时间：2023-06-06 15:45:35
序论：在您撰写交流电动机的应用时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
【关键词】 交流电动机 软起动 端电压 综合保护
1 前言
目前我厂各类在役电动机中交流电动机占99%以上，而交流电动机面临的最大问题是起动问题。它包括起动时电流及起动转矩冲击，以及很多大功率电动机因为起动困难，对电网的冲击也很大，因此只能尽量减少停机次数，从而造成能源的浪费。
2 电动机起动问题
三相交流电动机起动分为直接起动和降压起动。交流电动机直接起动又称全压起动，它是一种最简单的起动方法。起动时将全部电压直接加在电动机定子绕组上，起动电流将达到4～7倍的额定电流和过高的起动转矩，直接影响该电网上的其他电气设备运行。当全压起动的电动机容量愈大，供电变压器的容量越小，这种影响越显著。当电动机容量大于电力变压器容量的30%时，在全压起动的瞬间大电流冲击下，将引起电网电压的降低，影响到该电网内其他电气设备的正常运转。电压降低可引起电机本身起动无法正常运行，严重时可烧毁电动机，同时全压起动产生过高起动冲击转矩，还将会使连接件损坏，电动机机座变形，齿轮或齿轮箱损坏，传送带撕裂等。解决此类问题，一般生产机械及电力拖动电动机尽可能采用软起动方法，即适当降低电动机端电压，减少电动机起动电流及过大启动冲击转矩等，以避免拖动系统不必要的损坏。
3 交流电动机软启动
随着工业生产及工业生产机械的不断发展，即对电动机拖动的起动性能提出了越来越高的要求。（1）电动机要有足够大的并能平稳提升的起动转矩和符合要求的机械特性曲线；（2）起动设备尽可能简单、经济、可靠、起动操作方便，直接起动是最简单起动方式，但还要克服其起动电流大及转矩冲击大，对电网及拖动设备造成的危害；（3）起动电流和起动功耗尽可能小。综上软起动对交流电动机拖动的控制及保护是达到节能、简化控制、优化资源的重要手段。
交流电动机软启动方式：一般采用（1）传动降压起动；（2）电子晶闸管降压起动：（3）变频软起动。
3.1 传统降压起动
3.1.1 自耦变压器降压起动
定子通过自耦变压器连接到三相电源上，降低电动机定子绕组电压，以减小起动电流。当电动机起动后，再将其切除，其优点根据不同负载要求，起动电压可选择，缺点是当电动机容量较大时，变压器体积增大，成本高。目前我公司已全部淘汰此种起动方式。
3.1.2 Y-转换起动
所谓Y-转换起动，起动时定子绕组为Y形连接，起动完成后，正常运行时为形连接。星形连接起动时起动电流和起动转矩为三角形连接的三分之一。同时由于从星形转换为三角形过程中会出现二次冲击电流以及冲击转矩等问题。适用于轻载或空载起动的场合，接线时还应该注意Y-连接时要保证其旋转方向的一致。优点是线路较简单，投资少，缺点是转矩特性差。
3.1.3 串电抗器或水电阻降压起动
即在定子回路绕组中串联电抗器或水电阻从而实现降压起动，减小起动电流，待起动完成后再将其切除。但由于电抗器成本高，水电阻损耗大，故一般在电动机空载或轻载运行时可利用串电抗器降压起动。由于维护复杂，空间、环境等因素，我们公司没有采用过此种降压起动方式。
3.2 晶闸管降压起动
晶闸管降压起动又称“软启动器”，它采用三对反并联的晶闸管，串接于三相电源与电动机定子回路上。利用晶闸管移相控制原理，通过微处理器的控制来改变晶闸管的开通程度，使电动机输入电压按预设的函数关系逐渐上升。
起动时，电动机端电压随晶闸管的导通角从零逐渐增大，直至达到满足起动转矩的要求而结束起动过程。当起动完成后，软启动器输出额定电压，旁路接触器接通，电动机进入稳态运行状态。
停机时，先切断旁路接触器，然后软启动器内的晶闸管导通角由大逐渐减小，使三相电压逐渐减小，电动机转速逐渐减小到零，完成停机过程。我公司现降压起动都采用此种方法，它是集电动机软启动、软停车和多种保护功能于一体的电动机控制装置。软启动器在晶闸管两侧装设的旁路接触器，保证了晶闸管仅在起动、停车时工作，避免长期运行使晶闸管发热，同时还可以避免在电动机运行时软启动器发生故障，可由旁路接触器作为应急备用。缺点：价格高，晶闸管还可以引起高次谐波。软起动器的广泛应用，标志着电动机控制技术由传统的电器控制时代进入了电子智能化控制时代。
3.3 变频软启动
即采用电压频率按比例平滑上升的VVVF控制的基本原则，在起动过程中不存在大的转差功率，有利于电动机平稳起动，从而实现降压起动，消除了起动冲击，避免起动功耗，且可控制起动速度，是一种真正的平滑起动方式。它可以在限流同时保持高的起动转矩，具有保护功能强大的特点。缺点：价格高，对电网来说它可是谐波污染源，但我们利用电抗器和有源滤波器抑制谐波。虽然他也是一种软起动装置，但更广泛应用在变频调速。我们公司现在将负荷变化较大的电动机都采用变频控制。不仅可以减少对电网冲击，还达到了节能的目的。
4 结语
综上所诉：传统的降压起动设备，其目的减少了起动电流和功耗，但同时降低电动机起动转矩，起动效果差，并且产生二次电流冲击、故障率高、使用受限等问题，但投资少，不会产生谐波；电子晶闸管降压软启动有较好的起动特性，起动参数可调，一定程度上可解决轻载起动设备起动冲击问题。不足之处不宜作随载降压节能设备用，且达不到电磁兼容的要求，另外存在价格高等问题；变频软起动其具有调速、节能、保护等优点，它以微电脑全数字节能化控制，对电动机提供全方位服务，不愧为电动机综合节能保护的优选产品。
参考文献：
[1]方圆编著.变频器应用及维护.中国电力出版社.
关键词：交流电动机；动作时间；释放时间；元器件节能
1问题的提出
2013年，江西某水泥公司二号窑200kW鼓风机，2年内已烧毁3次，造成直接经济损失200多万元。同时，由于停产检修，造成的间接损失难以估算。针对上述问题，该公司邀请了一个专业团队到公司协助解决该问题。
2原因分析
2.1生产现状
2013年3月，专业团队来到该公司，与该公司的工程技术人员一起进行了现场考察和技术资料研究。其中，该电动机的主电路图和控制电路如图1—2所示。
2.2原因分析
针对上述情况和相关参考文献[1—5]，笔者认为造成该事故的原因如下。（1）主要原因是前面设计者没有考虑交流接触器线包动作时间和其释放时间；（2）在启动电动机运行前几十ms内，由于KM2未动作，导致KM2，KM3同时得电，则电源相序间短路，轻则烧断熔断丝和KM3主触头被烧坏可能，从而导致电动机缺相运行，电动机转速减慢，电流急增，随后，电动机可能被烧毁。由于以上第（2）点，造成KM3触头接触不良，造成电源三相不平衡，电动机转速减慢，温度升高，不及时关机，则有可能烧坏电动机；由于KM2释放时间问题，造成电动机瞬间失电，从而电动机又重新启动，电流加大，温度急剧上升，绕组磁路饱和，绕组发热，最后，电动机可能被烧坏。
3电路设计
针对以上原因，文章总结了以下几点设计改进：（1）充分考虑KM2的动作时间，利用KM2-4和KM1-4动作时间才能使KM3得电，避免了KM2和KM3在电动机启动前几十毫秒内同时得电；（2）在KM2线包控制电路中又串联KM3触点进行互锁，又避免了KM2释放时间问题即电动机重新启动；（3）同时使KT并联在KM3线包中，使KM3动作时KT不得电，从而更加节能，延长电路元器件的寿命。改进设计后的电路控制如图3所示。
4实施效果
改造后，该电动机在3年内未出现电动机烧毁现象，由此，可确定本次分析和解决措施是完全正确的。同时，直接为公司节约成本200多万元。
5结语
综上所述，不难得出如下结论：在交流电动机的控制电路设计过程中，必须要对继电器的动作时间和释放时间有充分的考虑；本次排障的过程中，文章提出了一套既满足控制要求，又能实现元器件节能的新型电路。
[参考文献]
[1]齐亚琳，柳新军，刘艳丽，等.提高继电器触点抗浪涌能力的一种新颖旁路保护电路[J].电子元器件应用，2012（5）：5-7.
[2]李述香，邱召运.继电器触点的保护技术[J].电工技术，2004（8）：60-61.
[3]鹿泽伦，李岩.中间继电器构成的断相保护电路[J].自动化技术与应用，2008（12）：110-111.
[4]黄三伟，高峰，周熠.三相异步电动机的断相保护[J].广西物理，2006（2）：43-45.
[5]周云旭，钟水蓉.继电器触点保护电路设计[J].电子技术与软件工程，2013（16）：118.
本文主要针对我矿副井绞车原交流电动机和现改造后的高速直流电动机的性能特点进行分析比较并简单介绍我矿副井绞车现采用的1250KW的直流提升机电控系统。以及高速直流电动机的常见故障及现场日常维护的方法，从而实现我矿副井绞车的安全和高性能运行。
关键词：交流电机 直流电机 电控系统 故障与维护
一、概述
随着中国经济的快速发展，各种能源的需求量不断加大，为了适应发展的需要，煤炭作为目前中国的重要能源，必须加大自身的产量，这样就造成了原有副井绞车交流电动机的各种弊端暴露出来，为了满足我矿产煤量的不断加大对副井绞车运输能力的需求，现用高速直流电机代替原有的交流电机。直流高速电机具有优良的转矩速率特性并能在大范围内平滑的调速，很好的适应了运输能力增加的需求。
二、交流电动机和直流电动机的简介
1.原副井绞车交流电动机简介
我矿副井绞车原交流电动机型号JRZ1000-12，功率1000KW，总重10700Kg，1987年投入使用。随着我矿的生产能力不断的提高，该电动机在运行过程中出现故障种类很多而且出现故障频率也较高，
电气故障主要有定子绕组单向运行、定子绕组首尾反接、三相电流不平衡、绕组过热等。
2.原副井绞车交流电动机的具体缺点
2.1能耗大、控制方式落后
原副井绞车系统采用高压交流电机切电阻控制方式，提升过程中多余电能通过电阻箱转换为热能。电力资源极大浪费。
原副井绞车控制系统由于控制方式所限速度阶越式变化。提升速度不能由绞车司机控制随意调整，速度不稳定，受负载影响比较大。随着生产任务的不断加大，副井绞车系统工作任务也不断增大，从而使受负载影响大的缺点不断发生。
2.2抱闸系统不完善、维护工作量大
原副井绞车系统的抱闸系统频繁参与绞车减速控制，使闸盘的磨损异常大，不利于闸盘保养和维护。原副井绞车电控系统柜体较多，自动化程度不高、故障率高、噪音大，从而增大了维护的工作量而且不满足生产的增大的要求，影响生产任务的顺利完成，增大了完成单位生产任务所需要的时间。
三、高速直流电动机在副井绞车中的应用效果
经过我矿及运转队专业技术人员的不断研究并且经过我矿领导的审核最终决定用控制更加方便、性能更加优良的高速直流电动机代替原有的交流电动机，并更换了原有的控制系统采用了更先进的自动控制系统，使我矿副井绞车的控制更加的精密、更加的趋于完善。高速直流电动机具有优良的转矩速率特性并能在大范围内平滑的调速，很好的适应了我矿运输能力增加的需求。我矿现副井绞车高速直流电动机为上海电气集团电机厂有限公司生产。
主电动机数据：
主电动机型号：Z710-400型直流电动机
主电动机功率：1250kW，750V；580rpm。
电枢电压：750V，电枢电流： 1773A。
励磁电压：220V。
过载能力：2倍额定电流60秒，切断电流2.25倍额定电流，总重10000Kg。
高速直流电动机具有优良的转矩速率特性并能在大范围内平滑地调速。能够满足我矿生产任务不断加大的需求。电控系统应用方案
1.高压供电系统
提升机房两回～6kV ，50HZ电源分别引自矿井工业场地变电所6kV不同母线段，由两路高压电缆分别引向提升设备的高压进线柜，一路工作，一路备用，故障后手动切换。两路进线互为闭锁。选用GG—1ZF型封闭式高压开关柜，高压开关柜按4台配置：高压进线柜2台：提供双进线电源，电缆下进线；主整流变供电2台。
2.电控系统主回路传动系统
提升机的驱动装置应能够适应提升机的各种工作情况，按照预定的速度和提升要求实现平稳地启动、运行、减速、制动、停车。在整个循环中，应使钢丝绳的振动最小，井口停车必须准确无误误差不超过±20mm。驱动电动机及其供电装置应有足够的过载能力，以适应副井提升负载变化大的特点。最大过载能力不低于额定值的2倍。
调节系统采用SIEMENS 6RA70装置实现数字式速度、电流、位置闭环控制，全数字调节的动、静态技术性能满足提升机四象限运行要求，并满足提升工艺要求的过载能力和安全系数，具有优良的动、静态品质指标。
3.上位监控系统
工控机和彩色终端组成上位机监控系统，监控系统通过与PLC通讯采集数据实现多画面实时监控，多参量数码及曲线显示和记录，各种故障的报警及记录。
监控画面主要有；电控系统构成，系统状态图，速度曲线，电流曲线，图形化安全回路图，当前故障报警，历史故障记忆，故障判断及诊断，生产报表的完整资料。
四、采用高速直流电动机所带来的好处
1.降低了能量损耗
原副井绞车系统采用高压交流电动机切电阻控制方式，提升过程中多余电能通过电阻箱转换为热能。电力资源极大浪费。
副井绞车更换为高速直流电动机电控系统后克服了能耗问题。
2.控制方式得到了提高
原副井绞车控制系统由于控制方式所限速度阶跃式变化。提升速度不能由绞车司机控制随意调整，速度不稳定，受负载影响比较大。随着生产任务的不断加大，副井绞车系统工作任务也不断增大，从而使受负载影响大的缺点不断发生。
副井绞车更换为高速直流电动机电控系统后。高速直流电控系统采用无极调速控制方式，绞车提升过程中，提升速度由绞车司机控制随意调整。加/减速时速度平稳变化。速度不受负载所影响。
3.抱闸系统得到了优化
原副井绞车系统的抱闸系统频繁参与绞车减速控制，使闸盘的磨损异常大，不利于闸盘保养和维护。
高速直流电控系统报闸系统只起到定位作用。不参与速度控制。减小了闸盘的磨损，提高了闸盘的使用率，节约了大量的资金。
4.减小了维护工作量
原副井绞车电控系统柜体较多，自动化程度不高、故障率高、噪音大，从而增大了维护的工作量而且不满足生产的增大的要求，影响生产任务的顺利完成，增大了完成单位生产任务所需要的时间。
高速直流电控系统柜体少，自动化程度高，故障率低，噪声小。提高了系统长时间稳定运行的能力，保证了我矿副井绞车的运输能力。
【关键词】交流变频电动机 控制系统 研究
1 交流变频电动钻机的介绍
1.1 转盘独立电驱动钻机
转盘独立电驱动钻机就是转盘采用交流变频电动机单独驱动，绞车和钻井泵采用机械统一驱动的钻机。该型钻机采用多台柴油机通过液力变矩器或液力耦合器输出动力，然后经过链条并车，分别驱动绞车和钻井泵；转盘由1台交流变频电机通过齿轮或链条减速传动；绞车配辅助驱动装置，可实现自动送钻功能。其特点是转盘转速能够根据钻井工艺的需要来调节，不受钻井泵冲次的制约，同时，具备数控恒钻压自动送钻功能，实现以接近机械钻机的价格，获得交流变频电动钻机的优越性能。
1.2 机电复合驱动钻机
机电复合驱动钻机是转盘在采用电机独立驱动的基础上，绞车采用交流变频电机驱动，而钻井泵仍然采用机械驱动。该方案主要应用在钻深5000m以下的钻机上。2～3台柴油机通过皮带并车驱动钻井泵，同时，还可驱动1台节能发电机。该型钻机能够实现交流变频电动机的主要功能，而价格只有全交流变频电动钻机的60%～70%，同时，具有良好的运行经济性。
1.3 全交流变频电动钻机
全交流变频电动钻机的绞车、转盘、钻井泵均采用交流变频电机驱动。其转盘传动主要有电机直接驱动和电机加减速箱驱动2种方式。绞车通常采用2台电机通过二级齿轮减速箱驱动，并配辅助驱动装置，也有采用一级齿轮减速箱方案的。除转盘独立电驱动钻机采用机械的多轴绞车外，交流变频电动钻机通常都采用单轴绞车结构，其传动形式是交流变频电机通过齿轮减速箱直接驱动滚筒轴，主刹车采用盘式刹车，取消了电磁涡流刹车，而采用能耗制动实现辅助刹车功能。
交流变频电动钻机常用的调速技术有矢量控制和直接转矩控制2种。矢量控制主要采用Siemens公司的变频器，直接转矩控制主要采用ABB公司的变频器。在控制方式上有一对一控制和一对二控制。采用一对一控制需要每台电机对应一个变频柜，而一对二控制可以根据需要切换绞车或钻井泵的变频柜来控制转盘，也可设置主从两个变频柜。
2 交流变频电机的控制系统
变频电动钻机控制系统由发电系统（发电机、控制柜）、交流传动系统（变频柜、制动柜）、控制网络（PLC柜、司钻操作台、工控机、远程计算机、AS-i总线系统或Profibus总线系统）、交流电机控制中心组成。
2.1 动力发电系统
目前广泛应用的是ROSS HILL电气控制系统，SIEMENS电气控制系统，其主要功能是基本相同的：控制柴油机的转速与发电机的励磁电流，得到600V、50HZ稳频、稳压电流，作为全井场的动力电源；发电机控制柜内还设有并网控制电路，控制多台发电机的并网以达到同期合闸操作。发电机可按工况需要，全部或任意两台以上在线运行时，负荷都能均衡分配，负荷转移平稳，能承受钻机的负荷特性和电动机起动时的冲击。发电机控制装置还具有功率限制、自起动电源电路、接地检测相序保护、过流保护、过压保护、欠压保护、过频保护、逆功保护、短路保护、柜内故障自检等功能。
2.2 交流传动系统
2.2.1变频驱动控制系统
变频主驱动系统由若干变频柜组成，分别将600V、50HZ恒压、恒频的交流电压变成0～750V连续可调的交流电压，以一拖一或者一拖二的驱动方式分别驱动钻井泵、绞车、转盘。绞车和转盘电动机具有反转功能，扭矩限制0%～100%范围内任意调节。在石油钻机中应用较多的是Siemens变频器。SIMOVERT master DRIVE 矢量控制变频器是采用IGBT元件、全数字技术的电压源型变频器。
2.2.2制动控制单元
制动柜内的制动单元和变频房外的制动电阻的主要功能是：在绞车需要制动时，控制电动机进入发电运行状态，使电动机产生于旋转方向相反的制动力矩，负载侧的机械能转化为电能通过逆变器传到变频柜直流母线上。当直流母线电压高于最高阀值时，制动控制单元自动将制动电阻接通，使中间直流母线之间电容器储存的多余电能以热能形式由制动电阻消耗，以维持直流母线上的电压保持恒定。这种制动方式称为能耗制动。自动送钻系统的制动单元也采用能耗制动。
2.2.3自动送钻
送钻变频柜将400V、50HZ恒压、恒频的交流电压变流成0～400V变压、变频连续可调的交流电压，以一拖一的驱动方式驱动送钻电动机。恒压方式可以实现恒压自动送钻。送钻电动机在恒速方式时具有正反转的功能，可以起到应急起放井架和钻具的功能，也可以恒速送钻。
2.3 控制网络
2.3.1司钻控制室
司钻控制室已成为交流变频电动钻机的标准配置，目前的司钻控制系统主要有模拟控制和数字控制2种。从控制功能来看，可以实现绞车无级调速，游动系统的位置、速度、加速度闭环控制，悬重限制保护，数控恒钻压自动送钻，转盘无级调速、转矩限制保护，钻井泵无级调速、泵压限制保护等功能。可以通过触摸屏和显示屏对控制系统的主要设备运行状态进行监控。
2.3.2PLC控制系统
通过数据采集单元（现场传感器、编码器、变送器等），可编程控制器经过计算处理，在触摸屏、显示屏等HMI人机界面显示以下钻机参数：悬重、钻压、井深、机械钻速、转盘转速、转盘扭矩、泵冲泵压、泥浆池液位、出口返回量、游车位置等参数。
2.4 MCC配电控制系统
交流电动机控制中心的主要功能是对井场的钻台、钻井液循环罐区、油罐区、压气机房和水罐区的交流电动机进行控制，并给井场提供照明电源。交流电动机控制中心系统对30KW以上的电机采用软起方式。MCC柜采用分装式结构，以便于维修更换。
3 变频钻机及其控制系统的发展趋势和前景
关键词：西门子变频器；控制方式；外部端子控制；控制面板
前言
西门子变频器是一种工业控制领域中应用较多的一种控制设备，其通过对固定输入的电压和频率进行内部的转换，依据控制信号将其转换为所需的电压和频率的交流电进而实现对于电动机的控制。在西门子变频器工作的过程中首先需要将输入的工频交流电转换为直流电，而后再根据需要将直流电逆变为控制要求的交流电。在西门子变频器工作的过程中通过PWM技术使得在电动机启动的过程中使用较小的启动电流并获得较大的启动转矩并调速平滑。在分析西门子变频器外部端子的功能及作用的基础上做好对于西门子变频器的参数设置，确保其正常工作。
1 西门子变频器的组成及外部端子简述
1.1 西门子变频器的组成
西门子变频器主要是由操作面板、控制模块与外部端子等三个部分组成，其主要与普通交流电动机相配合在一些对于电动机控制精度要求一般的场合进行工作，以取代步进电机或是交流伺服电机，降低成本与能耗。随着科技的进步与经济的快速发展，西门子变频器正被应用于越来越多的领域。西门子MM420系列变频器是一种应用较多的变频器，其多应用于对三相交流电动机的变频控制。西门子MM420系列的变频器在出厂时各参数为系统默认，在使用时与西门子工控装置和设备相连接时如无特殊要求可不经调试而直接进行使用，可靠性与适应性较强，西门子MM420系列变频器是一款功能较齐全的变频器。
1.2 西门子MM420系列变频器外部端子
西门子MM420系列变频器的外部端子如图1所示，其中1、2端子输入的是模拟量10V电源公共端，3、4端子为模拟量输入端可以外接电位器来实现对于频率设定值的更改，5-7号端子为数字量输入端子，其中默认情况下5为正转控制，6为反转控制，7为故障复位，8、9端子则代表的是直流24V电源公共端。
2 西门子MM420系列变频器外部端子对电机的控制
2.1 交流电动机的正反转控制
通过使用线缆将西门子MM420系列变频器与交流电动机进行连接，在进行参数的设定时，通过使用西门子MM420系列变频器操作面板对变频器中的P1080、P1082参数进行设定，上述两个参数设定的是上下限的频率，而后通过对P1120、P1121参数进行设定对交流电动机的频率加速与减速时间进行设定。最后将西门子MM420系列变频器中的P0700参数设置为2，完成对西门子MM420系列变频器的参数设置即可使用外部端子对电动机进行相应的控制。此时即可通过对5-7号端子施加相应的频率信号实现对于交流电动机的控制。
2.2 使用模拟量输入对西门子MM420系列变频器进行控制
在完场上述参数设置的基础上将参数P1000有默认缺省值设置为1，即可通过使用电位计来作为模拟信号实现对于电动机的条数控制，在5-7号端子中通过输入数字信号控制交流电动机的正反转，通过调节模拟信号输入端的电压电流信号来控制交流电动机的转速。
此外还可以通过使用外部端子实现对于交流电动机的多速段控制。
在使用西门子MM420系列变频器对交流电动机进行控制的过程中需要注意的是，在使用面板控制或是外部端子进行控制时，对于西门子MM420系列变频器内部参数的设定只能通过面板进行西门子MM420系列变频器内部参数的修改与设定，在使用外部端子进行控制时，首先需要将西门子MM420系列变频器的控制模式切换到外部操作模式，而后再进行外部控制频率信号的接线，当西门子MM420系列变频器采用外部端子控制模式时，如果需要修改端子的功能需要将外部开关输入信号全部断开后再重新进行接线，避免因信号输入导致控制逻辑混乱。其中当西门子MM420系列变频器采用多段速的方式进行控制时，将无反转输出信号。
3 西门子MM420系列变频器的面板控制
西门子MM420系列变频器在出厂时装载有默认的参数，通过对西门子MM420系列变频器中缺省的设置值进行修改将可以使得西门子MM420系列变频器实现对于交流电动机的控制，对于西门子MM420系列变频器参数的设置需要使用面板进行输入与修改，在使用基本操作面板实现对于电动机的控制时首先需要将系统内的P0010参数修改为0，从而使得西门子MM420系列变频器处于运行准备状态，将参数P0700参数设置为1即可使用操作面板来控制交流电动机进行启停运动及控制，按下绿色的启动按钮启动交流电动机，按下数值增加按钮逐步增加交流电动机的转速，通过增加与减少按钮来控制交流电动机转速的增加与降低，并可以通过使用转换按钮来控制交流电动机的转动方向。红色按钮控制电机的停止。
对于使用西门子MM420系列变频器实现对于交流电动机的控制主要是通过改变内部参数的设定值来实现对于变频器输出信号的改变，使用面板控制最主要的是通过改变了西门子MM420系列变频器内部的参数。在对西门子MM420系列变频器进行调试设定时应当首先将变频器内部的全部参数恢复为出厂设置避免内部有设定值而对本次操作造成影响。在恢复出厂设置时通过将P0010参数设置为30并将参数P0970参数设置为1完成对于西门子MM420系列变频器的出厂设置。对于西门子MM420系列变频器的参数可以对照调试说明书进行了解与设置。在使用西门子MM420系列变频器进行电动机控制时，如无特殊要求可以将变频器直接与西门子电机连接进行控制，而当需要对其他厂家的电动机进行控制时需要在参数设置时输入电机铭牌上所标注的电机的转速、电压、电流、频率等的电机规格参数，做好电机与变频器的匹配。
4 结束语
西门子MM420系列变频器是一种应用较多的工控设备，文章在分析西门子MM420系列变频器特点的基础上对西门子MM420系列变频器的面板与外部端子两种控制方式进行了分析阐述。
参考文献
[1]侯灵.西门子变频器在数控铣切机多电动机切换控制改造中的应用[J].制造技术与机床，2008（11）：122-124.
关键词：变频；变转差率；开环和闭环控制
中图分类号：U264.91+3.4文献标识码：A
交流电动机调速方法近年来得到了广泛的应用，它的惯量小、结构设计简单、可在恶劣环境中使用，并且维护检修比较方便、容易实现高速化、高压化以及大容量化，还具有非常明显的成本优势。交流电动机调速技术因其具有优质、节电、降耗、增产的特点已经逐渐成为我国电气传动的中枢。
虽然交流电动机调速方法在现实使用中具有明显的优势，但是由于很多企业和部门对于交流电动机调速的方法缺乏明确的判断和认识，对于各种调速方案的使用条件和优缺点认识不够，在使用过程中出现了一系列的问题，不能使各种调速方案的作用得到最大化的发挥。为了避免这些问题的出现和蔓延，也为了进一步提高对于交流电动机调速方法及其控制方案的理解，本文从交流电动机调速的基本方法及其装置入手，对交流电动机的调速控制方法及其 特点进行了详细的分析，并研究了各类交流电动机的调速控制方案的适用场合和条件，为交流电动机调速方案作用的最大化发挥提供了参考和指导。
1 交流电动机调速方法阐述
根据交流电动机的基本转速公式(下式(1)、(2))可以发现只要改变转差率S、交流电机供电率F以及极对数P中的任意一个交流电机的转速就会发生改变，由此引出了三最基本的调节电机转速的方法，即常说的变频调速(改变频率f1)、变转差率调速（改变s）、变极调速（变极对数p）三种调速方式。
同步电动机转速公式：N0=60F/P(1)
异步电动机的转速公式：N=N0(1-S)=60F/P(1-S) (2)
式中： P为极对数；
F为频率；
S为转差率（0～3%或0～6%）。
由于电机供电率F的改变比转差率S和极对数P的改变要简单得多，所以变频调速在实际中比另外两种调速方式的应用要广泛的多，特别是近年来静态电力变频调速器的迅速兴起和发展促使了三相交流电动机变频调速成为当前电气调速的主流。总的来说，交流电动机的调速方法有不改变同步转速和改变同步转速两种方式。基于此，在生产实际中，不改变同步转速的调速方法有应用油膜离合器、液力偶合器、电磁转差离合器等调速以及绕线式电动机的串级调速、斩波调速以及转子串电阻调速。我们还应该注意到仅仅改变电动机的频率不一定能获得良好的变频特性，还需要对对电压做出调整，以便使磁通保持在一个恒定位置。
2各种调速方法及其装置的特征分析
（1）变频调速
变频调速是一种改变同步转速的调速方法，它的主要装置是能够改变电源频率的变频器。一般有两大类变频器：交流－交流变频器以及交流－直流－交流变频器，而我国使用的是后一种变频器。它的主要特点如下表1所示：
表1 变频调速的主要特点
（2）转子串电阻调速
转子串电阻调速的原理是转子串电阻加大了电动机的转差率，因而串入的电阻越大就会使转速越低，对设备的要求比较简单，但是在使用过程中会产生热量。它的主要特点如下表2所示：
表2 转子串电阻调速的主要特点
（3）定子调压调速
定子电压的改变会产生一系列机械特性各异的曲线，进而产生不同转速。但是电压的平方正比于电动机的转矩决定了该方法的调速范围不大。基于此，在实际应用中有人提出了转子电阻值大的笼型电动机或者在绕线式电动机上串联频敏电阻能够扩大其调速范围的观点，并得到了证实。调压调速的核心设备是一个能使电压发生改变的电源，主要有晶闸管调压、自耦变压器、串联饱和电抗器等几种，其中以第一种调压方式为最好。它的主要特点如下表3所示：
表3 定子调压调速的主要特点
（4）串级调速
串级调速是通过在绕线式电动机转子回路中联入可变附加电势来改变电动机转差的一种调速方法。在这个过程中可变附加电势对于转差功率的吸收能力决定了串级调速的程度，并且根据吸收方式的不同，串级调速又可分为晶闸管串级调速、机械串级调速以及电机串级调速三种形式，第一种为最常用的形式。它的主要特点如下表4所示：
表4 串级调速的主要特点
（5）变极调速
该种方法主要是针对笼型电动机而言的，它改变的是定子绕组的接线方式，因此设备要求比较简单。它的主要特点如下表5所示：
表5 变极调速的主要特点
参考文献
[1] 周志敏，周纪海，纪爱华.变频调速系统设计及维护[M].北京：中国电力出版社，2007：76.
[2] 王晓明.电动机的单片机控制(第二版)[M].北京：北京航空航天出版社，2007：157-158.
关键词：变频液压站、工作原理、变频调速
中图分类号： TG315.4 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着工业化的程度越来越高，交流电动机变频调速技术发生了实质性的突飞猛进，变频调速是集电力电子技术、微电子技术、控制技术于一体的产物。在变频调速具有绝对优势，并且它的调速性能与可靠性不断完善，价格不断降低，特别是变频调试节电显著，而且易于实现过程自动化，深受工业用户的喜爱。下面来有笔者对变频液压站的工作原理进行解析。
二、变频液压站的工作原理
根据电动机学的工作原理，我们可以由其公式中看出：磁极对数p和转差率s不变的情况下,电源频率和电动机转速n成正比,即电动机转速n增加，电源频率也会随着增加；电动机转速n下降,电源频率也下降。在变频液压站的工作原理中通过这种改变异步电动机的供电频率,从而实现改变电动机的转速,进而实现调速的目的。交流电动机变频调速即为这种通过改变电源频率实现的交流电机速度调节过程。
液压泵的输出流量公式如下:
Q=kqn/1000=0.06kdf(1-s)/p
从上述公式可以知道,电动机电源的频率f与液压泵的输出流量Q成正比,也就是说电动机电源的频率f随着液压泵的输出流量Q的增加而增加，在数值上成正比。通过调节电动机电源的频率f来变相的调节液压泵的输出流量Q，即为变频液压站的最基本的工作原理。
变频器主要由主回路、保护回路、控制回路组成。作为变频液压器的主回路，其作用是直接提供调频调压电源给交流电动机；在变频器中，控制回路是根据预先设定或由闭环反馈信号的方式来控制主回路,使得主回路的电压与频率按一定的规律调节以及输出,主要包括：驱动回路、冷却控制回路、输入/设定参数回、运算回路、电压/电流检测回路、速度检测回路、压力检测回路等组成；保护回路则为变频器的各个部分及电动机提供完善的保护, 如过流、过载过电压等故障的保护,将保护回路应用在变频器及电动机上可以使其工作具有很高可靠性。变频器是变频调速系统的核心部分,也是变频液压站最为重要的部件。其控制方式主要有开环恒压比的控制、矢量控制、直接转矩控制等。
交流电动机在变频液压站中也是个重要的元件,虽然普通的交流电动机也能实现变频控制,但因为结构较大,惯性大,其节能效果不是特别明显,控制精度较差,所以有很多的研究机构和厂家在减小交流电动机转子的惯性、增强输出扭矩做了很多的研究,且取得不少的成果。例如在日本大金工业株式会社的专利产品IPM电动机的转子中心镶入了四条稀土类磁石；磁石在定子产生的磁场里会产生磁石扭矩；由于电磁钢板接近磁石时,磁力线比空气更易于通过电磁钢板,集中在铁的周围,磁力线想通过最短距离将铁拉向左侧, ,形成向左磁阻力,S极的磁力线变短,从而在箭头方向因磁阻扭矩产生旋转力；IPM电动机的输出扭矩=磁石扭矩+磁阻扭矩,比同等规格普通电动机的输出扭矩大大增加,其效率达82%以上,低速能平稳地控制在350r/min,最高转速能达4500r/min,响应时间达0.1s。变频液压站大多选用的液压泵是定量齿轮泵,因为定量齿轮泵的结构简单,低速自吸能力强；溢流阀在系统中的作用是安全阀,冷却器、过滤器、空气过滤器、液位计等元件的作用跟普通的液压系统是一样的。
三、变频液压站的优缺点
1、优点
变频液压站相对于传统的容积控制是一种具有全局型的新型节能传动方式,具有以下几方面的优点:
（1）实现了制动能的能量回收。
（2）节能效果明显,比传统的容积控制液压系统节能10%~60%。
（3）可以省去带有复杂变量机构的变量泵,而采用定量泵+变频器+交流电动机的形式。
（4）调速范围更广。
（5）控制特性更高，因为其内置了PID控制和采用无速度反馈矢量控制。
（6）采用了定量泵设置,大大降低了噪声的影响。
2、缺点
（1）相对于大功率的交流电动机来说,变频液压站的转动惯量大,以及变频器的能力的限制,使得其响应速度变慢,控制精度降低；
（2）低速稳定性差。由于液压泵的转速过低,自吸能力下降,低频时会产生脉动转矩,致使电机转速波动,导致低频力矩不足。
四、变频液压站的应用
变频液压站因为它调速性能良好、节能效果明显等因素的影响,所以在液压电梯、注塑机、液压振动筛、飞机、液压抓斗、机床、液压转向系统、制砖厂等领域获得应用。据统计,我国电机的总装机容量已达4亿千瓦,年耗电量达6000亿千瓦每时,约占工业耗电量的80%。我们相信随着我国广大企业节能意识的增强和变频液压技术的发展,变频液压站的应用会更加广泛。
五、交流电动机变频调速技术的研究方向
从上世纪70年代以来，在电力电子技术和控制理论的高速发展规模下,变频调速技术获得了跨越式的进展。交流电动机变频调速的优势猪油有一下几个性能：效率较高、调速性能优越、启制动性能、高功率因数、高节能效果。巨大的优势也使得交流电动机变频调速技术应用越来越广泛，被国内外称之为最有发展潜力的调速方式。目前，交流电动机变频调速技术已成为了节能、改善环境、改善工艺流程的提高产品质量推动技术进步的一种主要手段。
交流电动机变频调速主要有如下一些优点:
（1）实现平滑启动,进而减轻机械的冲击力,达到保护机械设备的目的。
（2）节电效果突出。
（3）调速范围较为广泛,可以实现普通异步电动机的无级调速。
（4）启动需求电流较小,另一表现就是启动转矩大。
（5）调节电压大小和频率快慢可实现恒转矩或者恒功率调速。
（6）对电动机具有保护功能,降低电机的维修费用。
直流电动机和交流电动机相比，而交流电动机的体积更小,重量轻，价格上相对较低,运行性能也较直流电动机优良,维护量小,因此交流电动机在各行各业的应用也比直流电动机广泛。所以，在选择变频调速时，对交流电动机进行变频调速具有更大的实用性。液压动力传动在工业生产上也有很大的应用。其优点有：调速方便、传动平稳、功率体积比大，但是液压动力传动的缺点却是至关重要的，因为其能量利用率不高,以至于较低了整机系统的工作效率。因此，节能一直是提升液压动力传动工作效率的主要困扰之一。但交流电动机变频调速技术的出现使得这一问题得到解决。交流电动机变频调速技术可以改变供电电源的频率从而实现对执行机构的速度调节,使电机始始终处在高效率的工作状态。将交流电动机变频调速技术用于液压系统,如简化液压回路,减少液压系统的能量损失,降低噪声等液压系统的一些缺点,交流电动机变频调速技术与液压系统的结合还有一个更重要的作用，那就是减少液压系统的能量损失,提高整个系统的效率。
六、结语
综上所述，在进入21世纪以来，交流变频液压调速技术在工业中各行各业中正逐步展开应用。本文从交流电动机变频调速技术的研究方向介绍了变频液压站工作原理、优缺点及其应用。现如今，社会潜力巨大，变频液压技术现逐步向主控一体化、变频控制的高性能化、变频器的环保化、变频器与电机的整体化、变频控制系统的全数字化、高复合液压的高功率控制的方向发展，相信在不久的将来，变频液压技术一定会给人类带来更多意想不到的惊喜。
参考文献：
赵秀娟 李建平：《浅议液压传动技术在自动化生产中的应用》，《科技与生活》,2011年
