外,由于硬件電路中電壓和電流的急劇變化,電力電子器件需承受很大的電應力,并且對周圍通信設備產生嚴重電磁干擾,這些都是變頻技術發展中必須面對解決的重要問題。

參考文獻

[1]向鐵元,《電氣工程基礎》武漢大學出版社。

[2]王兆安,黃俊,《電力電子技術》西安佳通大學。

[3]周楊忠,胡育文,《交流電動機直接轉矩控制》機械工業出版社。

第6篇：交流電動機的應用范文

關鍵詞：純電動汽車；特點；分類；結構；原理

純電動汽車是以電池為儲能單元，以電動機為驅動系統的車輛。純電動汽車的特點：（1）無污染，噪聲低；（2）能源效率高，多樣化；（3）結構簡單，使用維修方便。缺點是動力電源使用成本高，續駛里程短。隨著科技的發展，純電動汽車的缺點被克服，則純電動汽車的優勢將會完全凸顯，純電動汽車必將引領汽車工業的一場新革命。

1 純電動汽車的分類

純電動汽車的特點是結構相對簡單，生產工藝相對成熟。缺點是充電速度慢，續駛里程短。因此適合于行駛路線相對固定，有條件進行較長時間充電的車輛。

1.1 按用途分類

（1）純電動轎車；（2）電動貨車；（3）電動客車。

1.2 按驅動形式分類

（1）直流電機驅動的電動汽車；（2）交流電機驅動的電動汽車；（3）雙電機驅動的電動汽車；（4）雙繞組電機電動汽車；（5）電動輪電動汽車。

1.3 按使用的電池類型分類

（1）鉛酸蓄電池電動汽車；（2）鎳氫電池電動汽車；（3）鋰離子電池電動汽車；（4）燃料電池電動汽車。

2 電動汽車的組成

電動汽車主要由電力驅動系統、電源系統和輔助系統等三部分組成。汽車行駛時，由蓄電池輸出電能（電流）通過控制器驅動電動機運轉，電動機輸出的轉矩經傳動系統帶動車輪前進或后退。電動汽車續駛里程與蓄電池容量有關，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續駛里程，必須盡可能地節省蓄電池的能量。

3 純電動汽車的工作原理

電動汽車應用較多的電動機有直流電動機和交流電動機兩大類。電動汽車的驅動系統采用直流電動機時，雖然在結構上有許多獨到之處，并具有起步加速牽引力大，控制系統較簡單等優點，但它的整個動力傳動系統效率低。電動汽車使用的交流電動機驅動系統，突出的優點是體積小、質量輕、效率高、調速范圍寬和基本免維護等優點，但其制造成本較高。

電動汽車的控制系統的性能直接影響著汽車的性能指標。該控制系統控制汽車在各類工況下的行駛速度、加速度和能源轉換情況。它類似于燃油汽車的加速踏板和變速器，包括電動機驅動器、控制器及各種傳感器，其中最關鍵的是電動機逆變器。電動機不同，控制器也有所不同?？刂破鲗⑿铍姵刂绷麟娔孀兂山涣麟姾篁寗咏涣黩寗与妱訖C，電動機輸出的轉矩經傳動系統驅動車輪，使電動汽車行駛。

電源系統包括電源、能量管理系統和充電機等。它的功用是向電動機提供驅動電能、監測電源使用情況以及控制充電機向蓄電池充電。

純電動汽車的常用電源有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。

純電動汽車的能量管理主要是指電池管理系統，它的主要功用是對電動汽車用電池單體及整組進行實時監控、充放電、巡檢、溫度監測等。

第7篇：交流電動機的應用范文

摘要：當前，機電變頻調控技術在我國礦井中的應用已經逐漸普及，該技術手段對礦井中的機電設備進行有效的調控，對電能的節約起到了至關重要的作用。文章就機電變頻調控技術在礦井中的應用與相關注意事項進行了淺析，以期對我國的礦井電能節約做出奠基。

關鍵詞：機電變頻調速；礦井；空氣壓縮機；礦井通風機

中圖分類號：TD534 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）09-0144-02

機電變頻調速技術（Mechanical and Electrical Technology of Frequency Conversion），其基本定義是通過改變電源頻率調整電動機轉速的連續平滑調速方法。這種技術主要是應用在同步電動機和異步電動機上，通過機電變頻的作用將其速度進行調整。機電變頻調速技術的基本原理就是根據電機在工作中的轉速與電源輸入頻率成正比的關系；機電變頻調速技術的基本工作形式就是通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。

機電變頻調速技術的基本公式為：N=60F（1-S）/P，這個公式中的N表示轉速，F表示輸入頻率，S表示電機轉差率，P表示電機磁極對數，通過公式可以直接的從中看出，對F、P、S進行改變能夠使轉速進行最終變化。對于機電變頻調速的內容來講，不同的機電變頻調速方式無非就是改變交流電動機的同步轉速或者是不改變同步轉速兩種。

一、機電變頻調速技術

機電變頻調速技術的發展歷程是由交流電動機演變而成，是當前世界上應用機電變頻調技術的起源。交流電動機主要有兩種，一種是同步電動機，另一種是異步電動機，其中異步電動機由于其結構較為簡單，價格相對比較便宜，在進行維修和保養中方便的特點而被廣泛的應用。但是異步電動機的調速性能在剛開始應用的時候是比不上直流電動機的，因此運用交流電動機進行調速成為一項國際性的研究課題。伴隨著世界電子技術的發展與進步，到了20世紀60年代之后，半導體交流技術逐漸的開始應用到了調速系統之中，在當時的交流電動機調速方法，一般都是采用的繞線式異步電動機轉子串電阻調速、籠型異步電動機變級調速。在20世紀20年代的時候變流變頻調速已經被人們所認識，但是在當時的技術還相對不夠成熟，導致了受到很大的技術限制，只能利用閘流管構成逆變器，但是其效果不是很明顯，未能夠得到普及應用。到了20世紀50年代中期，隨著科學技術的發展，晶閘管開始出現，并且開創了電力電子技術發展的新時代。到了20世紀70年代，電力電子技術已經逐漸的走向成熟，出現了機電變頻調速，而且這種變頻調速技術具有更高的性能，在當前國際上已經被廣泛的應用起來。

二、機電變頻調速技術在礦井中的應用

（一）機電變頻調速技術在礦井提升機中的應用

礦井中的提升機的作用，是整個礦井中的重要組成部分，是進行礦井運輸的重要“交通”工具，是礦井中必不可少的重要環節。礦井中的提升機在工作的過程中，是用其自身裝備沿著礦井的隧道井筒，從礦井內部將礦石、廢礦、升降人員、設備、材料等進行運送。所以對于礦井中的提升機來講，是礦井生產的“咽喉”，是所有礦井相關內容出入的通道。因此，在礦井中的提升機無論是任何一種，對于電氣轉動的要求都是相對較高的，因為電氣轉動系統是否正常運行，直接關系到礦機提升機的運作狀況，就會對礦井的運輸造成很大程度上的影響，導致礦井生產效率的提高或降低。對于礦井提升機電氣轉動系統的要求主要有以下幾個方面：具有良好的電機調速功能；具有電機調速的精度更加準確；在相對條件下能夠快速的進行正轉運行和反轉運行；具有準確的制定功能和定位功能；電機的可靠性提高等。

（二）機電變頻調速技術在空氣壓縮機中的應用

礦井中的空氣壓縮機是礦井生產的有一個重要設備，同樣是礦井中的重要組成部分。對于空氣壓縮機的應用，是通過自身生產壓縮空氣，利用這種高科技手段來帶動風動早鑿巖機、風動裝巖機等礦井中的施工設備，以及能夠利用風動來控制的相關設備。在礦井中的空氣壓縮機使用中利用機電變頻調速技術，能夠有效的降低電能的消耗，因為在現實情況下，空氣壓縮機的耗電量在整個礦井總電能耗用上占用了40%的份額。因此，在運用空氣壓縮機的時候，通過對其進行變頻調控技術，有效的進行節能的運行，從而降低礦井的生產成本，最終提高礦井的經濟效益。

（三）機電變頻調速技術在礦井通風機中的應用

礦井中的通風機也是礦井生產過程中的主要機電設備，在電能的消耗上也占用了很大的部分。礦井通風機在進行應用的過程中，一般都是采用的異步電機，或者是在運作的時候利用同步電機進行拖動，以此來進行均衡的運轉。對于我國當前的礦井來說，其特點一般都是礦井的巷道隨著時間的增加而逐漸的加深，礦井的產量在逐年的不斷增加，使得礦井中的通風量在逐漸的加大。在當前我國的礦井通風機的選擇過程中，一般情況下都是按照最大開采量所需要的通風量來對通風機進行設計的，因此，隨著時間的不斷增加，深度的不斷加深，風量的需求不斷的提升，對于早起設計的礦井通風機已經不能夠完全達到有效的通風效果。而且，礦井中的作業一般都不是很均衡，夜班進行工作的人員是很少的，對于風量的要求是較小的，特別的是在節假日的時候，工作人員幾乎沒有，但是在這個過程中依然要進行礦井的通風，經常性的會出現對礦井通風機的風量不進行調節，還是保持這大量的風量輸出，造成不必要的電能消耗。因此，采用機電變頻調速技術，能夠有效的對通風機進行控制，采用同步電機直接高壓變頻器，對電能的節約十分的有效。

三、結語

綜上所述，對于機電變頻調速技術在礦井中的應用來講，其實際作用就是由于礦井所需要的設備一般都是以大型的設備為主，并且對設備的要求都是相對較高的，特別是對于電氣轉動系統來講，要能夠有效的保證這些大型機電設備正常的運行。對于我國當前的基本形式來看，礦井的基礎設施建設還是相對較為落后的，并且在進行生產的過程中，相關的大型設備在礦井中受到了空間的限制，因此，就需要不斷的對機電設備進行改進，以此來適應現實的條件，有效的利用機電變頻調速技術來控制設備的運作，最終的目的就是對電能進行節約，提高礦井的整體經濟效益。

參考文獻

[1]何敬德．21世紀集約化礦井建設的研究目標――高效采、掘、運設備及供電系統的發展[A]．21世紀高效集約化礦井學術研討會論文集，2001．

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[3]胡建剛．機電在煤礦機械中的應用研究[J]．煤炭技術，2011，（4）．

[4]朱茂明．運用故障診斷技術進行礦山機電設備維修[J]．煤炭技術，2009，（2）．

第8篇：交流電動機的應用范文

關鍵詞：交流電動機；啟動電流；啟動方式

引言

交流電動機的啟動電流大，一般約為額定電流的5～7倍。由于電動機啟動時間短，大的啟動電流不至于引起電動機溫度的顯著提高，但卻會引起電網中的電壓和電流變化幅度過大，從而影響接在同一母線上的其它設備的正常運行。所以交流電動機的啟動方式必須根據電容的容量、電動機的啟動電流的大小及負載大小等情況綜合考慮后再選擇。

交流電動機的常用啟動方式有：直接啟動，減壓啟動，軟啟動和變頻器啟動等。

1 直接啟動方式及其特點

直接啟動又叫全電壓啟動，它是將額定電壓直接加在電動機的定子繞組上使電動機轉動。在變壓器容量允許的情況下，電動機應盡可能采用直接啟動，因為直接啟動控制電路簡單，提高了電路的可靠性，且減少了維修工作量。

直接啟動也有很致命的缺點，首先其啟動電流過大，大容量電動機啟動時，其過大的啟動電流會引起電網電壓降低，使電動機轉矩減小，甚至啟動困難，而且還會影響同一供電網絡中其它設備的正常工作。另外，如果電動機頻繁啟動，則由于熱量的積累，可能使電動機過熱，加速線圈老化，縮短電動機的壽命。

2 減壓啟動方式及其特點

減壓啟動是啟動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，當電動機的轉速接近額定值時，使之在全電壓下運行。由于降低了啟動電壓，啟動電流也就降低了，但因為啟動轉矩正比于電壓的平方，所以啟動轉矩更顯著地減小，因此，減壓啟動只適用于啟動時負載轉矩不大的情況，如輕載或空載。常用的減壓啟動方式有星-三角減壓啟動、定子串電阻減壓啟動和自耦變壓器減壓啟動等。

2.1 星-三角減壓啟動方式及其特點

星-三角減壓啟動方式，就是在啟動開始時，將電動機的定子繞組接成星形，使每相繞組承受的電壓為電影電壓的相電壓，通常情況下為220V，而在啟動完畢后，電動機進入正常運行時，則按預定的時間換接成三角形接法，使每相繞組承受的電壓為電源的線電壓，一般為380V的啟動方式。這種啟動方式大大減小了啟動時大電流對電網的影響，而且也是這三種減壓啟動方式中成本最低、結構最簡單的一種。然而，它也有不少使用方面的限制，主要包括以下幾點：

a.適合在啟動時采用星形連接方式，使用局限性比較大。

b.啟動轉矩僅為額定轉矩的1/3，所以只能用于輕載或空載。

c.由于采用此種啟動方式會在整個啟動過程中出現兩次啟動電流較大的沖擊現象，因而設備容易發生故障，必須經常進行維護，所以，一般不適宜用在啟動較頻繁的設備上。

2.2 定子串電阻減壓啟動方式及其特點

定子串電阻減壓啟動方式就是在電動機啟動的過程中，利用串聯電阻來減小定子繞組電壓，以達到限制啟動電流的目的，一旦啟動完畢，再將電阻短接，電動機進入全電壓正常運行。這種啟動方式不受電動機定子繞組接線形式的限制，并且設備簡單，啟動時定子電壓的大小可調，因而在中小型生產機械中應用較廣。但每次啟動都要在電阻上消耗大量的電能，不能頻繁啟動、重載啟動，不適宜用在某些負載大小經常發生變化的生產機械上。

2.3 自耦變壓器減壓啟動方式及其特點

自耦變壓器減壓啟動方式是利用自耦變壓器來降低電動機啟動時的電壓，達到限制啟動電流的目的。啟動時，電影電壓加在自耦變壓器的一次繞組上，電動機的定子繞組與自耦變壓器的二次繞組相連，當電動機的轉速接近額定值時，將自耦變壓器切除，電動機直接與電源相連，在正常電壓下運行。

自耦變壓器減壓啟動方式對電網電流的沖擊較小，整個啟動過程功率損耗小。但其費用較高，電阻結構比較復雜，設備體積龐大，并且在設計制造過程中采用非連續工作制，所以，在選擇此種啟動方式時，嚴禁頻繁操作，防止電動機損壞。

3 軟啟動方式及其特點

軟啟動是運用軟啟動器，利用可控硅的移相調壓原理來調節電源電壓的導通角，使電動機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至啟動結束，賦予電動機全電壓。

軟啟動方式效果好但成本較高，在電動機啟動過程中產生的諧波對電網的沖擊較大，影響電網的穩定性。另外，電網的穩定性也會反過來影響可控硅元件的導通，使得可控硅的故障率提高。軟啟動的維護難度比較大，對維護人員的要求比較高。

4 變頻器啟動方式及其特點

變頻器啟動通過調節電源電壓的頻率，開始時電源電壓比較低，輸出的轉矩較小，隨著電動機的啟動電源電壓緩慢提高，輸出轉矩也相應提高，從而可以實現電動機整個啟動過程平穩，不會由于電動機的負載而對電網產生大的沖擊，影響整個電網的穩定性，是當今最先進的一種啟動方式。

變頻器啟動接線簡單，電動機的運行參數如額定轉速、運行模式、電動機的轉向等都可以通過改變變頻器的設置參數簡單實現。此外，變頻器本身有很強的故障檢測和報警功能，并且采用變頻器啟動的電動機很容易實現遠程和本地的控制。變頻器啟動也有其不足，其早期的經濟投入比較大，涉及電力電子技術，對維護人員的要求比較高。

5 結語

綜合考慮，當直接啟動符合條件時，電動機應直接啟動；從安全和節能角度考慮，在經濟條件允許的情況下較大功率的電動機應盡量避免采用直接啟動方式，選用減壓啟動方式時應考慮電動機的端子電壓，使其滿足所拖動機械的最小轉矩要求；在經濟充裕的條件下，在考慮到電動機沖擊和機械設備的使用壽命時，就盡量使用軟啟動或變頻啟動。■

參考文獻

[1]張松林.電動機及電力拖動基礎[M].北京：北京工業大學出版社，1991.

[2]周軍.電氣控制及PLC[M].北京：機械工業出版社，2007.

第9篇：交流電動機的應用范文

工況是指確定制冷機運行情況的溫度條件。空調壓縮機的運行工況包括制冷機的轉速、冷凝溫度、蒸發溫度、節流前的溫度以及壓縮機的吸氣壓力、吸氣溫度等。運行工況不同時，將會影響到其制冷量、功耗和制冷系數等技術指標。

空調制冷系統的運行特性是指壓縮機在允許使用條件下運行時，其制冷量和消耗功率與各種運行工況的變化關系。這種關系曲線叫運行特性曲線。從運行特性曲線可知,當冷凝溫度一定時，制冷機的制冷量隨著蒸發溫度上升而增大；當蒸發溫度一定時，制冷量隨著冷凝溫度的上升而減小，壓縮機消耗的功率隨著冷凝溫度的上升而增大。

二、非獨立式汽車空調運行工況與特性

汽車空調分為獨立式和非獨立式兩種。獨立式汽車空調由專用空調壓縮機來驅動制冷壓縮機，多用于制冷量較大的大、中型客車上，非獨立式汽車空調由汽車發動機直接驅動制冷壓縮機，小型客車和轎車都采用此方式。

非獨立式汽車空調機的壓縮機轉速隨著發動機的工況變化而變化，車速是非穩態變化，因此，運行工況是一個非穩定工況。由于冷凝溫度、蒸發溫度、轉速、制冷劑的過冷度以及吸氣壓力都在不斷變化。因此，汽車空調制冷機的性能也是隨之變化的。

圖1所示是汽車空調制冷系統的蒸發器溫度特性。從圖中可知，當冷凝溫度和其他工況不變時，蒸發溫度越低，空調制冷量越小，功耗越大、制冷系數越小。所以為了節能，蒸發溫度不希望調得太低，一般滿足舒適范圍的上限為好。

圖2所示是汽車空調制冷系統冷凝器溫度特性。從圖中可以看出，當蒸發溫度和其他工況不變時，冷凝溫度越高，汽車空調制冷量越小，功耗越大，制冷系數越小。所以，冷凝器安裝位置很重要，距離散熱器不能太近，應留有足夠的間隙。

非獨立式空調壓縮機的制冷特性與發動機的轉速密切相關，而后者又取決于汽車的運行狀況。當汽車高速行駛時，發動機的轉速較高，壓縮機也作高速運轉，壓縮機排量增加，其制冷量和功率消耗都將增加。此時，冷凝器的散熱條件大為改善，冷凝效果好，制冷劑過冷度增大，使汽車空調制冷量增大。相反，當汽車低速行駛，發動機處于低速運轉，壓縮機的轉速亦很低，冷凝條件惡化，制冷量大為減小。汽車停止行駛時，冷凝器的冷凝條件惡化，制冷系數下降，壓縮機吸氣壓力增大，壓縮機功耗增加，發動機怠速負荷加重，會導致發動機和空調制冷系統的過熱，加速了發動機和壓縮機的磨損，縮短了它們的使用壽命。因此，在汽車空調系統中常裝入有怠速繼電器，用以在汽車低速或停止行駛時切斷汽車空調，保護壓縮機。

綜上所述，如果希望汽車空調實訓臺架中的制冷機能夠反映出汽車在高、中、低速和怠速等狀態下的工作狀況，關鍵是空調壓縮機的轉速必須是可以調整的，此時壓縮機在不同轉速下的工作狀態就可反映出汽車在不同車速下，汽車空調的工作狀況。

三、汽車空調實訓臺架的功能與作用

汽車空調的日常維護、保養以及專業維修工作，要求從業人員必須掌握好汽車空調的工作原理和專業維修技能。學校教師在20世紀90年代末期已開始研制出汽車空調實訓臺架，近年來亦購置了一些汽車空調實訓臺架。在汽車空調專業教學中，汽車空調實訓臺架是學生學習專業知識和訓練專業技能所需的重要設備，起到以下作用：一是讓學生認識汽車空調系統中的各元器件性能，掌握系統組成結構、工作原理和工作流程。二是學生可通過在臺架上的專業訓練，學會對空調系統和元器件的維護保養知識，掌握空調系統（元器件）故障的檢測、排除專業

技能。

汽車空調實訓臺架的優缺點：其中一款空調實訓臺架是采用了汽車發動機作動力的形式，帶動空調壓縮機運轉，可反映出汽車在各種轉速下，壓縮機的運行工作和特性，真實反映出汽車空調制冷效果。但該機存在教學成本不斷增大（汽油價格不斷上升），污染環境和噪聲大的缺點，不符合當前的環保、低碳、節能型社會發展要求。其他的空調實訓臺架（普遍類型）是采用三相交流異步電動機作動力，帶動壓縮機運轉。具有安靜、平穩、經濟、性價比好的優勢，但由于電動機的轉速是不變的，故空調壓縮機的轉速亦是固定不變，空調機的制冷只有單一效果，所以不能很好地反映出汽車在各種運行狀態下，空調機的運行工況和制冷效果。

針對汽車空調實訓臺架的不足之處，我們需要對汽車空調實訓臺架進行技術改造，以適應形勢的發展和教學的需要。

四、變頻器在汽車空調實訓臺架的應用

1.變頻調速工作原理

調速是工業電氣自動化技術的重要組成部份。而機械調速都是通過電動機來實現的。電動機有直流電動機和交流電動機兩種，直流電動機的調速容易實現，但結構復雜，維護保養繁瑣。交流電動機的調速經歷了定子調速、變極調速、滑差調速等方式和滑差電動機、繞線式電動機、同步電動機等，但都存在缺陷或不足。直至20世紀80年代，隨著微電子技術、信息技術和電力電子技術的發展，研制推出了交流電動機最好的變頻調速技術，它以優異的性能取代了其他交流電動機調速方式，成為電氣傳動的中樞。

變頻調速技術是一種以改變電動機頻率和改變電壓來達到電動機調速目的的技術，根據交流異步電動機的轉速表達式：

n=60f／p（l-S）=no(l-S)

式中：n—異步電動機的轉速 f—異步電動機的電源頻率

S—電動機轉差率 p—電動機極數

從上式看，交流異步電動機的轉速n取決于電機的極數和頻率，而電動機的工作原理決定電動機的極數是固定不變。由于該數值不是一個連續的數值（為2的倍數，例如2、4、6），所以一般不適合和通過改變設值來調整電動機的轉速。在極數p不變時均勻地改變電動機定子的供電電源頻率f,可以連續改變交流異步電動機的同步轉速n。（n。=60f／p）。由于穩態時轉差率S很小（S=0.03～0.05），即可連續改變電動機轉速n，從而達到平滑調節電動機轉速的目的。另外，頻率能夠在電動機的外面調節后再供給電動機，這樣電動機的旋轉速度就可以自由控制。因此變頻調速具有很好的調速性能，是一種理想的高效率、高性能的調速技術。

2.變頻器及其工作特點

為實現異步電動機的變頻調速，關鍵在于要有頻率可調的變頻電源，提供給為調速的電動機?，F行的供電系統輸送的是恒頻交流電源，因此，要實現電動機的變頻調速，需要能同時改變電壓和頻率的變頻裝置，該裝置稱為變頻器。

變頻器是應用變頻技術與微電子技術，通過改變電動機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電能控制裝置。它由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元、微處理單元等組成，是變頻技術的核心。變頻器通過改變電源的頻率達到改變電源電壓的目的，根據電動機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，從而達到調速、節能的目的。變頻器的應用具有啟動電流小，啟動轉矩大的工作特點，能實現對交流異步電動機的軟啟動和變頻調速，以及改變功率因數，提高運轉精度。

3.變頻器在汽車空調實訓臺架的應用

變頻器能實現對交流異步電動機的軟啟動，變頻調速、改變功率因數。具有過流、過壓、過載保護等功能，將其應用于以三相異步電動機作動力源的汽車空調實訓臺架，如圖3所示，實行變頻調速控制，可使空調壓縮機工作在不同速率下真實地反映出汽車空調的工作工況。

圖3

如圖3所示，可通過設定和調整變頻器的頻率來改變三相交流異步電動機的電源頻率，達到改變電動機轉速的目的，使汽車空調壓縮機的速率發生變化。當提升頻率時，電動機轉速提高，汽車空調壓縮機高速運轉，輸出功率增大，制冷量增大（相當于汽車高速狀態下的空調工作狀況）；反之，降低頻率時，電動機轉速降低，壓縮機低速運轉，抑制了壓縮機輸出功率，制冷量減?。雌嚨退傧碌目照{狀況），從而解決了空調實訓臺架的壓縮機只有單一轉速，不能全面地反映汽車空調工作的問題。