时间：2023-05-31 09:42:23
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇交流电动机的应用，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：变频；变转差率；开环和闭环控制
中图分类号：U264.91+3.4文献标识码：A
交流电动机调速方法近年来得到了广泛的应用，它的惯量小、结构设计简单、可在恶劣环境中使用，并且维护检修比较方便、容易实现高速化、高压化以及大容量化，还具有非常明显的成本优势。交流电动机调速技术因其具有优质、节电、降耗、增产的特点已经逐渐成为我国电气传动的中枢。
虽然交流电动机调速方法在现实使用中具有明显的优势，但是由于很多企业和部门对于交流电动机调速的方法缺乏明确的判断和认识，对于各种调速方案的使用条件和优缺点认识不够，在使用过程中出现了一系列的问题，不能使各种调速方案的作用得到最大化的发挥。为了避免这些问题的出现和蔓延，也为了进一步提高对于交流电动机调速方法及其控制方案的理解，本文从交流电动机调速的基本方法及其装置入手，对交流电动机的调速控制方法及其 特点进行了详细的分析，并研究了各类交流电动机的调速控制方案的适用场合和条件，为交流电动机调速方案作用的最大化发挥提供了参考和指导。
1 交流电动机调速方法阐述
根据交流电动机的基本转速公式(下式(1)、(2))可以发现只要改变转差率S、交流电机供电率F以及极对数P中的任意一个交流电机的转速就会发生改变，由此引出了三最基本的调节电机转速的方法，即常说的变频调速(改变频率f1)、变转差率调速（改变s）、变极调速（变极对数p）三种调速方式。
同步电动机转速公式：N0=60F/P(1)
异步电动机的转速公式：N=N0(1-S)=60F/P(1-S) (2)
式中： P为极对数；
F为频率；
S为转差率（0～3%或0～6%）。
由于电机供电率F的改变比转差率S和极对数P的改变要简单得多，所以变频调速在实际中比另外两种调速方式的应用要广泛的多，特别是近年来静态电力变频调速器的迅速兴起和发展促使了三相交流电动机变频调速成为当前电气调速的主流。总的来说，交流电动机的调速方法有不改变同步转速和改变同步转速两种方式。基于此，在生产实际中，不改变同步转速的调速方法有应用油膜离合器、液力偶合器、电磁转差离合器等调速以及绕线式电动机的串级调速、斩波调速以及转子串电阻调速。我们还应该注意到仅仅改变电动机的频率不一定能获得良好的变频特性，还需要对对电压做出调整，以便使磁通保持在一个恒定位置。
2各种调速方法及其装置的特征分析
（1）变频调速
变频调速是一种改变同步转速的调速方法，它的主要装置是能够改变电源频率的变频器。一般有两大类变频器：交流－交流变频器以及交流－直流－交流变频器，而我国使用的是后一种变频器。它的主要特点如下表1所示：
表1 变频调速的主要特点
（2）转子串电阻调速
转子串电阻调速的原理是转子串电阻加大了电动机的转差率，因而串入的电阻越大就会使转速越低，对设备的要求比较简单，但是在使用过程中会产生热量。它的主要特点如下表2所示：
表2 转子串电阻调速的主要特点
（3）定子调压调速
定子电压的改变会产生一系列机械特性各异的曲线，进而产生不同转速。但是电压的平方正比于电动机的转矩决定了该方法的调速范围不大。基于此，在实际应用中有人提出了转子电阻值大的笼型电动机或者在绕线式电动机上串联频敏电阻能够扩大其调速范围的观点，并得到了证实。调压调速的核心设备是一个能使电压发生改变的电源，主要有晶闸管调压、自耦变压器、串联饱和电抗器等几种，其中以第一种调压方式为最好。它的主要特点如下表3所示：
表3 定子调压调速的主要特点
（4）串级调速
串级调速是通过在绕线式电动机转子回路中联入可变附加电势来改变电动机转差的一种调速方法。在这个过程中可变附加电势对于转差功率的吸收能力决定了串级调速的程度，并且根据吸收方式的不同，串级调速又可分为晶闸管串级调速、机械串级调速以及电机串级调速三种形式，第一种为最常用的形式。它的主要特点如下表4所示：
表4 串级调速的主要特点
（5）变极调速
该种方法主要是针对笼型电动机而言的，它改变的是定子绕组的接线方式，因此设备要求比较简单。它的主要特点如下表5所示：
表5 变极调速的主要特点
参考文献
[1] 周志敏，周纪海，纪爱华.变频调速系统设计及维护[M].北京：中国电力出版社，2007：76.
[2] 王晓明.电动机的单片机控制(第二版)[M].北京：北京航空航天出版社，2007：157-158.
本文主要针对我矿副井绞车原交流电动机和现改造后的高速直流电动机的性能特点进行分析比较并简单介绍我矿副井绞车现采用的1250KW的直流提升机电控系统。以及高速直流电动机的常见故障及现场日常维护的方法，从而实现我矿副井绞车的安全和高性能运行。
关键词：交流电机 直流电机 电控系统 故障与维护
一、概述
随着中国经济的快速发展，各种能源的需求量不断加大，为了适应发展的需要，煤炭作为目前中国的重要能源，必须加大自身的产量，这样就造成了原有副井绞车交流电动机的各种弊端暴露出来，为了满足我矿产煤量的不断加大对副井绞车运输能力的需求，现用高速直流电机代替原有的交流电机。直流高速电机具有优良的转矩速率特性并能在大范围内平滑的调速，很好的适应了运输能力增加的需求。
二、交流电动机和直流电动机的简介
1.原副井绞车交流电动机简介
我矿副井绞车原交流电动机型号JRZ1000-12，功率1000KW，总重10700Kg，1987年投入使用。随着我矿的生产能力不断的提高，该电动机在运行过程中出现故障种类很多而且出现故障频率也较高，
电气故障主要有定子绕组单向运行、定子绕组首尾反接、三相电流不平衡、绕组过热等。
2.原副井绞车交流电动机的具体缺点
2.1能耗大、控制方式落后
原副井绞车系统采用高压交流电机切电阻控制方式，提升过程中多余电能通过电阻箱转换为热能。电力资源极大浪费。
原副井绞车控制系统由于控制方式所限速度阶越式变化。提升速度不能由绞车司机控制随意调整，速度不稳定，受负载影响比较大。随着生产任务的不断加大，副井绞车系统工作任务也不断增大，从而使受负载影响大的缺点不断发生。
2.2抱闸系统不完善、维护工作量大
原副井绞车系统的抱闸系统频繁参与绞车减速控制，使闸盘的磨损异常大，不利于闸盘保养和维护。原副井绞车电控系统柜体较多，自动化程度不高、故障率高、噪音大，从而增大了维护的工作量而且不满足生产的增大的要求，影响生产任务的顺利完成，增大了完成单位生产任务所需要的时间。
三、高速直流电动机在副井绞车中的应用效果
经过我矿及运转队专业技术人员的不断研究并且经过我矿领导的审核最终决定用控制更加方便、性能更加优良的高速直流电动机代替原有的交流电动机，并更换了原有的控制系统采用了更先进的自动控制系统，使我矿副井绞车的控制更加的精密、更加的趋于完善。高速直流电动机具有优良的转矩速率特性并能在大范围内平滑的调速，很好的适应了我矿运输能力增加的需求。我矿现副井绞车高速直流电动机为上海电气集团电机厂有限公司生产。
主电动机数据：
主电动机型号：Z710-400型直流电动机
主电动机功率：1250kW，750V；580rpm。
电枢电压：750V，电枢电流： 1773A。
励磁电压：220V。
过载能力：2倍额定电流60秒，切断电流2.25倍额定电流，总重10000Kg。
高速直流电动机具有优良的转矩速率特性并能在大范围内平滑地调速。能够满足我矿生产任务不断加大的需求。电控系统应用方案
1.高压供电系统
提升机房两回～6kV ，50HZ电源分别引自矿井工业场地变电所6kV不同母线段，由两路高压电缆分别引向提升设备的高压进线柜，一路工作，一路备用，故障后手动切换。两路进线互为闭锁。选用GG—1ZF型封闭式高压开关柜，高压开关柜按4台配置：高压进线柜2台：提供双进线电源，电缆下进线；主整流变供电2台。
2.电控系统主回路传动系统
提升机的驱动装置应能够适应提升机的各种工作情况，按照预定的速度和提升要求实现平稳地启动、运行、减速、制动、停车。在整个循环中，应使钢丝绳的振动最小，井口停车必须准确无误误差不超过±20mm。驱动电动机及其供电装置应有足够的过载能力，以适应副井提升负载变化大的特点。最大过载能力不低于额定值的2倍。
调节系统采用SIEMENS 6RA70装置实现数字式速度、电流、位置闭环控制，全数字调节的动、静态技术性能满足提升机四象限运行要求，并满足提升工艺要求的过载能力和安全系数，具有优良的动、静态品质指标。
3.上位监控系统
工控机和彩色终端组成上位机监控系统，监控系统通过与PLC通讯采集数据实现多画面实时监控，多参量数码及曲线显示和记录，各种故障的报警及记录。
监控画面主要有；电控系统构成，系统状态图，速度曲线，电流曲线，图形化安全回路图，当前故障报警，历史故障记忆，故障判断及诊断，生产报表的完整资料。
四、采用高速直流电动机所带来的好处
1.降低了能量损耗
原副井绞车系统采用高压交流电动机切电阻控制方式，提升过程中多余电能通过电阻箱转换为热能。电力资源极大浪费。
副井绞车更换为高速直流电动机电控系统后克服了能耗问题。
2.控制方式得到了提高
原副井绞车控制系统由于控制方式所限速度阶跃式变化。提升速度不能由绞车司机控制随意调整，速度不稳定，受负载影响比较大。随着生产任务的不断加大，副井绞车系统工作任务也不断增大，从而使受负载影响大的缺点不断发生。
副井绞车更换为高速直流电动机电控系统后。高速直流电控系统采用无极调速控制方式，绞车提升过程中，提升速度由绞车司机控制随意调整。加/减速时速度平稳变化。速度不受负载所影响。
3.抱闸系统得到了优化
原副井绞车系统的抱闸系统频繁参与绞车减速控制，使闸盘的磨损异常大，不利于闸盘保养和维护。
高速直流电控系统报闸系统只起到定位作用。不参与速度控制。减小了闸盘的磨损，提高了闸盘的使用率，节约了大量的资金。
4.减小了维护工作量
原副井绞车电控系统柜体较多，自动化程度不高、故障率高、噪音大，从而增大了维护的工作量而且不满足生产的增大的要求，影响生产任务的顺利完成，增大了完成单位生产任务所需要的时间。
高速直流电控系统柜体少，自动化程度高，故障率低，噪声小。提高了系统长时间稳定运行的能力，保证了我矿副井绞车的运输能力。
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.
关键词：异步电机；工作原理；运行维护
中图分类号：TM343 文献标识码：A
收录日期：2014年5月14日
电能是国民经济中应用最广泛的能源，而电能的生产、传输、分配和使用等各个环节都依赖于各种各样的电机；电力拖动是国民经济各部门中采用最多最普遍的拖动方式，是生产过程电气化、自动化的重要前提。由此可见，电机及电力拖动在国民经济中起着极其重要的作用。
一、电机的分类
（一）按工作电源分类。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。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。
（二）按结构及工作原理分类。电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。
（三）按起动与运行方式分类。电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。
（四）按用途分类。电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其他通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。
（五）按转子的结构分类。电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。
（六）按运转速度分类。电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。
二、电动机技术发展现状
电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械。在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单、调节性能好、耗损小，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。
按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。
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生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以20世纪以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。
虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制（如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限制。所以，在20世纪六十年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是七十年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。此外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。
三、异步电机的发展
异步电机是一种交流电机，也叫感应电机，主要作电动机使用。它有如下优点：结构简单、运行可靠、制造容易、价格低廉、坚固耐用，而且有较高的效率和相当好的工作特性。异步电机主要的缺点是：目前尚不能经济的在较大范围内平滑调速以及它必须从电网吸收滞后的无功功率，虽然异步电机的交流调速已有长足进展，但成本较高，尚不能广泛使用；在电网负载中，异步电机所占比重较大，这个滞后的无功功率对电网是一个相当重的负担，它增加了线路损耗、妨碍了有功功率的输出。当负载要求电动机容量较大而电网功率因数又较低的情况下，最好采用同步电动机来拖动。
异步发电机的发展对发电机产业产生了较大的冲击力。主电容器是用来使发电机建立空载电压的电容器，一般是将它们联结成一组，并接于发电机出线端。附加电容器要根据实际负荷的大小进行投，所以它们必须分成若干组分别接入电路。附加电容器是用来使发电机由空载至满载，维持发电机额定电压不变的电容器。
2010年我国异步发电机行业面对新的发展形势，因为新进入企业不断增多，上游原材料价格持续上涨，发电机租赁行业发展的也相当不错。导致行业利润降低，因此我国异步发电机行业市场竞争也日趋激烈。必需并联恰当数值的励磁电容。固然受金融危机影响使得异步发电机行业近两年发展速度略有减缓，但跟着我国国民经济的快速发展以及国际金融危机的逐渐消退，我国异步发电机行业重新迎来良好的发展机遇。异步发电机在水轮机的驱动下，当其转速达到额定值时，利用其剩磁建立微小的剩磁电压。
异步电念头加上适量的电容器，便成为一台异步发电机，也就是将所需要的电容器，并接在异步电念头定子出线端即可。对于感性负荷则应将其附加电容器并接在负荷之上，随负荷的投入而投入。面临这一现状，异步发电机行业业内企业要积极应对，注重培养立异能力，不断进步自身出产技术，加强企业竞争上风，与此同时异步发电机行业内企业还应全面掌握该行业的市场运行态势，不断学习该行业最新出产技术，了解该行业国家政策法规走向，把握同行业竞争对手的发展动态，只有如斯才能使企业充分了解该行业的发展动态及自身在行业中所处地位，并制定准确的发展策略以使企业在残酷的市场竞争中取得领先上风。
关键词：交流调速；半导体；电动机；变频
提高交流传动系统的性能，国内外有关研究工作正围绕以下几个方面展开：采用新型功率半导体器件和脉宽调制（PWM）技术 采用新型功率半导体器件和脉宽调制（ ） 功率半导体器件的不断进步，尤其是新型可关断器件，如 BJT（双极型晶体管） 、 MOSFET（金属氧化硅场效应管） 、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的实用化，使得开关高频 化的 PWM 技术成为可能。目前功率半导体器件正向高压、大功率、高频化、集成化和智能 化方向发展。典型的电力电子变频装置有电压型交-直-交变频器、电流型交-直-交变频器和 交-交变频器三种。 电流型交-直-交变频器的中间直流环节采用大电感作储能元件， 无功功率 将由大电感来缓冲，它的一个突出优点是当电动机处于制动（发电）状态时，只需改变网侧 可控整流器的输出电压极性即可使回馈到直流侧的再生电能方便地回馈到交流电网， 构成的 调速系统具有四象限运行能力， 可用于频繁加减速等对动态性能有要求的单机应用场合， 在 大容量风机、泵类节能调速中也有应用。电压型交-直-交变频器的中间直流环节采用大电容 作储能元件，无功功率将由大电容来缓冲。对于负载电动机而言，电压型变频器相当于一个 交流电压源，在不超过容量限度的情况下，可以驱动多台电动机并联运行。电压型 PWM 变 频器在中小功率电力传动系统中占有主导地位。 但电压型变频器的缺点在于电动机处于制动 （发电） 状态时， 回馈到直流侧的再生电能难以回馈给交流电网， 要实现这部分能量的回馈， 网侧不能采用不可控的二极管整流器或一般的可控整流器， 必须采用可逆变流器， 如采用两 套可控整流器反并联、采用 PWM 控制方式的自换相变流器（“斩控式整流器”或 “PWM 整 流器”） 。网侧变流器采用 PWM 控制的变频器称为“双 PWM 控制变频器”，这种再生能量回 馈式高性能变频器具有直流输出电压连续可调，输入电流（网侧电流）波形基本为正弦，功 率因数保持为 1 并且能量可以双向流动的特点， 代表一个新的技术发展动向， 但成本问题限 制了它的发展速度。通常的交-交变频器都有输入谐波电流大、输入功率因数低的缺点，只 能用于低速（低频）大容量调速传动。为此，矩阵式交-交变频器应运而生。矩阵式交-交变 频器功率密度大，而且没中间直流环节，省去了笨重而昂贵的储能元件，为实现输入功率因 数为 1、输入电流为正弦和四象限运行开辟了新的途径。 随着电压型 PWM 变频器在高性能的交流传动系统中应用日趋广泛，PWM 技术的研究 越来越深入。
普通 PWM 变频器的输出电流中往往含有较大的和功 率器件开关频率相关的谐波成分， 谐波电流引起的脉动转矩作用在电动机上， 会使电动机定 子产生振动而发出电磁噪声， 其强度和频率范围取决于脉动转矩的大小和交变频率。 如果电 磁噪声处于人耳的敏感频率范围， 将会使人的听觉受到损害。 一些幅度较大的中频谐波电流 还容易引起电动机的机械共振，导致系统的稳定性降低。为了解决以上问题，一种方法是提 高功率器件的开关频率， 但这种方法会使得开关损耗增加； 另一种方法就是随机地改变功率 器件的导通位置和开关频率，使变频器输出电压的谐波成分均匀地分布在较宽的频带范围 内，从而抑制某些幅值较大的谐波成分，以达到抑制电磁噪声和机械共振的目的，这就是随 机 PWM 技术。
应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代控制理论 应用矢量控制技术、直接转矩控制技术及现代 现代控制理论 交流传动系统中的交流电动机是一个多变量、 非线性、 强耦合、 时变的被控对象， VVVF 控制是从电动机稳态方程出发研究其控制特性，动态控制效果很不理想。20 世纪 70 年代初 提出用矢量变换的方法来研究交流电动机的动态控制过程， 不但要控制各变量的幅值， 同时 还要控制其相位， 以实现交流电动机磁通和转矩的解耦， 促使了高性能交流传动系统逐步走 向实用化。 目前高动态性能的矢量控制变频器已经成功地应用在轧机主传动、 电力机车牵引 系统和数控机床中。此外，为了解决系统复杂性和控制精度之间的矛盾，又提出了一些新的 控制方法，如直接转矩控制、电压定向控制等。尤其随着微处理器控制技术的发展，现代控 制理论中的各种控制方法也得到应用， 如二次型性能指标的最优控制和双位模拟调节器控制 可提高系统的动态性能，滑模（Sliding mode）变结构控制可增强系统的鲁棒性，状态观测 器和卡尔曼滤波器可以获得无法实测的状态信息，自适应控制则能全面地提高系统的性能。
广泛应用微电子技术 广泛应用微电子 电子技术 随着微电子技术的发展， 数字式控制处理芯片的运算能力和可靠性得到很大提高， 这使 得全数字化控制系统取代以前的模拟器件控制系统成为可能。 目前适于交流传动系统的微处 理 器 有 单 片 机 、 数 字 信 号 处 理 器 （ Digital Signal Processor--DSP ） 专 用 集 成 电 路 、 （Application Specific Integrated Circuit--ASIC）等。
开发新型电动机和无机械传感器技术 交流传动系统的发展对电动机本体也提出了更高的要求。 电动机设计和建模有了新的研 究内容，如三维涡流场的计算、考虑转子运动及外部变频供电系统方程的联解、电动机阻尼 绕组的合理设计及笼条的故障检测等。
为了更详细地分析电动机内部过程， 如绕组短路或转子断条等问题， 多回路理论应运而生。 随着 20 世纪 80 年代永磁材料特别是钕铁硼永磁的发 展， 永磁同步电动机（Permanent-MagnetSynchronous Motor--PMSM）的研究逐渐热门和深 入，由于这类电动机无需励磁电流，运行效率、功率因数和功率密度都很高，因而在交流传 动系统中获得了日益广泛的应用。此外，开关变磁阻理论使开关磁阻电动机 （Switched Reluctance Motor--SRM） 迅速发展， 开关磁阻电动机与反应式步进电动机相类似， 在加了转子位置闭环检测后可以有效地解决失步问题，可方便地起动、调速或点控，其优良 的转矩特性特别适合于要求高静态转矩的应用场合。 在高性能的交流调速传动系统中， 转子 速度（位置）闭环控制往往是必需的。
参考文献：
[1]《计算机操作系统教程》张尧学清华大学出版社（第二版）
关键词：三相异步电动机；通用变频器；PWM技术；全数字化控制系统
中图分类号：TM921
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）21-0010-03
近年来，随着能源日益减少，新型节电设备的不断更新和科学技术的飞跃发展，合理化的设计和节电设备的日益广泛应用，给人们工作和生活带来了更多的方便。
1 交流电动机调速系统的发展过程
1.1 交流电动机励磁调速
早期用原动机来驱动一台发电机，而通过控制发电机的励磁来调节发电机的输出电压，借此来调节被驱动电机的转速和电机有功功率输出，还可以关闭和起动电机。
1.2 电流电动机可控整流调速
随着科学技术不断发展，发明了通过晶闸管的导通时间来控制电压（可控整流技术）。首先是调速系统响应速度得到了很大提高，并且很好地解决了低速情况下的电流断续问题。可控硅调速是用改变可控硅导通角的方法来改变电动机端电压的波形，从而改变电动机端电压的有效值，达到调速的
目的。
1.3 内容摘要
1.3.1 变频调速方法
变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要通过变频器进行，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交流－直流－交流变频器。
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数），通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
1.3.2 变极对数调速方法
这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
变频器调速的特点是平稳、可根据需要调节速度，是未来交流电动机的发展方向。
2 交流电动机调速系统方案论证
2.1 单片机调速
随着全球范围的数字化控制系统的发展，人们对数字化信息的依赖程度也越来越高。实现调速系统全数字化控制不仅能使交流调速系统与信息系统紧密结合，而且可以提高交流调速系统自身的
功能。
由于交流电机控制理论不断发展，控制策略和控制算法也日益复杂。扩展卡、滤波器、FFT、状态观测器、自适应控制、人工神经网络等均应用到了各种交流电机的矢量控制或直接转矩控制当中。因此，DSP芯片在全数字化的高性能交流调速系统中找到施展身手的舞台。在交流调速的全数字化的过程当中，各种总线也扮演了相当重要的角色。STD总线、工业PC总线、现场总线以及CAN总线等在交流调速系统的自动化应用领域起到了重要的作用。
2.2 PWM调速
PWM控制是交流调速系统的控制核心，它可以完成任何控制算法的最终实现。
关于PWM控制方案已经在各领域有了多个版本的应用，尤其是微处理器技术应用在PWM技术之后，总是不断有新的技术更新，从开始追求电压波形的正弦，到电流波形的正弦，再到磁通的正弦；从最初效率最大化、转矩脉动少到后来的以消除噪音为主攻课题，这些都是PWM控制技术的不断升级和完善。目前，越来越多的新方案不断地被提出和应用，说明这项技术的应用空间十分广泛。其中，空间矢量PWM技术以其电压利用率高、控制算法简单、电流谐波小等特点在交流调速系统中得到了越来越多的应用。V/f恒定、速度开环控制的通用变频调速系统和滑差频率速度闭环控制系统，基本上解决了异步电机平滑调速的问题。然而，当生产机械对调速系统的动静态性能提出更高要求时，上述系统还是比直流调速系统略逊一筹。原因在于，其系统控制的规律是从异步电机稳态等效电路和稳态转矩公式出发推导出稳态值控制，完全不考虑过渡过程，系统在稳定性、起动及低速时转矩动态响应等方面的性能尚不能令人满意。
异步电机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统，很难直接通过外加信号准确控制电磁转矩，但若以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标，利用从静止坐标系到旋转坐标系之间的变换，则可以把定子电流中励磁电流分量与转矩电流分量变成标量独立开来，进行分别控制。这样，通过坐标变换重建的电动机模型就可等效为一台直流电动机，从而可像直流电动机那样进行快速的转矩和磁通控制即矢量控制。
3 交流电动机调速系统主电路设计
综合设备除了计算机外，其他设备的传动、机床、机器人和自动装置的传动、电动汽车以及火车传动等，都离不开调速系统。经过漫长的发展，交流调速电气传动已上升为电气调速的主导潮流，一步一步取代传统的直流调速传动。
变频器对变换的逆变电源成为变频电源的形式，主要是利用了电机调速用的变频调速器，从而使普通的交流稳压电源形式得到变化的效果，所以对变频电源的主要功能是将现有的交流电网电源变换成所需要频率的稳定的纯净的正弦波电源的效果，理想的交流电源的特点是频率的稳定。异步电动机与同步发电机同轴连接，通过变频器控制电动机的转速可以准确控制发电机输出电流的频率大小，而同步发电机输出电压幅值E与磁通Φ有关，因此调节励磁单元所提供的励磁电流即可以控制发电机输出电压的幅值，最终达到电压、频率分别可调，波形为正弦波。
PLC是整个控制系统的核心，它可以给变频器输出转速信号，控制电机的转速；可以按照拟定的控制策略给出励磁单元控制信号，实现与发电机同步电频可调。从而实现整个变频电源输出频率、幅值的连续可调。同时，与触摸屏进行实时通讯，为触摸屏的显示提供数据，并对于触摸屏输入的信息进行处理等，更加人性化。
变频恒压供水节制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置PID调节器运算后，调节输出频率，实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时报信PLC举行变频泵逻辑切换。为防止水锤征象的孕育发生，泵的启停将联动其出口阀门。
假定系统由四台水泵、一台变频器、一台PLC和一个压力变送器及若干辅助器件构成。安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成0～5V或4～20mA的电信号；变频调速器用于调节水泵转速；PLC用于逻辑切换。如果1#水泵到50Hz但实际值没达到设定值时，1#水泵转到工频，约10秒后，变频器带2#水泵加速，如果还没达到设定值时，2#水泵转到工频，约10秒后变频器带3#水泵加速，加到某一频率值，实际值得到设定值时，变频器开始减速到0Hz后，1#工频泵停机，2#工频泵停机，保持实际值不变，夜间用水量较少时，管网中剩一台变频泵而且频率下降到约35Hz，实际值≥设定值时，约2分钟后，小泵开始启动，到P2（小泵上限压力）值时小泵停机，这时水泵全部休息，管网压力由气压罐供水状态，P2值下降到小泵启动压力值时P1小泵启动，用水量较少时压力到P2时停机，如果用水量较多时，小泵启动，而Hz值低于P1值时，变频器开始带大泵加速到35Hz时，把小泵甩开。如此循环往复工作，大大节约了日趋紧张的用电。
此外，上面所说的系统还配备了辅助电路，以保障自己主动节制系统出现故障时可通过人工调节体式格局维持系统运行，包管连续生产，使整套系统正常运行。
参考文献
[1] 王占奎，等．交流变频调速应用例集[M]．北京：科学出版社，1995．
关键词：项目教学法 电工技能 项目设计 实施与评价
一、项目教学法概述
项目教学是教师与学生为了完成一个完整的教学或学习项目而共同进行的教学活动。项目教学法的实践性及自主性强，适合于技能学习，可有效促进学生创造力的发展。项目的设计与实施可根据学生专业、知识基础以及与相关学科的联系，设计得具有针对性。在项目教学法的具体实践中，教师充当向导和顾问，学生作为学习的主体，通过完成项目，把理论与实践有机地结合起来，既提高技能水平，又培养合作、探究、解决问题等综合能力。项目教学法是师生共同完成项目，共同取得进步的教学方法，在职业学校、职业教育中有其独特的优势。
二、电工技能课程实施项目教学法的条件
1.师资条件
对于中职学校来说，给学生传授技能是第一要务。而技能的传授，必须依靠有丰富实践经验的教师，特别是在企业中从事过专业技术工作的教师。他们既要有较强的理论知识，又要较强的动手能力。双师型电工教师是适合人选。
2.设备条件
要顺利开展电工技能的项目化教学，学校学校必须有专门的电工技能实训室，较完善的电工器材和检测仪器、多媒体平台等。
三、项目的选定与设置
1.选定与设置的原则
项目的选定与设置必须在教学大纲的范围之内，符合专业特点，必须是电工技能中基本的技能范围，其内容必须是学生应知应会的专业基本技能，并符合以项目为导向，以实际操作能力为核心的原则。
2.选定与设置的项目
项目一：用电安全与人工急救（4学时）。
知识目标：触电的危害、形式、原因及预防措施。能力目标：口对口人工急救法和胸外心脏挤压法。
教学情景创设与教学资源准备：三相四线电源、心肺复苏模拟人2台。
项目二：电工技能基本操作工艺（8学时）。
知识目标：电工电气原理图、电气控制施工图、电器布置图的识读。能力目标：导线的电气连接，常用电工工具使用，电气设备紧固埋设工艺。
教学资源准备：电笔、电烙铁、冲击钻、压接钳、电工刀、导线、电气挂图等。
项目三：常用电工仪表的使用（万用表、钳表、兆欧表等）（16学时）。
知识目标：常用仪表的型号、结构、测量范围等。能力目标：使用万用表测量直流电阻、交直流电压、直流电流；钳形电流表测定交流电流，兆欧表测电缆、电动机绝缘电阻。
教学资源准备：万用表、钳表、兆欧表、直流电源、电动机、三相四线电源等。
项目四：电气照明与内线工程（8学时）。
知识目标：电气照明的基本要求，布线工艺要求以及照明电路符号在施工安装图中的意义表述。能力目标：室内布线管布线工艺步骤，低压配电板的安装，包括电度表、断路器、日光灯等的安装。
教学资源准备：低压照明配电板，低压电器，照明电器，如日光灯、白炽灯等。
项目五：单相交流异步电动机实训（8学时）。
知识目标：单相电动机规格型号意义、原理及技术要求。能力目标：单相机电动机的检测方法，单相电动机的启动和连接方法；常用单相电动机如电风扇、洗衣机电动机的检测。
教学资源准备：电工仪表、单相电动机、单相电源。
项目六：三相交流电动机（10学时）。
知识目标：三相电动机的规格、型号，原理及技术要求。能力目标：三相电动机的性能检测，三相电动机的故障分析与处理。三相交流电动机首、尾端的判别，极数判别，三相电动机的连接方法。
教学资源配置：万用表、兆欧表、三相交流电动机、三相四线电源、电工工具。
项目七：三相交流电动机的控制电路安装（16学时）。
知识目标：三相交流电动机的控制基本要求及安装规程。能力目标：工艺布线，三相交流电动机的正反转，Y-降压启动，能耗制动等电路的安装及通电试车调试。
教学资源的准备：三相电线电源、三相交流电动机、电工工艺布线板、低压电器（交流接触器、热继电器、熔断器等）、电工工具及万用表等仪器。
每个项目的实施，都以学生为主体，以项目为中心，教师在过程中指导和监控，学生在教师的指导下学习，在电工实训室内应用电工设备完成。
四、电工技能课程项目教学法的实施
1.教学环境的创设
在电工技能的项目化教学中，教学环境的创设很关键。因为整个教学过程在一体化教学情景中进行。为提高学生的学习兴趣，应以现实生活、生产中的实际应用唤起学生的学习热情。例如，在电气照明与内线工程项目教学中，以日常的家庭照明为例，如日光灯的故障与检测，双联开关的作用及应用等引起学生的学习兴趣，将学生所学的知识与现实联系起来，能激发学生学习的自觉性。在单相电动机项目化教学中，以电风扇、洗衣机电动机为例引入学习项目，激发学生的学习动机，使学生在学习过程中更有目的性和针对性。在整个教学过程中，把教师的“讲”与学生的“练”有机地结合起来。项目教学的情景应尽可能与电工操作的实际贴近。
2.教学过程的互动
项目教学法不再以教师为主导，而是以项目为导向，是以学生为主体的讨论式、探讨式和应用式的教学，强调实用性与技能性。师生的互动是完成学习项目的关键环节。学生通过完成一个项目，感到有所收获，有成功感。教师在这个过程中主要是充当一个引导、解惑的角色，创设目的明确、接近生产实践的学习环境。在教学实践中，必须十分注重理论与实践相结合，营造良好的互动气氛。在课堂中充分发挥专业技能操作能力，做到讲解清晰、演示准确，并结合条理的板书。语言表达要准确生动、语调抑扬顿挫，吸引学生的注意力。同时，在教学过程中更多地应用启发教学，让学生开动脑筋，共同探讨。还应灵活采用角色转换、你问我答、分组讨论、巡回指导等相互交流的办法，使课堂气氛活跃，提高学生学习积极性。
五、项目教学法在电工技能教学过程中的实时评价
项目教学法是一体化教学的主要形式。而一体化教学是复合型的教学方法。现场教学、情景教学、讲授、演示、个别辅导等方法也应结合到项目教学中。电工技能的项目教学的实施，正是通过项目的设计与实施，结合其他教学方式得以顺利进行。教师通过具体项目的要求，讲解相关理论知识，演示操作方法，学生根据项目要求，运用技能知识，完成具体的操作或电路连接。教师在学生的项目作品完成后作出评价，例如给学生的布线工艺评分，对连接的电路通电试车，使学生对自己的学习成果有具体量化认识，从而提高学习积极性。在电工技能项目化教学实践中，可通过对学生学习纪律、学习气氛、学生专业动手能力是否提高、学生与教师的交流互动情况、实习报告的完成情况、学习心得体会以及实践考核成绩等方面进行总结与评价。实践证明，学生乐于接受项目化教学方法，在学习过程中是主动和积极的，对专业的兴趣和技能的掌握都有较大提高。
【关键词】直流调压调速系统;变流变频调速系统;工程机械;电气传动
1.引言
随着我国计算机一级半导体元件技术的不断提高，现代电气的调速方式也在不断地更新换代，交流变频调速方式便是其中的一员。变频调速在分类上又有交―直―交型、交―交型、电压源型、脉宽调制型、电流源型、VVVF型、矢量型等等方式。但是在传统的直流调速F-D机组系统也通过过渡形成了晶闸管模拟式、晶闸管部分数字式和全数字式系统。想要探讨直流调压调速系统和变流变频调速系统这两类被广泛应用的调速方式的优劣，则必须要通过具体设备的使用工况和工艺要求而定。
2.直流调压调速系统和变流变频调速系统介绍
2.1 直流调压调速系统
经历了现代科技发展的变革，对整流器的更新、以晶闸管整流装置代替了老旧的直流发动机电动机组以及水银整流装置等一系列发展，使得直流电气传动产生了翻天覆地的变化。直流调速指的是通过人为或是自动对直流电动机的转速进行改变，从而满足工作机械的需求，通过改变电动机的参数或电压改变电动机的机械特性，从而达到改变电动机的机械特性和工作机械特性的交点，让电动机能够使稳定运转的速度发生变化[1]。因为直流发动机具有良好的起动与制动性能，所以其比较适用于在比较广泛范围内的平滑调速，在轧钢机、矿场卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属削床机、造纸机、高层电梯等一些需要更高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。今年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论是在理论上还是在实践上都有着比较成熟的技术，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动系统的基础，所以直流调速系统在生产以及生活中起着极为重要的作用[2]。
2.2 变流变频调速系统
变流变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速目的的技术。电动机有直流电动机和交流电动机。人们想要让简单可靠价廉的笼式交流电动机也能像直流电动机那样调速，定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速和串极调速等交流调速方式就在这样的背景下应运而生;并相继出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电机等。但其调速性能都无法和直流电动机相比。直到20世纪80年代，由于电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，才出现了变频调速技术。作为当代电机调速系统的主流，采用变频调速技术的交流电机以体积小、保护系统齐全、可靠性高、操作简单快捷等以往调速系统所不具备的优点而受到广泛地使用和推崇。采用变流变频调速系统的电动机被广泛地运用在钢铁、有色、石油、纺织、机械、化工、建筑、煤炭、电力、航海、电动机车和养殖等行业之中，并且很受欢迎。随着我国的数字控制技术以及电力电子技术的发展，交流电机变频调速系统的应用范围和比较还会逐渐增加。
3.直流调压调速系统和变流变频调速系统各自的优点和缺点
站在技术角度来说，数字化微处理器的功率半导体变流技术使现代直流和交流调速都达到了很高的水平，其技术也相应地较为成熟。
3.1 直流调压调速系统的优点和缺点
直流调速系统通过采用直流电机，以及晶闸管变流的方式，将交流电转变为直流电。除此之外，直流调速系统还可以通过对电流的线性度以及直流电压进行改变，从而达到对电流给定速度和转矩信号，从而便可以对电机的输入电压和电流进行改变，实现电动机的调速。
直流调压调速系统的优点主要有：
（1）具有良好的起动与制动功能，对于在大范围内进行平滑调速有着较大的优势。
（2）与同功率系统相比，其过载能力较强，通常都在百分之两百左右。
（3）动态反应快，抗干扰能力强。
（4）在四象限的工况下，同功率的系统元件比较少，所以直流调速系统的可靠性较高。
直流调压调速系统的缺点有：
（1）在对直流电动机进行修理时，费时费力，不仅对技术的要求很高而且成本也比较高。
（2）电机的防护等级很难进行提高。
3.2 变流变频调速系统的优点和缺点
变流变频调速系统采用的是交流鼠笼电机装置和交流变频调速装置，该系统在进行运行速度的调节时，需要改变频率。
变流变频调速系统的优点有：
（1）与直流调压调速系统相比，因为采用了交流鼠笼电机的原故，故维修相对简单，防护等级也较高。
（2）对电压等级没有什么特俗的需求。
（3）该系统的风机、泵类的负载较小，所耗费用不高。
（4）占地面积较小、体积小、重量较轻。例如，美国的某钢厂通过采用交交变频同步电机去替代原有的三点枢直流电机，在电机的功率都为12120kW的情况下，交交变频同步电机对于空间的占用率仅为原来的三分之一。
变流变频调速系统的缺点有：
（1）在同功率情况下，其过载能力较低。通常情况下
（2）在同功率情况下，其起动力较小。
（3）与直流调压调速系统相比，在四象限工况下，变流变频调速系统的系统可靠性较低，并且造价偏高。
4.交流电机与直流电机的特性
通过分析可以得出交流电机与直流电机具有以下特性：
（1）交流电机拥有固定的基速行谱，其额定速度必须小于这一基速行谱值;而直流电机则可以在一定的基速范围内被设计成任意一档速度。
（2）在任何补偿的情况下，直流电机的弱磁速度方位与其基速相比总是在1：3～1：5范围之内。
（3）同机座号的交流电机，最大扭矩与速度的平方呈反比，因而限制的了功率;而同机座号的直流电机，限制功率的原因主要是换向器的换向能力。
（4）如果电机在低速的情况下运营了较长的时间，或是该设备的恒功率运行范围较大时，使用直流电机会更加具有优势。
（5）交流电机与直流电机相比，其在输出最大功率时，速度范围会比较窄。
（6）同频率交流电机的转动惯量与自重与直流电机相比较大，所以交流电机在启动与制动频繁场合的机械设备上使用时会受到更多的限制。
5.直流晶闸管变流器和交流频率变换器的比较
直流晶闸管变流器和交流频率变换器的差异主要体现在以下几个方面。
（1）由于变频器通常采用的PWM的控制方式，并且以相对较高的频率开关，因为产生的电磁干扰较大。
（2）若在使用调速器输出相同的电流时，变频器对半导体元器件的需求会增加。
（3）在目前通常使用的功率器件GTO、IGBT等器件的过载能力都相对较低，在不增加调速器容量的情况下，无法满足过载峰值电流[3]。
（4）在变频器逆变前，要在其直流母线上通过设置电抗器以及其他平波器件的方式，以增大重量和安装控件。
6.结语
在目前市场上，消费者容易受到诸如，变频调速比直流电机更易于维护，耗费的费用更少，结构也相对简单的说法的影响，从而受到误导。在上文中我们已经对直流调压调速系统和变流变频调速系统进行了详尽的分析，可以得知这样的观点过于片面，没有足够的科学依据。在实际上，两种系统各有各的特长与缺点，其使用也是因情况而定。
参考文献
[1]张柳芳.直流晶闸管变流器和交流频率变换器的比较设计[J].新探平顶山师专，2008（5）.
一、运用现代化教学手段，直观演示
多媒体集声、像、图、文于一体，具有直观性强、可操作性强的特点。在讲解电动机结构与原理时，教师可将事先拍摄好的现场电动机维修过程及常用类型的电动机结构图制成课件在课堂上播放，并结合课件向学生讲解电动机的基工作原理，从而让学生更好地掌握和理解相关知识。
二、电动机应用实例解析
下面就一起来看一下单相交流电动机和三相换向电动机的应用。单相交流电动机一般可分为两大类(见图1)：一类是不带离心开关的单相电动机，另一类是带离心起动开关的单相电动机。单相电动机的功率虽然略小，但是却是市场占有量最多的，因此研究单相电动机的调速具有重要的现实意义。我们可通过调压调速的方法对其进行调速。而用这个方法(就是改变电动机的转差率)，稳速性能差，调速范围小，一般在70%与100%之间，但是加上了转矩的特性差，却总是无法满足使用的需要。三相交流换向器电动机（见图2）一般在电线、塑料制品和橡胶这类电缆行业中使用较多，其所有调速的功能都集中在电动机本身，并且电气控制设备也很简单，能在规定的调速和接近恒定转矩的情况下从零调速至高于同步转速，尽管这种电机的结构复杂，电动机维修量较大，换向比较困难，但因其具备上述种种优点，大多现场技术人员都觉得用于塑料挤出机、橡胶时，三相交流换向器电动机优于滑差电机和直流电动机。需要注意的是，电动机运行时虽然允许在边缘有轻微的火花，但是火花却不能过大，万一发现火花太多应马上调查原因，过大的火花会烧坏换向器片的表面，且温度的升高也易使换向器片与调节绕组脱焊。教师在讲解相关电动机知识时，必须提醒学生这一点。
三、结语
随着社会的进步和经济的飞速发展，电动机应用的领域和范围不断扩大，其重要性已不言而喻。在今后的教学工作中，我们必须努力跟上新时代的步伐，不断总结经验、不断探索、不断创新，以寻求更多更好的教学方法，优化电动机结构与原理教学，使之迈上一新台阶。
作者：刘光辉单位：内蒙古呼伦贝尔市海拉尔区第一职业学校
关键词：直流调速 教学 重点
随着现代工业自动化控制和电力电子技术的迅速发展，变频调速逐步得到了应用，有些院校认为，变频调速具有调速的平滑性，且可实现节能降耗，因此可以取代直流调速，于是就把直流调速这门课程（或章节内容）删除了。可是作为20世纪60年代开始应用的晶闸管整流装置的直流调速系统，已向着大功率化、高频化、集成化的方向发展，直流调速系统的应用还是具有广泛性的。
一、直流调速低频启动转矩控制精度无法取代
变频调速只能应用于调速，而对力矩是无法做到精确控制的。其原因是变频调速用在高精度的场合，必须要带有一个脉冲编码器，而编码器的安装就是个问题。变频器拖动的电动机基本上都是鼠笼式的，一头负载，一头要有单独的冷却风扇，编码器一般要安装在负载侧，或是输出轴侧。由于减速机齿轮本身有间隙，就易产生检测误差，而在编码器安装时又产生一定的安装误差，这些都是不利于提高精度的影响因素。另外，变频器在解耦建模时，在一些计算中已经忽略了一些因素，变频器在运行时的某些状况下可能导致这些因素不容忽略，这也是导致控制精度降低的一方面原因。
直流调速的电枢和励磁不是耦合的，是分开的，这样对电枢电流和励磁电流能够做到精确控制。而在交流调速时，电枢电流和励磁电流是耦合的，是无法做到精确控制的，尽管目前的变频调速具有矢量控制，也就是运用现代控制理论，通过矢量转换，将交流电动机中耦合的电枢电流和励磁电流解开，从而对其进行控制，也就是仿真直流调速的原理，但是要做到相当于直流调速的控制特性还是很困难的。因此在轧机、橡胶机械、光缆线缆设备等要求低速度、力矩很高的情况下，直流调速的应用还是具有广泛性的。特别是现在可以采用的扩容技术，使得直流调速的应用空间比较大。
二、直流调速具有无可比拟的优越性
首先，调速性能好，调速范围广，易于平滑调节。直流电动机具有响应速度快，从零速度到额定速度能够维持额定力矩的能力，所以能够进行从零速到额定速度无级调速（力矩不变），其范围可达1：10000左右。而对于变频调速而言，如果进行无级调速其力矩是随着电动机的速度变化而变化的，一般当低于30Hz的时候运行就不稳定了。所以说直流调试比交流调速应用范围更广。
其次，启动、制动转矩大，易于快速启动、停车。直流电动机的转矩只与电枢电流和磁场有关，与转速无关。而交流电动机与电压大小有关，与定子和转子的间隙大小有关。
第三，过载能力强，能承受较频繁的冲击负荷。直流过载能力可达200%，而交流过载能力在120%。
第四，具有较强的机械特性，稳定性好。交流电动机的变频调速在低频率的时候输出转矩很小，特性随着频率的降低逐渐变软，无法适应低转速高输出转矩的要求，而直流电动机启动转矩大，使用调压调速固有的机械特性不变，可以依然保持较硬的机械特性曲线。
第五，线路简单、控制方便。
第六，国内外控制方案成熟。
第七，控制系统总体造价相对低廉，设计、制造、安装调试周期短。
三、直流调速教学的重点
基于以上所述直流调速的优点，在轧机、橡胶机械、光缆线缆设备、码头起重、纺织印染、造纸印刷等行业还是具有较广泛的应用范围的。因此，众多的企业需要这方面的维护保养人员，而这些人员除具有必要的专业技能外，还需要较强的专业知识。这是因为随着电子技术的发展，直流调速系统从早期的分立电力电子元件结构（如晶闸管），朝着大功率化、高频化、集成化的方向发展（如MOS功率场效应晶体管和功率集成电路），从单一的单结晶体管触发电路，发展到集成触发电路和数字触发电路，无处不体现对维护人员的专业理论、专业技能的要求。因而在专业教学中，我们还应当注重直流调速的教学。
【关键词】变频器；恒压供水；PLC
1 供水系统分析及变频器的特点
人们在生活和工农业生产中离不开水，水是生命存活的必备资源，是关系到人类幸福指数的核心物质。随着社会的发展，人口数量不断增加，城市人口逐年提高，住宅楼向高层化、集中化进展，人均日用水量也在急剧增加，使得在用水高峰期供水压力不足，高层的建筑上不去水，而低峰期则压力过高，又造成能源浪费。而压力过高也存在着安全隐患，易造成爆管事故，同时影响正常供水和居民用水，给居民生活带来不便。
社会的发展也伴随着科技的创新，居民用水面临的上述问题能够得到很好的解决。为此，设计出变频器恒压供水方式。恒压供水，是供水系统保持供水压力恒定，使供水和用水之间保持平衡，即用水量多时供水量多，用水量少时供水量也少。这样就满足了在不同用水量状况时总能保持供水管网中的水压基本恒定，满足终端用水客户的需求。
变频技术是应交流电动机无级调速的需要而诞生的，变频器是把电网提供的工频（50赫兹）交流电变换成输出频率连续可调的交流电，以实现交流电动机平滑变速运行的设备。（三相异步电动机转速公式为：n=60f/p（1-s），f即为电源频率P为电机极对数 s代表转差率）交流电动机变频调速技术是一项广泛应用的节能技术，它可以实现设备的软起动和软停止，降低对电网的冲击，同时也降低了设备的故障率，大幅减少了电能的消耗，同时减少了机械磨损，确保系统安全稳定、长周期运行。
2 变频恒压供水系统的硬件组成及控制原理
变频恒压供水系统是由压力传感器、变频器、可编程序控制器（PLC）、水泵机组及若干辅助部件构成的闭环控制系统。
2.1 硬件的功能
压力传感器 压力传感器是将测得的压力信号转换成电信号的器件。是使用最为广泛的一种传感器，应用于各种工业自控环境中。压力传感器的精度直接影响系统的控制质量。变频供水系统中的压力传感器一般采用电阻式传感器或压力变送器，压力传感器的输出信号传递到变频器。
可编程序控制器（Programmable Logic Controller），也称为可编程逻辑控制器，简写为PLC。 是整个恒压供水系统的核心控制部件。PLC是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。它使用可编写程序的存储器来存储指令，实现逻辑运算、顺序控制、计数、计时和算术运算功能。PLC的工作原理也就是通过对外部输入的状态进行检测、并对输入的数据进行运算和处理后，再输出控制量。它具有编程简单易学、工作可靠性高、安装维护方便等特点。
变频器 是一种将电网供电频率50Hz的交流电转换成输出频率连续可调的交流电的电气设备，是输出频率可调的电源。因为异步电动机的转速公式为n=60f/P（1-s），从中可以看出，改变电动机供电电源的频率f，可以实现电动机的无级调速。在恒压供水系统中变频器接收来自传感器采集的压力信号，通过变频器内部自带的采样程序及PID闭环程序与用户设定的压力构成闭环， 对终端设备电机（水泵）进行控制，以达到水泵恒压力供水的要求。供水系统中可以一台变频器控制多台电动机（水泵）即水泵组的运行，也可以每台变频器只控制一台电动机（水泵）运行。
水泵组 把电动机和水泵连成一体，通过调节电动机的转速来控制水泵水量和水压的变化，是恒压供水系统的执行机构。恒压供水系统中通常设置多台水泵（3台为例），供水量大时开启3台，供水量小时开1台或2台。每台水泵的出水管均有手动阀，以供维修和调节水量之用。水泵组中的水泵统一协调工作，以满足供水需要。
2.2 变频器恒压供水系统的控制原理
压力传感器检测管网压力，将压力信号转换为标准电信号送进变频器的模拟量输入端，与设定的压力值进行比较，并通过变频器内置的PID运算将结果转换为频率调节信号，以调整水泵电动机的电源频率，进而实现控制水泵转速，调节了供水系统的供水量，达到恒压供水的目的。
自动运行时，由PLC控制电动机的工频运行和变频运行继电器，依据条件进行增泵升压和减泵降压控制。每次运行先启动1#泵，当用水量增高水压下降，变频器输出频率增加至工频时，水压仍低于设定值，由PLC控制将1#泵切换至工频电网恒速运行，同时启动2#泵并进入变频运行，系统恢复对水压的闭环调节，直到水压达到设定值为止；如果用水量继续增加，当2#泵加速运行变频器输出频率达到工频时，水压仍低于设定值，由PLC控制切换至工频电网恒速运行，同时3#水泵启动变频运行，系统对水压闭环调节，直到水压达到设定值为止；当用水量下降水压增高时，变频器输出频率降到启动频率而水压仍高于设定值，停止该水泵的运行，系统恢复对水压的闭环调节，使压力重新达到设定值；当用水量继续下降，每当减速运行变频器输出频率降至启动频率时，则将此泵停止运行，直到剩下最后一台变频泵运行为止。
系统还设置了手动运行模式，该模式主要用于系统出错或是变频器的故障检修。
3 变频器恒压供水的优势
1）采用变频器恒压供水系统，实现了真正意义上的无人值守全自动供水控制；
2）电动机启动电流从零逐渐增加到额定电流，启动时间相应延长，对电网没有较大的冲击；
3）系统实现了软启动，消除启动电流大的冲击，减轻了机械启动转矩对电机的机械损伤，延长了电机和泵的使用寿命；
4）可以消除启动和停机时的水锤效应；
5）系统可以按照需求来设定压力，系统根据设定的压力自动调节水泵转速和水泵运行台数，使设备运行在高效节能的最佳状态，从而达到了节水节电节省人力的节能目的。
【参考文献】
[1]张威.PLC与变频器项目教程[M].机械工业出版社.
[2]张娟，吕志香.变频器应用与维护项目教程[M].化工工业出版社.
[关键词] 变频器 泵调速 恒压供水 节能
据我司两条生产线统计资料，我厂现有约257台水(药品)泵（文章中全部简称为水泵）和54台风机在运行，总计年用电量可达约2000万度。泵和风机均属于叶片式流体机械；由流体机械理论，在相似工况下，水泵、风机的流量，扬程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方成正比。如转速下降一半，其功率可下降到原来的1/8。 近几年变频调速在供水系统发展很快，但在实际应用中仍然存在着较大的盲目性，导致节能效果不尽人意。本文针对变频器变频调速在工业水泵节能方面的一些看法。
1 变频器原理
变频器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，其外形及内部配线如图1、2。我司现在使用的变频器主要采用交―直―交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机，如图3所示。
从图3可以看到变频器主要由主电源进线回路、整流器、直流环节、逆变器、控制回路构成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGB三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功率。在此顺便对其两个重要的元器件做些说明：电抗器的作用是防止变频器产生的高次谐波通过电源的输入回路返回到电网从而影响其他的受电设备，需要根据变频器的容量大小来决定是否需要加电抗器；滤波器是安装在变频器的输出端，减少变频器输出的高次谐波，当变频器到电机的距离较远时，应该安装滤波器。在控制回路中装有控制卡，控制卡上有控制逆变器产生脉冲序列的微处理器，通过它可将直流电压转换成电压和频率可变的交流电压。
2 变频器控制方式
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。其控制方式有以下五种。
2.1 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。
2.2 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。
2.3 电流矢量控制（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Ia1、Ib1，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。
2.4 直接转矩控制（DTC）方式
1985年，德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。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。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等效为直流电动机，因而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。
2.5 矩阵式交―交控制方式
VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交―直―交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低，谐波电流大，直流电路需要大的储能电容，再生能量又不能反馈回电网，即不能进行四象限运行。为此，矩阵式交―交变频应运而生。由于矩阵式交―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。该技术目前虽尚未成熟，但仍吸引着众多的学者深入研究。其实质不是间接的控制电流、磁链等量，而是把转矩直接作为被控制量来实现的。 矩阵式交―交变频具有快速的转矩响应（
3 变频器在我司生产节能中的应用
在供水(药品)系统中，变频调速一般采用以下两种供水方式：变频恒压变流量供水和变频变压变流量供水。其中，前者应用得更广泛，而后者技术上更为合理，虽然实施难度更大，但代表着水泵变频调速节能技术的发展方向。我司生产线是由许许多多相互独立又相互关联的主要生产及辅助系统组成。在此章节中我以变频器在我司不同系统中的应用，按照其系统特性与作用的不同，具体论述一下变频器在一些典型系统中的应用，分以下三节：排污系统、恒压供水、变频变压(交流量)供水系统。
3.1在我司环境部门排污系统中的应用
我司环境部门排污系统的设备是全天候运转的，而且潜污泵是污水处理的核心设备，进出水泵房潜污泵扬程不一致，系统运行效率低。这是因为系统单机选型匹配不当、系数裕度过大和不合理的调节方式所造成。参数裕度过大由两方面造成：一是设计规范的裕度系数过大，“宽打窄用”；另一是系统中单机选型过大，向上靠档、宁大勿小。由于水泵类大多为平方转矩负载，轴功率与转速成立方关系，所以当水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降。经测算，当机泵的流量由100%降到50%时，若分别采用出口和入口闸阀的节流调节方式，则此时电机的输入功率分别为额定功率的84%和60%，而此时机泵的轴功率仅为12.5% ，即损失功率分别为71.5%和47.5%，这说明即使机泵的设计效率为100%，在不采用先进的调节措施时，其实际的运行效率可能只有百分之十几或更低。在节流调节方式中，电动机、水泵等长期处于高速、大负载下运行，造成维护工作量大，设备寿命低，并且运行现场噪声大，影响环境。
解决这个问题方法是通过用变频器对潜污泵进行调速。单台变频器既可用于多台水泵软起动又可用于对某台水泵调速。这样既可以减小设备的投入, 又可以减小电机起动对电网的冲击电流影响。潜污泵起动时的急扭和突然停机时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂，严重的可能造成电机的损坏，且电机起动 / 停止时需开启 / 关闭闸阀来减小水锤的影响，如此操作一方面工作强度大，且难以满足工艺的需要。在潜污泵安装变频调速器以后，可以根据工艺的需要，使电机软启 / 软停，从而使急扭及水锤现象得到解决。而且在流量不大的情况下，可以降低泵的转速，一方面可以避免水泵长期工作在满负荷状态，造成电机过早的老化，而且变频的软启动大大的减小水泵启动时对机械的冲击。并且具有明显的节电效果。变频潜污泵的节电原理就是用调速控制代替闸阀控制流量，这是一个节电的有效途径。水泵的特性曲线如图4所示。在用闸阀控制额定流量 Q1 =100% 输出时，则轴功率 N1 与面积 AH1 OQ1 成正比，若流量减半 Q2 =50% 输出时，则轴功率 N2 与面积 BH2 OQ2 成正比，它比 N1 减少不多，这是因为需要克服闸阀阻力增大出水压力所致。如果采用调速控制同样流量减半输出时，转数由 n1 降至 n2 ，按水泵参数比例定律画出 n2 时的特性曲线，C点为新的工况点，这时轴功率 N2 与面积 CH3OQ2 成正比，在满足同样流量 Q2 情况轴功能降低很多，节省的功率耗损 N 与面积 BH2H3C 成正比，可见节电效果十分显著。
3.2 在我司生产线恒压供水系统中的应用
（1）在我司生产线供水系统中，采用变频调速、微电脑控制器及逻辑控制元件可以达到管网恒压变量供水。下面以单台泵控制为例说明，如图5所示：压力传感器装于用户端管网上，用于检测用户端水压。压力设定值与所测管网压力在调节器中进行比较，其误差信号作为变频调速的速度给定。变频调速器输出频率可变的电力给水泵电机，使水泵转速相应变化。管网压力保证了恒定。
（2）但在我司生产线供水系统中多采用一用一备水泵运行方式，控制主回路见图6：
①变频器类型的选择要根据负载的要求来进行，泵类负载的转矩与转速成平方比，低速下负载转矩较小，通常可以选择普通功能型U/f变频器。泵类一般运转方式为连续型，变频器容量的计算式如下：
PCN≥KPM／ηCOSφ
PCN≥k√3 UMIM×10-3
ICN≥kIM
式中 PM――负载所要求的电动机的轴输出功率KW，
η――泵用电动机的效率（通常约0.85）
COSφ――电动机的功率因数（通常约0.75）
UM――电动机电压V
IM――电动机电流A，功频电源时的电流
K――电流波形的修正系数（PWM方式时取1.05-1.0）
PCN――变频器的额定容量KVA
ICN――变频器的额定电流
变频器的过载能力较小，允许过载时间亦很短，但泵类负载除起动外无瞬时过载问题，变频器传动时最大轴功率基本上等于电动机的额定功率。当泵低速运行时，散热能力变差，但温升不会有太大变化，对于最大轴输出功率无影响。对于交直交变频器，功率因数取决于谐波而不是电容含量。
②微电脑选择。恒压供水系统实际上是一个单闭环系统，微电脑控制器实际上是一个外置PID控制器，输出信号4―20mA，给定信号4―20mA，反馈信号同上。利用变频器内部PID，可以省掉调节器，压力传感变送器信号直接输入到变频器内。相应接线端子见变频器操作手册。也可外置PID调节器，如川仪GTZ―2100。
③压力传感器。选用HS950型合金薄膜变送器，二线4～20mA输出，测量范围0.2至0.8Mpa，电源24V。
④直流电源选择。选择KW1-24，输出24V，33A，或S-15-24，输出24V。直流电源供给压力传感器、微电脑控制器。因为压力传感器与微电脑控制器的视在功率很小，也可以选用PLC的24V直流输出端供电，
⑤给定信号的产生。 给定信号采用电位器RX-5，外部电源24V，或者采用变频器提供电源，以上都可输出4～20mA控制电流。根据设定压力产生的电流信号确定给定值。
变频器的输入功率因数比较高，根据电源侧的电抗情况，加入交流电抗器或直流电抗器，可以使变频器的功率因数达到0.92以上，与泵用电动机的功率因数0.85左右相比，节约电能也非常可观。采用恒压供水，水泵起动为软起动，对电路影响小，可以减小变压器的容量，可以减少机械传动的设备损坏，节约电能。特别适合负载周期变化特别大的场合，例如生活小区，白天与深夜的需水量就特别大。对于短时制的工作也非常明显。
3.3 在我司生产线变频变压(交流量)供水的应用
变压供水方式控制原理和恒压供水相同，只是压力设置不同。它使水泵扬程不确定，而是沿管路特性曲线移动(如见图7)。当流量由Q2Q1时，自动将转速调至n2，工况点处于B2点。此时水泵轴功率n2小于恒压供水泵轴功率N1。变压供水理论上避免了流量减少时扬程的浪费，显然优于恒压供水。但变压供水本质上也是一种恒压，不过将水泵出口压力恒定变成了控制点压力恒定，它一般有两种形式：
3.3.1 由流量Q确定水泵扬程
流量计将测得的水泵流量Q反馈给控制器，控制器根据H=H0+S•Q2确定水泵扬程H，通过调速使H沿设计管路特性曲线移动。但在生产实践中情况比较复杂。对于单条管路输水系统，是可以得到与之对应的一条管路特性曲线的。
3.3.2 由最不利点压力Hm确定水泵扬程
即需在管网最不利点设置压力远传设备，并向控制室传回信号，控制器据此使水泵按满足最不利点压力所需要的扬程运行、由于管网最不利点往往距离泵站较远，远传信号显得不太方便。
4 结论
⑴变频调速是一种应用广泛的水泵节能技术，但却具有较为严格的适用条件，不可能简单地应用于任何供水系统，具体采取何种节能措施，应结合实际情况区别对待
⑵变频调速适用于流量不稳定，变化频繁且幅度较大，经常流量明显偏小以及管路损失占总扬程比例较大的供水系统。
⑶变频调速个适用于流量较稳定，工况点单一以及静扬程占总扬程比例较大的供水系统。
⑷变频变压供水优于变频恒压供水。
参考文献
[1] 王锡仲，蒋志坚．变频优化调压节能供水装置的研制[J]．给水排水，1998，24(10)：64～67．
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[4] 符锡理. 多泵并联变频调速恒压变量供水水泵的配置与控制. 给水排水技术与产品信息，2000，(3)。
