电梯有配重计算机速度调节拖动系统设计说明

1、电梯（带配重）电脑调速拖曳系统硬件设计概括本课题以电梯计算机调速拖曳系统为研究对象，根据电梯曳引机对电驱动系统的要求，采用转子回路串联电阻调节滑差能耗的方法来调节电机速度。使用AT89C51单片机电梯软件系统，控制电机的启动、制动、正反转加减速等，实现电梯的升降。主要研究三相交流绕线异步电动机的启动、制动及各种运行状态，分析其工作原理，了解相关计算。关键词：调速；转子回路串联电阻；滑动能耗目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc265677654 1简介 PAGEREF _Toc265677654 h 1 HYPERLINK l _Toc265677655 1.1学

2、科背景 PAGEREF _Toc265677655 h 1 HYPERLINK l _Toc265677656 1.2电梯1发展概况 PAGEREF _Toc265677656 h HYPERLINK l _Toc265677657 1.3电机与电驱动技术的发展与展望 PAGEREF _Toc265677657 h 2 HYPERLINK l _Toc265677658 1.4项目研究任务及要求 PAGEREF _Toc265677658 h 5 HYPERLINK l _Toc265677659 2方案论证 PAGEREF _Toc265677659 h 8 HYPERLINK l _Toc

3、265677661 2.1电机调速方式的选择 PAGEREF _Toc265677661 h 8 HYPERLINK l _Toc265677662 2.2转子电路串联电阻调速原理 PAGEREF _Toc265677662 h 9 HYPERLINK l _Toc265677663 2.3电动机电阻力分析 PAGEREF _Toc265677663 h 11 HYPERLINK l _Toc265677664 3三相异步电动机的机械特性和各种运行状态 PAGEREF _Toc265677664 h 13 HYPERLINK l _Toc265677665 3.1三相异步电动机机械特性的三个表

4、达式 PAGEREF _Toc265677665 h 13 HYPERLINK l _Toc265677666 3.2三相异步电动机的固有机械特性和人工机械特性 PAGEREF _Toc265677666 h 16 HYPERLINK l _Toc265677667 3.3三相异步电动机的各种运行状态 PAGEREF _Toc265677667 h 20 HYPERLINK l _Toc265677668 3.3.1电动运行状态 PAGEREF _Toc265677668 h 20 HYPERLINK l _Toc265677669 3.3.2三相异步电动机的正反转 PAGEREF _Toc2

5、65677669 h 21 HYPERLINK l _Toc265677670 3.3.3三相异步电动机的制动状态 PAGEREF _Toc265677670 h 22 HYPERLINK l _Toc265677671 4硬件设计 PAGEREF _Toc265677671 h 27 HYPERLINK l _Toc265677672 4.1 AT89C51 简介 PAGEREF _Toc265677672 h 27 HYPERLINK l _Toc265677674 结论 PAGEREF _Toc265677674 h 32 HYPERLINK l _Toc265677675 至 PAGE

6、REF _Toc265677675 h 33 HYPERLINK l _Toc265677676 参考文献 PAGEREF _Toc265677676 h 341简介主题背景电动机是一种实现机械能和电能转换的电磁装置。常见的电机可分为直流电机和交流电机。电动机随着生产力的发展而发展，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。 19世纪末以来，电动机逐渐取代蒸汽机成为驱动生产机械的原动力。一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构没有太大变化，但电动机的种类却增加了很多，在运行性能、经济指标等方面也有了很大的改进和提高，并随着自动控制系统和计算机技术的发展。在一般旋转电机理论的基础上，已经开发

7、了许多类型的控制电机。控制电机具有可靠性高、响应速度快等特点，已成为电机学科的一个独立分支。 .总而言之，在当前的生活和生产中，电动机有着非常广阔的应用前景。大规模的经济建设，特别是蓬勃发展的房地产业，为电梯行业开辟了广阔的市场。 2001年，我国电梯产量达到4.5万台，创造了行业发展史上的新高峰。下一波”。目前，中国经济建设所需的各类电梯几乎都可以在中国生产。可见，繁荣的电梯市场已经形成。1980年代以来，随着经济建设的持续快速发展，我国对电梯的需求一直在增加，据统计，全世界平均有1000人拥有一部电梯，我国要想达到这个水平，需要安装80万台新台，到那时，只有6万台。每年都会有单元报废更新，

8、目前房屋建设势头依然很好，电梯市场供需两旺，前景看好。电梯的发展和概况在现代城市的飞速发展中，高层建筑拔地而起。电梯是一种垂直运输设备，可在建筑物上下运送乘客或货物。我国电梯行业的发展历程，从改革开放到今天，电梯行业在不知不觉中经历了一个从无到有、从多到精的发展过程。随着住宅市场的剧烈变化，中国已成为全球最大、增长最快的电梯市场。目前，我国电梯保有量已突破100万台，并保持每年20%的增长速度，市场前景看好。这些电梯服务于办公室、公寓、商场等场所。自1889年美国奥的斯电梯公司推出世界上第一台由直流电机驱动的电梯，彻底改写了人类使用起重工具的历史。 1990年代，随着世界经济和经济全球化的快速

9、发展，发达的工业化国家相继研制出高速和超高速电梯。电梯不仅是交通工具，更是人类文明的象征。体现了其技术的发展。社会进步和文明。随着电梯技术的发展，绿色、低能耗、智能化、网络化、蓝牙技术的电梯在一段时间内成为发展趋势。电机与电驱动技术的发展与展望电动机是根据电磁感应的基本工作原理和电磁力定律，传递电能或转换机电能的机器。电机在国民经济中发挥着非常重要的作用，具体如下：1、电能生产、传输和分配的主要设备2、各种生产机械设备的动力设备3、自动控制系统中的重要部件始于 1860 年代和 1970 年代的第二次工业技术革命以电力的广泛应用为标志。从此，人类社会从蒸汽机时代进入了电气化时代。在法拉第电磁感

10、应定律的基础上，一系列电气发明相继出现。 1866年，德国工程师西门子制造了发电机； 1870年，比利时人格雷厄姆发明了电动机，电力开始成为替代蒸汽驱动机器的新能源。随后，各种电器设备相继出现。 1882年，法国学者德普勒发明了一种远距离输电的方法。同年，美国著名发明家爱迪生创建了美国第一座火力发电站，并形成了输电线路网络。从那时起，电力作为一种新能源被广泛使用。彼时，电机刚刚在工业上初步应用，各种电机初步定型，电机设计理论和电机设计计算初步建立。随着社会生产的发展和科技的进步，对电机也提出了更高的要求，如：性能好、运行可靠、单位容量重量轻、体积小等，并随着电机的发展要求自动控制系统，在旋转电

11、机的理论基础上，衍生出多种精度高、响应速度快的控制电机，已成为电机学科的一个独立分支。电机制造也在向大型化、巨型化方向发展。中小型电机正朝着多用途、多品种的方向发展，朝着高效节能的方向发展。各种响应快、启停快的特种电机，在各种复杂的计算机控制系统和无人工厂中，实现了比人的手脚更复杂、更精细的动作。古老的电机已与电力电子学、计算机和控制论相结合，发展成为一门新学科。在我国，电机制造业也发生了翻天覆地的变化。我国电机生产从1917年至今已有90多年的历史，经过20多年的改革开放，特别是近10年来，取得了长足的进步，为世人所瞩目。目前，已形成较为完善的产业体系，电机产品的品种、规格、性能和产量均符合

12、我国国民经济发展的需要。部分产品已达到或接近世界先进水平。近日，世界电机行业专家预测，中国将成为世界电机制造基地。近年来，我国生产了许多大型直流电动机、异步电动机和同步电动机；在中小型电机和控制电机方面，还设计生产了多个新系列电机； 、新材料、新运行模式和调试方法，进行了大量的研究和实验工作，取得了许多成果。与电机发展过程一样，电拖技术也有一个不断发展的过程。电动机驱动生产机械的运行称为电驱动（或称电驱动）。电驱动系统一般由控制设备、电动机、传动机构、生产机械和电源五部分组成。它们之间的关系如图1.1所示：图 1.1 电驱动系统的组成一般来说，电驱动系统装置可分为电机、工作机构、控制设备和电源

13、四部分。电动机将电能转化为机械能，用于驱动生产机械的一定工作机构。工作机构是生产机器中执行某项任务的机械部件。控制设备由各种控制电机、电气自动化元件和工控计算机等组成，对电机的运动进行控制，从而实现对工作机构运动的自动控制。为了给电机和一些电气控制设备供电，电驱动系统中必须有电源部分。由于现代工业的电驱动一般要求部分或全部自动化，必须与由各种控制元件组成的自动控制系统相联动。在该系统中，可以对生产机械进行自动控制，如自动控制启动、制动、调速、同步、自动保持速度、扭矩或功率在一个恒定值，根据给定程序或不按规则改变速度。预先知道，改变工作机构的转向和位置以使工作循环自动化等。随着电机和电气制造业及

14、各种自动化部件的发展，自动电驱动系统不断更新和发展。 1930年代初，发电机组出现，调速性能优良的直流电动机得到广泛应用。在直流电机驱动系统中，由于电机、电器、自动化元件和电力电子设备的不断更新和发展，在上述发电机组的基础上，发展成为交流电机放大器、磁放大器、可控 由离子转换器和晶闸管整流器组成的自动直流电源驱动系统。中华人民共和国成立以来，电力驱动自动化技术发展取得了巨大成就。建立了一些具有一定电驱动自动化水平的工厂，建立了一批科研设计机构。但与国外相比，差距还是比较大的。目前正在迎头赶上，以成套为重点，狠抓基础，开展一些关键技术的研究。如电驱动自动化成套技术，应用系统工程和计算机理论，对工

15、业自动化系统及成套设备的技术经济指标进行综合分析研究，使各部件该系统以安全系统要求的最佳方式工作，达到全系统和整套设备的综合技术指标最佳。随着现代电力电子技术和计算机技术的发展以及现代控制理论的应用，电力驱动正朝着计算机控制生产过程的自动化方向发展。在一些现代化工厂，我们力求从原材料的进厂到产品的交付，实现自动化或半自动化生产，实现高速、优质、高效的生产。我国电驱动系统的发展与国外相同。一些工厂和企业的生产过程已经从单机、部分自动化发展到全面综合自动化，并出现了大量的自动化生产线。一些自动化车间和自动化工厂也已经实施。与直流电机相比，交流电机具有结构简单、价格低廉、维修方便、转动惯量小等一系列

16、优点。随着生产的发展，对电机驱动系统和多电机驱动系统提出了更高的要求，如提高加工精度和工作速度的要求，以及快速启动、制动和换向的要求。实现大范围的调速。随着整个生产过程的自动化等。要完成这些任务，除了电动机之外，还必须有自动控制设备，形成自动动力拖动系统。在电气化、信息化时代，对电机的性能、可靠性和容量提出了更高的要求。交流变频调速系统和变频电机、大功率直流无刷电机、永磁同步无刷电机等得到很大发展。同时，随着新兴产业的发展，微型电机也成为电机行业发展的一个亮点，是我国电工电气工业（电机）发展的重点产品。稀土永磁电机和无轴承电机也是电机技术发展的新趋势。与此相对应，电机拖动也有了新的发展，对拖动

17、系统提出了更高的要求，如要求提高加工精度和工作速度、快速启动、制动和反转，以实现广泛范围。调速和整个生产过程的自动化等，这需要一套完整的自动控制设备来形成自动电驱动系统。随着自动控制理论的不断发展，半导体器件和电力电子技术的采用，以及数控技术和计算机技术的发展和采用，这些高要求的驱动系统也在不断的改进和完善。综上所述，电动拖曳技术发展至今，具有其他拖曳方式无法比拟的优势。其启动、制动、倒车、调速控制简单、方便、快捷、高效；电机种类多，运行特性多样，可满足各类生产机械的要求；整个系统的参数检测和信号变换传输方便，易于实现优化控制。因此，电力驱动已成为国民经济电气自动化的基础。研究任务和要求本设计

18、的任务是阻力矩负载计算机调速拖曳系统的硬件设计。主要内容：1、根据给定的题目和系统功能，在保证对软件提供完整支持的情况下，确定系统最简单的硬件结构；2、完成系统硬件设计。拖曳系统框图1.2如下图所示：图1.2 位能负荷计算机调速系统示意图基本要求：图1.3是电梯曳引电机的机械特性示意图，即轿厢满载时的势能负载转矩和空轿时的转矩特性。图1.3 电动机机械特性象限示意图电机处于正转电动状态，实现转子四级调速，稳速提升小车；电梯下降时，轿厢可以匀速下降；电机负转矩电动状态下稳速；超载停车，超限停车。硬件系统成本低；通过与控制硬件的联调；翻译不少于3000个汉字的英文资料；示范节目电机调速的选择直流电

19、机调速性能好，调速范围大，但机组结构大，功耗大，维修工作量大，成本高。与直流电机调速相比，交流电机调速具有以下特点：能耗低、电路负载小、可靠性高、舒适性好、平层精度高、运行平稳无噪音等。以上最后两种调速方式上述反复电流转换无法实现较宽的速度控制范围和良好的性能。其他四种调速方式均能实现高性能，因此广泛应用于高性能电梯。但是，在使用直流电机系统时，无论采用何种方法，都必须进行机械转换。显然，这是直流电机的缺陷，也是直流电机被交流电机替代的重要原因。如图2.1所示，各种调速方式的对比：速度模式一次改变二次反转三次反转直流电机GM系统机械的机械的直流电机相控调速方式电子的机械的直流电机PWM系统电子

20、的电子的机械的交流电机“AC-DC-AC”变频系统电子的电子的交流电机转差能耗调速电子的交流电机调压系统电子的图 2.1 调试方案对比电机交流变频调速技术是节约用电、改进工艺流程、改善产品质量和环境、促进技术进步的主要手段。变频调速以其优良的调速性能和制动性能、高效率、高功率因数和节电效果、适用范围广等诸多优点，被公认为最有发展前景的调速方式。尤其在电梯控制技术方面：变频调速电梯采用先进的SPWM技术，显着提高电梯运行质量和性能；调速范围广，控制精度高，动态性能好，舒适，安静，快速，几乎兼容可比直流电机。但根据实际情况，综合考虑这个题目，决定采用转子电路串联电阻的调速方法来调节电梯的速度。这种

21、方法的优点是方法简单，初期投资不高，一般适用于恒转矩负载。转子电路串联电阻调速原理转子电路串联电阻调速是交流异步电动机调速的一种。即绕线电机转子电路中的串联电阻如图2.2所示。增加转子电阻会降低转子电流，电机的转矩也会降低。同时，也产生了反向转矩：当反向转矩与转矩相等时，电机电机在一定的转数下可以稳定运行；当电机转矩大于反转矩时，电机加速；当转矩小于反转矩时，电机减速，即转差率增加，转数减少，转矩再次增加。直到反转矩平衡，电机以之前的转数运行，然后串联不同的电阻来改变转差率，达到调速的目的。从图2-3的特性曲线可以看出，这种工作方式的调速适用于负载固定或负载变化不大的场合。当负载较轻时，即使串

22、联电阻值大范围变化，也无法获得较宽的速度控制范围。当负载较重时，需要一个变化范围小的串联电阻。一些启动电路在实际应用中也使用类似的电路。图 2-2绕线转子异步电动机 图 2-3 不同电阻串联时的转子电路转子回路串联电阻人工机械特性交流测速发电机可分为两类，一类是异步测速发电机，另一类是同步测速仪由于前者，发电机被广泛使用。交流异步测速发电机的通用用途和特点：交流异步测速发电机的结构与交流伺服电机完全相同。转子可制成非磁性杯形或鼠笼形。鼠笼转子异步测速发电机输出斜率大，但特性差，误差大，转子惯性大。一般只用于精度要求不高的场合。在系统中。无磁杯转子异步测速发电机的精度要高得多，转子惯量也小。是应

23、用最广泛的交流测速发电机，主要用于交流伺服系统和求解装置。选择时，应根据系统的频率、电压、工作速度和具体用途来选择交流测速发电机的规格。用作解决方案元件时，应侧重于高精度和良好的输出电压稳定性。用作一般速度检测或作为阻尼元件时，应考虑输出斜率大，不宜同时具有高精度和大输出斜率。与直流测速发电机相比，交流异步测速发电机的主要优点是：无需电刷和换向器，结构简单，维护方便，运行可靠。 无滑动接触，输出特性稳定，精度高。 摩擦阻力矩小，惯性小。 不要产生干扰收音机的火花。 正反向输出电压对称。缺点是存在相位误差和残压，输出斜率小，输出特性因负载性质不同而不同。交流异步测速发电机工作原理交流异步测速发电

24、机的结构类似于交流伺服电机。转子结构有笼式和杯式。在自动控制系统中，经常使用空心杯转子异步测速发电机。空心杯转子异步测速发电机的定子上有两个在空间上相隔90电角的绕组，一个是励磁绕组，一个是输出绕组。空心杯转子异步测速发电机原理：当定子励磁绕组接入频率为f的恒压交流电源u时，电流i流过励磁绕组，在直轴（即轴）上产生频率为f的磁通。转子不动时，脉动磁通在空心杯形转子中感应出变压器电势（空心杯形转子可视为一个有无数条的笼形转子，相当于变压器短路时的二次绕组，励磁绕组相当于当转子转动时，转子切断直轴磁通，在杯形转子中感应出一个转动电位，其大小与转子转速成正比，脉冲频率为励磁磁场是交变的，由于空心杯形

25、转子相当于短路绕组，旋转电位在杯形转子内产生交流短路电流。忽略异形转子，则转子产生的短路电流脉冲磁通在空间上与输出绕组的轴线一致，所以转子的脉冲磁场i与输出绕组相交以产生感应电势。输出绕组感应出的电位实际上是交流异步测速发电机输出的空载电压，其大小与转速成正比，其频率即为励磁电源的频率。电动机的电阻力分析电动机的机械特性是指电动机的转速n与转矩T的关系。机械特性是电动机机械性能的主要表现。它与运动方程有关，将决定阻力系统的稳定运行和过渡过程的工作条件。必须指出的是，机械特性中的转矩T是电磁转矩，是电动机带电工作时与电动机轴上的输出转矩的空载转矩差。在运动方程中，已将其视为负载转矩，则T应为轴上

26、的拖曳转矩，即在机械特性上与电磁转矩不同，比后者小。在运动方程中，T 被认为是电磁转矩，它是负载转矩和空载转矩之和。由于空载转矩一般在转矩TA中所占的比例较小，在一般工程计算中可以省略，大致认为电磁转矩T等于轴上的输出转矩。机器在生产中运行时，电机的机械特性和生产机器的负载转矩特性并存。在电阻力运动方程中指出，当转矩方向相反、大小相等且相互平衡时，转速为一定的稳定值，阻力系统处于稳定状态，即静止状态。如果负载增加，负载转矩特性和转矩增加。此时，由于惯性，开始时转速不变，平衡状态被破坏，阻力系统进入动态减速过程，或减速过渡过程状态。在减速过程中，扭矩根据自身特性发生变化。在减速过程结束时，系统转

27、变为稳态，达到新的平衡，以新的速度稳定运行。可以看出，电机在稳态时发出的转矩大小是由负载转矩的大小决定的。如果电机的机械特性和负载转矩特性有交集，则电力牵引系统可以稳定运行。但必须指出的是，如果交点处的两个特性配合不好，也有可能运行不佳。也就是说，这两个特性的交集只是稳定运行的必要条件，而不是充分条件。充分条件是：如果电驱动系统在交点处稳定运行，由于一些干扰，原来的转矩平衡变得不平衡，电机转速略有变化。动力系统必须具有将速度返回到原始交点处的值的能力。如果电驱动系统能够满足这样的特性匹配条件，则系统是稳定的，否则就是不稳定的。三相异步电动机的机械特性及各种运行状态三相异步电动机机械特性的三个表

28、达式三相异步电动机的机械特性是指其转速与转矩n=f(T)的关系，其表达式有三种形式：（一）物理表达：三相异步电动机的转矩公式形式：其中表示异步电动机的转矩系数表示异步电机每极的磁通量表示转子电流的换算值指示转子电路的功率因数如图 3.1 所示，有两条曲线 n=f() 和 n=f()。在图 3.1 中，当 n 值不同时，会与两条曲线相乘，再乘以一个常数，即 n=f(T) 的曲线，称为异步电动机的机械特性。从力学特性曲线可以看出，曲线n=f(T)的形状与n=f()的形状不同，两者不成正比。当n逐渐减小时，增加得更快，n的值越大，T的值增加得越快。当n=0时，虽然很大，但是与两者的乘积成正比的T的值

29、，由于n的值小，所以变小了。这样，从零到n，转矩都有一个最大值，称为异步电动机的最大转矩。和的乘积(2) 参数表达式：物理表达式不能直接反映异步电动机的转矩与电动机的某些参数之间的关系。为此，必须进一步推导力学特性的参数表达式，即：异步电动机的机械特性可以用参数表达式的形式绘制出来，如图 3.2 所示。显然，其形状与物理表达式绘制的曲线n=f(T)相同。图 3.2 异步电动机的机械特性机械特性方程是一个二次方程，所以在一定的滑差率下，转矩有一个最大值，称为异步电动机的最大转矩。如图 3.2 所示：在参数表达式中，令 dT/ds=0，可以得到生成时的滑移率，并且因为它通常可用从上面的公式可以看出

30、：（1）电机参数与电源频率不变时，成正比不变，无关。与近似和成反比。(3)和无关的话是成正比的。此外，异步电动机还有一个重要参数，即启动，即异步电动机接通电源开始启动时的电磁转矩。此时s=1（n=0），代入参数表达式由上式可知，对于绕线转子异步电动机，可以通过附加电阻串联改变转子电路（即增加） ，从而改善启动特性。(3) 实用表达以上参数表达式对于分析T与电机参数之间的关系以及一些理论分析非常有用。但由于在电机产品目录中找不到定子和转子的参数，因此使用参数表达式绘制机械特性或进行解析计算非常不方便。由于这个原因，出现了以下实际表达式。这是：综上所述，以上三种异步电动机的机械特性表达式有不同的应

31、用。T 和和之间的关系；参数表达式可用于分析各参数变化对电机性能的影响；实用表达式最适合用于机械性能的工程计算。三相异步电动机的内在和人为机械性能1 固有力学性能固有机械特性是指异步电动机在额定电压和额定频率下工作，电动机按计划接线方式接线，无外接电阻（电阻或电容器）在定子和转子电路。 .三相异步电动机的固有机械特性如图 3.3 所示。为了描述其特点，下面重点研究响应电机工作的几个特殊工作点，即1）起点A：特点是：n=0； T= ;启动电流=(47) 。2）额定工作点B：特性为：n= ； T= ;我= 。3) 同步速度点H：特征为：n= , T=0, = 。 H点是电动状态和再生制动状态之间的

32、转折点。4）P和点：最大扭矩点电动状态下最大扭矩点P：特性为：T= , s=反馈制动状态最大转矩点：特性为：T= , s= 。在再生制动时，异步电动机的过载能力大于电动状态下的过载能力，只有忽略 时，两者才相等。图 3.3三相异步电动机的固有机械特性2 人造力学性能从三相异步电动机的机械特性参数表达式可以看出：异步电动机的电磁转矩T的值由电源电压、电流频率、定子极对数p、以一定速度n（或s）的定子和转子电路。它由电阻和电抗 ( , , , ) 决定。因此，通过人为地改变这些参数，可以获得不同的人工力学性能。以下是更改某些参数时人工机械性能的变化：(1) 与转子电路串联的对称电阻在绕线转子电动机

33、的转子电路中，相同大小的三相电阻串联。此时，它们是不变的，不变的；它们会随着增加而增加；值会发生变化，并且会随着开始的增加而增加。当它增加时， = ，如果它继续增加，它将开始减少。转子电路的串联对称电阻适用于绕线转子异步电动机的启动，也可用于调速。其人工力学特性如图 3.5 所示。图 3.5 对称电阻串联转子电路的人工机械特性(2) 串联定子电路的对称电抗定子电路三相的对称电抗分别串联， 和 、 、和，随着串联电抗值的增加而减小。人工机械特性如图 3.6 所示。定子电路的串联对称电抗一般用于鼠式异步电动机的减压启动，以限制电动机的启动电流。图 3.6 对称电抗串联定子电路的人工机械特性(3)转

34、子电路接并联阻抗图 3.7 显示了一个并联电路，其中一个电抗器和一个电阻器连接到绕线转子异步电动机转子电路的每一相。这样，当电机加速过程中转子频率 s 发生变化时，电流将在转子电路中的两个并联支路之间重新分配。在启动初期，当转子频率很大时，电抗器的感抗很大，大部分转子电流会流过电阻。这个电阻实际上决定了启动电流和启动转矩。当转子逐渐加速，转子频率逐渐降低时，转子频率也随之降低，大部分转子电流将开始流过电抗器。在启动结束时，转子频率会变得非常小，因此几乎所有的转子电流都会流过电抗器，几乎使电阻短路。由于转子电路参数可变，如果参数匹配得当，电机可以在整个加速过程中产生几乎恒定的转矩，其人工机械特性

35、如图3.7所示。转子电路接并联阻抗，可以限制启动电流，从而保证电机在最少启动级数的情况下平稳加速。图 3.7 并联阻抗转子电路图及人工机械特性(4) 定子电路中串联对称电阻在电机定子电路的三相串联电阻，与串联对称电抗类似，保持不变。与串联对称电抗一样，定子串联对称电阻一般也用于鼠式异步电动机的减压启动。图 3.8 对称电阻串联定子电路的人工机械特性三相异步电动机的各种运行状态电动运行状态电动状态的特点是电机转矩T的方向与旋转方向n相同。如图3.9所示，是电机在带电状态下第一象限和第三象限的机械特性，第三象限相当于电机工作在反向带电状态。电机工作在带电状态时，从电网吸收电能，转化为机械能，驱动负

36、载图 3.9 异步电动机带电状态的机械特性三相异步电动机的正反转改变电机电源的相序，其旋转方向也会相应改变。为此，采用两个接触器分别给电动机提供正序和负序电源，即可以调换两条电源线的位置，实现三相异步电动机的换向。如图 3.10 所示：图 3.10 异步电动机正反转控制电路图在图 3.10 中，FU 用作电路的短路保护。由于连接到两个接触器KM1和KM2主触点的电源相序不同，可以改变电机的方向。接触器KM1和KM2的主触头不能同时闭合，以免发生相间短路故障。为此，需要在各自的控制电路中将彼此的常闭触点串联起来，形成互锁。电机正转时，按下正转启动按钮SB2，KM1的线圈得电自锁，KM1的常闭触点

37、断开。此时，即使按下响应按钮SB3，KM2也无法通电。需要反转时，先按下停止按钮SB1，使接触器KM1断电释放，KM1常闭触点复位闭合，电机停止。再次按下反转启动按钮SB3，接触器KM2线圈可得电，电机反转。当电机从正转切换到反转时，需要先停止，再反转启动，所以该电路称为正转-停止-反转电路。三相异步电动机的制动状态与直流电机一样，异步电机也可以工作在三种制动状态：再生制动、反向制动和动态制动。它们的共同特点是电机转矩与转速方向相反，从而实现制动。此时，电机从轴上吸收机械能，并将其转化为电能再生制动状态再生制动的方法是：当异步电动机的转速由于某种原因（如势能负载的影响）高于同步转速时，转子的感

38、应电动势反转，转子的有源分量转子电流也会改变方向，但没有影响。工作组件的方向不会改变。此时异步电动机不仅回馈电能，而且在轴上产生机械制动力矩，即在制动状态下工作。势能负载驱动异步电机进入再生制动状态，如图 3.11 所示。图 3.11势能负载驱动异步电机进入再生制动状态再生制动期间异步电机的机械特性如图 3.12 所示。图 3.12 异步电机再生制动的机械特性如果在转子电路中串联电阻，可以得到人为的机械特性，得到不同的稳定转速。串联电阻值越大，稳定速度越高。一般再生制动时不串联电阻，一侧速度过大。异步电动机一般可用于反馈状态下的势能负载释放，并已获得稳定的释放速度。当异步电动机的定子从几个对数

39、变为多极对数时，也会发生再生制动。因为定子切换前的极对数少，电机转速高，会大于切换后的同步转速，电机进入。反馈制动状态。(2) 反向制动状态实现反向制动有两种方式：速度反向和定子反向连接。以下是这两种方法的具体分析：1 )反向连接制动：与直流电机类似，这种制动方式如图 3.13 所示。当异步电动机的转子电路串接一个大电阻时，接通电源，电动机启动力矩的方向与重物的方向相同。 G产生的负载转矩方向相反。当时，在重物的作用下，电机被迫反方向转动，并沿重物下降的方向加速。此时滑移率 s 为图 3.13 异步电机调速反接制动电路图随着 、 和 的增加，两者都增加，直到扭矩增加并且转速在制动特性下稳定。这

40、种制动与前述的再生制动一样，可用于起重机重物的下降。这也是一种稳定的制动状态。当机械动力从轴输入时，同时定子通过气隙将电能传递给转子。 ，合并的两部分功率消耗在转子电路的总电阻中。这也属于稳定运行状态。图 3.14 反向制动时的异步电机特性2) 定子相对两侧的反向制动假设异步电动机在原位电动状态下带动生产机械稳定运行，为了快速停止或反转，可将定子两相连接，改变定子的相序，改变方向旋转磁场也发生变化，从而获得与原转速方向相反的机械特性。工作点从A移动到B，此时转子切割磁场的方向与带电状态的方向相反，方向也发生变化。此时的滑移率为下图3.15是异步电动机定子两相连接的电路图和机械特性当两相连接时，

41、电机的转矩为-T。在负载转矩的共同作用下，电机转速迅速下降，相当于图中机械特性的BC段。在转速为零的C点，如果不切断电源，电机将反向加速，进入反向电动状态（对应特性CD段）。定子相对两侧连接的反向制动器是指机械特性的BC段。图 3.15 两相连接的异步电动机定子电路图及机械特性两相连接制动的优点是制动效果强，缺点是能量损失大，制动精度差。适用于生产机械的快速停止和反转。和直流电机一样，当异步电机驱动势能负载时，两相接通并调速后，图中D点不能稳定运行，会继续加速。硬件设计5189C岁AT 89C51 是一款低压、高性能 CMOS 8 位微处理器，具有 4K 字节的 Flash Programma

42、ble and Erasable Read Only Memory（FPEROMFlash 可编程和可擦除只读存储器），俗称 MCU。 AT 89C2051 是一款具有 2K 字节闪存可编程可擦只读存储器的微控制器。单片机的可擦只读存储器可重复擦写1000次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失性存储器制造技术制造，并与行业标准 MCS-51 指令集和输出引脚兼容。 ATMEL 的 AT 51 是一款高效微控制器，由于在单芯片中结合了多功能 8 位 CPU 和闪存。 89CAT89C微控制器为许多嵌入式控制系统提供灵活且廉价的解决方案。引脚图如图 1.4 所示主要特点：与 MCS-51 兼容4

43、K字节可编程闪存使用寿命：1000 次写入/擦除周期数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序内存锁 1 个288 位 RAM32 条可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗空闲和掉电模式片上振荡器和时钟电路图 4.1 引脚图引脚功能说明：VCC：电源电压。GND：接地。P0 口：P0 口为 8 位开漏双向 I/O 口，每个引脚可吸收 8TTL 栅极电流。当端口 P1 的管脚第一次写 1 时，定义为高阻输入。 P0 可用作外部程序数据存储器，可定义为数据/地址的第 8 位。在 FIASH 编程中，P0 端口用作原始代码输入端口。 FIAS

44、H 验证时，P0 输出原始码。这时P0的外部必须拉高。P1 端口：P1 端口是一个 8 位双向 I/O 端口，提供上拉电阻。 P1端口缓冲器可以接收和输出4TTL栅极电流。 P1端口引脚写1后上拉高电平，可作为输入使用。当P1端口被外部拉低到低电平时，它会输出电流，这是由于该部分的上拉。在 FLASH 编程和验证过程中，接收 P1 端口作为第八个地址。P2 端口：P2 端口是一个带有上拉电阻的 8 位双向 I/O 端口。 P2 端口缓冲器可以接收和输出 4 个 TTL 栅极电流。当 P2 端口写“”1”时，其引脚被上拉电阻上拉。拉高，并用作输入。因此，当用作输入时，端口 P2 的引脚被外部拉低

45、并输出电流。这是由于外部上拉，P2端口用于外部程序存储器或16位地址外部数据访问存储器时，P2端口输出地址的高8位。当给定地址时1”，它利用部分上拉的. 读写外部八位地址数据存储器时, P2口输出特殊功能寄存器. 允许. P2口在FLASH编程时接收高位八位地址信号和控制信号和验证。P3口：P3口引脚为8个双向I/O口，带上拉电阻，可接收和输出4路TTL门极电流。当 P3 端口写入 1”时，它们被上拉为高电平并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，因此 P3 端口将输出电流（ILL）。这是由于上拉。P3口也可以作为89CAT 51的一些特殊功能口使用，如下表所示：输出引脚替代功能P3.0

46、RXD（串行输入端口）P3.1 TXD（串行输出端口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（定时器 0 外部输入）P3.5 T1（定时器1的外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）端口 3 同时接收一些用于 flash 编程和编程验证的控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，将 RST 引脚保持高电平两个机器周期。ALE/PROG：地址锁存使能输出电平用于在访问外部存储器时锁存地址的状态字节。在 FLASH 编程期间，该引脚用于输入编程脉冲。正常情况下，ALE 端输出一个频率周期恒定的正脉冲

47、信号，为振荡器频率的 1/6。因此它可以用作外部输出的脉冲或用于定时目的。但请注意，当用作外部数据存储器时，将跳过 ALE 脉冲。要禁用 ALE 的输出，请将 SFR8EH 地址设置为 0。此时ALE只在执行MOVX时有效，MOVC指令为ALE。此外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁用，则设置无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在从外部程序存储器取指期间，/PSEN 每个机器周期有效两次。但是在访问外部数据存储器时，这两个有效的/PSEN 信号不会出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），无论是否有程序存储器。

48、注意当加密模式为1时，/EA会被锁定为RESET；当 /EA 端保持高电平时，程序存储器将存储在这里。在 FLASH 编程期间，该引脚也用于施加 12V 编程电源 (VPP)。XTAL1：反向振荡放大器的输入，部分时钟工作电路的输入。XTAL2：反相振荡器的输出。振荡器特性：XTAL1 和 XTAL2 分别是反相放大器的输入和输出。反相放大器可以配置为芯片振荡器。石晶振和瓷振都可以。如果使用外部时钟源驱动器件，则不应连接 XTAL2。输入到外部时钟信号的剩余部分要经过一个2分频触发器，所以对外部时钟信号的脉冲宽度没有要求，但是脉冲的高低电平要求的宽度必须得到保证。综上所述本次毕业设计的主要工作是在软件的支持下确定最简单的系统结构并完成硬件设计。电机的转速是通过转子电路的串联电阻来调节的，从而实现电梯的提升、加速、减速和停止。在本次毕业设计中，我重新学习了电机与拖动基础这门课程，对三相交流异步电动机的调速控制有了更加理性的认识。在具体设计的过程中，遇到了比较多的困难，比如控制电路图画不出来，硬件部门的接线模糊等等，我在自己的努力和老师的帮助下，一一解决了这些问题和同学们，终于完成了这个毕业设计。应该说收获是丰收的。在这个过程中，既弥补了我对机动车驾驶知识的空白，也