雷竞技网页版研究与评论-国际期刊雷竞技苹果下载

国际科学、工程和技术创新研究杂志

菜单

ISSN在线(2319 - 8753)打印(2347 - 6710)

所有提交的EM系统将被重定向到网上投稿系统．作者被要求将文章直接提交给网上投稿系统各自的日志。

三相感应电机变频器的设计

M.Deepa
印度金奈巴拉特大学机械电子工程系助理教授。
有关文章载于Pubmed，谷歌学者

更多相关文章请访问国际科学、工程和技术创新研究杂志

国际科学、工程和技术创新研究杂志

摘要

该项目的主要目的是处理一个节能的三相异步电动机的速度控制的概念。为此，VFD(变频驱动器)用于控制附在电机上的可变负载的三相感应电机的速度。这必然会导致感应电机的最佳性能和高效率。近年来，过去两年威胁泰米尔纳德邦的一个主要问题是电力短缺。在这种情况下，应该节省不必要的能量。因此，VFD的实施有助于通过减少电机启动时发生的突然抽动来节省大量能源。设计了使用变频调速和不使用变频调速的实验装置，并展示了实验结果，以证明节能的概念。

关键字
变频驱动，三相感应电机，脉宽调制，绝缘栅双极晶体管。

介绍
变频调速是调节三相异步电动机转速的新趋势。一般来说，感应电机只有在直接连接主电源时才能以额定速度运行。然而，许多应用需要变速操作。在大多数应用中，输入功率与电机速度的立方成正比。在某些应用中，如基于感应电机的离心泵，转速降低20%可节省约50%的能源。
在当今的现代时代，有效地驱动和控制感应电机是两个重要的约束条件。随着半导体制造技术的创新，半导体的尺寸和价格大幅下降，这意味着最终用户可以使用变频驱动器(VFD)取代能源效率低的机械电机驱动和控制系统。变频器不仅可以控制电机的转速，而且可以改善电机的动态和稳态特性。此外，变频器还可以降低系统的平均能耗。

2相关工作
本文对变频传动及其节能进行了研究，并对其结果进行了仿真和电路分析，进而对电机转速的变化以及转速转矩的波形进行了分析。电压、电流。通过论文《用PLC和SCADA对变频驱动器进行监控》，了解了PLC(可编程逻辑控制器)和SCADA(监控与数据采集系统)的功能。
控制平台:大多数驱动器使用以下一个或多个控制平台:
PWM V/Hz标量控制
PWM场定向控制(FOC)或矢量控制
•直接转矩控制(DTC)。
图像
这些电机驱动器被设计成与三相感应电机一起使用。由于这些电机通常只有开/关的操作状态，如果需要多个操作速度，则需要VFD。此外，除了可选择的速度外，由于电机只看到必要的输入功率以实现理想的输出功率，整个系统的效率也得到了提高。此外，电机可以慢慢提高速度，消除巨大的启动电流峰值。测试分为两类:小型和大型功率电路。控制电路保持不变。
小规模的测试是必不可少的，因为电路在初始原型水平上的功率处理能力是不可能的。由于大的功率需求，来自International Rectifier的大型IRFP360PBF mosfet被换成了来自International Rectifier的较小开关IRF510。直流轨道被降低到10V，并从直流电源而不是整流信号获得。驱动器的测试范围为40-80 Hz。对关键节点进行探测并分析其信号。本报告中包含的捕获是小规模测试的结果。虽然由于缺少组件(PCB)而无法完成完整的大规模测试，但小规模测试是成功的。所有的信号都像预测的那样。需要进行额外的测试，但必须使用PCB组合来确保正确的连接以及适当的电源能力。
你可以把世界上的电子马达驱动器分为两类:交流和直流。电机驱动器控制电机的速度、扭矩、方向和产生的马力。直流驱动器通常控制一个分流绕线直流电动机，它有独立的电枢和磁场电路。交流驱动器控制交流感应电机，并且像直流驱动器一样控制速度、扭矩和马力
我们使用了三种不同的优化技术，
A.常规优化技术
B.基于AI的优化技术
C.基于NIA的优化技术
异步电机优化设计介绍了常规算法和基于AI和NIA的算法。传统算法主要考虑步长的影响、约束的影响、目标函数变化的影响。
VF控制为三相异步电动机开环速度控制提供了一种简单、经济的方法。未来我们可以使用低成本的VF解决方案，可以使用PIC16F7X7系列器件实现。在硬件上实现了三个专用PWM模块，是控制三相感应电机的理想选择。额外的片上资源，如多个定时器和ADC，允许用户轻松实现安全和控制功能，如电流和电压保护以及可配置的加减速时间。在速度的变化，转矩特性的VF控制揭示如下:
•启动电流要求更低。
•增加了电机的稳定工作区域。
•在基本转速下，电压和频率达到额定值。我们可以通过进一步提高频率使电机超过基本速度。
•通过控制电机的供电频率相对于时间的变化来控制电机的加减速。

3变频驱动(vfd)
变频驱动器(VFD)可用于控制三相感应电机的转速。变频驱动器是一种通过控制供电给电动机的电力频率来控制交流电动机转速的系统。VFD的三个基本组成部分是:
整流器
•DC总线
逆变器
A.VFD类型:
以下列表给出了机械，电气和液压VFD的例子(许多都有相当大的机械内容，需要定期维护):
1.机械驱动。
a.可调轮带传动。
b。离合器。
c.牵引传动。
2.电机驱动器。
a.涡流离合器。
b.直流(旋转和固态)。
c.固态真空。
d.Multi-speed马达。
3.流体驱动器。

b .为什么要买VFD?
机械、电气和流体动力可调速度驱动器可提供上述一些好处
没有一个结合了VFD的所有优点:
1.标准感应电机，变速，流量大。
a.过程控制的改进。

b.节约能源。
2.降低电压启动特性。
a.软启动/平稳加速。
b.减少设施的供电问题。
c.降低电机发热和应力。
3.与标准交流感应电机配套使用。
对于工业用途，电力要输送到更大的距离，因此需要交流电源来驱动电机。变频器中的整流器用于将输入的交流电源转换为直流电源。有3对整流器组合，用于将三相交流转换为直流。通常使用6、12或18个二极管来实现这一目的。整流器可以使用二极管、可控硅整流器(SCR)或晶体管整流电源。当电流流过整流器后，它被存储在直流母线上。直流母线包含电容，接受整流器的功率并存储它，最后通过逆变器部分输出功率。
直流驱动器仍然盛行于驱动器行业，占市场的40%左右。VFD性能在最近有了很大的提高，直流驱动器经常被交流机器所取代，这提供了额外的好处。有一些应用，特别是非常大的、大功率的、低速的驱动器，在未来的许多年里，直流将被使用。直流母线也可以包含电感器，直流链路，扼流圈，或类似的项目，增加电感，从而平滑输入电源到直流母线。VFD的最后一部分被称为“逆变器”。逆变器包含晶体管，可向电机输送电力。“绝缘栅双极晶体管”(IGBT)是现代vfd中常用的一种晶体管。IGBT每秒可开关数千次，并精确控制输送到电机的功率。为了达到上述目的，igbt使用了一种名为“脉宽调制”(PWM)的方法来模拟电机所需频率的电流正弦波。电机转速(rpm)取决于频率。 Varying the frequency output of the VFD controls motor speed. The speed of the motor is given by,
转速(rpm) =频率(赫兹)× 120 / no。的波兰人

Iv. vf控制
感应电机的转速与供电频率和电机的极数成正比。由于磁极的数量在设计上是固定的，所以改变感应电机转速的最佳方法是改变电源频率。感应电机产生的转矩与施加电压与供电频率的比值成正比。通过改变电压和频率，但保持他们的比率恒定，产生的扭矩可以在整个速度范围内保持恒定。
五、实验设置
使用变频器节能的实验装置如图1所示。所使用的各种部件有变频驱动器(电机，控制器，操作界面，VF控制)，三相感应电机，电能表，电流互感器，定时器，钳位表。

VI.WORKING原则

a .定子和转子的相互作用:
三相感应的速度和转矩控制可以通过VF控制实现。电机的两个基本部件是转子和定子，它们通过磁相互作用工作。定子是按特定模式缠绕的铁片，以提供从北到南的磁场。同样地，也会有若干极对用于产生交变磁场。磁极的数量和施加的频率决定了速度，但公式中包含了一个叫做“滑移”的效应。转差是转子转速与定子旋转磁场之间的差值。电子变频器是本实验中使用的性价比最高的变频器。

b .实验装置的工作:
按照电路图连接所有部件。最初，在没有VFD的情况下，电路被启用，并测量启动和运行电流。然后利用变频器进行实验，在变频器中编写节能程序。由于变频器的安装，电机从最低到最高逐渐启动。在进行实验后，结果公布在表1所示的表格中

7使用变频器节约能源
VFD中提供了自动节能操作，自动控制电机的供电电压，以最大限度地减少电机和逆变器的总功率损失。根据电机或负载特性，此功能可能无效。因此，在实际应用到我们的电力系统之前，我们已经检查了节能的优势。此特性仅适用于恒速操作。在加速/减速期间，逆变器将根据F37的数据，以手动转矩增加或自动转矩增加的方式运行。如果开启了汽车节能操作，对电机转速变化的响应可能会较慢。此特性可能不适用于需要快速加速/减速的系统。自动节能功能仅在基频为60hz及以下时使用。如果将基频设置在60hz或更高，则会有很少或没有节能优势。自动节能运行设计为在频率低于基频的情况下使用。 If the frequency becomes higher than the base frequency, the auto energy saving operation will be invalid.

A.User好处:
一台机器可以覆盖所有应用程序。
降低备件成本。
●技术人员使用的不同变种更少。
*可能的普遍削减是成本:提高产量。
可交换性。

B.Advantages:
长寿。

●可提供高防护等级。
高效:80%以上。
全球范围内都有现成的替代品。
*活动部件最少，维护成本低。
•启动扭矩大，适用范围广。
•很容易逆转。
成本低。

C.Benefits简介:
改进的控制。
减少植物磨损。
低负荷时运行更安静。
减少抱怨。
-降低运营成本。
-降低运营成本。

d .为什么要买VFD?
机械、电气和流体动力可调速度驱动器可提供上述一些好处。
机械、电气和流体动力可调速度驱动器可提供上述一些好处。
a.过程控制的改进。
a.过程控制的改进。
b.节约能源。
2.降低电压启动特性。
a.软启动/平稳加速。
b.减少设施的供电问题。
c.降低电机发热和应力。
3.与标准交流感应电机配套使用。

F.VFD特点:
自动重启。
快速搜索。
:超速。
过力矩保护。
防止失速。
模拟或数字控制。
图像

8应用变频
行业细分非常重要，因为许多应用程序都是特定于行业的。以下是VFD在不同行业的一些经典应用:
·暖通空调、风扇、泵。
食品加工:搅拌器、搅拌器、食品运输输送机、包装和装瓶机、制备机(切片机、切丁机、切割机)、挤出机、风扇和泵。
•石油化工:深井泵、油田采油、局部配泵、风机和泵。
采矿和金属:再热炉、冷却床、进/出工作台、风扇和泵。
纸浆和造纸/森林生产商:洗衣机，窑，切割机，削片机，锯，磨砂机，剥皮机，去皮机，风扇和泵，真空清除系统。
机床:更换主轴传动，磨床，锯子，车床，刀具定位传动，平衡机，风扇和泵。
运输:物料搬运输送机、起重机和起重机、小型车辆驱动器、风扇和泵。
任何可以通过改变速度或流量来改进的机器或过程都是VFD的候选对象。

9结论
因此，寻求电力可再生能源的现代世界需要动力的概念，这可以通过使用变频调速控制的概念来实现三相感应电机的速度控制。采用PWM变频驱动技术，可以实现一种适合于精确控制电机的VF方案。在用于满足所有基本需求的电机和泵的行业中，可以使用变频器控制的电机，从而实现更高的节能。此外，与VFD一起使用的额外资源，如定时器和运行灯，提供了更大的安全性和保障措施，防止电流和电压的突然骤升。利用MATLAB-SIMULINK可以建立类似的实验装置，这有助于建立一个大规模的变频器控制系统。

X.SNAPSHOT
通过实际实验装置，说明了三相异步电动机在有和没有变频调速情况下的节能理念。

A.Vibration:
虽然一个现代的变频器产生良好的电流波形，有少量的额外振动产生在电机。因此，有可能在运动寿命的小减少。然而，电机通常安装在不适当的框架或机械有振动的趋势。因此，绕组的预期寿命受安装的影响远远大于VFD。

B.Ventilation:
VFD的安装应该对电机通风没有影响，因为这是一个纯粹的机械功能。然而，VFD往往会导致电机运行温度略高于由商业电源驱动:通常为5华氏度。通常情况下，这是在电机的设计极限内，并且没有从温度的小增加的不利影响。

c .额定温升:
通常情况下，电机在铭牌条件下满载时，环境温度为104°F，温升可达176°F。由于VFD应用引起的额外温升仅为5°F，经验表明，大多数电机选择80%的设计容量，很少在104°F的环境温度下运行。同样，当由vfd驱动时，对电机的预期寿命几乎没有影响

负载(占空比):
一般来说，小到5或10马力的小型电机每小时可以承受多次启动，通常是100-200次，而不会过热。电机温度的升高超过了持续运转的电机所达到的温度。

e .供电频率:
电机设计频率通常为50或60个周期。当VFD驱动电机时，通常是为了控制电机转速。
图像

F.Terminal电压:
VFD直接控制电机端电压。VFD的总体控制策略包括提供该功能的设计。由于电机终端电压对电机性能有很大的影响，制造商在各种条件下都在努力优化电压控制。

G.Further保护:
在所有操作条件下，变频器监控电机的速度和负载。这些条件的模型不断更新，并根据标准可接受限度进行检查。如果超过这些限制，则电机处于过载状态。除非这个过载被消除，VFD决定跳闸驱动器以保护电机。如果该电机型号不能提供所需的保护水平，VFD可以通过内部热敏电阻直接测量电机温度。

参考文献













1793 - 1802。
全球科技峰会