異步電機能耗制動電路課程設(shè)計

1、<p>　　本科生課程設(shè)計成績評定表</p><p>　　指導(dǎo)教師簽字： </p><p>　　2012年6月 日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 工作單位： </p><p>　　題 目: 異步電動機能耗制動控制線路</p><p><b>　　一、初始條件</b></p><p>　　程序運行設(shè)備：WL1型電機拖動試驗箱</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,就是在電動機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,與轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電流相互作用,產(chǎn)生制動力矩,從而達到使異步電機迅速停轉(zhuǎn)的一種制動方法。試設(shè)計一套電機控制系統(tǒng)。要求：能實現(xiàn)系統(tǒng)的自動能耗制動，有短路和過載保護，同時通過實驗分析制動時間以及制動電流對于能耗制動的作用。</p><p><b>　　2.設(shè)計要求：&l

4、t;/b></p><p>　?。?）實現(xiàn)自動能耗制動；</p><p>　?。?）根據(jù)電機參數(shù)對電阻值和制動時間進行分析計算，并提供理論依據(jù)；</p><p>　?。?）通過實驗調(diào)試并驗證所選參數(shù)，并最終實現(xiàn)迅速制動，同時將制動電流控制在額定電流的2倍以內(nèi)。</p><p>　?。?）系統(tǒng)包含短路及過載保護機構(gòu)。</p>

5、<p>　　3.課程設(shè)計說明書應(yīng)包括：</p><p>　?。?）設(shè)計的目的及意義;</p><p>　　（2）提出設(shè)計思路，機型器件的選型；</p><p>　?。?）繪制主電路及控制電路接線圖；</p><p>　　（4）調(diào)試過程記錄及結(jié)果分析；</p><p>　　（5）畫出繼電邏輯控制時序圖；<

6、;/p><p>　?。?）總結(jié)及參考文獻。</p><p><b>　　三、時間安排：</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)計的目的及意義</p><p><b>　　1.1 設(shè)計意義</b></p><p>　　由于生產(chǎn)機械的不斷更新和發(fā)展，對電動機的性能提出越來越高的要求。電動機作為重要的動力裝置，已被廣泛運用與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防軍事設(shè)施和日常生活等領(lǐng)域中。直流

8、電動機在過去一直占據(jù)統(tǒng)治地位，但由于本身的構(gòu)造原因，遠遠不能適應(yīng)現(xiàn)在生產(chǎn)向高速大容量化的發(fā)展要求。相比之下，三相異步電動機擁有延長設(shè)備的使用壽命，有強大的降噪能力，操作智能化，維護簡單，通用性強等眾多特性，在生產(chǎn)生活中得到廣泛運用，也發(fā)揮著越來越重要的目的。</p><p>　　三相異步電動機在各種電動機應(yīng)用最廣，需求量最大，在生產(chǎn)，農(nóng)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比重，這是因為三相異步電動機

9、具有結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格低廉，運行可靠的一系列有點，另外還具有較高的運行效率和較好的工作特性，能滿足各行各業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)機械的傳動要求。</p><p>　　因此，三相交流異步電動機在我國具有極為廣泛的發(fā)展前景。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計目的</b></p><p>　　通過本次課程，了解三相異步電動機的能耗制動原理和方法，進

10、一步了解三相異步電機的結(jié)構(gòu)，工作原理，三相異步電動機的分類和用途。同時，通過課程設(shè)計，學(xué)習(xí)將所學(xué)的的理論知識運用在實際的設(shè)計中，做到理論聯(lián)系實踐，提高自己的動手能力，提高自身專業(yè)水平，也將之前所學(xué)知識做了一次系統(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和不足，讓自己在今后的學(xué)習(xí)工作中能不斷的進步提高。</p><p><b>　　第二章設(shè)計思路</b></p><

11、p>　　2.1設(shè)計思路及原理</p><p>　　如圖2-1，三相異步電動機的定子繞組斷開三相交流電源而接入直流電時，定子繞組便產(chǎn)生一個恒定的磁場。而轉(zhuǎn)子由于慣性會繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而切割恒定磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，其方向可用右手定則判斷。同時，由于轉(zhuǎn)子鐵芯電流與磁場相互作用而產(chǎn)生同旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁制動轉(zhuǎn)矩，使電動機迅速停車。當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速下降到零時，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流均為零，此時制動過程結(jié)束。&l

12、t;/p><p>　　圖2-1能耗制動原理圖</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>　　對于容量較大的電動機，多采用有變壓器全波整流能耗制動控制線路。如圖3-1所示的為有變壓器全波整流單向啟動能耗制動控制電路，該線路利用時間繼電器進行自動控制。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式用來調(diào)節(jié)直流電流的，從而調(diào)節(jié)制動強度，電阻R越大，電動機定子通過電流越小，轉(zhuǎn)子切割磁感線產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩越小，制動時間越長；電阻R越小，電動機定子通過電流越大，轉(zhuǎn)子切割磁感線產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩越大，制動時間越短。</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 控制過程分析&l

14、t;/p><p>　　控制線路的控制過程如下：合上電源開關(guān)QS，按下啟動按鈕SB1接觸器KM1線圈通電，常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機啟動運行。制動時，按下停止按鈕SB2，接觸器KM1斷電釋放，電動機脫離三相交流電源，同時接觸器KM2與時間繼電器KT通電，KT開始計時，KM2常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機進入能耗制動。經(jīng)過一段延時后，電動機轉(zhuǎn)速接近于零，時間繼電器延時斷開的常閉觸點斷開，使KM2斷電釋放，切斷直流

15、電源，KM2斷電后，常開觸點斷開，使時間繼電器KT斷電釋放，電動機能耗制動過程結(jié)束。</p><p>　　圖3-2異步電機能耗制動的流程</p><p>　　第四章機型器件的選型</p><p><b>　　4.1 電動機選型</b></p><p>　　本次設(shè)計選用的電動機型號為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>　　刀開關(guān)：刀開關(guān)控制電路時，其額定電流要大于電動機額定電流的三倍</p><p>　　熔斷器：用于電路的短路保護和嚴(yán)重過載保護，用于保護頻繁啟動電動機的熔斷器，

17、考慮頻繁啟動時發(fā)熱而熔斷器也不應(yīng)熔斷，即I≥（3～3.5）I</p><p>　　熱繼電器：用來對異步電動機進行過載保護，當(dāng)熱繼電器用于保護長期工作制或間斷長期工作制的電動機時，一般按電動機的額定電流來選用I=（0.6～0.8）I。</p><p>　　交流接觸器：它利用主接點來開閉電路，用輔助接點來執(zhí)行控制指令。額定電流I≥2 I</p><p>　　變壓器的選擇

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

19、<p>　　制動時間一般在2S左右具體型號如表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序圖</p><p>　　5.1電路時序圖如圖5-1：</p><p>　　圖5-1 電路時序圖</p><p>　　過程分析：按下啟動按鈕SB1。接觸器KM1線

20、圈通電，常開主觸點和自鎖觸點閉合，電動機啟動運行。制動時，按下停止按鈕SB2，接觸器KM1斷電釋放，電動機脫離三相交流電源，同時接觸器KM2和時間繼電器KT通電，KT開始計時，KM2常開主觸點和自鎖觸電閉合，電動機進入能耗制動。經(jīng)過一段時間后，電動機的轉(zhuǎn)速接近于零，時間繼電器延時斷開的常閉觸點斷開，使KM2斷電釋放，切斷直流電流，KM2斷電后，常開觸點斷開，使時間繼電器KT斷點釋放，電動機能耗制動過程結(jié)束。</p><

21、;p>　　第六章調(diào)試過程記錄及結(jié)果分析</p><p><b>　　6.1調(diào)試過程記錄</b></p><p>　　合上電源開關(guān)QS，按下啟動按鈕SB1,電動機啟動。按下停止按鈕SB2。電動機脫離三相電源，KM2與時間繼電器KT通電，KT開始計時，電動機進入能耗制動。經(jīng)過一段延時后，電動機轉(zhuǎn)速接近于零，時間繼電器延時斷開的常閉觸點斷開，使KM2斷電釋放，切斷直流

22、電源，時間繼電器KT斷電釋放，電動機能耗制動過程結(jié)束，電動機停止轉(zhuǎn)動。</p><p>　　不同負載情況下，可調(diào)電阻R的大小是不同的，這是需要一個合適的電阻R值，R的值應(yīng)該在一個合適范圍內(nèi)，這個范圍與電機負載有關(guān)，當(dāng)R過小，會導(dǎo)致直流制動電流過大，使電機定子過熱；若R過小，會使制動效果不明顯。 </p><p><b>　　6.2結(jié)果分析</b></p>

23、<p>　　在不同負載情況下，可調(diào)電阻R的大小是不同的，如在重力負載情況下，若在下放重物過程中制動，負載轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩相反，這是若想要一個較好制動效果，應(yīng)該使負載轉(zhuǎn)矩較大，這時應(yīng)該減小R阻值。在其他種類負載時，也需要考慮負載慣性。</p><p>　　R的值應(yīng)該在一個合適范圍內(nèi)，這個范圍與電機負載有關(guān)，當(dāng)R過小，會導(dǎo)致直流制動電流過大，使電機定子過熱；若R過小，會使制動效果不明顯。</p>

24、<p>　　能耗制動延時時間太長又頻繁制動，電機會發(fā)燙，嚴(yán)重時可能損壞電機，延時時間太短制動力矩不夠，制動效果不明顯。</p><p>　　第七章課程設(shè)計小結(jié)及體會</p><p>　　通過此次課程設(shè)計，我更加了解了三相異步電動機能耗制動的原理和方法，也進一步了解三相異步電機的結(jié)構(gòu)和工作原理。在課程設(shè)計過程中，我學(xué)會將所學(xué)理論知識運用于實際設(shè)計中，大大提高了自己理論聯(lián)系實踐的

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，在課程設(shè)計中，也發(fā)現(xiàn)了自己的知識很多方面存在缺點和不足，自己也通過查閱參考文獻，與同學(xué)討論，向老師咨詢等方式彌補自己的知識缺口，使自己的知識更加系統(tǒng)化，讓自己在今后的學(xué)習(xí)生活中能夠更好的運用心中所學(xué)。</p><p>　　本次課程設(shè)計培養(yǎng)了我獨立思考、分析問題和解決問題的能力，做到了理論與實際的結(jié)合。培養(yǎng)了嚴(yán)肅認真，實事求是的工作作風(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</b></p><p>　　[1] 陳伯時，《電力拖動自動控制系統(tǒng)》，北京：機械工業(yè)出版社，出版日期：1992</p><p>　　[2] 鄭鳳翼，徐占國，《圖解電力拖動系統(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，《電機原理及拖動基礎(chǔ)》，北京：清華大學(xué)出版社，出版日期：1993</p><p>　　[4] 顧繩谷，《電機及拖動基礎(chǔ)》，北京：機械工業(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：中國電力出版社，出版日期：2011</p><p>