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【關鍵詞】 交流電動機 軟起動 端電壓 綜合保護
1 前言
目前我廠各類在役電動機中交流電動機占99%以上，而交流電動機面臨的最大問題是起動問題。它包括起動時電流及起動轉矩沖擊，以及很多大功率電動機因為起動困難，對電網的沖擊也很大，因此只能盡量減少停機次數，從而造成能源的浪費。
2 電動機起動問題
三相交流電動機起動分為直接起動和降壓起動。交流電動機直接起動又稱全壓起動，它是一種最簡單的起動方法。起動時將全部電壓直接加在電動機定子繞組上，起動電流將達到4～7倍的額定電流和過高的起動轉矩，直接影響該電網上的其他電氣設備運行。當全壓起動的電動機容量愈大，供電變壓器的容量越小，這種影響越顯著。當電動機容量大于電力變壓器容量的30%時，在全壓起動的瞬間大電流沖擊下，將引起電網電壓的降低，影響到該電網內其他電氣設備的正常運轉。電壓降低可引起電機本身起動無法正常運行，嚴重時可燒毀電動機，同時全壓起動產生過高起動沖擊轉矩，還將會使連接件損壞，電動機機座變形，齒輪或齒輪箱損壞，傳送帶撕裂等。解決此類問題，一般生產機械及電力拖動電動機盡可能采用軟起動方法，即適當降低電動機端電壓，減少電動機起動電流及過大啟動沖擊轉矩等，以避免拖動系統不必要的損壞。
3 交流電動機軟啟動
隨著工業生產及工業生產機械的不斷發展，即對電動機拖動的起動性能提出了越來越高的要求。（1）電動機要有足夠大的并能平穩提升的起動轉矩和符合要求的機械特性曲線；（2）起動設備盡可能簡單、經濟、可靠、起動操作方便，直接起動是最簡單起動方式，但還要克服其起動電流大及轉矩沖擊大，對電網及拖動設備造成的危害；（3）起動電流和起動功耗盡可能小。綜上軟起動對交流電動機拖動的控制及保護是達到節能、簡化控制、優化資源的重要手段。
交流電動機軟啟動方式：一般采用（1）傳動降壓起動；（2）電子晶閘管降壓起動：（3）變頻軟起動。
3.1 傳統降壓起動
3.1.1 自耦變壓器降壓起動
定子通過自耦變壓器連接到三相電源上，降低電動機定子繞組電壓，以減小起動電流。當電動機起動后，再將其切除，其優點根據不同負載要求，起動電壓可選擇，缺點是當電動機容量較大時，變壓器體積增大，成本高。目前我公司已全部淘汰此種起動方式。
3.1.2 Y-轉換起動
所謂Y-轉換起動，起動時定子繞組為Y形連接，起動完成后，正常運行時為形連接。星形連接起動時起動電流和起動轉矩為三角形連接的三分之一。同時由于從星形轉換為三角形過程中會出現二次沖擊電流以及沖擊轉矩等問題。適用于輕載或空載起動的場合，接線時還應該注意Y-連接時要保證其旋轉方向的一致。優點是線路較簡單，投資少，缺點是轉矩特性差。
3.1.3 串電抗器或水電阻降壓起動
即在定子回路繞組中串聯電抗器或水電阻從而實現降壓起動，減小起動電流，待起動完成后再將其切除。但由于電抗器成本高，水電阻損耗大，故一般在電動機空載或輕載運行時可利用串電抗器降壓起動。由于維護復雜，空間、環境等因素，我們公司沒有采用過此種降壓起動方式。
3.2 晶閘管降壓起動
晶閘管降壓起動又稱“軟啟動器”，它采用三對反并聯的晶閘管，串接于三相電源與電動機定子回路上。利用晶閘管移相控制原理，通過微處理器的控制來改變晶閘管的開通程度，使電動機輸入電壓按預設的函數關系逐漸上升。
起動時，電動機端電壓隨晶閘管的導通角從零逐漸增大，直至達到滿足起動轉矩的要求而結束起動過程。當起動完成后，軟啟動器輸出額定電壓，旁路接觸器接通，電動機進入穩態運行狀態。
停機時，先切斷旁路接觸器，然后軟啟動器內的晶閘管導通角由大逐漸減小，使三相電壓逐漸減小，電動機轉速逐漸減小到零，完成停機過程。我公司現降壓起動都采用此種方法，它是集電動機軟啟動、軟停車和多種保護功能于一體的電動機控制裝置。軟啟動器在晶閘管兩側裝設的旁路接觸器，保證了晶閘管僅在起動、停車時工作，避免長期運行使晶閘管發熱，同時還可以避免在電動機運行時軟啟動器發生故障，可由旁路接觸器作為應急備用。缺點：價格高，晶閘管還可以引起高次諧波。軟起動器的廣泛應用，標志著電動機控制技術由傳統的電器控制時代進入了電子智能化控制時代。
3.3 變頻軟啟動
即采用電壓頻率按比例平滑上升的VVVF控制的基本原則，在起動過程中不存在大的轉差功率，有利于電動機平穩起動，從而實現降壓起動，消除了起動沖擊，避免起動功耗，且可控制起動速度，是一種真正的平滑起動方式。它可以在限流同時保持高的起動轉矩，具有保護功能強大的特點。缺點：價格高，對電網來說它可是諧波污染源，但我們利用電抗器和有源濾波器抑制諧波。雖然他也是一種軟起動裝置，但更廣泛應用在變頻調速。我們公司現在將負荷變化較大的電動機都采用變頻控制。不僅可以減少對電網沖擊，還達到了節能的目的。
4 結語
綜上所訴：傳統的降壓起動設備，其目的減少了起動電流和功耗，但同時降低電動機起動轉矩，起動效果差，并且產生二次電流沖擊、故障率高、使用受限等問題，但投資少，不會產生諧波；電子晶閘管降壓軟啟動有較好的起動特性，起動參數可調，一定程度上可解決輕載起動設備起動沖擊問題。不足之處不宜作隨載降壓節能設備用，且達不到電磁兼容的要求，另外存在價格高等問題；變頻軟起動其具有調速、節能、保護等優點，它以微電腦全數字節能化控制，對電動機提供全方位服務，不愧為電動機綜合節能保護的優選產品。
參考文獻：
[1]方圓編著.變頻器應用及維護.中國電力出版社.
關鍵詞：交流電動機；動作時間；釋放時間；元器件節能
1問題的提出
2013年，江西某水泥公司二號窯200kW鼓風機，2年內已燒毀3次，造成直接經濟損失200多萬元。同時，由于停產檢修，造成的間接損失難以估算。針對上述問題，該公司邀請了一個專業團隊到公司協助解決該問題。
2原因分析
2.1生產現狀
2013年3月，專業團隊來到該公司，與該公司的工程技術人員一起進行了現場考察和技術資料研究。其中，該電動機的主電路圖和控制電路如圖1—2所示。
2.2原因分析
針對上述情況和相關參考文獻[1—5]，筆者認為造成該事故的原因如下。（1）主要原因是前面設計者沒有考慮交流接觸器線包動作時間和其釋放時間；（2）在啟動電動機運行前幾十ms內，由于KM2未動作，導致KM2，KM3同時得電，則電源相序間短路，輕則燒斷熔斷絲和KM3主觸頭被燒壞可能，從而導致電動機缺相運行，電動機轉速減慢，電流急增，隨后，電動機可能被燒毀。由于以上第（2）點，造成KM3觸頭接觸不良，造成電源三相不平衡，電動機轉速減慢，溫度升高，不及時關機，則有可能燒壞電動機；由于KM2釋放時間問題，造成電動機瞬間失電，從而電動機又重新啟動，電流加大，溫度急劇上升，繞組磁路飽和，繞組發熱，最后，電動機可能被燒壞。
3電路設計
針對以上原因，文章總結了以下幾點設計改進：（1）充分考慮KM2的動作時間，利用KM2-4和KM1-4動作時間才能使KM3得電，避免了KM2和KM3在電動機啟動前幾十毫秒內同時得電；（2）在KM2線包控制電路中又串聯KM3觸點進行互鎖，又避免了KM2釋放時間問題即電動機重新啟動；（3）同時使KT并聯在KM3線包中，使KM3動作時KT不得電，從而更加節能，延長電路元器件的壽命。改進設計后的電路控制如圖3所示。
4實施效果
改造后，該電動機在3年內未出現電動機燒毀現象，由此，可確定本次分析和解決措施是完全正確的。同時，直接為公司節約成本200多萬元。
5結語
綜上所述，不難得出如下結論：在交流電動機的控制電路設計過程中，必須要對繼電器的動作時間和釋放時間有充分的考慮；本次排障的過程中，文章提出了一套既滿足控制要求，又能實現元器件節能的新型電路。
[參考文獻]
[1]齊亞琳，柳新軍，劉艷麗，等.提高繼電器觸點抗浪涌能力的一種新穎旁路保護電路[J].電子元器件應用，2012（5）：5-7.
[2]李述香，邱召運.繼電器觸點的保護技術[J].電工技術，2004（8）：60-61.
[3]鹿澤倫，李巖.中間繼電器構成的斷相保護電路[J].自動化技術與應用，2008（12）：110-111.
[4]黃三偉，高峰，周熠.三相異步電動機的斷相保護[J].廣西物理，2006（2）：43-45.
[5]周云旭，鐘水蓉.繼電器觸點保護電路設計[J].電子技術與軟件工程，2013（16）：118.
本文主要針對我礦副井絞車原交流電動機和現改造后的高速直流電動機的性能特點進行分析比較并簡單介紹我礦副井絞車現采用的1250KW的直流提升機電控系統。以及高速直流電動機的常見故障及現場日常維護的方法，從而實現我礦副井絞車的安全和高性能運行。
關鍵詞：交流電機 直流電機 電控系統 故障與維護
一、概述
隨著中國經濟的快速發展，各種能源的需求量不斷加大，為了適應發展的需要，煤炭作為目前中國的重要能源，必須加大自身的產量，這樣就造成了原有副井絞車交流電動機的各種弊端暴露出來，為了滿足我礦產煤量的不斷加大對副井絞車運輸能力的需求，現用高速直流電機代替原有的交流電機。直流高速電機具有優良的轉矩速率特性并能在大范圍內平滑的調速，很好的適應了運輸能力增加的需求。
二、交流電動機和直流電動機的簡介
1.原副井絞車交流電動機簡介
我礦副井絞車原交流電動機型號JRZ1000-12，功率1000KW，總重10700Kg，1987年投入使用。隨著我礦的生產能力不斷的提高，該電動機在運行過程中出現故障種類很多而且出現故障頻率也較高，
電氣故障主要有定子繞組單向運行、定子繞組首尾反接、三相電流不平衡、繞組過熱等。
2.原副井絞車交流電動機的具體缺點
2.1能耗大、控制方式落后
原副井絞車系統采用高壓交流電機切電阻控制方式，提升過程中多余電能通過電阻箱轉換為熱能。電力資源極大浪費。
原副井絞車控制系統由于控制方式所限速度階越式變化。提升速度不能由絞車司機控制隨意調整，速度不穩定，受負載影響比較大。隨著生產任務的不斷加大，副井絞車系統工作任務也不斷增大，從而使受負載影響大的缺點不斷發生。
2.2抱閘系統不完善、維護工作量大
原副井絞車系統的抱閘系統頻繁參與絞車減速控制，使閘盤的磨損異常大，不利于閘盤保養和維護。原副井絞車電控系統柜體較多，自動化程度不高、故障率高、噪音大，從而增大了維護的工作量而且不滿足生產的增大的要求，影響生產任務的順利完成，增大了完成單位生產任務所需要的時間。
三、高速直流電動機在副井絞車中的應用效果
經過我礦及運轉隊專業技術人員的不斷研究并且經過我礦領導的審核最終決定用控制更加方便、性能更加優良的高速直流電動機代替原有的交流電動機，并更換了原有的控制系統采用了更先進的自動控制系統，使我礦副井絞車的控制更加的精密、更加的趨于完善。高速直流電動機具有優良的轉矩速率特性并能在大范圍內平滑的調速，很好的適應了我礦運輸能力增加的需求。我礦現副井絞車高速直流電動機為上海電氣集團電機廠有限公司生產。
主電動機數據：
主電動機型號：Z710-400型直流電動機
主電動機功率：1250kW，750V；580rpm。
電樞電壓：750V，電樞電流： 1773A。
勵磁電壓：220V。
過載能力：2倍額定電流60秒，切斷電流2.25倍額定電流，總重10000Kg。
高速直流電動機具有優良的轉矩速率特性并能在大范圍內平滑地調速。能夠滿足我礦生產任務不斷加大的需求。電控系統應用方案
1.高壓供電系統
提升機房兩回～6kV ，50HZ電源分別引自礦井工業場地變電所6kV不同母線段，由兩路高壓電纜分別引向提升設備的高壓進線柜，一路工作，一路備用，故障后手動切換。兩路進線互為閉鎖。選用GG—1ZF型封閉式高壓開關柜，高壓開關柜按4臺配置：高壓進線柜2臺：提供雙進線電源，電纜下進線；主整流變供電2臺。
2.電控系統主回路傳動系統
提升機的驅動裝置應能夠適應提升機的各種工作情況，按照預定的速度和提升要求實現平穩地啟動、運行、減速、制動、停車。在整個循環中，應使鋼絲繩的振動最小，井口停車必須準確無誤誤差不超過±20mm。驅動電動機及其供電裝置應有足夠的過載能力，以適應副井提升負載變化大的特點。最大過載能力不低于額定值的2倍。
調節系統采用SIEMENS 6RA70裝置實現數字式速度、電流、位置閉環控制，全數字調節的動、靜態技術性能滿足提升機四象限運行要求，并滿足提升工藝要求的過載能力和安全系數，具有優良的動、靜態品質指標。
3.上位監控系統
工控機和彩色終端組成上位機監控系統，監控系統通過與PLC通訊采集數據實現多畫面實時監控，多參量數碼及曲線顯示和記錄，各種故障的報警及記錄。
監控畫面主要有；電控系統構成，系統狀態圖，速度曲線，電流曲線，圖形化安全回路圖，當前故障報警，歷史故障記憶，故障判斷及診斷，生產報表的完整資料。
四、采用高速直流電動機所帶來的好處
1.降低了能量損耗
原副井絞車系統采用高壓交流電動機切電阻控制方式，提升過程中多余電能通過電阻箱轉換為熱能。電力資源極大浪費。
副井絞車更換為高速直流電動機電控系統后克服了能耗問題。
2.控制方式得到了提高
原副井絞車控制系統由于控制方式所限速度階躍式變化。提升速度不能由絞車司機控制隨意調整，速度不穩定，受負載影響比較大。隨著生產任務的不斷加大，副井絞車系統工作任務也不斷增大，從而使受負載影響大的缺點不斷發生。
副井絞車更換為高速直流電動機電控系統后。高速直流電控系統采用無極調速控制方式，絞車提升過程中，提升速度由絞車司機控制隨意調整。加/減速時速度平穩變化。速度不受負載所影響。
3.抱閘系統得到了優化
原副井絞車系統的抱閘系統頻繁參與絞車減速控制，使閘盤的磨損異常大，不利于閘盤保養和維護。
高速直流電控系統報閘系統只起到定位作用。不參與速度控制。減小了閘盤的磨損，提高了閘盤的使用率，節約了大量的資金。
4.減小了維護工作量
原副井絞車電控系統柜體較多，自動化程度不高、故障率高、噪音大，從而增大了維護的工作量而且不滿足生產的增大的要求，影響生產任務的順利完成，增大了完成單位生產任務所需要的時間。
高速直流電控系統柜體少，自動化程度高，故障率低，噪聲小。提高了系統長時間穩定運行的能力，保證了我礦副井絞車的運輸能力。
【關鍵詞】交流變頻電動機 控制系統 研究
1 交流變頻電動鉆機的介紹
1.1 轉盤獨立電驅動鉆機
轉盤獨立電驅動鉆機就是轉盤采用交流變頻電動機單獨驅動，絞車和鉆井泵采用機械統一驅動的鉆機。該型鉆機采用多臺柴油機通過液力變矩器或液力耦合器輸出動力，然后經過鏈條并車，分別驅動絞車和鉆井泵；轉盤由1臺交流變頻電機通過齒輪或鏈條減速傳動；絞車配輔助驅動裝置，可實現自動送鉆功能。其特點是轉盤轉速能夠根據鉆井工藝的需要來調節，不受鉆井泵沖次的制約，同時，具備數控恒鉆壓自動送鉆功能，實現以接近機械鉆機的價格，獲得交流變頻電動鉆機的優越性能。
1.2 機電復合驅動鉆機
機電復合驅動鉆機是轉盤在采用電機獨立驅動的基礎上，絞車采用交流變頻電機驅動，而鉆井泵仍然采用機械驅動。該方案主要應用在鉆深5000m以下的鉆機上。2～3臺柴油機通過皮帶并車驅動鉆井泵，同時，還可驅動1臺節能發電機。該型鉆機能夠實現交流變頻電動機的主要功能，而價格只有全交流變頻電動鉆機的60%～70%，同時，具有良好的運行經濟性。
1.3 全交流變頻電動鉆機
全交流變頻電動鉆機的絞車、轉盤、鉆井泵均采用交流變頻電機驅動。其轉盤傳動主要有電機直接驅動和電機加減速箱驅動2種方式。絞車通常采用2臺電機通過二級齒輪減速箱驅動，并配輔助驅動裝置，也有采用一級齒輪減速箱方案的。除轉盤獨立電驅動鉆機采用機械的多軸絞車外，交流變頻電動鉆機通常都采用單軸絞車結構，其傳動形式是交流變頻電機通過齒輪減速箱直接驅動滾筒軸，主剎車采用盤式剎車，取消了電磁渦流剎車，而采用能耗制動實現輔助剎車功能。
交流變頻電動鉆機常用的調速技術有矢量控制和直接轉矩控制2種。矢量控制主要采用Siemens公司的變頻器，直接轉矩控制主要采用ABB公司的變頻器。在控制方式上有一對一控制和一對二控制。采用一對一控制需要每臺電機對應一個變頻柜，而一對二控制可以根據需要切換絞車或鉆井泵的變頻柜來控制轉盤，也可設置主從兩個變頻柜。
2 交流變頻電機的控制系統
變頻電動鉆機控制系統由發電系統（發電機、控制柜）、交流傳動系統（變頻柜、制動柜）、控制網絡（PLC柜、司鉆操作臺、工控機、遠程計算機、AS-i總線系統或Profibus總線系統）、交流電機控制中心組成。
2.1 動力發電系統
目前廣泛應用的是ROSS HILL電氣控制系統，SIEMENS電氣控制系統，其主要功能是基本相同的：控制柴油機的轉速與發電機的勵磁電流，得到600V、50HZ穩頻、穩壓電流，作為全井場的動力電源；發電機控制柜內還設有并網控制電路，控制多臺發電機的并網以達到同期合閘操作。發電機可按工況需要，全部或任意兩臺以上在線運行時，負荷都能均衡分配，負荷轉移平穩，能承受鉆機的負荷特性和電動機起動時的沖擊。發電機控制裝置還具有功率限制、自起動電源電路、接地檢測相序保護、過流保護、過壓保護、欠壓保護、過頻保護、逆功保護、短路保護、柜內故障自檢等功能。
2.2 交流傳動系統
2.2.1變頻驅動控制系統
變頻主驅動系統由若干變頻柜組成，分別將600V、50HZ恒壓、恒頻的交流電壓變成0～750V連續可調的交流電壓，以一拖一或者一拖二的驅動方式分別驅動鉆井泵、絞車、轉盤。絞車和轉盤電動機具有反轉功能，扭矩限制0%～100%范圍內任意調節。在石油鉆機中應用較多的是Siemens變頻器。SIMOVERT master DRIVE 矢量控制變頻器是采用IGBT元件、全數字技術的電壓源型變頻器。
2.2.2制動控制單元
制動柜內的制動單元和變頻房外的制動電阻的主要功能是：在絞車需要制動時，控制電動機進入發電運行狀態，使電動機產生于旋轉方向相反的制動力矩，負載側的機械能轉化為電能通過逆變器傳到變頻柜直流母線上。當直流母線電壓高于最高閥值時，制動控制單元自動將制動電阻接通，使中間直流母線之間電容器儲存的多余電能以熱能形式由制動電阻消耗，以維持直流母線上的電壓保持恒定。這種制動方式稱為能耗制動。自動送鉆系統的制動單元也采用能耗制動。
2.2.3自動送鉆
送鉆變頻柜將400V、50HZ恒壓、恒頻的交流電壓變流成0～400V變壓、變頻連續可調的交流電壓，以一拖一的驅動方式驅動送鉆電動機。恒壓方式可以實現恒壓自動送鉆。送鉆電動機在恒速方式時具有正反轉的功能，可以起到應急起放井架和鉆具的功能，也可以恒速送鉆。
2.3 控制網絡
2.3.1司鉆控制室
司鉆控制室已成為交流變頻電動鉆機的標準配置，目前的司鉆控制系統主要有模擬控制和數字控制2種。從控制功能來看，可以實現絞車無級調速，游動系統的位置、速度、加速度閉環控制，懸重限制保護，數控恒鉆壓自動送鉆，轉盤無級調速、轉矩限制保護，鉆井泵無級調速、泵壓限制保護等功能?？梢酝ㄟ^觸摸屏和顯示屏對控制系統的主要設備運行狀態進行監控。
2.3.2PLC控制系統
通過數據采集單元（現場傳感器、編碼器、變送器等），可編程控制器經過計算處理，在觸摸屏、顯示屏等HMI人機界面顯示以下鉆機參數：懸重、鉆壓、井深、機械鉆速、轉盤轉速、轉盤扭矩、泵沖泵壓、泥漿池液位、出口返回量、游車位置等參數。
2.4 MCC配電控制系統
交流電動機控制中心的主要功能是對井場的鉆臺、鉆井液循環罐區、油罐區、壓氣機房和水罐區的交流電動機進行控制，并給井場提供照明電源。交流電動機控制中心系統對30KW以上的電機采用軟起方式。MCC柜采用分裝式結構，以便于維修更換。
3 變頻鉆機及其控制系統的發展趨勢和前景
關鍵詞：西門子變頻器；控制方式；外部端子控制；控制面板
前言
西門子變頻器是一種工業控制領域中應用較多的一種控制設備，其通過對固定輸入的電壓和頻率進行內部的轉換，依據控制信號將其轉換為所需的電壓和頻率的交流電進而實現對于電動機的控制。在西門子變頻器工作的過程中首先需要將輸入的工頻交流電轉換為直流電，而后再根據需要將直流電逆變為控制要求的交流電。在西門子變頻器工作的過程中通過PWM技術使得在電動機啟動的過程中使用較小的啟動電流并獲得較大的啟動轉矩并調速平滑。在分析西門子變頻器外部端子的功能及作用的基礎上做好對于西門子變頻器的參數設置，確保其正常工作。
1 西門子變頻器的組成及外部端子簡述
1.1 西門子變頻器的組成
西門子變頻器主要是由操作面板、控制模塊與外部端子等三個部分組成，其主要與普通交流電動機相配合在一些對于電動機控制精度要求一般的場合進行工作，以取代步進電機或是交流伺服電機，降低成本與能耗。隨著科技的進步與經濟的快速發展，西門子變頻器正被應用于越來越多的領域。西門子MM420系列變頻器是一種應用較多的變頻器，其多應用于對三相交流電動機的變頻控制。西門子MM420系列的變頻器在出廠時各參數為系統默認，在使用時與西門子工控裝置和設備相連接時如無特殊要求可不經調試而直接進行使用，可靠性與適應性較強，西門子MM420系列變頻器是一款功能較齊全的變頻器。
1.2 西門子MM420系列變頻器外部端子
西門子MM420系列變頻器的外部端子如圖1所示，其中1、2端子輸入的是模擬量10V電源公共端，3、4端子為模擬量輸入端可以外接電位器來實現對于頻率設定值的更改，5-7號端子為數字量輸入端子，其中默認情況下5為正轉控制，6為反轉控制，7為故障復位，8、9端子則代表的是直流24V電源公共端。
2 西門子MM420系列變頻器外部端子對電機的控制
2.1 交流電動機的正反轉控制
通過使用線纜將西門子MM420系列變頻器與交流電動機進行連接，在進行參數的設定時，通過使用西門子MM420系列變頻器操作面板對變頻器中的P1080、P1082參數進行設定，上述兩個參數設定的是上下限的頻率，而后通過對P1120、P1121參數進行設定對交流電動機的頻率加速與減速時間進行設定。最后將西門子MM420系列變頻器中的P0700參數設置為2，完成對西門子MM420系列變頻器的參數設置即可使用外部端子對電動機進行相應的控制。此時即可通過對5-7號端子施加相應的頻率信號實現對于交流電動機的控制。
2.2 使用模擬量輸入對西門子MM420系列變頻器進行控制
在完場上述參數設置的基礎上將參數P1000有默認缺省值設置為1，即可通過使用電位計來作為模擬信號實現對于電動機的條數控制，在5-7號端子中通過輸入數字信號控制交流電動機的正反轉，通過調節模擬信號輸入端的電壓電流信號來控制交流電動機的轉速。
此外還可以通過使用外部端子實現對于交流電動機的多速段控制。
在使用西門子MM420系列變頻器對交流電動機進行控制的過程中需要注意的是，在使用面板控制或是外部端子進行控制時，對于西門子MM420系列變頻器內部參數的設定只能通過面板進行西門子MM420系列變頻器內部參數的修改與設定，在使用外部端子進行控制時，首先需要將西門子MM420系列變頻器的控制模式切換到外部操作模式，而后再進行外部控制頻率信號的接線，當西門子MM420系列變頻器采用外部端子控制模式時，如果需要修改端子的功能需要將外部開關輸入信號全部斷開后再重新進行接線，避免因信號輸入導致控制邏輯混亂。其中當西門子MM420系列變頻器采用多段速的方式進行控制時，將無反轉輸出信號。
3 西門子MM420系列變頻器的面板控制
西門子MM420系列變頻器在出廠時裝載有默認的參數，通過對西門子MM420系列變頻器中缺省的設置值進行修改將可以使得西門子MM420系列變頻器實現對于交流電動機的控制，對于西門子MM420系列變頻器參數的設置需要使用面板進行輸入與修改，在使用基本操作面板實現對于電動機的控制時首先需要將系統內的P0010參數修改為0，從而使得西門子MM420系列變頻器處于運行準備狀態，將參數P0700參數設置為1即可使用操作面板來控制交流電動機進行啟停運動及控制，按下綠色的啟動按鈕啟動交流電動機，按下數值增加按鈕逐步增加交流電動機的轉速，通過增加與減少按鈕來控制交流電動機轉速的增加與降低，并可以通過使用轉換按鈕來控制交流電動機的轉動方向。紅色按鈕控制電機的停止。
對于使用西門子MM420系列變頻器實現對于交流電動機的控制主要是通過改變內部參數的設定值來實現對于變頻器輸出信號的改變，使用面板控制最主要的是通過改變了西門子MM420系列變頻器內部的參數。在對西門子MM420系列變頻器進行調試設定時應當首先將變頻器內部的全部參數恢復為出廠設置避免內部有設定值而對本次操作造成影響。在恢復出廠設置時通過將P0010參數設置為30并將參數P0970參數設置為1完成對于西門子MM420系列變頻器的出廠設置。對于西門子MM420系列變頻器的參數可以對照調試說明書進行了解與設置。在使用西門子MM420系列變頻器進行電動機控制時，如無特殊要求可以將變頻器直接與西門子電機連接進行控制，而當需要對其他廠家的電動機進行控制時需要在參數設置時輸入電機銘牌上所標注的電機的轉速、電壓、電流、頻率等的電機規格參數，做好電機與變頻器的匹配。
4 結束語
西門子MM420系列變頻器是一種應用較多的工控設備，文章在分析西門子MM420系列變頻器特點的基礎上對西門子MM420系列變頻器的面板與外部端子兩種控制方式進行了分析闡述。
參考文獻
[1]侯靈.西門子變頻器在數控銑切機多電動機切換控制改造中的應用[J].制造技術與機床，2008（11）：122-124.
關鍵詞：變頻；變轉差率；開環和閉環控制
中圖分類號：U264.91+3.4文獻標識碼：A
交流電動機調速方法近年來得到了廣泛的應用，它的慣量小、結構設計簡單、可在惡劣環境中使用，并且維護檢修比較方便、容易實現高速化、高壓化以及大容量化，還具有非常明顯的成本優勢。交流電動機調速技術因其具有優質、節電、降耗、增產的特點已經逐漸成為我國電氣傳動的中樞。
雖然交流電動機調速方法在現實使用中具有明顯的優勢，但是由于很多企業和部門對于交流電動機調速的方法缺乏明確的判斷和認識，對于各種調速方案的使用條件和優缺點認識不夠，在使用過程中出現了一系列的問題，不能使各種調速方案的作用得到最大化的發揮。為了避免這些問題的出現和蔓延，也為了進一步提高對于交流電動機調速方法及其控制方案的理解，本文從交流電動機調速的基本方法及其裝置入手，對交流電動機的調速控制方法及其 特點進行了詳細的分析，并研究了各類交流電動機的調速控制方案的適用場合和條件，為交流電動機調速方案作用的最大化發揮提供了參考和指導。
1 交流電動機調速方法闡述
根據交流電動機的基本轉速公式(下式(1)、(2))可以發現只要改變轉差率S、交流電機供電率F以及極對數P中的任意一個交流電機的轉速就會發生改變，由此引出了三最基本的調節電機轉速的方法，即常說的變頻調速(改變頻率f1)、變轉差率調速（改變s）、變極調速（變極對數p）三種調速方式。
同步電動機轉速公式：N0=60F/P(1)
異步電動機的轉速公式：N=N0(1-S)=60F/P(1-S) (2)
式中： P為極對數；
F為頻率；
S為轉差率（0～3%或0～6%）。
由于電機供電率F的改變比轉差率S和極對數P的改變要簡單得多，所以變頻調速在實際中比另外兩種調速方式的應用要廣泛的多，特別是近年來靜態電力變頻調速器的迅速興起和發展促使了三相交流電動機變頻調速成為當前電氣調速的主流。總的來說，交流電動機的調速方法有不改變同步轉速和改變同步轉速兩種方式?；诖?，在生產實際中，不改變同步轉速的調速方法有應用油膜離合器、液力偶合器、電磁轉差離合器等調速以及繞線式電動機的串級調速、斬波調速以及轉子串電阻調速。我們還應該注意到僅僅改變電動機的頻率不一定能獲得良好的變頻特性，還需要對對電壓做出調整，以便使磁通保持在一個恒定位置。
2各種調速方法及其裝置的特征分析
（1）變頻調速
變頻調速是一種改變同步轉速的調速方法，它的主要裝置是能夠改變電源頻率的變頻器。一般有兩大類變頻器：交流－交流變頻器以及交流－直流－交流變頻器，而我國使用的是后一種變頻器。它的主要特點如下表1所示：
表1 變頻調速的主要特點
（2）轉子串電阻調速
轉子串電阻調速的原理是轉子串電阻加大了電動機的轉差率，因而串入的電阻越大就會使轉速越低，對設備的要求比較簡單，但是在使用過程中會產生熱量。它的主要特點如下表2所示：
表2 轉子串電阻調速的主要特點
（3）定子調壓調速
定子電壓的改變會產生一系列機械特性各異的曲線，進而產生不同轉速。但是電壓的平方正比于電動機的轉矩決定了該方法的調速范圍不大?；诖耍趯嶋H應用中有人提出了轉子電阻值大的籠型電動機或者在繞線式電動機上串聯頻敏電阻能夠擴大其調速范圍的觀點，并得到了證實。調壓調速的核心設備是一個能使電壓發生改變的電源，主要有晶閘管調壓、自耦變壓器、串聯飽和電抗器等幾種，其中以第一種調壓方式為最好。它的主要特點如下表3所示：
表3 定子調壓調速的主要特點
（4）串級調速
串級調速是通過在繞線式電動機轉子回路中聯入可變附加電勢來改變電動機轉差的一種調速方法。在這個過程中可變附加電勢對于轉差功率的吸收能力決定了串級調速的程度，并且根據吸收方式的不同，串級調速又可分為晶閘管串級調速、機械串級調速以及電機串級調速三種形式，第一種為最常用的形式。它的主要特點如下表4所示：
表4 串級調速的主要特點
（5）變極調速
該種方法主要是針對籠型電動機而言的，它改變的是定子繞組的接線方式，因此設備要求比較簡單。它的主要特點如下表5所示：
表5 變極調速的主要特點
參考文獻
[1] 周志敏，周紀海，紀愛華.變頻調速系統設計及維護[M].北京：中國電力出版社，2007：76.
[2] 王曉明.電動機的單片機控制(第二版)[M].北京：北京航空航天出版社，2007：157-158.
關鍵詞：變頻液壓站、工作原理、變頻調速
中圖分類號： TG315.4 文獻標識碼： A 文章編號：
一、前言
隨著工業化的程度越來越高，交流電動機變頻調速技術發生了實質性的突飛猛進，變頻調速是集電力電子技術、微電子技術、控制技術于一體的產物。在變頻調速具有絕對優勢，并且它的調速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降低，特別是變頻調試節電顯著，而且易于實現過程自動化，深受工業用戶的喜愛。下面來有筆者對變頻液壓站的工作原理進行解析。
二、變頻液壓站的工作原理
根據電動機學的工作原理，我們可以由其公式中看出：磁極對數p和轉差率s不變的情況下,電源頻率和電動機轉速n成正比,即電動機轉速n增加，電源頻率也會隨著增加；電動機轉速n下降,電源頻率也下降。在變頻液壓站的工作原理中通過這種改變異步電動機的供電頻率,從而實現改變電動機的轉速,進而實現調速的目的。交流電動機變頻調速即為這種通過改變電源頻率實現的交流電機速度調節過程。
液壓泵的輸出流量公式如下:
Q=kqn/1000=0.06kdf(1-s)/p
從上述公式可以知道,電動機電源的頻率f與液壓泵的輸出流量Q成正比,也就是說電動機電源的頻率f隨著液壓泵的輸出流量Q的增加而增加，在數值上成正比。通過調節電動機電源的頻率f來變相的調節液壓泵的輸出流量Q，即為變頻液壓站的最基本的工作原理。
變頻器主要由主回路、保護回路、控制回路組成。作為變頻液壓器的主回路，其作用是直接提供調頻調壓電源給交流電動機；在變頻器中，控制回路是根據預先設定或由閉環反饋信號的方式來控制主回路,使得主回路的電壓與頻率按一定的規律調節以及輸出,主要包括：驅動回路、冷卻控制回路、輸入/設定參數回、運算回路、電壓/電流檢測回路、速度檢測回路、壓力檢測回路等組成；保護回路則為變頻器的各個部分及電動機提供完善的保護, 如過流、過載過電壓等故障的保護,將保護回路應用在變頻器及電動機上可以使其工作具有很高可靠性。變頻器是變頻調速系統的核心部分,也是變頻液壓站最為重要的部件。其控制方式主要有開環恒壓比的控制、矢量控制、直接轉矩控制等。
交流電動機在變頻液壓站中也是個重要的元件,雖然普通的交流電動機也能實現變頻控制,但因為結構較大,慣性大,其節能效果不是特別明顯,控制精度較差,所以有很多的研究機構和廠家在減小交流電動機轉子的慣性、增強輸出扭矩做了很多的研究,且取得不少的成果。例如在日本大金工業株式會社的專利產品IPM電動機的轉子中心鑲入了四條稀土類磁石；磁石在定子產生的磁場里會產生磁石扭矩；由于電磁鋼板接近磁石時,磁力線比空氣更易于通過電磁鋼板,集中在鐵的周圍,磁力線想通過最短距離將鐵拉向左側, ,形成向左磁阻力,S極的磁力線變短,從而在箭頭方向因磁阻扭矩產生旋轉力；IPM電動機的輸出扭矩=磁石扭矩+磁阻扭矩,比同等規格普通電動機的輸出扭矩大大增加,其效率達82%以上,低速能平穩地控制在350r/min,最高轉速能達4500r/min,響應時間達0.1s。變頻液壓站大多選用的液壓泵是定量齒輪泵,因為定量齒輪泵的結構簡單,低速自吸能力強；溢流閥在系統中的作用是安全閥,冷卻器、過濾器、空氣過濾器、液位計等元件的作用跟普通的液壓系統是一樣的。
三、變頻液壓站的優缺點
1、優點
變頻液壓站相對于傳統的容積控制是一種具有全局型的新型節能傳動方式,具有以下幾方面的優點:
（1）實現了制動能的能量回收。
（2）節能效果明顯,比傳統的容積控制液壓系統節能10%~60%。
（3）可以省去帶有復雜變量機構的變量泵,而采用定量泵+變頻器+交流電動機的形式。
（4）調速范圍更廣。
（5）控制特性更高，因為其內置了PID控制和采用無速度反饋矢量控制。
（6）采用了定量泵設置,大大降低了噪聲的影響。
2、缺點
（1）相對于大功率的交流電動機來說,變頻液壓站的轉動慣量大,以及變頻器的能力的限制,使得其響應速度變慢,控制精度降低；
（2）低速穩定性差。由于液壓泵的轉速過低,自吸能力下降,低頻時會產生脈動轉矩,致使電機轉速波動,導致低頻力矩不足。
四、變頻液壓站的應用
變頻液壓站因為它調速性能良好、節能效果明顯等因素的影響,所以在液壓電梯、注塑機、液壓振動篩、飛機、液壓抓斗、機床、液壓轉向系統、制磚廠等領域獲得應用。據統計,我國電機的總裝機容量已達4億千瓦,年耗電量達6000億千瓦每時,約占工業耗電量的80%。我們相信隨著我國廣大企業節能意識的增強和變頻液壓技術的發展,變頻液壓站的應用會更加廣泛。
五、交流電動機變頻調速技術的研究方向
從上世紀70年代以來，在電力電子技術和控制理論的高速發展規模下,變頻調速技術獲得了跨越式的進展。交流電動機變頻調速的優勢豬油有一下幾個性能：效率較高、調速性能優越、啟制動性能、高功率因數、高節能效果。巨大的優勢也使得交流電動機變頻調速技術應用越來越廣泛，被國內外稱之為最有發展潛力的調速方式。目前，交流電動機變頻調速技術已成為了節能、改善環境、改善工藝流程的提高產品質量推動技術進步的一種主要手段。
交流電動機變頻調速主要有如下一些優點:
（1）實現平滑啟動,進而減輕機械的沖擊力,達到保護機械設備的目的。
（2）節電效果突出。
（3）調速范圍較為廣泛,可以實現普通異步電動機的無級調速。
（4）啟動需求電流較小,另一表現就是啟動轉矩大。
（5）調節電壓大小和頻率快慢可實現恒轉矩或者恒功率調速。
（6）對電動機具有保護功能,降低電機的維修費用。
直流電動機和交流電動機相比，而交流電動機的體積更小,重量輕，價格上相對較低,運行性能也較直流電動機優良,維護量小,因此交流電動機在各行各業的應用也比直流電動機廣泛。所以，在選擇變頻調速時，對交流電動機進行變頻調速具有更大的實用性。液壓動力傳動在工業生產上也有很大的應用。其優點有：調速方便、傳動平穩、功率體積比大，但是液壓動力傳動的缺點卻是至關重要的，因為其能量利用率不高,以至于較低了整機系統的工作效率。因此，節能一直是提升液壓動力傳動工作效率的主要困擾之一。但交流電動機變頻調速技術的出現使得這一問題得到解決。交流電動機變頻調速技術可以改變供電電源的頻率從而實現對執行機構的速度調節,使電機始始終處在高效率的工作狀態。將交流電動機變頻調速技術用于液壓系統,如簡化液壓回路,減少液壓系統的能量損失,降低噪聲等液壓系統的一些缺點,交流電動機變頻調速技術與液壓系統的結合還有一個更重要的作用，那就是減少液壓系統的能量損失,提高整個系統的效率。
六、結語
綜上所述，在進入21世紀以來，交流變頻液壓調速技術在工業中各行各業中正逐步展開應用。本文從交流電動機變頻調速技術的研究方向介紹了變頻液壓站工作原理、優缺點及其應用?，F如今，社會潛力巨大，變頻液壓技術現逐步向主控一體化、變頻控制的高性能化、變頻器的環?；⒆冾l器與電機的整體化、變頻控制系統的全數字化、高復合液壓的高功率控制的方向發展，相信在不久的將來，變頻液壓技術一定會給人類帶來更多意想不到的驚喜。
參考文獻：
趙秀娟 李建平：《淺議液壓傳動技術在自動化生產中的應用》，《科技與生活》,2011年
