課程設計 三相交流異步電動機制動方法的應用

1、<p>　　課 程 設 計 報 告</p><p>　　三相交流異步電動機制動方法的應用</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p>　　1.1課題的背景2</p><p>　　1.2課

2、題的意義2</p><p>　　1.3本課題的主要工作2</p><p>　　第2章 三相交流異步電動機的結構和工作原理2</p><p>　　2.1 三相交流異步電動機的結構2</p><p>　　2.2 三相異步電動機的工作原理2</p><p>　　第3章 三相異步電動機的制動方法2</p&g

3、t;<p>　　3.1何謂三相異步電動機的制動2</p><p>　　3.2 三相異步電動機的制動方法2</p><p><b>　　(1)機械制動2</b></p><p>　　a 電磁抱閘斷電制動控制電路2</p><p>　　b電磁抱閘通電制動控制電路2</p><p&g

4、t;<b>　　(2)電力制動2</b></p><p><b>　　a反接制動2</b></p><p>　　①反接制動的方法2</p><p>　?、诜唇又苿拥目刂凭€路2</p><p>　?、鄯唇又苿涌刂凭€路工作原理分析：2</p><p><b&g

5、t;　　b能耗制動2</b></p><p>　　①能耗制動的方法2</p><p>　?、谀芎闹苿涌刂凭€路2</p><p>　?、劬€路工作原理分析2</p><p>　　c回饋制動（又稱發(fā)電制動、再生制動）2</p><p><b>　　第4章 總結2</b></

6、p><p><b>　　致 謝2</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　課題的背景 </b></p><p>　　由于生產機械的不斷更新和發(fā)展，對電動機的起動性能也提出了越來越高的要求。電動機作為重要的動力裝置,已被廣泛用于工

7、業(yè)、農業(yè)、交通運輸、國防軍事設施以及日常生活中。直流電動機其調速在過去一直占統(tǒng)治地位,但由于本身結構原因,例如換向器的機械強度不高,電刷易于磨損等,遠遠不能適應現(xiàn)代生產向高速大容量化發(fā)展的要求。相比之下，三相異步交流電動機擁有延長設備的使用壽命，有強大的降噪能力，操作智能化，維護簡便、通用性強等眾多特性,特別是三相鼠籠式異步電動機,由于其結構簡單、制造方便、價格低廉,而且堅固耐用,慣量小,運行可靠等優(yōu)勢,在工業(yè)生產中得到了極廣泛的應用,

8、也正在發(fā)揮著越來越重要的作用。</p><p>　　三相異步電動機在各種電動機中的應用最廣，需求量最大，在工業(yè)生產、農業(yè)機械化交通運輸、國防工業(yè)等電力拖動裝置中占有很大的比重，這是因為三相異步電動機具有結構簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點，另外還具有較高的運行效率和較好的工作特性，能滿足各行業(yè)大多數(shù)生產機械的傳動要求。</p><p>　　因此三相交流異步電動機的技術在我國有

9、極為廣泛的發(fā)展前景。</p><p><b>　　課題的意義</b></p><p>　　通過本課題的設計，了解三相異步電動機的基本自動方式.進一步了解三相異步電動機的結構、工作原理、三相異步電動機的分類及用途、各種制動方式和三相異步電動機在應用中經常出現(xiàn)的問題。本次課程設計將對三相異步電動機的制動方式進行分析，進一步分別討論了三相異步電動機的幾種制動方式特性以及在不

10、同設備中的應用情況。</p><p><b>　　本課題的主要工作</b></p><p>　　介紹三相異步電動機的基本原理和其啟動方法，詳細介紹機械自動和電力自動的方法，以及制動方法的使用事項和使用過程中的故障處理。</p><p>　　第2章 三相交流異步電動機的結構和工作原理</p><p>　　2.1 三相交流異

11、步電動機的結構</p><p>　　三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結構是相同的，它們都由定子和轉子這兩大基本部分組成，在定子和轉子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件，</p><p><b>　　如下圖示：</b></p><p>　　1—軸承；2—前端蓋；3—轉軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—

12、定子鐵心；7—轉子；8—定子繞組；9—機座；10—后端蓋；11—風罩；12—風扇</p><p>　　2.2 三相異步電動機的工作原理</p><p>　　當向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產生了一個以同步轉速n1沿定子和轉子內圓空間作順時針方向旋轉的旋轉磁場。由于旋轉磁場以n1轉速旋轉，轉子導體開始時是靜止的，故轉子導體將切割定子旋轉磁場而產生感應電動勢（感應電動勢的方向用右

13、手定則判定）。由于轉子導體兩端被短路環(huán)短接，在感應電動勢的作用下，轉子導體中將產生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對轉子軸產生電磁轉矩，驅動轉子沿著旋轉磁場方向旋轉。 </p><p>　　通過上述分析可以總結出電動機工作原理為：當電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉

14、子繞組，從而在轉子繞組中產生感應電流（轉子繞組是閉合通路），載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產生電磁力，從而在電機轉軸上形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉，并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。</p><p>　　第3章 三相異步電動機的制動方法</p><p>　　3.1何謂三相異步電動機的制動</p><p>　　在切斷電源以后，利用電氣原理或機械裝置使電動機迅速

15、停轉的方法稱為三相異步電動機的制動。</p><p>　　3.2 三相異步電動機的制動方法</p><p><b>　　(1)機械制動</b></p><p>　　采用機械裝置使電動機斷開電源后迅速停轉的制動方法。如電磁抱閘、電磁離合器等電磁鐵制動器。 a 電磁抱閘斷電制動控制電路</p><p>　　電磁抱閘斷

16、電制動控制電路如圖1所示。合上電源開關QS和開關K，電動機接通電源，同時電磁抱閘線圈YB得電，銜鐵吸合，克服彈簧的拉力使制動器的閘瓦與閘輪分開，電動機正常運轉。斷開開關電動機失電，同時電磁抱閘線圈YB也失電，銜鐵在彈簧拉力作用下與鐵芯分開，并使制動器的閘瓦緊緊抱住閘輪，電動機被制動而停轉。圖中開關K可采用倒順開關、主令控制器、交流接觸器等控制電動機的正反轉，滿足控制要求。倒順開關接線示意圖如圖2所示。這種制動方法在起重機械上廣泛應用，如

17、行車、卷揚機、電動葫蘆(大多采用電磁離合器制動)等。其優(yōu)點是能準確定位，可防止電動機突然斷電時重物自行墜落而造成事故。</p><p>　　b電磁抱閘通電制動控制電路</p><p>　　電磁抱閘斷電制動其閘瓦緊緊抱住閘輪，若想手動調整工作是很困難的。因此，對電動機制動后仍想調整工件的相對位置的機床設備就不能采用斷電制動，而應采用通電制動控制，其電路如圖3所示。當電動機得電運轉時，電磁抱閘

18、線圈無法得電，閘瓦與閘輪分開無制動作用；當電動機需停轉按下停止按鈕SB2時，復合按鈕SB2的常閉觸頭先斷開切斷KM1線圈，KM1主、輔觸頭恢復無電狀態(tài)，結束正常運行并為KM2線圈得電作好準備，經過一定的行程SB2的常開觸頭接通KM2線圈，其主觸頭閉合電磁抱閘的線圈得電，使閘瓦緊緊抱住閘輪制動；當電動機處于停轉常態(tài)時，電磁抱閘線圈也無電，閘瓦與閘輪分開，這樣操作人員可扳動主軸調整工件或對刀等。 </p><p>　

19、　機械制動主要采用電磁抱閘、電磁離合器制動，兩者都是利用電磁線圈通電后產生磁場，使靜鐵芯產生足夠大的吸力吸合銜鐵或動鐵芯(電磁離合器的動鐵芯被吸合，動、靜摩擦片分開)，克服彈簧的拉力而滿足工作現(xiàn)場的要求。電磁抱閘是靠閘瓦的摩擦片制動閘輪．電磁離合器是利用動、靜摩擦片之間足夠大的摩擦力使電動機斷電后立即制動。</p><p><b>　　(2)電力制動</b></p><p

20、><b>　　a反接制動</b></p><p><b>　　反接制動的方法</b></p><p>　　異步電動機反接制動有兩種，一種是在負載轉矩作用下使電動機反轉的倒拉反轉反接制動，這種方法不能準確停車。另一種是依靠改變三相異步電動機定子繞組中三相電源的相序產生制動力矩，迫使電動機迅速停轉的方法。   

21、反接制動的優(yōu)點是：制動力強，制動迅速。缺點是：制動準確性差，制動過程中沖擊強烈，易損壞傳動零件，制動能量消耗大，不宜經常制動。因此反接制動一般適用于制動要求迅速、系統(tǒng)慣性較大，不經常啟動與制動的場合。</p><p><b>　　反接制動的控制線路</b></p><p>　　單向啟動反接制動控制線路</p><p>　　當電動機正常運轉需

22、制動時，將三相電源相序切換，然后在電動機轉速接近零時將電源及時切掉?？刂齐娐肥遣捎盟俣壤^電器來判斷電動機的零速點并及時切斷三相電源的。速度繼電器KS的轉子與電動機的軸相連，當電動機正常運轉時，速度繼電器的常開觸頭閉合，當電動機停車轉速接近零時，KS的常開觸頭斷開，切斷接觸器的線圈電路。</p><p>　?、鄯唇又苿涌刂凭€路工作原理分析：</p><p><b>　?。?）單向啟

23、動：</b></p><p><b>　　（2）反接制動：</b></p><p><b>　?。╝）單向啟動</b></p><p>　　（b）反接制動原理示意圖1</p><p>　　c）反接制動原理示意圖2單向啟動反接制動控制線路原理示意圖（a）單向啟動（b）反接制動原理示

24、意圖1（c）反接制動原理示意圖2</p><p><b>　　b能耗制動</b></p><p>　　當電動機切斷交流電源后，立即在定子繞組的任意二相中通入直流電，迫使電動機迅速停轉的方法叫能耗制動。①能耗制動的方法</p><p>　　先斷開電源開關，切斷電動機的交流電源，這時轉子仍沿原方向慣性運轉；隨后向電動機兩相定子繞組通入直流電，使

25、定子中產生一個恒定的靜止磁場，這樣作慣性運轉的轉子因切割磁力線而在轉子繞組中產生感應電流，又因受到靜止磁場的作用，產生電磁轉矩，正好與電動機的轉向相反，使電動機受制動迅速停轉。由于這種制動方法是在定子繞組中通入直流電以消耗轉子慣性運轉的動能來進行制動的，所以稱為能耗制動。    能耗制動的優(yōu)點是制動準確、平穩(wěn)，且能量消耗較小。缺點是需附加直流電源裝置，設備費用較高，制動力較弱，在低速時制動力矩小。所以，

26、能耗制動一般用于要求制動準確、平穩(wěn)的場合。②能耗制動控制線路</p><p>　　對于10KW以上容量較大的電動機，多采用有變壓器全波整流能耗制動控制線路。如圖2-74所示為有變壓器全波整流單向啟動能耗制動控制線路，該線路利用時間繼電器來進行自動控制。其中直流電源由單相橋式整流器VC供給，TC是整流變壓器，電阻R是用來調節(jié)直流電流的，從而調節(jié)制動強度。</p><p>　　單向啟動能耗

27、制動控制線路</p><p><b>　　線路工作原理分析</b></p><p>　?。?）單向啟動運轉：</p><p>　?。?）能耗制動停轉：</p><p>　　c回饋制動（又稱發(fā)電制動、再生制動）</p><p>　　這種制動方法主要用在起重機械和多速異步電動機上。 &#

28、160;  當起重機在高處開始下放重物時，電動機轉速n小于同步轉速n1，這時電動機處于電動運行狀態(tài)，但由于重力的作用，在重物的下放過程中，會使電動機的轉速n大于同步轉速n1，這時電動機處于發(fā)電運行狀態(tài)，轉子相對于旋轉磁場切割磁力線的運動方向會發(fā)生改變，其轉子電流和電磁轉矩的方向都與電動運行時相反，電磁力矩變?yōu)橹苿恿?，從而限制了重物的下降速度，不致于重物下降得過快，保證了設備和人身安全。   

29、 對多速電動機變速時，如使電動機由二級變?yōu)樗募墪r，定子旋轉磁場的同步轉速n1由3000轉／分變?yōu)?500轉／分，而轉子由于慣性仍以原來的轉速n(接近3000轉／分)旋轉，此時n>n1，電動機產生發(fā)電制動作用。    發(fā)電制動是一種比較經濟的制動方法。制動時不需改變線路即可從電動運行狀態(tài)自動地轉入發(fā)電制動狀態(tài)，把機械能轉換成電能再回饋到電網，節(jié)能效果顯著。缺點是應用范圍較窄，僅當電動機轉速大于同步轉

30、速時才能實現(xiàn)發(fā)電制動。</p><p><b>　　第4章 總結</b></p><p>　　1.三相異步電動機自動方法方法有兩大類：機械制動和電力制動。</p><p>　　2.機械制動 采用機械裝置使電動機斷開電源后迅速停轉的制動方法。如電磁抱閘、電磁離合器等電磁鐵制動器。</p><p><b

31、>　　3.電力制動</b></p><p><b>　?。?）反接制動</b></p><p>　　異步電動機反接制動有兩種，一種是在負載轉矩作用下使電動機反轉的倒拉反轉反接制動，這種方法不能準確停車。另一種是依靠改變三相異步電動機定子繞組中三相電源的相序產生制動力矩，迫使電動機迅速停轉的方法。  反接制動的優(yōu)點是：制動力強，制動迅速

32、。缺點是：制動準確性差，制動過程中沖擊強烈，易損壞傳動零件，制動能量消耗大，不宜經常制動。因此反接制動一般適用于制動要求迅速、系統(tǒng)慣性較大，不經常啟動與制動的場合</p><p>　　（2）能耗制動的方法    先斷開電源開關，切斷電動機的交流電源，這時轉子仍沿原方向慣性運轉；隨后向電動機兩相定子繞組通入直流電，使定子中產生一個恒定的靜止磁場，這樣作慣性運轉的轉子因切割磁力線而

33、在轉子繞組中產生感應電流，又因受到靜止磁場的作用，產生電磁轉矩，正好與電動機的轉向相反，使電動機受制動迅速停轉。由于這種制動方法是在定子繞組中通入直流電以消耗轉子慣性運轉的動能來進行制動的，所以稱為能耗制動。    能耗制動的優(yōu)點是制動準確、平穩(wěn)，且能量消耗較小。缺點是需附加直流電源裝置，設備費用較高，制動力較弱，在低速時制動力矩小。所以，能耗制動一般用于要求制動準確、平穩(wěn)的場合。；</p>

34、;<p>　　4.發(fā)電制動是一種比較經濟的制動方法。制動時不需改變線路即可從電動運行狀態(tài)自動地轉入發(fā)電制動狀態(tài)，把機械能轉換成電能再回饋到電網，節(jié)能效果顯著。缺點是應用范圍較窄，僅當電動機轉速大于同步轉速時才能實現(xiàn)發(fā)電制動。</p><p>　　5.制動方式應根據(jù)實際情況合理選用。</p><p><b>　　致 謝</b></p>

35、<p>　　本課題的研究工作是在導師張勇教授的悉心指導下完成的，從課題的選題至最后的定稿都凝聚了導師大量的心血和汗水。......。導師嚴謹求實的治學態(tài)度、平易近人的風格、勤勤懇懇的工作作風、博大精深的理論造詣和正直為人的高尚品德深深地感染著我，一直是我奮發(fā)鉆研的源泉。值此課題完成之際，謹向導師致以最崇高的謝意！</p><p>　　感謝那些曾經幫助過我的老師、同學和朋友！正是由于各位的傾心指導、諄諄教