上海西门子SITOP电源中国经销商

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一般来说，作为机械和装置的动力源，多数采用三相交流异步电动机，其外观和内部结构如操作面板。

图2-1 三相交流异步电动机结构

a）外观 b）内部结构

三相交流异步电动机主要包括定子（固定部分）和转子（旋转部分）两个基本部分。其中定子主要包括定子铁心和定子绕组（也称定子卷线或定子线圈），定子绕组分为三组，也称三相定子绕组；转子主要包括转子铁心和转子绕组，转子铁心装在转轴上。

2.2 交流异步电动机的工作原理转差率、极数和电磁转矩

（1）转差率

在异步电动机旋转过程中，转子的旋转速度n（电动机的转速）比旋转磁场的旋转速度n0 （同步转速）要小。同步转速n0与电动机的转速n之间的差值（n0-n）与同步转速n0的比值称为异步电动机的转差率，用S表示，见式（2-1）。

转差率S是分析异步电动机运行情况的主要参数。通常异步电动机在额定负载时，n接近n0 ，故转差率很小，约为0.015～0.060。

（2）极数和极对数

三相交流异步电动机每组定子绕组都会产生N和S磁极，而每相定子绕组所含有的磁极个数就是极数。由于磁极总是成对出现的，所以电动机有等偶数极数。

而极对数（也称磁极对数）则是极数的一半，例如，如果每相定子绕组只有一个线圈，三组绕组在空间的相位差则旋转磁场只有一对磁极，如果把定子铁心的槽数增加1倍，在绕组的布置上使每相定子绕组分成2组，而每组绕组的首端与首端、末端与末端均在空间相差60°，每组绕组的首末两端在空间分布相隔90°，则旋转磁场具有两对磁极，Km是仅与电动机结构有关的常数；是旋转磁场每极磁通I2为转子电流；为转子回路的功率因数。

电磁转矩的另外一个表达式见式该表达式表示电磁转矩T与转差率S的关系，曲线通常叫做T-S曲线。

浔之漫智控技术（上海）有限公司（xzm-wqy-sqw）

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式中，K为电动机结构参数，是一个与电源频率有关的常数；为定子绕组相电压，即电源电压；R2为转子每相绕组的电阻；X20为电动机不动时转子每相绕组的感抗。

2.4 机械特性

异步电动机的机械特性是表征转子转速与电磁转矩T之间关系的特性，机械特性分为固有机械特性和人为机械特性。电动机在出厂时，通常将电动机正常工作的运行条件用额定值来表示，并将大部分数据标明在电动机的铭牌上。使用电动机前，需要看清楚铭牌上的数据，以保证电动机在正常的工况下运行。

电动机的铭牌通常标有下列数据。

1）型号：生产厂家为不同电动机制定的相应代号。电动机型号一般由电动机类型代号、电动机特点代号、设计序号和励磁方式代号等组成。例如电动机类型代号Y表示异步电动机。

2）额定功率PN：在额定运行条件下，电动机轴上输出的机械功率。

3）额定电压UN：在额定运行条件下，定子绕组端应加的线电压值。一般规定电动机的外加电压不应高于或低于额定值的5%。

4）额定频率f：在额定运行条件下，定子外加电压的频率（f=50Hz）。

5）额定电流I：在额定频率、额定电压和转轴输出额定功率的条件下，定子的线电流值。若标有两种电流值（例如10.35/5.9 A），则它们是对应于定子绕组为△/联结的线电流值。

6）额定转速n：在额定频率、额定电压和转轴输出额定功率的条件下，电动机的转速。与此转速相对应的转差率称为额定转差率SN。

7）工作方式。电源电压是380 V，则需要定子绕组使用星形联结；当输入电源电压是220 V，则需要定子绕组使用三角形联结。如果电动机铭牌上给出的额定电压为380 V，则定子绕组需要使用三角形联结。

2.7 三相异步电动机的调速方法

三相异步电机的调速是指在同一负载下，人为改变电动机的转速。根据式（2-1）和式（2-2），可以推导出异步电动机的转速公式，见式（2-12）。因此，异步电动机的调速方法有3种：改变电动机定子绕组的极对数p、改变供电电源频率f、改变电动机的转差率S。

根据式（2-4），当转矩一定时，改变定子绕组相电压U或转子电路串接电阻，将引起转差率S的改变。因此，可以通过改变定子绕组相电压U或在转子电路中串接电阻的方法来改变转差率S，从而实现恒转矩调速。

（1）改变定子绕组相电压调速

在定子电路中串接电阻（或电抗）和用晶闸管调压，属于通过改变定子绕组相电压从而改变电动机转差率的调速方法。根据改变异步电动机定子电压时的机械特性，n0、Sm不变，Tmax随电压降低成平方比例下降。对于恒转矩性负载TL，其调速范围很小；对于离心式通风机型负载，其调速范围稍大。

这种调速方法可实现无级平滑调速，但降低电压时，转矩按电压的平方比例减小，机械特性变软，调速范围不大。

（2）转子电路串接电阻调速西门子 G120变频器采用模块化设计，配置灵活，，适用于泵送、通风、压缩及移动等过程加工，在通用机械制造以及汽车、纺织和包装行业得到广泛应用。

3.1 西门子变频器产品

根据使用范围和工艺需求的不同，西门子变频器分为低压变频器、高压变频器和直流变频器。

低压变频器主要包括SINAMICS V高品质变频器系列、SINAMICS G高性能单机驱动变频器系列及SINAMICS S高性能单/多机驱动变频器系列，另外还有MICROMASTER通用型变频器、SIMOVERT MASTERDRIVE工程型变频器及用于 SIMATIC ET200 IO 站的变频器，以及SIMODRIVE变频器系统、Loher DYNAVERT专用型驱动系统及SINAMICS大功率光伏电站专用逆变单元等。

高压变频器包括适用于电压等级为2.3～11 kV的各种不同SINAMICS系列变频器，例如SINAMICS系列的GH180、GM150、SM150、GL150和SL150等。

直流变频器包括SINAMICS DCM、SIMOREG DC-MASTER和SIMOREG CM等，应用于直流电压场合。

3.1.1 SINAMICS系列驱动产品

在西门子变频器产品中，SINAMICS系列驱动产品是西门子变频器新的驱动平台，其类型及应用见表3-1。

表3-1 SINAMICS系列驱动产品的类型及应用250kW。G1Tecnomatix Process Simulate是西门子公司推出的一款工艺仿真软件，简称Process Simulate，又称PDPS。Process Simulate可促进企业范围内制造过程中的信息协同与共享，以减少工作量和节约时间。Process Simulate可在虚拟环境中进行生产试运行，以及在整个过程生命周期中模拟现实过程，从而提高过程质量。Process Simulate可提供汽车制造的全套解决方案，主要解决汽车制造管理、白色规划问题、车身焊接生产线的模拟验证和虚拟调试。PLC由CPU模块、输入模块和输出模块、电源等组成。CPU模块又称基本模块和主机，是一个完整的控制系统，它可以单独完成一定的控制任务，主要功能是采集输入信号、执行程序、发出输出信号和驱动外部负载。

（1）CPU模块的组成

CPU模块由中央处理单元、存储器单元、输入输出接口单元以及电源组成。

①中央处理单元　中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU是PLC的核心，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。

CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU按照系统程序赋予的功能接收并存储用户程序和数据，检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并且能够诊断用户程序中的语法错误。