实验二--三相交流异步电动机变频调速实验.doc

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实验二三相交流异步电动机变频调速实验

一、实验目的

1.学习和掌握变频器的操作及控制方法；

2.深入了解三相异步电动机变频调速性能；

3.进一步学习PLC控制系统硬件电路设计和程序设计、调试。

二、实验原理

1.三相交流异步电动机变频调速原理

通过改变三相异步电动机定子绕组电压的频率，可以改变转子的旋转速度，当改变频率的同时改变电压的大小，使电压与频率的比值等于常数，则可保证电动机的输出转矩不变。

变频器就是专用于三相异步电动机调频调速的控制装置。

它的输入为单相交流电压（控制750W及以下的小功率电动机）或三相交流电压（控制750W以上的大功率电动机），而输出为幅值和频率均可调的三相交流电压供给三相异步电动机。

变频器的生产厂家很多，产品也很多，但基本原理相同。

本实验中采用的是松下小型变频器VFO200W，有如下几种操作模式。

（1）运行/停止、正转/反转的操作模式：

对于电动机的启动/停止以及正反转的控制有外部操作和面板操作两种模式，通过专用参数的设定来实现。

面板操作模式：

通过变频器自带面板上的操作键实现运行/停止、正转/反转控制；

外部操作模式：

通过接在变频器专用输入端开关信号的接通、断开实现运行/停止、正转/反转。

（2）频率设定模式：

频率的设定分为面板设定、外部设定两种，通过专用参数的设定来实现。

面板设定模式是根据面板上的电位器或专用键来设定频率的大小。

外部设定模式可以通过变频器上专用输入端上的电位器、电压信号、电流信号、开关编码信号以及PWM信号来实现频率的设定。

2.实验电路图

本次实验的主要内容为“外部控制和外部电位器频率设定”。

实验电路图如图1所示。

图1三相交流异步电动机变频调速

实验电路图

由图1可知，运行时，PLC程序要使Y4为1，停止时要使Y4为0，频率大小通过改变1、2、3端连接的电位器位置来调节。

3.电路接线表

本实验的电路接线表如下表1（注：

图1中方框内的接线已经在内部接好，不需再接线）

表1三相交流异步电动机变频调速实验电路接线图

序号

端子

端子

连接电缆

序号

端子

端子

连接电缆

1

PC端

COM1

PLC串行通信板

通信电缆

8

R4左

J1

导线

2

PC端

COM4

PLC程序传送接口

编程电缆

9

R4中

J2

导线

3

启动右

X10

导线

10

R4右

J3

导线

4

停止右

X11

导线

11

COM2

J3

导线

5

启动左

COM

导线

12

JU

JDU

导线

6

停止左

COM

导线

13

JV

JDV

导线

7

Y4

J5

导线

14

JW

JDW

导线

三、实验步骤

1.按表1接线（为了安全起见，接线时请务必断开QF4）；

2.征得老师同意后，合上断路器QF2和QF4，接通操作面板上的电源开关；

3.运行PC机上的PLC工具软件FXGP_WIN-C，输入课前编好的PLC程序（或直接打开已经编制好的，路径为：

HJD-DJ1\程序\实验17\变频调速.PMW），确认程序无误后，将其写入到PLC并运行。

步骤如下：

1）端口设置：

【PLC】→【端口设置】→COM1；

2）停止运行：

【PLC】→【遥控运行/停止】→【中止】；

3）程序写入：

【PLC】→【传送】→【写出】→【范围设置】，【终止步】设置为程序的步数，【确定】；

4）运行程序：

【PLC】→【遥控运行/停止】→【运行】。

4.执行PLC中的“监控测试/开始监控”，PLC进入监控状态；

5.按操作面板上的“启动”按钮，变频器通电，如表2设定变频器参数；

表2变频器主要参数设定

参数编号

设定数据

意义

Pr08

3

输入端J5的信号为“1”时，电动机正转，否则停止；

输入端J6的信号为“1”时，电动机反转，否则停止；

Pr09

2

外部电位器设定频率大小

参数设定操作步骤如下：

1）按动变频器面板上的“MODE”键，直到显示参数号Pr01；

2）按“↑”或“↓”键，调节参数号，使其为所需设定的参数号；

3）按“SET”键，进入修改参数状态,数字闪烁；

4）按“↑”或“↓”键，改变数字使其为所需设定的数字；

5）按“SET”键，设定值被写入；

6）重复2）、3）、4）、5）设定其它参数。

6.调节电位器旋钮，使变频器的显示频率为10，读取数据寄存器D0里的转速值并记录于表3中；

表3实验记录表

显示频率（HZ）

速度（r/min）

10

15

20

25

30

35

40

45

7.调节电位器的旋钮，使变频器的显示频率分别为表3中的显示频率设定值，重复步骤5；

8.按“停止”按钮，电动机停转；

9.断开电源QF2、QF4。

四、注意事项

1.接线和拔线时，请务必断开QF4；

2.QF4合上后，请不要用手触摸接线端子；

3.请务必不能将导线一端接入交流电源、交流电动机、变频器的接线端子上，另一端放在操作台上而合上QF4。

五、实验用电器元件和工具

PC机1台

PLC1台

变频器1台

三相异步电动机1台

转矩转速传感器1台

电压传感器1台

断路器2个

按钮2个

实验导线若干

六、实验前的准备

预习实验指导书及附录相关内容，编写好实验用程序。

七、实验报告要求

1．画出PLC控制程序梯形图并写出相对应的指令代码；

2．已知电动机的转差率S＝0.02，请计算表3各频率下对应理论转速值，并与实测转速值进行比较，分析误差产生的主要原因。

八、思考题

1.三相异步电动机调速的主要方法有几种？

2.为什么三相异步电动机调频调速时要同时改变电压的大小？