东洋AC交流调速电机

1．东洋调速电机概述

东洋调速电机是利用改变电机的级数、电压、电流、频率等方法改变电机的转速，以使电机达到较高的使用性能的一种电机。

2．东洋调速电机特点

1、东洋调速电机具有较硬的机械特性，稳定性良好；

2、东洋调速电机无转差损耗，效率高；

3、东洋调速电机接线简单、控制方便、价格低；

4、东洋调速电机有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；

5．东洋调速电机结构简单，运行稳定，使用可靠，维护方便；

6．东洋调速电机直接使用三相交流电源，设备投资少；

7．东洋调速电机起动性能好，起动力矩大，起动平滑；

8．东洋调速电机控制功率小，便于自控、遥控和群控；

9．东洋调速电机调速精度高，与本厂普通系列控制器配合后，转速变化率不大于2.5℅， 与本厂精密型　控制配合后，转速变化率小于1℅；调速范围广，无失控区。由于以上优异性能，调速电动机已广泛用于钢铁、电站、电缆、化工、石油、水泥、纺织、印染、造纸、机械等工业部门作恒转矩或递减转矩的负载机械无级调速之 用，尤其适宜作流量变化较大的泵和风机类

3．东洋调速电机调速方法

变极对数调速

这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：

1、具有较硬的机械特性，稳定性良好；

2、无转差损耗，效率高；

3、接线简单、控制方便、价格低；

4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；

5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。

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。

变频调速

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。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，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－直－交变频器。其特点：

1、效率高，调速过程中没有附加损耗；

2、应用范围广，可用于笼型异步电动机；

3、调速范围大，特性硬，精度高；

4、技术复杂，造价高，维护检修困难。

5、本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。

串级调速

串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：

1、可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；

2、装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70%－90%的生产机械上；

3、调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；

4、晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。

5、本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。

绕线式调速

绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。

调压调速

当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此zui大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。

调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为*。调压调速的特点：

1、调压调速线路简单，易实现自动控制；

2、调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。

3、调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。

电磁调速

电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械，都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分，由电动机带动；磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。当电枢与磁极均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极**替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速N1，这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速特点：

1、装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；

2、调速平滑、无级调速；

3、对电网无谐影响；

4、速度失大、效率低。

5、本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械。

耦合器调速

液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。壳中充入一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是*的。在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为：

1、功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；

2、结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低；

3、尺寸小，能容大；

4、控制调节方便，容易实现自动控制。

5、本方法适用于风机、水泵的调速。

ABB调速电机

变频调速范围：5-100赫兹无级调速。50赫兹（60赫兹）以下为恒转矩调速；50赫兹（60赫兹）以上为恒功率调速。

*能通过变频装置的电压提升，保证电机在5赫兹时输出额定转矩而

不致使电机因发热而烧毁。

*低转速时转矩平滑，无爬行现象。

*电机能承受额定转矩的160%过载，历时1分钟

装有传动比可变的齿轮传动电机（摩擦轮）

4．东洋调速电机电路指标

调速的直流电机驱动电路，主要考虑以下性能指标：

1、输出电流和电压范围。它决定着电路能驱动多大功率的电机；

2、效率。高的效率不仅意味着节省电源，也会减少驱动电路的发热。要提高电路的效率，可以从保证功率器件的开关工作状态和防止共态导通(H桥电路可能出现的一个问题，即两个功率器件同时导通使电源短路)入手；

3、对控制输入端的影响。功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离；

4、对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染，大电流可能导致地线电位浮动；

5、可靠性。电机驱动电路应该尽可能做到：无论加上何种控制信号，何种无源负载，电路都是安全的。

笔者经过*实验，得到一种可调速的双向直流电机驱动电路，电路如附图所示。

输入与电平转换部分

输入信号线由Port引入，Port1脚是电机方向信号输入端，Port2脚是PWM信号输入端，Port3脚是地线。注意Port3脚对地连接了一个2kΩ的电阻。当驱动板与单片机分别供电时，这个电阻可以提供信号电流回流的通路。当驱动板与单片机共用一组电源时，这个电阻可以防止大电流沿着连线流入单片机主板的地线造成干扰。或者说，相当于把驱动板的地线与单片机的地线隔开，实现“一点接地”。电容C1防止电机突然启动造成电压的突降。

与非门U1A实现PWM信号与电机方向信号的调制，转换成接近功率电源电压幅度的方波信号。

三极管驱动部分

三极管和电阻、二极管组成的电路驱动，实现对直流电机可调速正反转驱动。四个二极管起保护三极管的作用，防止感性元件(电机)产生的负感应电动势对三极管的冲击。

当74LS00输出端为低电平时，Q2、Q4截止，Q1、Q3导通，输出为高电平。当74LS00输出端为高电平时，Q2、Q4导通，Q1、Q3截止，输出为低电平。

性能指标

电源电压15—30v，zui大持续输出电流500mA/每个电机，短时间(10秒)可以达到700mA，PWM频率zui高可以用到30kHz(一般用1—10kHz)。

布线

大电流线路要尽量的短粗，并且尽量避免经过过孔，一定要经过过孔的话要把过孔做大一些(>1mm)，并且在焊盘上做一圈小的过孔，在焊接时用焊锡填满，否则可能会烧断。另外，如果使用了稳压管，三极管射极、集电极对电源和地的导线要尽可能的短粗，否则在大电流时，这段导线上的压降可能会经过二极管和导通的三极管将其烧毁。

PWM调速的实现

产生PWM信号可以由定时器来完成，但是由于51内部只提供了两个定时器，因此，如果要向三个或更多的直流电机输出不同占空比的信号，要反复设置定时器，实现较为复杂，我们采用一种比较简单的方法不仅可以实现对更多的直流电机提供不同的占空比输入信号，而且只占用一个定时器资源。这种方法可以简单表述如下：

在内存的某段空间内存放各个直流电机所需的输入信号占空比信息，如果占空比为1则保存0FFH(11111111B)；占空比为0.5则保存0F0H(11110000B)或任何二进制数中包括4个0和4个1。即占空比=1的个数/8。

具体选取什么样的二进制数要看输出频率的要求。若要对此直流电机输出PWM信号。只要每个时间片移位一次取出其中固定的一位(可以用位寻址或进位标志C实现)送到电机端口上即可。另外，移位算法是一种对以前结果依赖的算法，所以定期检查或重置被移位的数，防止移错导致一直错下去。这种算法的优点是独立进程，可以实现对多个电机的控制，缺点是占用资源较大，PWM频率较低。