交流电动机的应用
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交流电动机的应用范文第1篇
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.
交流电动机的应用范文第2篇
【关键词】交流电动机 调速 节能 控制措施
1 引言
现如今，机械设备的技术含量已经远高于改革开放前，愈来愈多的高科技机械产品慢慢的走进国民的日常工作、生活中。在工业生产行业中，交流电动机一直是重要的动力输出装置。电动机的能源消耗尤其是对电能的消耗大约站到发电总量的一半以上。另一点方面是，其中有70%左右的电动机是在变负荷的工况下运行的。在现实的生产实际使用中，调速是节约电机使用能量的的有效方法，节约的电能效率乃至达到五分之一甚至更多。所以，为了符合可持续发展观的要求，提生交流电机的社会利用价值，使其在经济发展、社会竞争和销售中获得更高的优势地位以及认可。其中一个重要的手段就是完善交流电机的调速节能控制措施，只有这样才有助于提升电机在使用过程中节能降耗的能力，使其应用价值得到大大的提升。
2 交流电动机调速的理论基础
由上可知，实现对交流电机的速度控制的过程就是通过各种技术实现对上述3个主要参数进行改变的过程，改过可以使对单个参数的改变，也可以是对多个参数的共同控制。
2.1 变极调速原理
变极调速顾名思义是指通过改变电机的磁极对数p实现调速的方方式。实现步骤如下：首先改变绕组的连接方式，其中，一般来讲只需更改两个半相绕组之中的任何一个半相绕组的电流流向，就能够实现磁极对数P减少或增加一倍，从而实现两种，乃至多种的转速分级调速方式。
2.2 变转差率调速原理
此方式是可通过改变电动机的某些参数来控制S值得方式实现调速，其具体内容主要又可以分为：
（1）转子串电阻调速。
（2）改变输人电压调速。
（3）串级调速。
2.3 变频调速原理
此方式需要在控制系统增加一个特有的变频器来实现对电机转速调节或控制，通过对变频器参数的设置来改变加在定子绕组两端的电压和频率，从而达到使转速沿平滑的曲线进行变动，这样也可以使电机获得较高的运行效率。
3 调速节能原理
当今，风机和泵类的设备的使用逐渐广泛，该类电动机对电能的消耗量非常大，降低其耗电量的有效的途径就是利用调速节能。由于风机、泵等压缩机的流量与转速成正比，同时，消耗的功率与转速的立方成正比，所以要求流量降低一半时，可使转速降低一半，既可以实现功耗只有原来的八分之一。
4 节能措施分析
在交流电机实际的使用过程中，工作技术人员要注意大型机械设备所装备的交流电机的基本原理是：将生产电能转化为机械能并且输出做功的一种机械设备，电动机正是因为能完成这种能量之间的转变，所以自身拥有着很强的利用价值。对于交流电动机来讲，节能控制的基本思想就是能及时的实现对电动机转速的调节，并且满足工业过程中对转速的要求。交流电动机在使用过程中要依据实际工况的不同来制定相应的节能速度控制措施，要结合载荷的性质，避免运行中产生由于对控制技术知识的欠缺而出现的误差。同时，也可以选择在转子回路中串接电阻的方式。节能调速基本过程以及在变压、变频调速节能等方面进行的研究，就存在的问题，完成对交流电机实际利用中节能措施的选定。
对交流电动机的转速控制的方式粗略的可以分为两类：恒速控制和变速控制。恒速控制，要求将电机转速的工作点尽量控制在额定值上下。这样的控制系统，一旦出现载荷的跳动，对电机转速将产生影响的情况下，无论采用的是何种调速方式，都可以在该调速的方式特性中最大的减少能源消耗，在此基础上也可以保证发挥电动机的最佳性能。变速控制就是，在运行条件要求或工况参数控制要求，需要交流电机改变转速的时候，可以经过速度控制系统使用它的调速方式及时的调整转速，确保实际工作要求的基础上减少能耗。例如：城市居民使用的的恒压供水系统，往往居民对水的使用量会分为：用水高峰和低谷。水利单位为了使水压基本恒定，就会选择供水管线的压力为被控参数，通过控制系统来调节电机带动的水泵的转速，从而实现水压的稳定控制：在供水低谷时，电动机的转速也会根据此原理降低，进而实现能源的节约，减少了能源消耗。
5 结束语
综上所述，交流电动机也将会随着社会科技的发展不断而得到完善，其控制方式也将由粗放型向精细型方向转变。在交流电动机的使用中，要提高技术人员的环保节约意识，这改善调速节能的控制方式有重要的意义。对于我们相关工作者来讲，要加强对该方面的理论研究，这有利于提高电动机的节能的效益、提升交流电动机的经济效益有重大的帮助。
参考文献
[1]管丰年，周书同等.交流电动机的调速节能控制措施及分析[J].潍坊学院学报，2008（03）：45-48
交流电动机的应用范文第3篇
关键词：动车组；电机牵引；交流传动；技术应用
上世纪90年代初，交流电动机牵引开始逐渐代替动力牵引和直流电牵引模式应用于高速铁路的驱动系统当中。交流电动机可分为同步电动机和异步电动机。同步电动机最早应用于法国，其特点是机器运转稳定性较高，但是其必须在定子和转子的同步转速下才能实现转矩，这就使它的适用性大大降低。在此基础上异步电动机应运而生。异步电动机的结构简单，转矩条件也相对较低，并且运行效能较高，弥补了同步电动机的不足。此外异步电动机还可以根据运行环境的不同衍生出所需产品，实用性极高。时至今日，异步电动机仍为电动机产品的首选。
1 动车组交流传动系统的构成
在全世界范围内，各国高铁及动车组的牵引控制系统都采用交流方式进行动力的传送。其构造部件如下：
1.1 交流牵引电机
铁路列车和动车组系统中多使用三相交流电机。三相交流电机是异步交流电机的一种，它的构造最为简单，转速极高，黏着性好，牵引力强，具有较好的制动性，是同步直流电机所不可比拟的。目前各个国家还在进一步提高交流电动机的性能和技术研发水准，我国也在不断加大研发力度，以求开创交流电机在我国应用的新局面。
1.2 变流装置
在工业领域，三相交流电机的应用十分广泛，高铁和动车组上就是用三相交流电机作为机车的牵引装置。为了配合三相交流电机的使用，最大程度的发挥牵引效能，就需要配备专门的交流装置。这种装置结构较为繁复，所需功率极大，是专门应用于铁路运输系统的，它的作用就是将原有的单向交流电转化为系统需要的三相交流电。其特点具体归纳如下：（1）与直流电相比，交流电动势图呈正弦波的趋势，可有效减轻在变矩过程中电流谐波对转矩的干扰。（2）承载力和适应性强。可以应对多种突发状况，如电压不稳，车轮侧滑等，保持电机牵引的稳定和可靠性，进而实现动车车体运行状态在可控范围。（3）操控特点不同于直流装置，牵引效能的好坏受制于多种因素，如转矩需要达到一定标准才可启动等等。（4）变频幅度大，可根据实际情况不同进行频率的随时调整，最低点为0.4Hz，最高可达200Hz。在此过程中，变化的稳定性高，不会产生较大的起伏。（5）动车供电系统在供电时，输出功率要尽可能平稳，不要产生太大波动，功率参数保持在1左右最好，以最大限度缓解对整个控制系统的负面影响。（6）变流装置的牵引效能较直流装置好，对材料的浪费率低，稳定性高。（7）系统在检测，调试，安装和故障修理时更容易。（8）交流设备体积小巧，抗震性强，适用于动车组的运行环境。9）可进行能量和动力的双向转换。
2 交流传动技术在动车运行过程中的控制策略
2.1 交流传动控制策略
交流机车一般可分为两类，其中单项工频机车的控制系统多采用交-直-交的方式进行电流的传输和控制。这种方式又包含两种控制方法：网侧变流器控制和电机侧逆变器控制。
（1） 网侧变流器控制。网侧变流器是动车组电机传动系统的主要部件，它的工作原理为通过调节变流器的输出电压来实现对电流大小的控制，是将交流电转化为直流电的设备。相对其他变流器，其优点是在列车运行时可以有效减少电谐波对周边所带来的影响。另外，由于动车组的顺利运行需要稳定的电压作为前提保障，网侧变流控制器可以变交流电为直流电的特性正符合了动车运行时对电压的要求。所以电机网侧变流器适用于以单项交流电位主控制系统的动车组，要根据需要合理配备网侧变流器。（2）电机逆变器控制。电机侧逆变器是将直流电转化为交流电的电机设备，与变流器对电流的控制方向正好相反，分为正弦波逆变器和方波逆变器。动车电机牵引设备中包含有异步牵引电机，其要和配套的电机逆变器结合使用。动车的牵引控制具有特殊性，牵引系统是通过三相交流电的传动得以实现的。
2.2 交流异步电机控制技术
异步电动机较传统的交流电动机而言更具有动态性，它可以将交流电传动系统转化为直流电传动系统，易于操控，扩大交流电系统的使用范围。异步电动机可通过调整电压和电频生成动车组系统中的三相交流电。它通过调控定子电流和定子电压使之发生变化，进而改变转子磁链和电磁转矩。现阶段异步电机有如下几种操控手段：（1）矢量控制方法，是将定子电流分解达到矢量变换的目的。（2）自适应控制方法，能够克服参数的变化自动适应电流的转变。（3）直接转矩控制方法。
3 交流电动机的运行原理及实际运用
交流电动机对于日常生活的意义十分重大，它覆盖了工农业机械设备，科技国防等各个领域，尤其在与人们生活息息相关的家用电器领域，其应用更为广泛。交流电动机包括同步电动机和异步电动机两大类。同步电动机的调速靠改变供电电压的频率来改变同步转速。由于中间环节是直流电压，在电压型逆变器中电力半导体器件始终保持正向偏置，由于采用了晶闸管器件，就必须进行某种形式的强迫换流。根据换流方式的不同，电压型逆变器的种类很多，其中带有辅助晶闸管单独关断的并联逆变电路，即著名的麦克墨莱电路在机车传动中有一定的代表意义。麦氏电路是借助辅助晶闸管接通L、C振荡换流电路，使导通的晶闸管中的负载电流降到零并承受一定时间的反向电压的一种强迫换流电路。交流调速系统主要是针对异步电动机而言，它是交流传动与控制系统的一个重要组成部分。对于铁路牵引，要求传动系统按照一定的控制方式（如恒力矩和恒功率） 运行，同时又不断地迅速地加速或减速。
动车机车牵引系统多为闭环的传动方式，这样可以更好的保持动车在运行过程中牵引系统控制的有效性和平稳性。传动装置通过变矩器进行变速变矩，达到机车动力的传动效果。一般情况下，传动过程中可以采用以下方法进行变矩：第一种方法是直接控制转矩。通过比对实测的转矩与原有的转矩之间的信号差异，进而导入新的转矩信号，实现转矩的目的。还有一种方法是参考其他的系统信号值，将这些相关值进行检测对比，生成转矩信号，间接实现系统的转矩。这两种转矩方式的应用范围都较为广泛，适用于各种类型的列车。尤其是直接转矩的方式更加受到人们的称赞。科技的进步使得近年来交-直-交变频调速系统不断涌现新的调速方式，如电压、频率协调控制的变频调速系统，转差频率控制的变频调速系统，谐振型变频调速系统，矢量控制的变频调速系统和直接转矩控制的变频调速系统等。
4 结束语
上文系统阐述了动车组动力传动技术和传动系统的运行原理。迄今为止，越来越多的国家在发展高铁项目时都采用交流传动技术，该项技术能够更快的实现电流的变矩，牵引功率高，有利于提高电机的牵引效能，实现运输系统的跨越式发展。
参考文献
[1]李芾，安琪，王华.高速动车组概论[M].西南交大出版社，2008.
交流电动机的应用范文第4篇
【关键词】变频调速技术；调速方式；节能降耗
近年来，随着社会的发展，工业化进程的深入，世界能源越来越紧张，因此节约能源是一个迫切需要解决的问题。变频调速技术具有调速范围宽、传动效率高、节电显著等一系列优点，20世纪90年代以来，变频调速装置即变频器，在技术上已有了很大的提高，推广应用的条件已很成熟。变频调速技术是一种电力电子技术，它能够应用在大部分的电机拖动场合，由于它能提供精确的速度控制，因此可以很方便地控制机械传动的升、降和变速运行。目前我国电动机总装机容量已超过4亿千瓦，高压电动机（6～10千伏级）约占一半，高压电动机中近70%拖动的负载是风机、水泵、压缩机等，这类机械（负载）都是采用交流电动机拖动的，如采用变频调速技术，其耗电量比传统的调节档板或阀门变流量方式可减少40%～50%左右的电量，节能降耗的效果是巨大的。因此，对交流电动机的调速进行技术改造，采用变频调速新技术，不仅能实现节能降耗，而且还能使设备安全运行，延长使用寿命。
一、变频调速技术的节能原理
1、交流电动机变频调速技术概论
纵观电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存于各个工业领域。从
20世纪初以来，交流电力拖动占主导地位，但在可逆、可调速与高精度的拖动技术领域中，相当长时期几乎都是采用直流电动机拖动系统。从20世纪80年代以后，随着电力电子学与电子技术的发展，尤其是大规模集成电路和计算机控制技术的发展，使得变频调速技术在交流电动机拖动装置中已得以广泛应用，并且在调速性能方面已与直流电力拖动媲美，在某些领域已逐步取代一些传统的直流拖动系统。
调速就是改变生产机械（即负载）的工作速度，可以采用机械的方法，也可以采用电气的方法。机械调速是人为改变机械传动装置的传动比来达到调速的目的，电气调速则是通过改变电动机的机械特性来改变电动机的转速。相对而言，采用电气调速具有许多优点，如可以简化机械的结构，提高机械效率，操作简便等，特别重要的是容易进行自动控制。过去的电气调速，多数用直流电机，由于直流机调速容易实现。但直流电动机具有电刷与换向器，因而就存在着必须对它经常进行维修检查，它安装的环境受到限制（如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），以及限制了直流电机向高转速、大容量发展等缺点。另外，直流电机的体积、重量与价格比同等容量的交流电机为大，这也是直流电力拖动的薄弱环节。
交流电动机变频调速是在现代电子技术基础上发展起来的新技术，它不但比传统的直流电机调速优越，而且也比调压调速、变极调速、串级调速等调速方式优越，它一出现就以其优异的性能逐步取代交流电机其他的调速方式，乃至取代直流电机的调速，而成为电气传动调速的中枢。交流电动机的转速为：n=
60f1（1-s）/p。变频调速技术是一种以改变电源频率和改变电压来达到电动机调速目的的，从而改变负载的转速。简单来讲变频调速系统是由三相输入变压器、整流电路、逆变电路、合成滤波电路、控制柜等组成。变频调速技术的原理是将交流电顺变成直流电，平滑滤波后再经过逆变回路，将直流电变成不同频率的交流电，使交流电动机获得无极调速所需的电压、电流和频率。
2、变频调速技术的节能原理在风机、水泵上的应用
变频调速技术的节能主要表现在风机、水泵的应用上。为了保证生产的可靠性，各种生产机械在选用交流电机的容量时往往都留有一定的富余容量，而且也不总是在满负荷情况下运行。当电机不能在满负荷下运行时，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成了电能的浪费。风机、泵类等设备，传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节风量和给水量，其输入功率大，且大量的能源消耗在挡板、阀门的截流过程中，使得大量电能被白白浪费掉。当使用变频调速技术时，如果流量要求减小，通过降低水泵或风机的转速即可满足要求。由流体力学可知，当所要求的流量Q减少时，可调节变频器输出频率f使电动机的转速n按比例降低，这时电动机的功率P将按三次方关系大幅度降低，比调节挡板、阀门节能40%～50%左右，从而达到节能降耗的目的。当今世界上，工业发达的国家已广泛采用变频调速技术，该项技术已成为我国重点推广的节能节电新技术之一。
二、变频调速技术的优越性
1、调速范围大Nmax/Nmin=10～20。
2、调速时平滑性好、特性硬度不变，保证系统稳定运转；尤其在低速时，相对稳定性好。
3、要实现软启、制动功能。采用变频调器启动时频率低，转速也低，启动电流就小，避免了工频电源启动时形成的大电流对电机、电缆、开关等设备的冲击，节能效果明显。
4、提高了功率因数。由于变频器内的滤波电容作用，使其具有功率因数补偿功能，使功率因数约等于1，从而减少了无功功率损耗，减小了电流，也减小了线路损失和设备的发热量，提高了供电设备的利用率。
5、提高了控制精度。使用变频调速技术后，变频器可以直接通过改变频率f控制风机或水泵的转速来控制风量或水量，调整方便。
6、延长了设备使用寿命。使用变频器后，取消了调节挡板或阀门，减轻轴承磨损。使用变频器后，能充分降低启动电流，提高了电机绕组承受力，用户最直接的好处就是电机的维护成本降低、电机的寿命增加。
7、变频器体积小，便于安装、调试与维修。还有变频器采用了通讯方式，可以通过PC机来方便地进行组态和系统维护，包括上传、下载、复制、监控、参数读写等，便于实现生产过程自动化。
三、变频调速技术的使用在节能降耗方面上的效果
变频调速技术的节能降耗是其最闪耀的亮点之一。变频调速技术的工作原理
是通过实时检测系统的运行参数，调整电源频率f，改变电动机转速n，控制电动机的输入功率P。下面是对某工厂使用变频调速装置后的节能效果的调查研究。
1、在锅炉给水泵上安装变频调速装置
每台锅炉有一台给水泵在工作，水泵的电动机功率为75KW。在锅炉汽泡上安装有水位差压变送器（差变），由差变测出锅炉汽泡的水位并将水位信号送至调节器，调节器将差变的实测水位信号与设定的水位信号进行比较，经PID运算后将控制信号输出到变频调节器，通过改变电源输出频率f调节水泵转速n来改变给水量，达到控制锅炉汽泡水位的目的。由变频调速控制锅炉给水泵变速供水后，水泵的供水流量和供水压力仍能满足锅炉供水要求，经实测发现水泵没装变频调速器前，工作电流在132A～150A之间，实际每天用电量1200～1400KW・h；使用变频调速器后，工作电流在40A～80A之间，实际每天用电量800～900KW・h；每天可节电400～500KW・h（度），即节电40%左右。
2、在锅炉引风机上安装变频调速装置
每台锅炉有一台150KW的引风机。锅炉运行中引风机风量偏大，使用挡风插板调节风量，电动机功耗基本不变，电能浪费大；安装变频调速装置后，引风机启动平稳无冲击电流，运行稳定，根据锅炉运行情况改变电源频率f即可调整给风量。使用变频调速器后经实测发现风机在正常工作下，电动机输出功率为80KW，频率为35～40Hz，线电流为75～80A，功率因数为0.995，可节电40%～50%左右。
四、结束语
电能是将一次能源（煤、石油、水力、核能等）通过发电厂转换而成的二次能源。我国每年生产的矿物燃料（煤、石油）约有20%用于发电。因此节约用电也就是节约一次能源。积极研究和大力推广变频调速技术的节能和普及，对于企业的可降低成本提高效益、对于国家的可持续资源战略的实现，都具有重要意义。
【参考文献】
【1】刘竞成.交流调速系统.上海交通大学出版社，1985年（第二版）.
交流电动机的应用范文第5篇
关键词：S7-200 PLC；变频器；触摸屏
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）37-0241-02
在当今自动化控制领域，PLC、变频器、触摸屏技术的综合应用相当广泛，PLC具有功能强、可靠性高等一系列优点；变频器节能、高效、有利于提高经济效益；触摸屏逐步取代过去设备的操作面板和指示仪表，成为应用越来越广泛的人机界面（HMI）。通过将这三种控制技术引入到实验教学中，使学生在校期间就能掌握当今自动化控制领域的流行技术，从而培养满足社会需要的高素质的工程技术人才。
一、PLC-变频器实验台实现的功能
实验台控制系统采用西门子的SMART LINE 700触摸屏、S7-224 PLC及SINAMICS V20变频器，可通过触摸屏和外部按钮两种冗余方式控制交流电动机的运行，功能具体如下：①通过触摸屏控制交流电动机的运行状态，在线设置电机的运行速度，可同时设置三段运行速度；变频调速速度上限设为50Hz，超过此设定范围，触摸屏显示报警信息；触摸屏能实时显示交流电动机的运行速度曲线。②在触摸屏失效的情况下，可通过实验台面板上的起停按钮控制交流电动机的运行。
二、PLC-变频器实验台硬件设计
实验台硬件主要包括S7-224 PLC、SINAMICS V20变频器、SMART LINE 700触摸屏、直流稳压电源，电气原理图如图1所示。直流稳压电源为触摸屏、PLC提供24V直流电源；PLC的输入端子I0.0接变频器的DO2输出端子作为上电指示；PLC的Q0.0接中间继电器K1，K1的常开触点接变频器的DI1端子用于交流电机的起停控制；PLC的Q1、Q0.2、Q3分别接中间继电器K2、K3、K4，K2、K3、K4的常开触点接变频器的DI2、DI3、DI4端子用于进行交流电机的多段速度控制；PLC的I0.2、I0.3分别接手动按钮SB1、SB2，实现交流电动机起停的手动控制。
三、PLC-变频器实验台软件设计
实验台软件设计包括触摸屏监控界面的设计和PLC控制软件的设计两部分，触摸屏监控界面的设计在西门子的WinCC flexible组态软件中完成；PLC控制系统的设计采用西门子的STEP7-Micro/WIN32编程软件；WinCC flexible组态软件和STEP7-Micro/WIN32编程软件都是基于Windows的应用软件，控制软件设计完成后，通过专用电缆分别与触摸屏、PLC连接通信，然后将程序下载到触摸屏、PLC中。
（一）触摸屏界面的设计
触摸屏是PLC-变频器实验台的人机界面，实现对交流电动机的实时控制，包括起停控制、运行速度设置；速度越界报警显示；实时显示交流电动机运行速度曲线及运行时间。可根据需要设计灵活多变的组态界面，PLC-变频器实验台人机界面组态包括启动界面、主界面和PLC-变频器实验台介绍界面3个画面，触摸屏开启后，首先进入启动界面，在启动界面上可选择进入主界面和实验台介绍界面。①主界面的设计。主界面是PLC-变频器实验台的控制、画面及数据显示平台，实验台所有的控制、实时数据和画面显示都在主界面中实现，主界面设计如图2显示。在主界面中，通过按钮对交流电机进行起停控制，可同时设定3个运行速度及每个速度所运行的时间，所有速度均以频率的方式表示，最高上限频率为50Hz，运行曲线实时绘出交流电机的运行速度，并在实际值中显示现在的运行速度；左下角的方形按钮为手动控制与触摸屏控制方式的切换按钮。②PLC-变频器实验台介绍界面。在主界面中点击“实验台介绍”进入此界面，介绍实验台所能实现的功能，对该设备的操作进行说明。
（二）触摸屏与PLC之间的通信建立
触摸屏人机界面设计组态软件WinCC flexible采用图形化的编程手法，WinCC flexible与S7-224 PLC之间通信步骤设计如下：①设备连接。利用专用通信电缆将触摸屏的通信端口与S7-200串行端口连接，在Wincc flexible“设备工具箱”中添加“通用串口设备”，双击可修改设备属性，波特率为9600；触摸屏设备地址为1，PLC设备地址为2。②定义变量。变量是PLC与触摸屏之间传递信息的媒介，在工作台窗口中选择“变量”，通过“新增变量”来添加变量，也可以在监控画面中通过双击指示灯、按钮等元件，弹出属性窗口，选择“动画连接”的方式实现在完成动画连接的同时定义数据库变量。这些变量与PLC的输入输出及内部变量一一对应，在触摸屏界面上的所有操作改变它的内部变量，通过变量将信息传递到PLC，实现触摸屏对交流电机运行的真正监控。
（三）PLC控制程序设计
编写PLC控制程序首先要确定PLC的输入、输出量并进行地址分配，本实验台PLC通过三个中间继电器实现变频器多段转速控制，Q0.0～Q0.3分别用于控制电动机的起动/停止、三段速度转换，I0.0分配给变频器上电显示；I0.1、I0.2连接手动起、停按钮。PLC控制系统的编程采用模块化编程方法，主要包括主控模块、初始化模块、变频器控制模块、手动控制模块。
四、PLC―变频器电机控制实验台实验项目的开发
结合PLC―变频器电机控制实验台开发了相关的实验项目，根据实验项目的要求，学生自拟实验方案，独立完成实验的全过程，撰写实验报告。
（一）触摸屏―PLC组态界面的设计
学生首先要熟悉WinCC flexible组态软件的编程环境；然后以实验台的触摸屏组态程序为范例，学习组态软件的编程方法；最后要求学生自己设计控制画面，在学生进行控制画面的设计过程中，培养了学生自主设计、创新的能力。
（二）PLC―变频器交流电机控制程序的设计
学生首先要学会STEP7-Micro/WIN32软件编程的使用，懂得变频器的工作原理；清楚触摸屏、手动按钮两种方式控制交流电机运行的工作流程；最后要求学生编写PLC控制程序。通过本实验的完成使学生了解PLC的工作原理，掌握PLC的编程、调试方法。
五、结束语
触摸屏、PLC及变频器是当今控制领域中应用广泛的技术，通过开发新的实验设备，设计新的实验项目，将这些应用技术引入实验教学中，使学生掌握简单的控制系统的设计方法，培养学生分析、解决问题的能力，自主学习的能力，工程技术应用与创新的能力。
参考文献：
[1]金英姬.基于PLC与触摸屏实现液压教学实验台控制系统的研究[J].教学与管理，2012，4（29）.
[2]郭西进，任良才等.PLC综合实训平台的设计与实现[J].实验室研究与探索，2011，6（30）.
