交流电动机的应用精选(九篇)
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第1篇：交流电动机的应用范文
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
第2篇：交流电动机的应用范文
【关键词】电动机；保养；维护
电动机技术是通过线圈转动产生电磁感应效力使得机器产生转动的动力，形成机械能，这一过程是电能转化为机械能的过程，是将电功率转化为机械能功率的过程。电动机将转化的机械能为人类的生产和生活提供源源不断的动力。随着电动机技术的不断发展，电动机的种类越来越多，这些不同种类的电动机具有不同的性能、特点和作用。根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。本文就以交流电动机为例，详细的分析电动机故障原因以及维护保养方面的知识。
1.交流电动机的技术原理
交流电动机可分为单相电动机和三相电动机。
1.1单相交流电动机技术工作原理
单相交流电动机是人们生活中十分常见的电动机，在家用电器中得到了广泛的应用，它一般是由一个绕组组成，是通过单相的正弦电流与绕组产生的电磁感应效力，形成电磁场，根据正弦电磁强弱的规则发生变化，形成交变磁场，我们在单相交流电动机的定子部分加入启动的绕组，它和电动机本身的绕组形成九十度的夹角，使得在运动时间和空间中差距两个九十度的电流运转形成两相旋转的磁场，这个磁场为单相电动机提供了旋转的动力。单相交流电动机本身的主体绕组被我们习惯性的称作电动机的工作绕组，而定子中的绕组，被我们称作是启动绕组，主要起到启动单向交流电动机的作用。在某些小型的单向交流电动机中，工作绕组和启动绕组可以互相兑换，但是在大中型单相发电机中，由于所带的负载较大，需要有强大的启动动力，所以启动绕组的线圈的匝数较多，电阻值较大，一旦将工作绕组与启动绕组交换，比较出现反转交换电源这种情况下难以真正启动电动机。
1.2三相异步电动机技术工作原理
目前，三相异步电动机技术在工业生产领域中应用较为广泛，三相异步电动机的主体是由两部分结构组合而成的，分别为固定部分称为定子部分和旋转部分称为动力部分。三相异步电动机的动力部分（旋转部分）的转动速度小于交变磁场的转动速度时，电动机的动力部分会和磁场会产生理想状态下的端电压和感生电流，同时在与磁场的作用下形成电磁转矩现象，从而实现了电磁能转化为机械能，为工业生产所利用。三相异步交流电动机同单相交流电动机相比，具有性能好、成本低、稳定性高、转化功率大等优点。
2.电动机的常见故障分析
电动机在现代人们生产生活中使用相当普及，不管是工业生产，还是生活家居就会涉及到它，已经成为生产生活的必需品。电动机在使用过程中，由于年久失修或者用户未按照电动机相关说明书的要求进行合理的操作，难免会对电动机造成损坏，出现故障，下面就电动机在使用过程中经常发生的常见故障进行分析:
2.1电动机过热
1）电源电压过高、电源电压过低、电源电压不对称、三相电源不平衡导致电动机过热。
2）负载使电动机过热的原因:
a、电动机过载运行；b、拖动的机械负载工作不正常；c、拖动的机械有故障
3）电动机本身造成过热的原因:
a、电动机绕组断路；b、电动机绕组短路；c、电动机接法错误；d、电动机接法错误；e、电动机的机械故障
4）通风散热不良使电动机过热的原因：
a、环境温度过高，使进风温度高。b、进风口有杂物挡住，使进风不畅，造成进风量小。c、电动机内部灰尘过多，影响散热。d、风扇损坏或装反，造成无风或风量小。e、未装风罩或电动机端盖内未装挡风板，造成电动机无一定的风路。
2.2交流电动机不能起动的原因
1）电源未接通；2）熔丝熔断；3）定子或转子绕组断路；4）定子绕组接地；5）定子绕组相间短路；6）定子绕组接线错误；7）过载或负载太大；8）转子铜条松动；9）轴承中无油，转轴因发热膨胀，妨碍在轴承中回转；10）轴承损坏。11）启动电容损坏。12）离心开关触点接触不良。
交流电动机不能起动因素很多，应根据实际情况及症状作详细分析、仔细检查，不能搞强行多次起动，尤其在起动时电动机发出异常声响或过热时，应立即切断电源，在查清原因且排除后再行起动，以防故障扩大。
2.3电动机带负载运行时转速缓慢的原因
1）电源电压过低;2）线圈或线圈组有短路点;3）相绕组反接;4）过载;5）离心开关分断转速高。
2.4动机运转时声音不正常的原因
1）定子与转子相擦;2）转子风叶碰壳;3）转子擦绝缘纸;4）轴承缺油或损坏;5）波形垫圈破损;6）电动机内有杂物。
2.5电动机外壳带电原因
1）电源线与接地线搞错;2）电动机绕组受潮，绝缘老化使绝缘性能降低;3）引出线与接线盒碰壳;4）局部绕组绝缘损坏使导线碰壳;5）接地线失灵。
2.6电动机振动的原因
1）转子不平衡;2）轴头弯曲;3）固定电动机的地脚螺丝松动。
2.7电动机轴承过热的原因
1）轴承损坏;2）油过多、过少或油质不良;3）轴承与轴配合过松走内圆或过紧;4）轴承与端盖配合过松走或过紧;5）电动机两侧端盖或轴承盖未装平。
3.电动机的定期检查和保养
为了保证电动机正常工作，除了按操作规程正确使用，运行过程中注意监视和维护外还应进行定期检查和保养。间隔时间可根据电动机的类型、使用环境决定。主要检查和保养项目如下：
（1）及时清除电动机机座外部的灰尘、油泥。
（2）经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤。
（3）定期用煤油清洗轴承并更换新油，如有磨损则应更换新的轴承。
（4）定期检查启动设备，看触头和接线有无烧伤，氧化，接触是否良好等。
（5）绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以保持电动机绕组的干燥是非常重要的。电动机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素的存在，都会破坏电动机的绝缘。最常见的是绕组接地故障即绝缘损坏，使带电部分与机壳等不应带电的金属部分相碰，发生这种故障，不仅影响电动机正常工作。还会危及人身安全。所以电动机在使用中，应经常检查绝缘电阻，还要注意查看电动机机壳接地是否可靠。
4.结语
总之，电动机由于许多原因常常会出现各种故障，影响生产。通过分析电动机的原理，了解电动机发生故障的主要原因，只要使用正确，维护得当，发现故障及时处理，电机的工作寿命是很长的。 [科]
【参考文献】
第3篇：交流电动机的应用范文
关键词:变频器;分类方法;工作原理;控制方式
中图分类号:TD326文献标识码:B文章编号:1009-9166(2010)014(C)-0231-01
变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后,电力电子器件经历了SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程,器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始,脉宽调制变压变频(PWM-VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。
变频器的分类方法有多种,按照主电路工作方式分类,可以分为电压型变频器和电流型变频器;按照开关方式分类,可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器;按照工作原理分类,可以分为V/f控制变频器、转差频率控制变频器和矢量控制变频器等;按照用途分类,可以分为通用变频器、高性能专用变频器、高频变频器、单相变频器和三相变频器等。
VVVF:改变电压、改变频率CVCF:恒电压、恒频率。各国使用的交流供电电源,无论是用于家庭还是用于工厂,其电压和频率均为400V/50Hz或200V/60Hz(50Hz),等等。通常,把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把电源的交流电变换为直流电(DC)。
用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又可以改变频率。
变频器的工作原理
我们知道,交流电动机的同步转速表达式位:
n=60f(1-s)/p(1)
式中
N――异步电动机的转速;
F――异步电动机的频率;
S――电动机转差率;
P――电动机极对数。
由式(1)可知,转速n与频率f成正比,只要改变频率f即可改变电动机的转速,当频率f在0～50Hz的范围内变化时,电动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的高效率、高性能的调速手段。
变频器控制方式
低压通用变频输出电压为380～650V,输出功率为0.75～400kW,工作频率为0～400Hz,它的主电路都采用交―直―交电路。其控制方式经历了以下四代。
1、U/f=C的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式。其特点是控制电路结构简单、成本较低,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较低,转矩受定子电阻压降的影响比较显著,使输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,且系统性能不高、控制曲线会随负载的变化而变化,转矩响应慢、电机转矩利用率不高,低速时因定子电阻和逆变器死区效应的存在而性能下降,稳定性变差等。因此人们又研究出矢量控制变频调速。
2、电压空间矢量(SVPWM)控制方式。它是以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,一次生成三相调制波形,以内切多边形逼近圆的方式进行控制的。经实践使用后又有所改进,即引入频率补偿,能消除速度控制的误差;通过反馈估算磁链幅值,消除低速时定子电阻的影响;将输出电压、电流闭环,以提高动态的精度和稳定度。但控制电路环节较多,且没有引入转矩的调节,所以系统性能没有得到根本改善。
矢量控制(VC)方式。矢量控制变频调速的做法是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia、Ib、Ic、通过三相―二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度,磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
第4篇：交流电动机的应用范文
[关键词]电机与变压器；技工学校；多媒体；理论；实践；教学手段
中图分类号：TP316.5
《电机与变压器》是一门概念抽象、计算繁琐的应用型技术课程，是后续专业课程的基础，对专业课程的学习有着关键的作用，但由于中职学生的基础较差，学习热情不高，因而存在入门难、融会贯通更难的现象，因此，探索《电机与变压器》课程教学的改革，提高课堂教学质量成为必
一、合理安排授课计划和内容
现在的实际应用的大部分是交流电机，直流电机的应用比重有所减小，所以在变压器、交流电机的内容上可适当加大，直流电机所占的比例可适当压缩。从讲课反馈上来看，按照先讲直流电机，再讲变压器，最后是交流电机的教学安排可能更合理些。因为学生在初中物理及技校的“电工基础”等课程中已初步地掌握了直流发电机和直流电动机的基本工作原理，所以接受起来并不很困难。变压器的工作原理也在“电工基础”的互感电路章节中有所涉及，它对“电机与变压器”中的内容有所铺垫，同时变压器与交流电机也有联系，可以把它看成是一台静止不动的交流电动机。对比变压器的一次侧电压表达式和交流电动机的定子电压表达式，我们可以看到两者的表达式非常相像，只不过交流电动机多了。当讲到交流电动机绕组的磁势和电势时我们会发现：变压器采用的是集中整距绕组，因此，交流电机为了抑制谐波的磁势和电势，采用短距分布绕组，所以，变压器可以看成是一台静止不动的交流电动机。当然，在讲课过程中也要注意两者的区别。笔者发现按照上述的讲课顺序进行教学，学生理解会更清晰些。
二、理论联系实际，突出重点.体现课程教学中的主线
“电机与变压器”这门课程中概念很多，因此，教师在讲课时需要把“电工基础”中牵涉到的概念和定律先复习一下，如左手定则、右手定则、右手螺旋定则、基尔霍夫电压和电流定律、同名端和异名端等。在讲课过程中理论联系实际会使学生更易理解。如为什么转子冲片采用硅钢片叠片冲压而成？目的是为了减少磁滞损耗和涡流损耗。转子上为什么安装风扇？转子冲片上为什么开了小圆孔？目的是为了加强空气对流和散热。电机转动时风扇吸风，空气从转子的轴向通风孔流过，可帮助散热。这样讲述理论联系实际，学生学习就不会感觉枯燥了。
讲完直流电机、变压器和交流电机的每一部分后，要对该部分进行总结，归纳出重点，帮助学生理解和复习。如直流电动机部分里最重要的就是直流电动机的启动、调速和制动过程。电枢电流的表达式。分析直流电动机的启动，由于电机的转速n不能突变，在启动的一瞬间，转速n=0，因此电枢电流为U/Ra在一般情况下，电压U为额定电压UN，电枢中不串人附加电阻，只有内阻Ra，则电枢中电流过大，易烧毁电机。因此，工业用包括我们船舶用直流电动机，不允许直接启动，要限制启动电流在一个合适的范围内。由电枢电流U/R。的关系可知，可减小分子或增大分母，因此，可采用电枢串电阻或降压启动这两种方式。
对于直流电动机调速过程，根据调速公式 可知，要想改变电机的转速n，对于选定的电机，由于Ce是常数，电机达到平衡状态时T=TL，因此，进行调速能改变的电气参数就只有电压U、电枢回路的电阻Ra和主磁通Ф由此得到了三种调速方法：降压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。
对于直流电动机的制动过程，如能耗制动过程的分析：电动机本来在正常的电动运行，能耗制动开始时，机械特性立刻变化，但根据惯性定律的结论，电磁转矩T为负值。电动机进入减速状态，即能耗制动过程。当n=0时，T=0，但负载转矩一般不为0，因此在能耗制动结束时需要采用机械装置卡住转子使之停车。
学生掌握了这些公式和定律，在不同的情况下分析和灵活运用，就可以抓住直流电动机这部分的核心内容，它对后续课程的学习帮助很大。同理可归纳出变压器和交流电动机的核心要点，这里不再赘述。
三、多媒体和各个教学手段相结合
教学中，如果仅靠板书的这种传统方式来讲解，不仅授课进程缓慢，影响教学进度，而且学生理解吃力，教学效果比较差。例如，三相旋转磁场的产生过程，该部分比较难理解，学生容易产生厌烦情绪。为此我们收集制作了一些PowerPoint图片和Flas等教学课件来演示三相旋转磁场的产生过程，电机实物进行现场演示。在一台去除了转子的交流电动机定子内部放置一个小磁针，在三相对称绕组上加上三相对称电源，将直观地看到小磁针转动。将三相交流电源中的任意两相电源线对调后，发现小磁针转动方向会改变。这样，学生就直观地看到了交流电机旋转磁场的正反转，便于理解交流电动机的正反转。由此我们就可以提出问题：为什么小磁针能够转动？采用这种方式在多媒体教学过程中解决问题。即提出问题一分析问题一解决问题。通过这样的现代教学手段，能够锻炼学生独立思考能力和独立解决问题的能力。
采用多媒体等教学手段，结合理论知识进行分析和讲解，教师可将复杂、枯燥的内容变得直观、容易理解，给学生留下深刻的印象，学习过程也变得轻松愉快，教学效果很好。
但对于变压器、异步电动机的运行分析，采用传统的板书结合PPT字幕教学模式比较好，因为这些部分需要进行逻辑推导，采用板书教学及PPT字幕，有助于学生前后连贯地分析和理解。所以，在教学过程中要因地制宜，在适当的章节采用并加强多媒体等现代教学手段。
四、理论教学和实践教学的有机统一
为了增强学生对电机结构的感性认识，我们在教学计划中安排了总课时的一半时间进行包括交流电机的实习。通过实习可帮助学生掌握电机内部结构及工作原理；掌握电机绕组拆卸、绕制及电机装配过程；掌握电机测试和检修的方法；掌握相关电工仪表使用。学有余力的学生可以向实习教师申请选做实验。学生自已查阅资料选题，根据具体线路和接线步骤，分析实验数据，培养学生的独立操作及工作能力。
二年的学校教学工作结束以后的第三年，按照教学计划，学生要进入工厂，车间的顶岗实习的学习阶段。实际体验各种电机和变压器的接线和工作过程，了解掌握各种电气设备的功能和使用。让工人师傅现场带领我们的学生掌握不同类型电气设备的操作，让学生对各种生产机械的主要结构及操作情况有亲身体验，通过工厂、车间的实习提高学生的实践能力，更快融入社会，工厂车间，做到学、用统一。为将来的就业打下良好基础。
五、重视习题课在教学过程中的作用
教学过程中适当安排了一些习题课，在习题课上，讲解一些较为典型的例题，通过对学生的提问，了解学生的理解程度和错误原因，帮助他们纠正错误。再精心选择两三道计算题让学生进行解答，然后对计算过程中出现的问题进行讲评。在讲评过程中，分析学生的解题步骤，了解学生的解题思路。争取实现一题多解，把各个知识点有效的结合起来，从而有利于学生的思维和演绎能力的培养。对学生解题中出现的错误及时指出，避免重复犯错，起到事半功倍的作用。针对学生学习过程中的薄弱环节，适当调整教学安排，有的放矢，从而更好地完成教学任务。
六、结束语
笔者在近十几年的教学实践工作中，积极采用多种教学手段进行教学实践。“电机与变压器”课程教学取得了的效果，达到了预期的教学目标。从学生的反馈来看，教学是还是比较成功的。当然，教学实践是一项长期艰巨的工程，尤其是我们面对一些基础知识掌握比较薄弱的技工学校的学生，要更好的利用现代化的教学手段来改革陈旧的教育模式，充实完善我们的传统课程，为社会、工厂企业输送合格的实用性人才。
参考文献
第5篇：交流电动机的应用范文
关键词:电力电子 变频器 变频技术 调速
1、概 述
电力电子技术是伴随着1957年美国通用电气公司第一个晶闸管的研制而诞生的,其发展经历了从整流器时代到逆变器时代,到现在的变频器时代,交流变直流称为整流,直流变交流称为逆变,而通过改变交流电频率的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代后半期起,电力电子器件从SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制品闸管)发展到今天的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管),器件的更新促使电力变换技术不断发展。20世纪70年代,脉宽调制变压变频(PwM―VVVF)调速研究开始引起人们的高度重视。20世纪80年代,作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引了人们的浓厚兴趣,并得出诸多优化模式,其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期,美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并广泛应用。到现在经历了这么长时间的发展,变频技术的理论日趋成熟,但是,其应用仍存在各种问题。
传统变频就是以直流电机拖动发电变频,现在已经不存在了。现在变频技术是电力电子技术的一种应用,以变频器为核心,变频器一般是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。通过对供电频率的转换来实现电动机运转速度率的自动调节,把50Hz的固定电网频率改为30-130Hz的变化频率。同时,还使电源电压适应范围达到142-270V,将任意电源变换成三相电压、频率平滑可调的交流电源,解决了由于电网电压的不稳定而影响电器工作的难题。
2、变频方式分类
2.1 交-直-交变频
交一直一交变频(又称VVVF变频)是最常用的变频方式,先将交流电整流为直流,再将直流逆变为预期频率的交流电。由于其原理简单,性能稳定,在工业、交通运输,家用电器等各个领域得到应用,成为应用最为广泛的变频方式,但因其需要整流、逆变两套设备,价格较昂贵。
恒压频比控制、转差频率控制、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交一直一交变频中的一种。它们共同缺点是输入功率因数低,在整流逆变的过程中消耗大量无功,直流回路需要大的储能电容来补偿无功。再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行,且谐波电流大,在交流段和直流段需装设滤波回路,直流段还需装设平波电抗器,费用较大。
恒压变频控制是对变频器的电压和频率的比率进行控制,使之保持恒定,即u/f为一给定控制值,以维持气隙磁通的恒定,这样电动机就不会因频率变化而导致磁饱和而使励磁电流增大,引起功率因数和效率都降低。恒压频比控制相对简单,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求。这种变频方式被广泛用于转速开环的交流调速系统,适用于生产机械对调速系统静动态性能要求不高的场合,如对风机、泵类调速,也用于空调等家用电器以达到节能的目的,恒压变频控制系统框图如图1所示。
但是,这是一种开环控制方式,这种控制方式在低频时,由于输出电压较小,受定子电阻压降的影响比较显著,故造成输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,因此人们又研究出其他的变频调速。
转差频率控制是一种闭环的控制方式。当稳态气隙磁通保持恒定时,近似有电磁通转矩与转差角频率人ωs成正比,当保持稳态转子全磁链恒定时,有ωs正比于转矩。当采用闭环的转差频率控制时,定子频率ω1=ωr+ωs,式中ωr为实际转子角频率,则定子角频率可随转子变化而变化,得到平滑稳定的调速系统,但此调速是在静态模型下得到,不具有动态特性。
矢量控制变频调速是一种转子磁链定向的动态模型,主要原理是坐标的变换,将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic、通过三相一二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ial、Ibl,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电动机励磁电流Iml。和与转矩成正比的电枢电流Itl,参照直流调速系统控制方法,求得其控制量,经过相应的坐标反变换,完成对异步电动机的控制。矢量控制方法性能好但控制复杂,实际应用中,转子磁链难以准确的观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。
德国鲁尔大学的DePenbrock教授在1985年首次提出直接转矩控制变频技术。该技术同样基于动态模型直接采用转矩反馈,在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机化成等效直流电动机,省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。
2.2 交一交变频
交一交变频是把电网频率的交流电直接变换成可调频率的交流电,使用电力半导体功率管直接控制通过的交流电流,由于其直接变换的特点,交一交变频器效率较高,可方便地进行可逆运行。但是它存在很多缺点,如功率因数低,主电路使用晶闸管元件数目多,控制电路复杂且变频器输出频率受到其电网频率的限制,最大变频范围在电网二分之一以下。变频类似于载波调制,效果、精度都较差。为此,矩阵式交一交变频应运而生。由于矩阵式交一交变频省去了中间直流环节,从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运行,系统的功率密度大。但是该技术目前尚未成熟,有待更多研究。
交一交变频电路主要应用于大功率交流电机调速系统,三相输出电压相位各差120°的单项交一交变频组 成三相交一交变频电路,它有两种接线方式,公共交流木先进线方式和输出星星连接方式。前者电源进线端公用,所以电路出线端必须隔离,如图2所示,这种接线方式主要用于中等容量交流调速系统。后者输出端终点不与负载中点相连,构成电路的六组桥式电路至少需要不同输出相的两组桥中四个晶闸管同时导通才能构成回路并产生电流如图3所示。
目前,交一交变频器一般只适用于球磨机、矿井提升机、电动车辆、大型轧钢设备等低速大容量拖动场合。
2.3 直流变频
直流变频是相对于交流变频而言的,直流并没有频率,它是通过改变直流电压来调节压缩机转速的。直流变频用于无刷直流电机,因为其具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,故称为直流变频。直流变频输出电压是可变的直流电,没有逆变环节,比较交流变频更加省电。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成,其功能是接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。
3、变频技术的应用与发展
变频技术广泛应用于各个领域,从工业到交通运输大到家用电器,变频器产生的最初用途是速度控制,是理想的调速方法,但目前我们应用得较多的是它的节能特性,因为中国是能耗大国能源储备不足且利用率不高,电动力在电力消耗中占很大比例。应用变频调速,可以大大提高电机转速的控制精度,使电机在最节能的转速下运行,可大大提高轻载运行时的工作效率。功率大电压高的变频器在电力行业有很大的发展潜力。在家用电器中,带有变频控制的冰箱、洗衣机、家用空调等,在节电、减小电压冲击、降低噪音、提高控制精度等方面有很大的优势。
由于变频方式不同,其特点就不同,在不同的领域采用不同的变频技术。交一直一交变频技术可用于风机、泵类调速,也可用于家用电器变频;交一交变频技术主要用于大功率交流电机调速;直流变频主要用于无刷直流电机,目前国内已将直流变频用于空调。交流变频空调器采用交一直一交变频控制交流电机的转速。而对变频器的控制是通过传感器将室内温度信息传递给微电脑,输出一定频率变化的波形,控制变频器的频率。当室内急速降温或急速升温时,室内空调负荷加大,压缩机转速加快,制冷量按比例增加。相反,当室内空调负荷减少时,压缩机正常运转或减速。直流变频空调器是把工频交流电转换为直流电,并将其送至功率模块主电路,功率模块与交流调速一样受微电脑控制,不同的是模块所输出的是电压可变的直流电源,压缩机使用的是直流电机,是全直流变速空调器。直流变频空调器没有逆变环节,在这方面比交流变频更加省电。但目前国内用得较多的仍然是V/F控制,工业上负载多数动态特性要求并不高,故可以满足要求,但随着技术发展尤其是半导体制造业的发展,必会使其他变频方式得到更广泛的应用。
4、结束语
变频技术在理论上已有多种方式,但实际应用中仍然存在很多问题,在生产工艺上国内外仍存在差距。由于变频技术在节能控制方面有明显的优势,因而变频技术有广泛的发展前景,但其发展受到半导体功率器件的制造业发展情况的限制,且电力电子装置中的相控整流以及不可控二极管整流电路使输入电压电流波形发生畸变,系统功率因数被大大降低并且引入大量谐波。此外,由于硬件电路中电压和电流的急剧变化,电力电子器件需承受很大的电应力,并且对周围通信设备产生严重电磁干扰,这些都是变频技术发展中必须面对解决的重要问题。
参考文献
[1]向铁元,《电气工程基础》武汉大学出版社。
[2]王兆安,黄俊,《电力电子技术》西安佳通大学。
[3]周杨忠,胡育文,《交流电动机直接转矩控制》机械工业出版社。
第6篇：交流电动机的应用范文
关键词：纯电动汽车；特点；分类；结构；原理
纯电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系统的车辆。纯电动汽车的特点：（1）无污染，噪声低；（2）能源效率高，多样化；（3）结构简单，使用维修方便。缺点是动力电源使用成本高，续驶里程短。随着科技的发展，纯电动汽车的缺点被克服，则纯电动汽车的优势将会完全凸显，纯电动汽车必将引领汽车工业的一场新革命。
1 纯电动汽车的分类
纯电动汽车的特点是结构相对简单，生产工艺相对成熟。缺点是充电速度慢，续驶里程短。因此适合于行驶路线相对固定，有条件进行较长时间充电的车辆。
1.1 按用途分类
（1）纯电动轿车；（2）电动货车；（3）电动客车。
1.2 按驱动形式分类
（1）直流电机驱动的电动汽车；（2）交流电机驱动的电动汽车；（3）双电机驱动的电动汽车；（4）双绕组电机电动汽车；（5）电动轮电动汽车。
1.3 按使用的电池类型分类
（1）铅酸蓄电池电动汽车；（2）镍氢电池电动汽车；（3）锂离子电池电动汽车；（4）燃料电池电动汽车。
2 电动汽车的组成
电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和辅助系统等三部分组成。汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经传动系统带动车轮前进或后退。电动汽车续驶里程与蓄电池容量有关，蓄电池容量受诸多因素限制。要提高一次充电续驶里程，必须尽可能地节省蓄电池的能量。
3 纯电动汽车的工作原理
电动汽车应用较多的电动机有直流电动机和交流电动机两大类。电动汽车的驱动系统采用直流电动机时，虽然在结构上有许多独到之处，并具有起步加速牵引力大，控制系统较简单等优点，但它的整个动力传动系统效率低。电动汽车使用的交流电动机驱动系统，突出的优点是体积小、质量轻、效率高、调速范围宽和基本免维护等优点，但其制造成本较高。
电动汽车的控制系统的性能直接影响着汽车的性能指标。该控制系统控制汽车在各类工况下的行驶速度、加速度和能源转换情况。它类似于燃油汽车的加速踏板和变速器，包括电动机驱动器、控制器及各种传感器，其中最关键的是电动机逆变器。电动机不同，控制器也有所不同。控制器将蓄电池直流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，电动机输出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。
电源系统包括电源、能量管理系统和充电机等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。
纯电动汽车的常用电源有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。
纯电动汽车的能量管理主要是指电池管理系统，它的主要功用是对电动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充放电、巡检、温度监测等。
第7篇：交流电动机的应用范文
摘要：当前，机电变频调控技术在我国矿井中的应用已经逐渐普及，该技术手段对矿井中的机电设备进行有效的调控，对电能的节约起到了至关重要的作用。文章就机电变频调控技术在矿井中的应用与相关注意事项进行了浅析，以期对我国的矿井电能节约做出奠基。
关键词：机电变频调速；矿井；空气压缩机；矿井通风机
中图分类号：TD534 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）09-0144-02
机电变频调速技术（Mechanical and Electrical Technology of Frequency Conversion），其基本定义是通过改变电源频率调整电动机转速的连续平滑调速方法。这种技术主要是应用在同步电动机和异步电动机上，通过机电变频的作用将其速度进行调整。机电变频调速技术的基本原理就是根据电机在工作中的转速与电源输入频率成正比的关系；机电变频调速技术的基本工作形式就是通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
机电变频调速技术的基本公式为：N=60F（1-S）/P，这个公式中的N表示转速，F表示输入频率，S表示电机转差率，P表示电机磁极对数，通过公式可以直接的从中看出，对F、P、S进行改变能够使转速进行最终变化。对于机电变频调速的内容来讲，不同的机电变频调速方式无非就是改变交流电动机的同步转速或者是不改变同步转速两种。
一、机电变频调速技术
机电变频调速技术的发展历程是由交流电动机演变而成，是当前世界上应用机电变频调技术的起源。交流电动机主要有两种，一种是同步电动机，另一种是异步电动机，其中异步电动机由于其结构较为简单，价格相对比较便宜，在进行维修和保养中方便的特点而被广泛的应用。但是异步电动机的调速性能在刚开始应用的时候是比不上直流电动机的，因此运用交流电动机进行调速成为一项国际性的研究课题。伴随着世界电子技术的发展与进步，到了20世纪60年代之后，半导体交流技术逐渐的开始应用到了调速系统之中，在当时的交流电动机调速方法，一般都是采用的绕线式异步电动机转子串电阻调速、笼型异步电动机变级调速。在20世纪20年代的时候变流变频调速已经被人们所认识，但是在当时的技术还相对不够成熟，导致了受到很大的技术限制，只能利用闸流管构成逆变器，但是其效果不是很明显，未能够得到普及应用。到了20世纪50年代中期，随着科学技术的发展，晶闸管开始出现，并且开创了电力电子技术发展的新时代。到了20世纪70年代，电力电子技术已经逐渐的走向成熟，出现了机电变频调速，而且这种变频调速技术具有更高的性能，在当前国际上已经被广泛的应用起来。
二、机电变频调速技术在矿井中的应用
（一）机电变频调速技术在矿井提升机中的应用
矿井中的提升机的作用，是整个矿井中的重要组成部分，是进行矿井运输的重要“交通”工具，是矿井中必不可少的重要环节。矿井中的提升机在工作的过程中，是用其自身装备沿着矿井的隧道井筒，从矿井内部将矿石、废矿、升降人员、设备、材料等进行运送。所以对于矿井中的提升机来讲，是矿井生产的“咽喉”，是所有矿井相关内容出入的通道。因此，在矿井中的提升机无论是任何一种，对于电气转动的要求都是相对较高的，因为电气转动系统是否正常运行，直接关系到矿机提升机的运作状况，就会对矿井的运输造成很大程度上的影响，导致矿井生产效率的提高或降低。对于矿井提升机电气转动系统的要求主要有以下几个方面：具有良好的电机调速功能；具有电机调速的精度更加准确；在相对条件下能够快速的进行正转运行和反转运行；具有准确的制定功能和定位功能；电机的可靠性提高等。
（二）机电变频调速技术在空气压缩机中的应用
矿井中的空气压缩机是矿井生产的有一个重要设备，同样是矿井中的重要组成部分。对于空气压缩机的应用，是通过自身生产压缩空气，利用这种高科技手段来带动风动早凿岩机、风动装岩机等矿井中的施工设备，以及能够利用风动来控制的相关设备。在矿井中的空气压缩机使用中利用机电变频调速技术，能够有效的降低电能的消耗，因为在现实情况下，空气压缩机的耗电量在整个矿井总电能耗用上占用了40%的份额。因此，在运用空气压缩机的时候，通过对其进行变频调控技术，有效的进行节能的运行，从而降低矿井的生产成本，最终提高矿井的经济效益。
（三）机电变频调速技术在矿井通风机中的应用
矿井中的通风机也是矿井生产过程中的主要机电设备，在电能的消耗上也占用了很大的部分。矿井通风机在进行应用的过程中，一般都是采用的异步电机，或者是在运作的时候利用同步电机进行拖动，以此来进行均衡的运转。对于我国当前的矿井来说，其特点一般都是矿井的巷道随着时间的增加而逐渐的加深，矿井的产量在逐年的不断增加，使得矿井中的通风量在逐渐的加大。在当前我国的矿井通风机的选择过程中，一般情况下都是按照最大开采量所需要的通风量来对通风机进行设计的，因此，随着时间的不断增加，深度的不断加深，风量的需求不断的提升，对于早起设计的矿井通风机已经不能够完全达到有效的通风效果。而且，矿井中的作业一般都不是很均衡，夜班进行工作的人员是很少的，对于风量的要求是较小的，特别的是在节假日的时候，工作人员几乎没有，但是在这个过程中依然要进行矿井的通风，经常性的会出现对矿井通风机的风量不进行调节，还是保持这大量的风量输出，造成不必要的电能消耗。因此，采用机电变频调速技术，能够有效的对通风机进行控制，采用同步电机直接高压变频器，对电能的节约十分的有效。
三、结语
综上所述，对于机电变频调速技术在矿井中的应用来讲，其实际作用就是由于矿井所需要的设备一般都是以大型的设备为主，并且对设备的要求都是相对较高的，特别是对于电气转动系统来讲，要能够有效的保证这些大型机电设备正常的运行。对于我国当前的基本形式来看，矿井的基础设施建设还是相对较为落后的，并且在进行生产的过程中，相关的大型设备在矿井中受到了空间的限制，因此，就需要不断的对机电设备进行改进，以此来适应现实的条件，有效的利用机电变频调速技术来控制设备的运作，最终的目的就是对电能进行节约，提高矿井的整体经济效益。
参考文献
[1]何敬德．21世纪集约化矿井建设的研究目标――高效采、掘、运设备及供电系统的发展[A]．21世纪高效集约化矿井学术研讨会论文集，2001．
[2]史映红，周志海．机电一体化技术在煤矿机械中的应用
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[3]胡建刚．机电在煤矿机械中的应用研究[J]．煤炭技术，2011，（4）．
[4]朱茂明．运用故障诊断技术进行矿山机电设备维修[J]．煤炭技术，2009，（2）．
第8篇：交流电动机的应用范文
关键词：交流电动机；启动电流；启动方式
引言
交流电动机的启动电流大，一般约为额定电流的5～7倍。由于电动机启动时间短，大的启动电流不至于引起电动机温度的显著提高，但却会引起电网中的电压和电流变化幅度过大，从而影响接在同一母线上的其它设备的正常运行。所以交流电动机的启动方式必须根据电容的容量、电动机的启动电流的大小及负载大小等情况综合考虑后再选择。
交流电动机的常用启动方式有：直接启动，减压启动，软启动和变频器启动等。
1 直接启动方式及其特点
直接启动又叫全电压启动，它是将额定电压直接加在电动机的定子绕组上使电动机转动。在变压器容量允许的情况下，电动机应尽可能采用直接启动，因为直接启动控制电路简单，提高了电路的可靠性，且减少了维修工作量。
直接启动也有很致命的缺点，首先其启动电流过大，大容量电动机启动时，其过大的启动电流会引起电网电压降低，使电动机转矩减小，甚至启动困难，而且还会影响同一供电网络中其它设备的正常工作。另外，如果电动机频繁启动，则由于热量的积累，可能使电动机过热，加速线圈老化，缩短电动机的寿命。
2 减压启动方式及其特点
减压启动是启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，当电动机的转速接近额定值时，使之在全电压下运行。由于降低了启动电压，启动电流也就降低了，但因为启动转矩正比于电压的平方，所以启动转矩更显著地减小，因此，减压启动只适用于启动时负载转矩不大的情况，如轻载或空载。常用的减压启动方式有星-三角减压启动、定子串电阻减压启动和自耦变压器减压启动等。
2.1 星-三角减压启动方式及其特点
星-三角减压启动方式，就是在启动开始时，将电动机的定子绕组接成星形，使每相绕组承受的电压为电影电压的相电压，通常情况下为220V，而在启动完毕后，电动机进入正常运行时，则按预定的时间换接成三角形接法，使每相绕组承受的电压为电源的线电压，一般为380V的启动方式。这种启动方式大大减小了启动时大电流对电网的影响，而且也是这三种减压启动方式中成本最低、结构最简单的一种。然而，它也有不少使用方面的限制，主要包括以下几点：
a.适合在启动时采用星形连接方式，使用局限性比较大。
b.启动转矩仅为额定转矩的1/3，所以只能用于轻载或空载。
c.由于采用此种启动方式会在整个启动过程中出现两次启动电流较大的冲击现象，因而设备容易发生故障，必须经常进行维护，所以，一般不适宜用在启动较频繁的设备上。
2.2 定子串电阻减压启动方式及其特点
定子串电阻减压启动方式就是在电动机启动的过程中，利用串联电阻来减小定子绕组电压，以达到限制启动电流的目的，一旦启动完毕，再将电阻短接，电动机进入全电压正常运行。这种启动方式不受电动机定子绕组接线形式的限制，并且设备简单，启动时定子电压的大小可调，因而在中小型生产机械中应用较广。但每次启动都要在电阻上消耗大量的电能，不能频繁启动、重载启动，不适宜用在某些负载大小经常发生变化的生产机械上。
2.3 自耦变压器减压启动方式及其特点
自耦变压器减压启动方式是利用自耦变压器来降低电动机启动时的电压，达到限制启动电流的目的。启动时，电影电压加在自耦变压器的一次绕组上，电动机的定子绕组与自耦变压器的二次绕组相连，当电动机的转速接近额定值时，将自耦变压器切除，电动机直接与电源相连，在正常电压下运行。
自耦变压器减压启动方式对电网电流的冲击较小，整个启动过程功率损耗小。但其费用较高，电阻结构比较复杂，设备体积庞大，并且在设计制造过程中采用非连续工作制，所以，在选择此种启动方式时，严禁频繁操作，防止电动机损坏。
3 软启动方式及其特点
软启动是运用软启动器，利用可控硅的移相调压原理来调节电源电压的导通角，使电动机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至启动结束，赋予电动机全电压。
软启动方式效果好但成本较高，在电动机启动过程中产生的谐波对电网的冲击较大，影响电网的稳定性。另外，电网的稳定性也会反过来影响可控硅元件的导通，使得可控硅的故障率提高。软启动的维护难度比较大，对维护人员的要求比较高。
4 变频器启动方式及其特点
变频器启动通过调节电源电压的频率，开始时电源电压比较低，输出的转矩较小，随着电动机的启动电源电压缓慢提高，输出转矩也相应提高，从而可以实现电动机整个启动过程平稳，不会由于电动机的负载而对电网产生大的冲击，影响整个电网的稳定性，是当今最先进的一种启动方式。
变频器启动接线简单，电动机的运行参数如额定转速、运行模式、电动机的转向等都可以通过改变变频器的设置参数简单实现。此外，变频器本身有很强的故障检测和报警功能，并且采用变频器启动的电动机很容易实现远程和本地的控制。变频器启动也有其不足，其早期的经济投入比较大，涉及电力电子技术，对维护人员的要求比较高。
5 结语
综合考虑，当直接启动符合条件时，电动机应直接启动；从安全和节能角度考虑，在经济条件允许的情况下较大功率的电动机应尽量避免采用直接启动方式，选用减压启动方式时应考虑电动机的端子电压，使其满足所拖动机械的最小转矩要求；在经济充裕的条件下，在考虑到电动机冲击和机械设备的使用寿命时，就尽量使用软启动或变频启动。■
参考文献
[1]张松林.电动机及电力拖动基础[M].北京：北京工业大学出版社，1991.
[2]周军.电气控制及PLC[M].北京：机械工业出版社，2007.
第9篇：交流电动机的应用范文
工况是指确定制冷机运行情况的温度条件。空调压缩机的运行工况包括制冷机的转速、冷凝温度、蒸发温度、节流前的温度以及压缩机的吸气压力、吸气温度等。运行工况不同时，将会影响到其制冷量、功耗和制冷系数等技术指标。
空调制冷系统的运行特性是指压缩机在允许使用条件下运行时，其制冷量和消耗功率与各种运行工况的变化关系。这种关系曲线叫运行特性曲线。从运行特性曲线可知,当冷凝温度一定时，制冷机的制冷量随着蒸发温度上升而增大；当蒸发温度一定时，制冷量随着冷凝温度的上升而减小，压缩机消耗的功率随着冷凝温度的上升而增大。
二、非独立式汽车空调运行工况与特性
汽车空调分为独立式和非独立式两种。独立式汽车空调由专用空调压缩机来驱动制冷压缩机，多用于制冷量较大的大、中型客车上，非独立式汽车空调由汽车发动机直接驱动制冷压缩机，小型客车和轿车都采用此方式。
非独立式汽车空调机的压缩机转速随着发动机的工况变化而变化，车速是非稳态变化，因此，运行工况是一个非稳定工况。由于冷凝温度、蒸发温度、转速、制冷剂的过冷度以及吸气压力都在不断变化。因此，汽车空调制冷机的性能也是随之变化的。
图1所示是汽车空调制冷系统的蒸发器温度特性。从图中可知，当冷凝温度和其他工况不变时，蒸发温度越低，空调制冷量越小，功耗越大、制冷系数越小。所以为了节能，蒸发温度不希望调得太低，一般满足舒适范围的上限为好。
图2所示是汽车空调制冷系统冷凝器温度特性。从图中可以看出，当蒸发温度和其他工况不变时，冷凝温度越高，汽车空调制冷量越小，功耗越大，制冷系数越小。所以，冷凝器安装位置很重要，距离散热器不能太近，应留有足够的间隙。
非独立式空调压缩机的制冷特性与发动机的转速密切相关，而后者又取决于汽车的运行状况。当汽车高速行驶时，发动机的转速较高，压缩机也作高速运转，压缩机排量增加，其制冷量和功率消耗都将增加。此时，冷凝器的散热条件大为改善，冷凝效果好，制冷剂过冷度增大，使汽车空调制冷量增大。相反，当汽车低速行驶，发动机处于低速运转，压缩机的转速亦很低，冷凝条件恶化，制冷量大为减小。汽车停止行驶时，冷凝器的冷凝条件恶化，制冷系数下降，压缩机吸气压力增大，压缩机功耗增加，发动机怠速负荷加重，会导致发动机和空调制冷系统的过热，加速了发动机和压缩机的磨损，缩短了它们的使用寿命。因此，在汽车空调系统中常装入有怠速继电器，用以在汽车低速或停止行驶时切断汽车空调，保护压缩机。
综上所述，如果希望汽车空调实训台架中的制冷机能够反映出汽车在高、中、低速和怠速等状态下的工作状况，关键是空调压缩机的转速必须是可以调整的，此时压缩机在不同转速下的工作状态就可反映出汽车在不同车速下，汽车空调的工作状况。
三、汽车空调实训台架的功能与作用
汽车空调的日常维护、保养以及专业维修工作，要求从业人员必须掌握好汽车空调的工作原理和专业维修技能。学校教师在20世纪90年代末期已开始研制出汽车空调实训台架，近年来亦购置了一些汽车空调实训台架。在汽车空调专业教学中，汽车空调实训台架是学生学习专业知识和训练专业技能所需的重要设备，起到以下作用：一是让学生认识汽车空调系统中的各元器件性能，掌握系统组成结构、工作原理和工作流程。二是学生可通过在台架上的专业训练，学会对空调系统和元器件的维护保养知识，掌握空调系统（元器件）故障的检测、排除专业
技能。
汽车空调实训台架的优缺点：其中一款空调实训台架是采用了汽车发动机作动力的形式，带动空调压缩机运转，可反映出汽车在各种转速下，压缩机的运行工作和特性，真实反映出汽车空调制冷效果。但该机存在教学成本不断增大（汽油价格不断上升），污染环境和噪声大的缺点，不符合当前的环保、低碳、节能型社会发展要求。其他的空调实训台架（普遍类型）是采用三相交流异步电动机作动力，带动压缩机运转。具有安静、平稳、经济、性价比好的优势，但由于电动机的转速是不变的，故空调压缩机的转速亦是固定不变，空调机的制冷只有单一效果，所以不能很好地反映出汽车在各种运行状态下，空调机的运行工况和制冷效果。
针对汽车空调实训台架的不足之处，我们需要对汽车空调实训台架进行技术改造，以适应形势的发展和教学的需要。
四、变频器在汽车空调实训台架的应用
1.变频调速工作原理
调速是工业电气自动化技术的重要组成部份。而机械调速都是通过电动机来实现的。电动机有直流电动机和交流电动机两种，直流电动机的调速容易实现，但结构复杂，维护保养繁琐。交流电动机的调速经历了定子调速、变极调速、滑差调速等方式和滑差电动机、绕线式电动机、同步电动机等，但都存在缺陷或不足。直至20世纪80年代，随着微电子技术、信息技术和电力电子技术的发展，研制推出了交流电动机最好的变频调速技术，它以优异的性能取代了其他交流电动机调速方式，成为电气传动的中枢。
变频调速技术是一种以改变电动机频率和改变电压来达到电动机调速目的的技术，根据交流异步电动机的转速表达式：
n=60f／p（l-S）=no(l-S)
式中：n—异步电动机的转速 f—异步电动机的电源频率
S—电动机转差率 p—电动机极数
从上式看，交流异步电动机的转速n取决于电机的极数和频率，而电动机的工作原理决定电动机的极数是固定不变。由于该数值不是一个连续的数值（为2的倍数，例如2、4、6），所以一般不适合和通过改变设值来调整电动机的转速。在极数p不变时均匀地改变电动机定子的供电电源频率f,可以连续改变交流异步电动机的同步转速n。（n。=60f／p）。由于稳态时转差率S很小（S=0.03～0.05），即可连续改变电动机转速n，从而达到平滑调节电动机转速的目的。另外，频率能够在电动机的外面调节后再供给电动机，这样电动机的旋转速度就可以自由控制。因此变频调速具有很好的调速性能，是一种理想的高效率、高性能的调速技术。
2.变频器及其工作特点
为实现异步电动机的变频调速，关键在于要有频率可调的变频电源，提供给为调速的电动机。现行的供电系统输送的是恒频交流电源，因此，要实现电动机的变频调速，需要能同时改变电压和频率的变频装置，该装置称为变频器。
变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电动机工作电源频率方式来控制交流电动机的电能控制装置。它由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元、微处理单元等组成，是变频技术的核心。变频器通过改变电源的频率达到改变电源电压的目的，根据电动机的实际需要来提供其所需要的电源电压，从而达到调速、节能的目的。变频器的应用具有启动电流小，启动转矩大的工作特点，能实现对交流异步电动机的软启动和变频调速，以及改变功率因数，提高运转精度。
3.变频器在汽车空调实训台架的应用
变频器能实现对交流异步电动机的软启动，变频调速、改变功率因数。具有过流、过压、过载保护等功能，将其应用于以三相异步电动机作动力源的汽车空调实训台架，如图3所示，实行变频调速控制，可使空调压缩机工作在不同速率下真实地反映出汽车空调的工作工况。
图3
如图3所示，可通过设定和调整变频器的频率来改变三相交流异步电动机的电源频率，达到改变电动机转速的目的，使汽车空调压缩机的速率发生变化。当提升频率时，电动机转速提高，汽车空调压缩机高速运转，输出功率增大，制冷量增大（相当于汽车高速状态下的空调工作状况）；反之，降低频率时，电动机转速降低，压缩机低速运转，抑制了压缩机输出功率，制冷量减小（即汽车低速下的空调状况），从而解决了空调实训台架的压缩机只有单一转速，不能全面地反映汽车空调工作的问题。
