1、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
2、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VFO 200W，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
3、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1PC端COM1PLC串行通信板通信电缆8R4左J1导线2PC端COM4PLC程序传送接口编程电缆9
4、R4中J2导线3启动右X10导线10R4右J3导线4停止右X11导线11COM2J3导线5启动左COM导线12JUJDU导线6停止左COM导线13JVJDV导线7Y4J5导线14JWJDW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
5、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Pr083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；Pr092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“”
6、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）10152025303540457.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
7、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PLC 1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S0.02，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？
