西门子开发及运行系统软件6AV6381-2BQ07-V0
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常用变频器的主电路如操作面板。其中，L1、L2、L3输入外部三相交流电，频率恒定（我国内地为50Hz）；经过整流电路和滤波电路后，在PN两端输出稳定的直流电源；再经过逆变电路，通过有规律地通断开关元件VT，在U、V、W端输出频率和电压可调的电源给异步电动机，从而实现对根据变频器的变换环节，变频器分为交-交变频器和交-直-交变频器。交-交变频器，即将工频交流直接变换成频率电压可调的交流，又称直接式变频器。交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再把直流变换成频率电压可调的交流，又称间接式变频器，是目前广泛应用的通用型变频器。
按照主电路工作方式分类，变频器可以分为电压型变频器和电流型变频器。电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波使用的是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波使用的是电感。
按照开关方式分类，变频器可以分为PAM控制变频器、PWM控制变频器和高载频PWM控制变频器。PAM控制变频器是通过改变电压源或电流源的幅值进行输出控制的，而PWM控制变频器是在变频器输出波形的一个周期内产生一串脉宽可调的脉冲，其等值电压为正弦波，波形较平滑。高载频PWM控制变频器是一种改进的PWM控制变频器，在这种控制方式中，载频被提高到人耳可以听到变频技术的诞生背景是对交流电动机无级调速的广泛需求。随着工业自动化程度的不断提高，变频器得到了非常广泛的应用。与直接连接电网运行交流异步电动机相比，变频调速系统具有以下优点。
（1）不产生起动冲击电流
由于变频器控制电动机起动时是从0Hz开始逐渐提高，而不是突然将50Hz交流电加到电动机上，因此起动时没有冲击电流。
（2）实现灵活的软起动和制动
可以对变频器设置上升时间和下降时间，实现任意的软起动和制动。
（3）节能
在某些时候，电动机不需要全功率运行，可通过变频器设置或调节需要的工作功率，从而实现节能。
（4）提高生产效率
通过变频器调节电动机转速，通常可以提高生产效率。
（5）实现可控制动
直接接电网运行的三相交流异步电动机一般只能简单地关作为交流异步电动机的调速设备，变频器的技术参数与交流异步电动机紧密联系。熟练掌握交流异步电动机的基本知识，是灵活应用变频器实现工程项目需求的前提条件。
2.1 交流异步电动机的结构
电动机是指利用电源产生机械动力的旋转机器。电动机种类较多，根据所使用的电源种类不同，分为直流电动机和交流电动机。
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常用的交流电动机包括异步电动机（也称感应电动机）和同步电动机两类，而异步电动机按照绕组的相数分为单相异步电动机和三相异步电动机两类。
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。
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。
