異步電機(jī)能耗制動(dòng)電路課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表</p><p>　　指導(dǎo)教師簽字： </p><p>　　2012年6月 日</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 工作單位： </p><p>　　題 目: 異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路</p><p><b>　　一、初始條件</b></p><p>　　程序運(yùn)行設(shè)備：WL1型電機(jī)拖動(dòng)試驗(yàn)箱</p><p>　　二、要求完成的主要任務(wù)</p><p><b>　　1.工作原理： &l

3、t;/b></p><p>　　所謂能耗制動(dòng),就是在電動(dòng)機(jī)脫離交流電源的瞬間,在定子繞組中通以直流電,產(chǎn)生靜止磁場(chǎng),與轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電流相互作用,產(chǎn)生制動(dòng)力矩,從而達(dá)到使異步電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)的一種制動(dòng)方法。試設(shè)計(jì)一套電機(jī)控制系統(tǒng)。要求：能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)能耗制動(dòng)，有短路和過(guò)載保護(hù)，同時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析制動(dòng)時(shí)間以及制動(dòng)電流對(duì)于能耗制動(dòng)的作用。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)要求：&l

4、t;/b></p><p>　?。?）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)能耗制動(dòng)；</p><p>　?。?）根據(jù)電機(jī)參數(shù)對(duì)電阻值和制動(dòng)時(shí)間進(jìn)行分析計(jì)算，并提供理論依據(jù)；</p><p>　　（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)試并驗(yàn)證所選參數(shù)，并最終實(shí)現(xiàn)迅速制動(dòng)，同時(shí)將制動(dòng)電流控制在額定電流的2倍以內(nèi)。</p><p>　?。?）系統(tǒng)包含短路及過(guò)載保護(hù)機(jī)構(gòu)。</p>

5、<p>　　3.課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括：</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)的目的及意義;</p><p>　?。?）提出設(shè)計(jì)思路，機(jī)型器件的選型；</p><p>　　（3）繪制主電路及控制電路接線圖；</p><p>　　（4）調(diào)試過(guò)程記錄及結(jié)果分析；</p><p>　?。?）畫(huà)出繼電邏輯控制時(shí)序圖；<

6、;/p><p>　?。?）總結(jié)及參考文獻(xiàn)。</p><p><b>　　三、時(shí)間安排：</b></p><p><b>　　四、主要參考資料</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 2012年6月 日</p><p>　　系主任

7、（或責(zé)任教師）簽名： 2012年6月 日</p><p>　　第一章設(shè)計(jì)的目的及意義</p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)意義</b></p><p>　　由于生產(chǎn)機(jī)械的不斷更新和發(fā)展，對(duì)電動(dòng)機(jī)的性能提出越來(lái)越高的要求。電動(dòng)機(jī)作為重要的動(dòng)力裝置，已被廣泛運(yùn)用與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防軍事設(shè)施和日常生活等領(lǐng)域中。直流

8、電動(dòng)機(jī)在過(guò)去一直占據(jù)統(tǒng)治地位，但由于本身的構(gòu)造原因，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)在生產(chǎn)向高速大容量化的發(fā)展要求。相比之下，三相異步電動(dòng)機(jī)擁有延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，有強(qiáng)大的降噪能力，操作智能化，維護(hù)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)等眾多特性，在生產(chǎn)生活中得到廣泛運(yùn)用，也發(fā)揮著越來(lái)越重要的目的。</p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)在各種電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣，需求量最大，在生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化交通運(yùn)輸，國(guó)防工業(yè)等電力拖動(dòng)裝置中占有很大比重，這是因?yàn)槿喈惒诫妱?dòng)機(jī)

9、具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，價(jià)格低廉，運(yùn)行可靠的一系列有點(diǎn)，另外還具有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性，能滿足各行各業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)要求。</p><p>　　因此，三相交流異步電動(dòng)機(jī)在我國(guó)具有極為廣泛的發(fā)展前景。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過(guò)本次課程，了解三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)原理和方法，進(jìn)

10、一步了解三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)，工作原理，三相異步電動(dòng)機(jī)的分類和用途。同時(shí)，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)將所學(xué)的的理論知識(shí)運(yùn)用在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，做到理論聯(lián)系實(shí)踐，提高自己的動(dòng)手能力，提高自身專業(yè)水平，也將之前所學(xué)知識(shí)做了一次系統(tǒng)化的歸納總結(jié)，也使自己了解自身在哪些方面存在缺點(diǎn)和不足，讓自己在今后的學(xué)習(xí)工作中能不斷的進(jìn)步提高。</p><p><b>　　第二章設(shè)計(jì)思路</b></p><

11、p>　　2.1設(shè)計(jì)思路及原理</p><p>　　如圖2-1，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組斷開(kāi)三相交流電源而接入直流電時(shí)，定子繞組便產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)。而轉(zhuǎn)子由于慣性會(huì)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而切割恒定磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，其方向可用右手定則判斷。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)子鐵芯電流與磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生同旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)迅速停車。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降到零時(shí)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流均為零，此時(shí)制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。&l

12、t;/p><p>　　圖2-1能耗制動(dòng)原理圖</p><p>　　第三章主電路及控制電路</p><p>　　3.1 控制線路分析</p><p>　　對(duì)于容量較大的電動(dòng)機(jī)，多采用有變壓器全波整流能耗制動(dòng)控制線路。如圖3-1所示的為有變壓器全波整流單向啟動(dòng)能耗制動(dòng)控制電路，該線路利用時(shí)間繼電器進(jìn)行自動(dòng)控制。其中直流電源有單向橋式整流器VC提供，T

13、C是整流變壓器，電阻R式用來(lái)調(diào)節(jié)直流電流的，從而調(diào)節(jié)制動(dòng)強(qiáng)度，電阻R越大，電動(dòng)機(jī)定子通過(guò)電流越小，轉(zhuǎn)子切割磁感線產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩越小，制動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)；電阻R越小，電動(dòng)機(jī)定子通過(guò)電流越大，轉(zhuǎn)子切割磁感線產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩越大，制動(dòng)時(shí)間越短。</p><p>　　主電路及控制電路圖如下：</p><p>　　圖3-1主電路及控制電路</p><p>　　3.2 控制過(guò)程分析&l

14、t;/p><p>　　控制線路的控制過(guò)程如下：合上電源開(kāi)關(guān)QS，按下啟動(dòng)按鈕SB1接觸器KM1線圈通電，常開(kāi)主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)，按下停止按鈕SB2，接觸器KM1斷電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源，同時(shí)接觸器KM2與時(shí)間繼電器KT通電，KT開(kāi)始計(jì)時(shí)，KM2常開(kāi)主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入能耗制動(dòng)。經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近于零，時(shí)間繼電器延時(shí)斷開(kāi)的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KM2斷電釋放，切斷直流

15、電源，KM2斷電后，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，使時(shí)間繼電器KT斷電釋放，電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。</p><p>　　圖3-2異步電機(jī)能耗制動(dòng)的流程</p><p>　　第四章機(jī)型器件的選型</p><p><b>　　4.1 電動(dòng)機(jī)選型</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90S-4</p>&l

16、t;p>　　主要參數(shù)：P=1.1KW, U=380V,n=1440r/min,I=2.8A ,定子繞組的冷態(tài)電阻R=23.38 Ω</p><p>　　4.2 其他主要器件</p><p>　　刀開(kāi)關(guān)：刀開(kāi)關(guān)控制電路時(shí)，其額定電流要大于電動(dòng)機(jī)額定電流的三倍</p><p>　　熔斷器：用于電路的短路保護(hù)和嚴(yán)重過(guò)載保護(hù)，用于保護(hù)頻繁啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的熔斷器，

17、考慮頻繁啟動(dòng)時(shí)發(fā)熱而熔斷器也不應(yīng)熔斷，即I≥（3～3.5）I</p><p>　　熱繼電器：用來(lái)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)長(zhǎng)期工作制或間斷長(zhǎng)期工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選用I=（0.6～0.8）I。</p><p>　　交流接觸器：它利用主接點(diǎn)來(lái)開(kāi)閉電路，用輔助接點(diǎn)來(lái)執(zhí)行控制指令。額定電流I≥2 I</p><p>　　變壓器的選擇

18、：能耗制動(dòng)所需要的直流電流I=1.5 I=4.2A</p><p>　　能耗制動(dòng)所需要的直流電壓U= IR=98.20V</p><p>　　變壓器的次級(jí)電壓U=1.11 U=109.00V</p><p>　　變壓器的次級(jí)電流I=1.11 I=4.25A</p><p>　　變壓器的容量S= U I=463.25VA</p>

19、<p>　　制動(dòng)時(shí)間一般在2S左右具體型號(hào)如表4-1</p><p>　　表4-1主要元件清單：</p><p>　　第五章繼電邏輯電路時(shí)序圖</p><p>　　5.1電路時(shí)序圖如圖5-1：</p><p>　　圖5-1 電路時(shí)序圖</p><p>　　過(guò)程分析：按下啟動(dòng)按鈕SB1。接觸器KM1線

20、圈通電，常開(kāi)主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。制動(dòng)時(shí)，按下停止按鈕SB2，接觸器KM1斷電釋放，電動(dòng)機(jī)脫離三相交流電源，同時(shí)接觸器KM2和時(shí)間繼電器KT通電，KT開(kāi)始計(jì)時(shí)，KM2常開(kāi)主觸點(diǎn)和自鎖觸電閉合，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入能耗制動(dòng)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近于零，時(shí)間繼電器延時(shí)斷開(kāi)的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KM2斷電釋放，切斷直流電流，KM2斷電后，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，使時(shí)間繼電器KT斷點(diǎn)釋放，電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。</p><

21、;p>　　第六章調(diào)試過(guò)程記錄及結(jié)果分析</p><p><b>　　6.1調(diào)試過(guò)程記錄</b></p><p>　　合上電源開(kāi)關(guān)QS，按下啟動(dòng)按鈕SB1,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。按下停止按鈕SB2。電動(dòng)機(jī)脫離三相電源，KM2與時(shí)間繼電器KT通電，KT開(kāi)始計(jì)時(shí)，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入能耗制動(dòng)。經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近于零，時(shí)間繼電器延時(shí)斷開(kāi)的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使KM2斷電釋放，切斷直流

22、電源，時(shí)間繼電器KT斷電釋放，電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)過(guò)程結(jié)束，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　不同負(fù)載情況下，可調(diào)電阻R的大小是不同的，這是需要一個(gè)合適的電阻R值，R的值應(yīng)該在一個(gè)合適范圍內(nèi)，這個(gè)范圍與電機(jī)負(fù)載有關(guān)，當(dāng)R過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致直流制動(dòng)電流過(guò)大，使電機(jī)定子過(guò)熱；若R過(guò)小，會(huì)使制動(dòng)效果不明顯。 </p><p><b>　　6.2結(jié)果分析</b></p>

23、<p>　　在不同負(fù)載情況下，可調(diào)電阻R的大小是不同的，如在重力負(fù)載情況下，若在下放重物過(guò)程中制動(dòng)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩相反，這是若想要一個(gè)較好制動(dòng)效果，應(yīng)該使負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大，這時(shí)應(yīng)該減小R阻值。在其他種類負(fù)載時(shí)，也需要考慮負(fù)載慣性。</p><p>　　R的值應(yīng)該在一個(gè)合適范圍內(nèi)，這個(gè)范圍與電機(jī)負(fù)載有關(guān)，當(dāng)R過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致直流制動(dòng)電流過(guò)大，使電機(jī)定子過(guò)熱；若R過(guò)小，會(huì)使制動(dòng)效果不明顯。</p>

24、<p>　　能耗制動(dòng)延時(shí)時(shí)間太長(zhǎng)又頻繁制動(dòng)，電機(jī)會(huì)發(fā)燙，嚴(yán)重時(shí)可能損壞電機(jī)，延時(shí)時(shí)間太短制動(dòng)力矩不夠，制動(dòng)效果不明顯。</p><p>　　第七章課程設(shè)計(jì)小結(jié)及體會(huì)</p><p>　　通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我更加了解了三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)的原理和方法，也進(jìn)一步了解三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我學(xué)會(huì)將所學(xué)理論知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際設(shè)計(jì)中，大大提高了自己理論聯(lián)系實(shí)踐的

25、能力，提高了自己的專業(yè)能力，這讓我在以后的工作生活中受益匪淺。同時(shí)，在課程設(shè)計(jì)中，也發(fā)現(xiàn)了自己的知識(shí)很多方面存在缺點(diǎn)和不足，自己也通過(guò)查閱參考文獻(xiàn)，與同學(xué)討論，向老師咨詢等方式彌補(bǔ)自己的知識(shí)缺口，使自己的知識(shí)更加系統(tǒng)化，讓自己在今后的學(xué)習(xí)生活中能夠更好的運(yùn)用心中所學(xué)。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我獨(dú)立思考、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，做到了理論與實(shí)際的結(jié)合。培養(yǎng)了嚴(yán)肅認(rèn)真，實(shí)事求是的工作作風(fēng)，為我以后的

26、工作打好了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　最后感謝老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳伯時(shí)，《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期：1992</p><p>　　[2] 鄭鳳翼，徐占國(guó)，《圖解電力拖動(dòng)系統(tǒng)電路》，北京：人民郵電出版

27、社，出版日期：2006</p><p>　　[3] 李發(fā)海，《電機(jī)原理及拖動(dòng)基礎(chǔ)》，北京：清華大學(xué)出版社，出版日期：1993</p><p>　　[4] 顧繩谷，《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，出版日期：1999</p><p>　　[5] 隋振有，《電氣控制與PLC應(yīng)用》，北京：中國(guó)電力出版社，出版日期：2011</p><p>