交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)設(shè)計(jì)

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué) 電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 題 目：交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 班 級： 礦山機(jī)電工程 姓 名： 田佳興 學(xué) 號： 1107250318 指 導(dǎo) 教 師： 田立勇 日 期： 2014-6-21 課程設(shè)計(jì)成績評定表學(xué)期姓名田佳興專業(yè)礦山機(jī)電工程班級礦電11-3課題名稱電力拖動(dòng)與控制課程設(shè)計(jì)論文題目plc控制交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)設(shè)計(jì)評定標(biāo)準(zhǔn)評定指標(biāo)分值得分知識創(chuàng)新性20理論正確性20內(nèi)容難易性15綜合實(shí)際性10知識掌握程度15書寫規(guī)范性10工作量10總成績100評語任課老師田立勇時(shí)間2014年6月23日備注遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目交流電動(dòng)機(jī)

2、轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)分析與設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)一部三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)，pan=55kw，uan=220v，ian =497a，nn =1435r/min， =2.6, =290v，=86a, 負(fù)載轉(zhuǎn)=200nm。采用轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)時(shí)，求起動(dòng)級數(shù)和各級啟動(dòng)電阻大小,并設(shè)計(jì)控制電路。三、設(shè)計(jì)計(jì)劃電機(jī)與拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)共計(jì)2周內(nèi)完成：1、查資料,熟悉題目,整理資料；2、方案分析,具體按步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)及整理設(shè)計(jì)說明書；3、準(zhǔn)備答辯；4、答辯。四、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)工作量為完成設(shè)計(jì)說明書一份；2、設(shè)計(jì)必須根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃按期完成；3、設(shè)計(jì)說明書必須經(jīng)指導(dǎo)教師審查簽字方可答辯。指 導(dǎo) 教師：田立勇時(shí) 間：2014年 6月23

3、日目錄引言11 三相異步電動(dòng)機(jī)21.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)21.2三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理41.3 異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)51.3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)51.3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的能流圖51.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性62、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)原理102.1 轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)原理102.2 啟動(dòng)電阻的使用原則102.3 三相交流異步電機(jī)啟動(dòng)方法介紹102.4 啟動(dòng)過程142.5 啟動(dòng)電阻的計(jì)算153 電子元件的選型203.1 交流接觸器的選型203.1.1 交流接觸器的結(jié)構(gòu)與工作原理203.1.2 cj20系列交流接觸器213.1.3 熱繼電器選型223.2 晶體管時(shí)間繼

4、電器243.3 l1型螺旋式熔斷器254 主電路及plc硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)264.1 plc的基本結(jié)構(gòu)264.2 主接線圖的設(shè)計(jì)264.3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)284.4 plc梯形圖30結(jié)束語33參考文獻(xiàn)3334引言三相異步電動(dòng)機(jī)是目前應(yīng)用最為廣泛的電動(dòng)機(jī)。要想討論電力拖動(dòng)中經(jīng)常遇到的繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻啟動(dòng)問題，首先我們要先了解三相異步電動(dòng)機(jī)，這是討論問題的基礎(chǔ)。異步電動(dòng)機(jī)是交流電動(dòng)機(jī)的一種。由于異步電動(dòng)機(jī)在性能上有缺陷，所以異步電動(dòng)機(jī)主要作電動(dòng)機(jī)使用。異步電動(dòng)機(jī)按供電電源相數(shù)的不同，有三相、兩相和單相之分。三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，是當(dāng)前工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最

5、普通的電動(dòng)機(jī)；單相異步電動(dòng)機(jī)容量較小，性能較差，在實(shí)驗(yàn)室和家用電器中應(yīng)用較多；兩相異步電動(dòng)機(jī)通常用作控制電機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)分為三相籠型異步電動(dòng)機(jī)和三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)。我的設(shè)計(jì)為三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻啟動(dòng)。1 三相異步電動(dòng)機(jī)1.1三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)（1）定子(靜止部分)定子鐵心作用：電機(jī)磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。構(gòu)造：定子鐵心一般由0.350.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內(nèi)圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。定子鐵心槽型有以下幾種：半閉口型槽：電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機(jī)中。半開口型槽：可嵌放成

6、型繞組，一般用于大型、中型低壓電機(jī)。所謂成型繞組即繞組可事先經(jīng)過絕緣處理后再放入槽內(nèi)。開口型槽：用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電機(jī)中。定子繞組作用：是電動(dòng)機(jī)的電路部分，通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。構(gòu)造：由三個(gè)在空間互隔120電角度、對稱排列的結(jié)構(gòu)完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個(gè)線圈按一定規(guī)律分別嵌放在定子各槽內(nèi)。定子繞組的主要絕緣項(xiàng)目有以下三種：（保證繞組的各導(dǎo)電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣）。1)對地絕緣：定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣。2)相間絕緣：各相定子繞組間的絕緣。3)匝間絕緣：每相定子繞組各線匝間的絕緣。電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)的接線：電動(dòng)機(jī)接線盒內(nèi)都有

7、一塊接線板，三相繞組的六個(gè)線頭排成上下兩排，并規(guī)定上排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號為1（u1）、2（v1）、3（w1），下排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號為6（w2）、4（u2）、5（v2）.將三相繞組接成星形接法或三角形接法。凡制造和維修時(shí)均應(yīng)按這個(gè)序號排列。機(jī)座作用：固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉(zhuǎn)子，并起防護(hù)、散熱等作用。構(gòu)造：機(jī)座通常為鑄鐵件，大型異步電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鋼板焊成，微型電動(dòng)機(jī)的機(jī)座采用鑄鋁件。封閉式電機(jī)的機(jī)座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護(hù)式電機(jī)的機(jī)座兩端端蓋開有通風(fēng)孔，使電動(dòng)機(jī)內(nèi)外的空氣可直接對流，以利于散熱。（2）轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)部分)三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心：作用：作為電機(jī)磁路

8、的一部分以及在鐵心槽內(nèi)放置轉(zhuǎn)子繞組。構(gòu)造：所用材料與定子一樣，由0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉(zhuǎn)子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內(nèi)圓來沖制轉(zhuǎn)子鐵心。一般小型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心直接壓裝在轉(zhuǎn)軸上，大、中型異步電動(dòng)機(jī)（轉(zhuǎn)子直徑在300400毫米以上）的轉(zhuǎn)子鐵心則借助與轉(zhuǎn)子支架壓在轉(zhuǎn)軸上。三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組作用：切割定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢及電流，并形成電磁轉(zhuǎn)矩而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。構(gòu)造：分為鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。1)鼠籠式轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子繞組由插入轉(zhuǎn)子槽中的多根導(dǎo)條和兩個(gè)環(huán)行的端環(huán)組成。若去掉轉(zhuǎn)子鐵心，整個(gè)繞組的外形像一個(gè)鼠籠，故稱籠型繞組。小型籠型電動(dòng)

9、機(jī)采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組，對于100kw以上的電動(dòng)機(jī)采用銅條和銅端環(huán)焊接而成。2)繞線式轉(zhuǎn)子：繞線轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相似，也是一個(gè)對稱的三相繞組，一般接成星形，三個(gè)出線頭接到轉(zhuǎn)軸的三個(gè)集流環(huán)上，再通過電刷與外電路聯(lián)接。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故繞線式電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用不如鼠籠式電動(dòng)機(jī)廣泛。但通過集流環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中串入附加電阻等元件，用以改善異步電動(dòng)機(jī)的起、制動(dòng)性能及調(diào)速性能，故在要求一定范圍內(nèi)進(jìn)行平滑調(diào)速的設(shè)備，如吊車、電梯、空氣壓縮機(jī)等上面采用。（3）其它附件端蓋：支撐作用。軸承：連接轉(zhuǎn)動(dòng)部分與不動(dòng)部分。軸承端蓋：保護(hù)軸承。風(fēng)扇：冷卻電動(dòng)機(jī)。1.2三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理當(dāng)向三相定子繞組中通入對稱的三

10、相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢（感應(yīng)電動(dòng)勢的方向用右手定則判定）。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)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(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。通過上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)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(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞

11、組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。1.3 異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)1.3.1 異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定值刻印在每臺電動(dòng)機(jī)的銘牌上,一般包括下列幾種：1)型號：為了適應(yīng)不同用途和不同工作環(huán)境的需要，電動(dòng)機(jī)制成不同的系列,每種系列用各種型號表示。2）額定功率pn：是指電動(dòng)機(jī)在制造廠所規(guī)定的額定情況下運(yùn)行時(shí),其輸出端的機(jī)械功率,單位一般為千瓦（kw）。一般規(guī)定電動(dòng)機(jī)的外加電壓不應(yīng)高于或低于額定值的5%。3）額定電流in是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓

12、和額定輸出功率時(shí),定子繞組的線電流,單位為安。4）額定頻率fn，我國電力網(wǎng)的頻率為50赫茲（hz），因此除外銷產(chǎn)品外,國內(nèi)用的異步電動(dòng)機(jī)的額定頻率為50赫茲。5）額定轉(zhuǎn)速nn，是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓、額定頻率下,輸出端有額定功率輸出時(shí), 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,單位為轉(zhuǎn)/分(r/min)。6)額定效率n是指電動(dòng)機(jī)在額定情況下運(yùn)行時(shí)的效率, 是額定輸出功率與額定輸入功率的比值。即7)電動(dòng)機(jī)的工作方式（定額）：反映異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，可分為三種基本方式：連續(xù)運(yùn)行、短時(shí)運(yùn)行和斷續(xù)運(yùn)行。8）溫升（或絕緣等級）9）電動(dòng)機(jī)重量10）額定功率因數(shù)cosn,因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)是電感性負(fù)載,定子相電流比相電壓滯后一個(gè)角，cos就

13、是異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。1.3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的能流圖電源的輸入功率p1 =u1i1cos1電動(dòng)機(jī)的輸出功率p2 （銘牌功率）p2 = p1-p損耗 =p2/p1=( p1-p損耗)/ p11.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性一、轉(zhuǎn)矩特性 電磁轉(zhuǎn)矩（以下簡稱轉(zhuǎn)矩）是三相異步電動(dòng)機(jī)最重要的物理量之一。機(jī)械特性是它的主要特性。t=kmi2 cos2因?yàn)樗?轉(zhuǎn)矩特性式中，k與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、電源頻率有關(guān)的一個(gè)常數(shù)； u1 、u定子繞組電壓，電源電壓； r2轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻； x20 電動(dòng)機(jī)不動(dòng)（s=1）時(shí)轉(zhuǎn)子每相繞組的感抗。二、機(jī)械特性 在異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)速 n=(1-s)n0，為了符

14、合習(xí)慣畫法，可將曲線換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線，即稱為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。a固有機(jī)械特性 異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時(shí)的機(jī)械特性稱為固有（自然）機(jī)械特性。根據(jù) ， 三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線如圖所示。從特性曲線上可以看出，其上有四個(gè)特殊點(diǎn)可以決定特性曲線的基本形狀和異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，這四個(gè)特殊點(diǎn)是：電動(dòng)機(jī)處于理想空載工作點(diǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速。電動(dòng)機(jī)額定工作點(diǎn)。此時(shí)額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為 ，式中: pn電動(dòng)機(jī)的額定功率；pn nn電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，一般 sn電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率，一般 tn電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。電

15、動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)工作點(diǎn)。將s=1代入轉(zhuǎn)矩公式中，可得，可見，異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩tst與u、 r2及x20有關(guān)。當(dāng)施加在定子每相繞組上的電壓降低時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會明顯減??；當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻適當(dāng)增大時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會增大；而若增大轉(zhuǎn)子電抗則會使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大為減小。通常把在固有機(jī)械特性上啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩tst與額定轉(zhuǎn)矩tn之比 lst=tst/tn 作為衡量異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)能力的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。一般電動(dòng)機(jī)的臨界工作點(diǎn)。欲求轉(zhuǎn)矩的最大值，可令 dt/du=0得臨界轉(zhuǎn)差率 再將sm代入轉(zhuǎn)矩公式中，即可得通常把在固有機(jī)械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為電動(dòng)機(jī)的過載能力系數(shù)。它表征了電動(dòng)機(jī)能夠承受沖擊負(fù)載的能力大小，是電動(dòng)機(jī)的又一個(gè)重

16、要運(yùn)行參數(shù)。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī).,線繞式異步電動(dòng)機(jī)b人為機(jī)械特性 由上述分析可知：異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與電動(dòng)機(jī)的參數(shù)有關(guān)，也與外加電源電壓、電源頻率有關(guān)，將關(guān)系式中的參數(shù)人為地加以改變而獲得的特性稱為異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。 改變定子電壓u、定子電源頻率f、定子電路串入電阻或電抗、轉(zhuǎn)子電路串入電阻或電抗等，都可得到異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性（1）降低電動(dòng)機(jī)電源電壓時(shí)的人為特性 n0不變， sm不變，tmax隨電壓的減小而大大的減小tst隨著電壓的減小而大大的減小 改變電源電壓的人為特性如圖所示，如當(dāng)定子繞組外加電壓為un、0.8un、0.5un時(shí)，轉(zhuǎn)子輸出最大轉(zhuǎn)矩分別為ta=tmax、 ta=0

17、.64tmax和ta=0.25tmax ?？梢?，電壓愈低，人為特性曲線愈往左移。 由于異步電動(dòng)機(jī)對電網(wǎng)電壓的波動(dòng)非常敏感，運(yùn)行時(shí)，如電壓降低太多，會大大降低它的過載能力與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，甚至使電動(dòng)機(jī)發(fā)生帶不動(dòng)負(fù)載或者根本不能啟動(dòng)的現(xiàn)象。此外，電網(wǎng)電壓下降 ，在負(fù)載不變的條件下，將使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率s 增大，電流增加，引起電動(dòng)機(jī)發(fā)熱甚至燒壞。（2）定子電路接入電阻或電抗時(shí)的人為特性 在電動(dòng)機(jī)定子電路中外串電阻或電抗后，電動(dòng)機(jī)端電壓為電源電壓減去定子外串電阻上或電抗上的壓降，致使定子繞組相電壓降低,這種情況下的人為特性與降低電源電壓時(shí)的相似.。（3）改變定子電源頻率時(shí)的人為特性 一般變頻調(diào)速采用恒

18、轉(zhuǎn)矩調(diào)速，即希望最大轉(zhuǎn)矩保持為恒值，為此在改變頻率的同時(shí)，電源電壓也要作相應(yīng)的變化，使 u/f =c ，這在實(shí)質(zhì)上是使電動(dòng)機(jī)氣隙磁通保持不變。 因此，改變電源頻率的機(jī)械特性如圖所示（4）轉(zhuǎn)子電路串電阻時(shí)的人為特性在三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入電阻后見圖(a)，轉(zhuǎn)子電路中的電阻為不變，不變，隨著串接電阻的增而增大，此時(shí)的人為特性將是一根比固有特性較軟 的一條曲線，如圖所示。 2電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)原理2.1 轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)的原理繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串三相對稱電阻啟動(dòng)時(shí)，一般采用分級切除啟動(dòng)電阻的方法。這是因?yàn)殡S著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增高，轉(zhuǎn)子電流、電機(jī)轉(zhuǎn)矩將逐漸降低。為了充分利用電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，

19、應(yīng)當(dāng)隨著轉(zhuǎn)速的增高，逐漸減少轉(zhuǎn)子回路電阻，使電動(dòng)機(jī)維持較高的啟動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩。由式（1）可以看出，若使轉(zhuǎn)子回路電阻與轉(zhuǎn)差率s成正比例減少，則電動(dòng)機(jī)在加速過程中可以獲得恒定的啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 （1）2.2 啟動(dòng)電阻的使用原則目前國內(nèi)廣泛使用的啟動(dòng)電阻是金屬電阻，它是由一箱電阻片構(gòu)成的。電阻值的改變是靠開關(guān)電器將金屬電阻一段段的短接來實(shí)現(xiàn)的，所以電阻值的變化不連續(xù)，有級。每短接一段，啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩便突變一次。啟動(dòng)電阻分級數(shù)越少，則在啟動(dòng)過程中沒次短接電阻所引起的啟動(dòng)電流沖擊幅度就大，軸上轉(zhuǎn)矩的突變也大。從啟動(dòng)電流對供電電網(wǎng)的沖擊和機(jī)械的受力考慮，啟動(dòng)電阻的分級數(shù)目不能太少，一般為58級。對容

20、量較大的電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)電阻分級要多些。對于功率較小的電動(dòng)機(jī)可采用一般三相變阻器或油浸啟動(dòng)變阻器，對于功率較大的電動(dòng)機(jī)則采用小電阻。2.3三相交流異步電機(jī)啟動(dòng)方法介紹（1）籠型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法：a.直接起動(dòng)所謂直接啟動(dòng)，是指將電動(dòng)機(jī)的定子繞組通過找到開關(guān)或接觸器直接接入電源，在額定電壓下進(jìn)行啟動(dòng)。圖2-1為其電路原理圖。直接啟動(dòng)的啟動(dòng)電流很大，一般在有獨(dú)立變壓器供電的情況下，若電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻繁，則電動(dòng)機(jī)功率小于變壓器容量的20%允許直接啟動(dòng)；若電動(dòng)機(jī)不經(jīng)常啟動(dòng)，則電動(dòng)機(jī)功率小于變壓器容量的30%也允許直接啟動(dòng)。如果在沒有獨(dú)立的變壓器供電的情況下，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻繁，則按照經(jīng)驗(yàn)公式來估算，滿足下列關(guān)系

21、即可直接啟動(dòng)： 直接啟動(dòng)因無需附加啟動(dòng)設(shè)備，且操作和控制簡單、可靠，所以在條件允許的情況下應(yīng)盡量采用。 b.定子串接電阻或電抗起動(dòng)定子繞組串電阻或電抗相當(dāng)于降低定子繞組的外加電壓。由三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路可知：起動(dòng)電流正比于定子繞組的電壓，因而定子繞組串電阻或電抗可以達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的。但考慮到起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與定子繞組電壓的平方成正比，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩會降低的更多。因此，這種起動(dòng)方法僅僅適用于空載或輕載起動(dòng)場合。 對于容量較小的異步電動(dòng)機(jī)，一般采用定子繞組串電阻降壓；但對于容量較大的異步電動(dòng)機(jī)，考慮到串接電阻會造成銅耗較大，故采用定子繞組串電抗降壓起動(dòng)。 如圖2-2所示：當(dāng)起動(dòng)電機(jī)時(shí)，合上開關(guān)q，交流

22、接觸器km斷開，使電源經(jīng)電阻或電抗r流進(jìn)電機(jī)。當(dāng)電機(jī)起動(dòng)完成時(shí)km吸合，短接電阻或電抗r。c.y-降壓啟動(dòng)星-角降壓啟動(dòng)是電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，定子繞組為星形(y)接法，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將繞組切換為三角形()接法，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行的一種起動(dòng)方式。星-角起動(dòng)方法雖然簡單，但電動(dòng)機(jī)定子繞組的六個(gè)出線端都要引出來，略顯麻煩。 接觸器km2和km3互鎖，即其中一個(gè)閉合時(shí)，必須保證另一個(gè)斷開。km2閉合時(shí)，定子繞組為星形(y)接法，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。切換至km3閉合，定子繞組改為三角形()接法，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行。由控制電路中的時(shí)間繼電器kt確定星-三角切換的時(shí)間。 定子繞組接成星形連接后，每相繞組

23、的相電壓為三角形連接(全壓)時(shí)的，故星-角起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均下降為直接起動(dòng)的13。由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，該方法只適合于輕載起動(dòng)的場合。 d自耦變壓器起動(dòng)自耦變壓器起動(dòng)法就是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，電源通過自耦變壓器降壓后接到電動(dòng)機(jī)上，待轉(zhuǎn)速上升至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將自耦變壓器從電源切除，而使電動(dòng)機(jī)直接接到電網(wǎng)上轉(zhuǎn)化為正常運(yùn)行的一種起動(dòng)方法。圖2-4所示為自耦變壓器起動(dòng)的自動(dòng)控制主回路?？刂七^程如下：合上空氣開關(guān)q接通三相電源。按啟動(dòng)按鈕后km1線圈通電吸合并自鎖，其主觸頭閉合，將自耦變壓器線圈接成星形，與此同時(shí)由于km1輔助常開觸點(diǎn)閉合，使得接觸器km2線圈通電吸合，km2的主觸頭閉合由自耦變壓器的低壓

24、抽頭(例如65)將三相電壓的65接入電動(dòng)。當(dāng)時(shí)間繼電器kt延時(shí)完畢閉合后，km1線圈斷電，使自耦變壓器線圈封星端打開；同時(shí)km2線圈斷電，切斷自耦變壓器電源，使km3線圈得電吸合，km3主觸頭接通電動(dòng)機(jī)在全壓下運(yùn)行。自耦變壓器一般有65和80額定電壓的兩組抽頭。若自耦變壓器的變比為k，與直接起動(dòng)相比，采用自耦變壓器起動(dòng)時(shí)，其一次側(cè)起動(dòng)線電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都降低到直接起動(dòng)的lk2。自耦變壓器起動(dòng)法不受電動(dòng)機(jī)繞組接線方式(y接法或接法)的限制，允許的起動(dòng)電流和所需起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可通過改變抽頭進(jìn)行選擇，但設(shè)備費(fèi)用較高。自耦變壓器起動(dòng)適用于容量較大的低壓電動(dòng)機(jī)作減壓起動(dòng)用，應(yīng)用非常廣泛，有手動(dòng)及自動(dòng)控制線路。其

25、優(yōu)點(diǎn)是電壓抽頭可供不同負(fù)載起動(dòng)時(shí)選擇；缺點(diǎn)是質(zhì)量大、體積大、價(jià)格高、維護(hù)檢修費(fèi)高 。 e 軟啟動(dòng)軟起動(dòng)可分為有級和無級兩類，前者的調(diào)節(jié)是分檔的，后者的調(diào)節(jié)是連續(xù)的。在電動(dòng)機(jī)定子回路中，通過串入限流作用的電力器件實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，叫做降壓或者限流軟起動(dòng)。它是軟起動(dòng)中的一個(gè)重要類別。按限流器件不同可分為：以電解液限流的液阻軟起動(dòng)；以磁飽和電抗器為限流器件的磁控軟起動(dòng)；以晶閘管為限流器件的晶閘管軟起動(dòng)。晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品問世不過30年左右的時(shí)間，它是當(dāng)今電力電子器件長足進(jìn)步的結(jié)果。10年前，電氣工程界就有人預(yù)言，晶閘管軟起動(dòng)將引發(fā)軟起動(dòng)行業(yè)的一場革命。目前在低壓(380v)內(nèi)，晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)下降到

26、液阻軟起動(dòng)的大約2倍，甚至更低。而其主要性能卻優(yōu)于液阻軟起動(dòng)。與液阻軟起動(dòng)相比，它的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)量小，功能齊全，菜單豐富，起動(dòng)重復(fù)性好，保護(hù)周全，這些都是液阻軟起動(dòng)無法比擬的。但是晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品也有缺點(diǎn)。一是高壓產(chǎn)品的價(jià)格太高，是液阻軟起動(dòng)產(chǎn)品的510倍，二是晶閘管引起的高次諧波比較嚴(yán)重。（2）繞線異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法：1. 逐級切除啟動(dòng)電阻法：繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)可以在轉(zhuǎn)子回路中串入電阻進(jìn)行起動(dòng)，這樣就減小了起動(dòng)電流。一般采用起動(dòng)變阻器起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)全部電阻串入轉(zhuǎn)子電路中，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸加快，利用控制器逐級切除起動(dòng)電阻，最后將全部起動(dòng)電阻從轉(zhuǎn)子電路中切除。適用于中小功率低壓電動(dòng)

27、機(jī)。2、轉(zhuǎn)子回路串接頻敏變阻器起動(dòng)：頻敏變阻器的電阻（電抗）隨線圈中所通過的電流頻率而變。剛起動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)差率最大，轉(zhuǎn)子電流（即頻敏電阻線圈通過的電流）頻率最高，等于電源頻率。因此，頻敏變阻器的電阻最大，這就相當(dāng)于起動(dòng)時(shí)在轉(zhuǎn)子回路中串接一個(gè)較大電阻，從而使起動(dòng)電流減小。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的加快，轉(zhuǎn)差率逐漸減小，轉(zhuǎn)子電流頻率逐漸降低，頻敏變阻器電阻也逐漸減小，最后把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組短接，頻敏變阻器從轉(zhuǎn)子電路中切除。適用于中小功率低壓電動(dòng)機(jī)。2.4啟動(dòng)過程1、接觸器觸點(diǎn)k1，k2，k3斷開，繞線型異步電動(dòng)機(jī)定子接額定電壓，轉(zhuǎn)子每相電路串入起動(dòng)電阻rst1,rst2,rst3,加上轉(zhuǎn)子每相繞組自身的電阻

28、r2，轉(zhuǎn)子每相電路總電阻為r3=r2+rst1+rst2+rst3。電動(dòng)機(jī)開始起動(dòng)，起點(diǎn)為機(jī)械特性曲線3上的a點(diǎn)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩t1tm。2、轉(zhuǎn)速上升工作點(diǎn)由a點(diǎn)到達(dá)b點(diǎn)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩t等于切換轉(zhuǎn)矩t2為了加大電磁轉(zhuǎn)矩加速起動(dòng)過程，接觸器觸點(diǎn)k3閉合，切除起動(dòng)電阻rst3。轉(zhuǎn)子每相電路的總電阻為r2=r2+rst1+rst2，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)樘匦?。忽略異步電動(dòng)機(jī)的電磁慣性，只計(jì)拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械慣性，由于切除瞬間轉(zhuǎn)速來不及改變，則電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從b變到機(jī)械特性曲線2上的c點(diǎn)，該點(diǎn)上電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩t=t1。3、轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，工作點(diǎn)沿特性2由c到d點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩t等于切換轉(zhuǎn)矩t2。接觸器觸點(diǎn)k2閉合，切

29、除起動(dòng)電阻rst2，此時(shí)轉(zhuǎn)子每相電路的總電阻r2=r2+rst1。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從d平行移到機(jī)械特性曲線1上的e點(diǎn)，該點(diǎn)上的電磁轉(zhuǎn)矩t=t1。轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，工作點(diǎn)沿特性1由e點(diǎn)移動(dòng)到f點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩t等于t2，接觸器觸點(diǎn)k1閉合，切除起動(dòng)電阻rst1，此時(shí)轉(zhuǎn)子每相電路總電阻r1=r2，運(yùn)行點(diǎn)從f變?yōu)楣逃袡C(jī)械特性曲線上的g點(diǎn)，該點(diǎn)上t=t1。4、轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，工作點(diǎn)沿特性0由g點(diǎn)向h點(diǎn)移動(dòng)，經(jīng)過h點(diǎn)，最后穩(wěn)定運(yùn)行在j點(diǎn)，整個(gè)起動(dòng)過程結(jié)束。上述起動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)子回路外串電阻分三級切除，故稱為三級起動(dòng)t1為最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，t2為最小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩或切換轉(zhuǎn)矩。2.5啟動(dòng)電阻的計(jì)算 （一） 起動(dòng)級數(shù)未定時(shí)起動(dòng)電阻的計(jì)

30、算1、 選擇起動(dòng)轉(zhuǎn)矩t1和切換轉(zhuǎn)矩t2一般選擇t1=(0.80.9)tm t2=(1.11.2)tl 2、求出起切轉(zhuǎn)矩比= 3、求出起切級數(shù)m，利用機(jī)械特性，根據(jù)幾何關(guān)系推導(dǎo)起動(dòng)級數(shù)m的計(jì)算公如下：由特性0與水平虛線構(gòu)成直角三角形求出= =式中ng和nh是工作在g和h點(diǎn)的轉(zhuǎn)速，nm0是tm和特性0交點(diǎn)上的轉(zhuǎn)速（臨界轉(zhuǎn)速）。sg、sh、sm0是與之對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率。同理可以求得=由于sc=sb對應(yīng)兩式相除，并參照式sm=可得=由于se=sd，對應(yīng)兩式相除可得=由于sg=sf，對應(yīng)兩式相除可得=可見r3=r2r2=r1r1=r0所以r3=r2=2r1=3r0若是m級起動(dòng)則rm=mr0=m r2式中rm

31、=r2+rst1+rst2+ +rstm因此=由前面的分析還可以得到=sg=sa=1=若是m級起動(dòng)則sg=此外在固有特性0上工作時(shí)=sg=sn將這些關(guān)系代入公式可得= 兩邊取對數(shù)便得到起動(dòng)級數(shù)m的計(jì)算公式m 若m不是整數(shù)，可取相近整數(shù)4、重新計(jì)算，檢驗(yàn)t2是否在規(guī)定范圍之內(nèi)。若m是取相近整數(shù)，則需重新由式計(jì)算，并由式求出t2，檢驗(yàn)t2是否在式所規(guī)定的范圍之內(nèi)。若不在范圍之內(nèi)，需加大起動(dòng)級數(shù)m，重新計(jì)算和t2，直到t2滿足要求的值。5、求出轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻r2轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻可以通過實(shí)測或者通過銘牌上提供的轉(zhuǎn)子繞組額定線電壓（開路時(shí)的線電壓）u2n和轉(zhuǎn)子繞組的額定線電流（滿載時(shí)的線電流）i2

32、n進(jìn)行計(jì)算。由于轉(zhuǎn)子繞組為星形聯(lián)結(jié)，相電流等于線電流。因此，在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)i2n=由于sn很小，snx2可以忽略不計(jì)，則i2n=由此求得r2的計(jì)算公式為 r2= 6、計(jì)算各級總電阻r0r2r1r2r2=r1=2r2r3=2r2=3r27、求出各級起動(dòng)電阻rst1= r1- r2rst2= r2- r1rst3= r3- r2具體計(jì)算一部三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)，pan=55kw，uan=220v，ian =497a，nn =1435r/min， =2.6, =290v，=86a, 負(fù)載轉(zhuǎn)=200nm。試設(shè)計(jì)各級起動(dòng)電阻按如上原理進(jìn)行計(jì)算：1）選擇起動(dòng)轉(zhuǎn)矩t1tn=60pn/2nn=(60551

33、03)/(23.141435) nm =366.2nmtm= =2.6366.2 =952.1nmt1=(0.80.9)tm=(0.80.9) 952.1 nm =(761.7856.9) nm取t1=810 nmt2=(1.11.2)tl =(1.11.2)200 nm=220240 nm取t2=230n.m2、 求出起切轉(zhuǎn)矩比= = =3.52 3求出起切級數(shù)m，sn=(n0-nn)/n0=(1500-1435)/1500=0.043m = =1.87 取m=33、 重新計(jì)算，檢驗(yàn)t2是否在規(guī)定范圍內(nèi)=2.19t2= =369.9n.m由于t21.1tl，所選m和合適4求出轉(zhuǎn)子每相繞組的電

34、阻r2r2= = =0.0837 5、計(jì)算各級總電阻r0r2=0.0837r1r2=0.08372.19=0.183r2=r1=2r2=0.08372.192=0.401r3=2r2=3r2=0.08372.193=0.879rm=rm-1=mr2=0.08372.193=0.8796、求出各級起動(dòng)電阻rst1= r1- r2=0.183-0.0837=0.099rst2= r2- r1=0.401-0.183=0.218rst3= r3- r2=0.879-0.401=0.4783.電子元件選型3.1交流接觸器的選型3.1.1交流接觸器的結(jié)構(gòu)和工作原理 交流接觸器主要有四部分組成:(1) 電

35、磁系統(tǒng),包括吸引線圈、動(dòng)鐵芯和靜鐵芯；(2)觸頭系統(tǒng),包括三副主觸頭和兩個(gè)常開、兩個(gè)常閉輔助觸頭,它和動(dòng)鐵芯是連在一起互相聯(lián)動(dòng)的；(3)滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器都設(shè)有滅弧裝置,以便迅速切斷電弧,免于燒壞主觸頭；(4)絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、短路環(huán)、接線柱等。1結(jié)構(gòu)： 接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)及其它部分組成。 電磁系統(tǒng)：電磁系統(tǒng)包括電磁線圈和鐵心，是接觸器的重要組成部分，依靠它帶動(dòng)觸點(diǎn)的閉合與斷開。 觸點(diǎn)系統(tǒng)：觸點(diǎn)是接觸器的執(zhí)行部分，包括主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)。主觸點(diǎn)的作用是接通和分?jǐn)嘀骰芈罚刂戚^大的電流，而輔助觸點(diǎn)是在控制回路中，以滿足各種控制方式的要求。 滅

36、弧系統(tǒng)：滅弧裝置用來保證觸點(diǎn)斷開電路時(shí)，產(chǎn)生的電弧可靠的熄滅，減少電弧對觸點(diǎn)的損傷。為了迅速熄滅斷開時(shí)的電弧，通常接觸器都裝有滅弧裝置，一般采用半封式縱縫陶土滅弧罩，并配有強(qiáng)磁吹弧回路。 其它部分：有絕緣外殼、彈簧、短路環(huán)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。 2工作原理：工作原理: 當(dāng)線圈通電時(shí),靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動(dòng)鐵芯吸合,由于觸頭系統(tǒng)是與動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的,因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí)運(yùn)行,觸點(diǎn)閉合,從而接通電源。當(dāng)接觸器電磁線圈不通電時(shí)，彈簧的反作用力和銜鐵芯的自重使主觸點(diǎn)保持?jǐn)嚅_位置。當(dāng)電磁線圈通過控制回路接通控制電壓(一般為額定電壓)時(shí)，電磁力克服彈簧的反作用力將銜鐵吸向靜鐵心，帶動(dòng)主觸點(diǎn)閉合，接通電路，輔

37、助接點(diǎn)隨之動(dòng)作。3.1.2 cj20系列交流接觸器適用范圍：cj20系列交流接觸器(以下簡稱接觸器)，主要用于交流50hz(或60hz)，額定工作電壓至660v，額定工作電流至630a的電路中 ，供遠(yuǎn)距離接通和分?jǐn)嚯娐分?，并可與適當(dāng)?shù)臒徇^載繼電器組合 ，以保護(hù)可能發(fā)生操作過負(fù)荷的電路。符合標(biāo)準(zhǔn) ：gb 14048.4、iec 60947-4-1。 型號及含義正常工作條件和安裝條件1、 周圍空氣溫度為 ：-5+40 ，24小時(shí)內(nèi)其平均值不超過+35。3.2 海拔高度 ：不超過2000m。2、 大氣條件 ：最高溫度+40時(shí) ，空氣的相對濕度不超過50%；在較低溫度下可以允許有較高的相對濕度 ，

38、例如20時(shí)達(dá)90%。對由于溫度變化偶爾產(chǎn)生的凝露應(yīng)采取特殊的措施。3、 污染等級 ：3級。4、安裝類別 ： 類。5、 安裝條件 ：安裝面與垂直面傾斜度不大于 5。6、 沖擊振動(dòng) ：產(chǎn)品應(yīng)安裝和使用在無顯著搖動(dòng)、沖擊和振動(dòng)的地方主要參數(shù)及技術(shù)性能1、 線圈額定控制電源電壓us為 ：交流50hz，110v、127v、220v、380v；直流 ：110v、220v2、 機(jī)械壽命 ：cj20-10、16、25、40、63、100、160為1000萬次 ，cj20-250、400、630為600萬次。3、節(jié)電產(chǎn)品節(jié)電率(見表1)4、主要性能及技術(shù)參數(shù)見表3.1.3熱繼電器的選型及整定原則熱繼電器主要用于

39、保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過載，為了保證電動(dòng)機(jī)能夠得到既必要又充分的過載保護(hù)，就必須全面了解電動(dòng)機(jī)的性能，并給其配以合適的熱繼電器，進(jìn)行必要的整定。一般涉及到電動(dòng)機(jī)的情況有工作環(huán)境、起動(dòng)電流、負(fù)載性質(zhì)、工作制、允許的過載能力等。原則上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動(dòng)機(jī)的過載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載和起動(dòng)的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響(不動(dòng)作)。熱繼電器的正確選用與電動(dòng)機(jī)的工作制有密切關(guān)系。當(dāng)熱繼電器用以保護(hù)長期工作制或間斷長期工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.951.05倍電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電

40、動(dòng)機(jī)的額定電流，然后進(jìn)行調(diào)整。 當(dāng)熱繼電器用以保護(hù)反復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性。如果每小時(shí)操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。對于正反轉(zhuǎn)相通斷頻繁的特殊工作制電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋入電動(dòng)機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護(hù)。具體原則如下：1熱繼電器類型選擇：熱繼電器從結(jié)構(gòu)型式上可分為兩極式和三極式。三極式中又分為帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)，主要應(yīng)根據(jù)被保護(hù)電動(dòng)機(jī)的定子接線情況選擇。當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子繞組為三角形接法時(shí)，必須采用三極式帶斷相保護(hù)的熱繼電；對于星形接法的電動(dòng)機(jī)，一般采用不帶斷相保護(hù)的熱繼電器。由于一般電動(dòng)機(jī)采用星形接法時(shí)

41、都不帶中線，熱繼電器用兩極式或三極式都可以。但若電動(dòng)機(jī)定于繞組采用帶中線的星形接法時(shí)，熱繼電器一定要選用三極式。另外，一般輕載起動(dòng)、長期工作的電動(dòng)機(jī)或間斷長期工作的電動(dòng)機(jī)，宜選擇二相結(jié)構(gòu)的熱繼電器；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的電流電壓均衡性較差、工作環(huán)境惡劣或較少有人看管時(shí)，可選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。 2.熱繼電器額定電流的選擇：1）保證電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行及起動(dòng)：在正常起動(dòng)的起動(dòng)電流和起動(dòng)時(shí)間、非頻繁起動(dòng)的場合，必須保證電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)不致使熱繼電器誤動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流為額定電流的6倍、起動(dòng)時(shí)間不超過6s、很少連續(xù)起動(dòng)的條件下，一般可按電動(dòng)機(jī)的額定電流來選擇熱繼電器。（實(shí)際中熱繼電器的額定電流可略大于電動(dòng)機(jī)的額定電流

42、）2）考慮保護(hù)對象-電動(dòng)機(jī)的特性：電動(dòng)機(jī)的型號、規(guī)格和特性 電動(dòng)機(jī)的絕緣材料等級有a級、e級、b級等，它們的允許溫升各不相同，因而其承受過載的能力也不相同。在選擇熱繼電器時(shí)是應(yīng)引起注意的。另外，開啟式電動(dòng)機(jī)散熱比較容易，而封閉式電動(dòng)機(jī)散熱就困難得多，稍有過載，其溫升就可能超過限值。雖然熱繼電器的選擇從原則上講是按電動(dòng)機(jī)的額定電流來考慮，但對于過載能力較差的電動(dòng)機(jī)，它所配的熱繼電器(或熱元件)的額定電流就應(yīng)適當(dāng)小些。在這種場合，也可以取熱繼電器(或熱元件)的額定電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的60-80。3）考慮負(fù)載因素：如負(fù)載性質(zhì)不允許停車、即便過載會使電動(dòng)機(jī)壽命縮短，也不應(yīng)讓電動(dòng)機(jī)冒然脫扣，以免生產(chǎn)遭

43、受比電動(dòng)機(jī)價(jià)格高許多倍的巨大損失。這時(shí)繼電器的額定電流可選擇較大值（當(dāng)然此工況下電動(dòng)機(jī)的選擇一般也會有較強(qiáng)的過載能力）。這種場合最好采用由熱繼電器和其它保護(hù)電器有機(jī)地組合起來的保護(hù)措施，只有在發(fā)生非常危險(xiǎn)的過載時(shí)方考慮脫扣?？傊?，這不是一個(gè)教條的公式，應(yīng)綜合考慮。3熱元件整定電流選擇：根據(jù)熱繼電器型號和熱元件額定電流，即可查出熱元件整定電流的調(diào)節(jié)范圍。通常將熱繼電器的整定電流調(diào)整到電動(dòng)機(jī)的額定電流；對過載能力差的電動(dòng)機(jī)，可將熱元件整定值調(diào)整到電動(dòng)機(jī)額定電流的06-08倍；當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間較長、拖動(dòng)沖擊負(fù)載或不允許停車時(shí)，可將熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)額定電流的11-115倍。4.熱繼電器應(yīng)具有

44、既可靠又合理的保護(hù)特性， 具體而言應(yīng)具有一條與電動(dòng)機(jī)容許過載特性相似的反時(shí)限特性，且應(yīng)在電動(dòng)機(jī)容許過載特性之下，而且應(yīng)有較高的精確度，以保證保護(hù)動(dòng)作的可靠。綜上所述已知該電動(dòng)機(jī)的pn=40kw,n=1435r/min, =2.6,u2n=290v，i2n=86a。選擇熱繼電器ithi2n（1.11.5）94.6-129a，選的熱繼電器jr20-1606w整定100-115-130a3.2晶體管時(shí)間繼電器的選用晶體管時(shí)間繼電器是目前時(shí)間繼電器中發(fā)展快、品種數(shù)量較多、應(yīng)用較廣的一種。它和其他的時(shí)間繼電器一樣，由三個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，如圖1所示。根據(jù)延時(shí)環(huán)節(jié)構(gòu)成原理的不同，通常分為電阻（r）、電容（c）

45、充放電式（簡稱阻容式或rc式）與脈沖電路分頻計(jì)數(shù)式（簡稱計(jì)數(shù)式）兩大類。晶體管時(shí)間繼電器。圖2所示是一種最簡單的rc晶體管時(shí)間繼電器電路圖。它用rc作延時(shí)環(huán)節(jié)；穩(wěn)壓管vw與晶體三極管v作比較放大環(huán)節(jié)（vw的擊穿電壓與v的開啟電壓之和u1為比較電壓，也就是該電器的動(dòng)作電壓）；電磁繼電器ka為執(zhí)行環(huán)節(jié)。rc晶體管時(shí)間繼電器的基本工作原理是利用電容電壓不能突變而只能緩慢升高的特性來獲得延時(shí)的。延時(shí)3秒選用js20晶體管時(shí)間繼電器是全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)產(chǎn)品，是自動(dòng)化裝置中的重要元件，它具有體積小、重量輕、精度高、壽命長、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于交流50hz、電壓380v及以下和直流220v及以下的控制電路中，按

46、預(yù)定的時(shí)間接通或斷開。標(biāo)稱延時(shí)值延時(shí)范囤10.1-150.5-5101-10303-30606-601.電源電壓：ac50hz、36v、110v、127v、220v、380v；dc24v、27v、30v、36v、110v、220v(其它電壓可定制)，動(dòng)作電壓為85%110%額定控制電源電壓；2.觸頭電壽命：交流10萬次，直流6萬次；3.機(jī)械壽命：60萬次；4.觸頭額定控制量：ac15：100va；dc13：20w；5.功耗：5va；6.使用環(huán)境：-5+40。3.3 l1型螺旋式熔斷器rl1系列螺旋式熔斷器適用于交流50hz、額定電壓至400v、或直流440v、額定電流至200a電路中，作電氣設(shè)

47、備短路或過載保護(hù)之用。螺旋式熔斷器由瓷帽、熔斷管、瓷套、上接線座和下接線座及瓷底座等部分組成。熔斷管內(nèi)裝有熔絲和石英砂和帶小紅點(diǎn)的熔斷指示器，指示器指示熔絲是否熔斷。石英用于增強(qiáng)滅弧性能。螺旋式熔斷器的作用與插入式熔斷器相同，用于電氣設(shè)備的過載及短路保護(hù)。分?jǐn)嗄芰^高，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，安裝面積小，更換熔體方便，工作安全可靠。廣泛用于控制箱、配電屏、機(jī)床設(shè)備及振動(dòng)較大的場合，在交流額定電壓500v、額定電流200a及以下的電路中，作為短路保護(hù)器件。rl1系列螺旋式熔斷器適用于交流50hz、額定電壓至400v、或直流440v、額定電流至200a電路中，作電氣設(shè)備短路或過載保護(hù)之用。4主電路及pl

48、c硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1plc的基本結(jié)構(gòu)plc實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)，plc系統(tǒng)與微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。4.2 主接線圖的設(shè)計(jì)1. 通用型plc的硬件結(jié)構(gòu) 通用型plc的硬件基本結(jié)構(gòu)如圖4-1所示，它是一種通用的可編程控制器，主要由中央處理單元cpu、存儲器、輸入/輸出（i/o）模塊及電源組成。 圖4-1 通用型plc的硬件基本結(jié)構(gòu)主機(jī)內(nèi)各部分之間均通過總線連接。總線分為電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線。各部件的作用如下： （1）中央處理單元cpu plc的cpu與通用微機(jī)的cpu一樣，是plc的核心部分，它按plc中系統(tǒng)程序賦予的功能，

49、接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；用掃描方式查詢現(xiàn)場輸入裝置的各種信號狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入過程狀態(tài)寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中；診斷電源及plc內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等；在plc進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去啟閉有關(guān)的控制電路；分時(shí)、分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較和變換等動(dòng)作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，再由輸出狀態(tài)寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印、數(shù)據(jù)通信等功能。以上這些都是在cpu的控制下完成的。

50、plc常用的cpu主要采用通用微處理器、單片機(jī)或雙極型位片式微處理器。 （2）存儲器 存儲器（簡稱內(nèi)存），用來存儲數(shù)據(jù)或程序。它包括隨機(jī)存取存儲器（ram）和只讀存儲器（rom）。 plc配有系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器，分別用以存儲系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程序存儲器用來存儲監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序和各種系統(tǒng)參數(shù)等，一般使用eprom；用戶程序存儲器用作存放用戶編制的梯形圖等程序，一般使用ram，若程序不經(jīng)常修改，也可寫入到eprom中；存儲器的容量以字節(jié)為單位。系統(tǒng)程序存儲器的內(nèi)容不能由用戶直接存取。因此一般在產(chǎn)品樣本中所列的存儲器型號和容量，均是指用戶程序存儲器。 （3）輸入/輸出

51、（i/o）模塊 i/o模塊是cpu與現(xiàn)場i/o設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接部件。plc提供了各種操作電平和輸出驅(qū)動(dòng)能力的i/o模塊供用戶選用。i/o模塊要求具有抗干擾性能，并與外界絕緣因此，多數(shù)都采用光電隔離回路、消抖動(dòng)回路、多級濾波等措施。i/o模塊可以制成各種標(biāo)準(zhǔn)模塊，根據(jù)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)來增減和組合。i/o模塊還配有各種發(fā)光二極管來指示各種運(yùn)行狀態(tài)。 （4）電源 plc配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來對plc的內(nèi)部電路供電。 （5）編程器 編程器用作用戶程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視，還可以通過其鍵盤去調(diào)用和顯示plc的一些內(nèi)部狀態(tài)和系統(tǒng)參數(shù)。它經(jīng)過接口與cpu聯(lián)系，完成人機(jī)對話。 編程器

52、分簡易型和智能型兩種。簡易型編程器只能在線編程，它通過一個(gè)專用接口與plc連接。智能型編程器即可在線編程又可離線編程，還以遠(yuǎn)離plc插到現(xiàn)場控制站的相應(yīng)接口進(jìn)行編程。智能型編程器有許多不同的應(yīng)用程序軟件包，功能齊全，適應(yīng)的編程語言和方法也較多。 2. plc軟件系統(tǒng) plc的軟件系統(tǒng)是指plc所使用的各種程序的集合。它包括系統(tǒng)程序和用戶程序。 （1）系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序及診斷程序等。監(jiān)控程序又稱為管理程序，主要用于管理全機(jī)。編譯程序用來把程序語言翻譯成機(jī)器語言。診斷程序用來診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)程序由plc生產(chǎn)廠家提供，并固化在eprom中，用戶不能直接存取，故也不需要用戶干預(yù)。 （2）用戶程序 用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制的需要，用plc的程序語言編制的應(yīng)用程序，用以實(shí)現(xiàn)各種控制要求。用戶程序由用戶用編程器鍵入到plc內(nèi)存。