電拖課程設(shè)計

1、 電力拖動基礎(chǔ)課程設(shè)計題 目: 橋式起重機拖動系統(tǒng)的設(shè)計 姓名/學(xué)號: 班 級: 電氣工程及其自動化101班 指導(dǎo)教師: 陳娟 職稱: 講師 2013 年 6月27日目 錄前言.1第1章 課程設(shè)計任務(wù).11.1 課程設(shè)計目的.11.2 所用知識.21.3 時間安排.2第二章 設(shè)計原理說明.22.1 起重機原理圖.22.2 交流電動機的主要技術(shù)參數(shù).22.3 速度要求.2第三章 設(shè)計方案.23.1 總體設(shè)計方案.33.2 電動機的選擇及異步電動機簡介.43.3 啟動設(shè)計.53.4 參數(shù)計算.83.5 調(diào)速及運行設(shè)計的參數(shù)計算(含公式).9第4章 設(shè)計總結(jié).10第五章 參考文獻.10前 言 起重機

2、屬于起重機械的一種，是一種作循環(huán)、間歇運動的機械。一個工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動到指定地點降下物品，接著進行反向運動，使取物裝置返回原位，以便進行下一次循環(huán)。 在工程中所用的起重機械，根據(jù)其構(gòu)造和性能的不同，一般可分為輕小型起重設(shè)備、橋式類型起重機械和臂架類型起重機三大類。 （1）輕小型起重設(shè)備如：千斤頂、葫蘆、卷揚機等。橋架類型起重機械如梁式起重機、龍門起重機等。臂架類型起重機如固定式回轉(zhuǎn)起重機、塔式起重機、汽車起重機、輪胎、履帶起重機等。在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運重物的多動作起重機械。又稱吊車。屬于物料搬運機械。（2）臂架類型起重機有立柱式、壁掛式、平衡起重

3、機三種形式。柱式懸臂起重機是懸臂可繞固定于基座上的定柱回轉(zhuǎn)，或者是懸臂與轉(zhuǎn)柱剛接，在基座支承內(nèi)一起相對于垂直中心線轉(zhuǎn)動的由立柱和懸臂組成的懸臂起重機。它適用于起重量不大，作業(yè)服務(wù)范圍為圓形或扇形的場合。一般用于機床等的工件裝卡和搬運。 （3）橋式起重機：橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起機，又稱天車。橋式起重機的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設(shè)備的阻礙。 橋式起重機廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金

4、專用橋式起重機三種。 普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。 起升機構(gòu)包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)等部件的機架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。第一章 課程設(shè)計任務(wù)1.1課程設(shè)計目的電力拖動基礎(chǔ)是工業(yè)自動化專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課。它主要是研究電機與電力拖動系統(tǒng)的基本原理，以及它與科學(xué)實驗、生產(chǎn)實際之間的聯(lián)系。通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握常用交、直流電機、變壓器及控制電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握電力拖動系統(tǒng)的運行性

5、能、分析計算，電動機選擇及實驗方法等。1.2所用知識（1） 電力拖動：基本控制電路，包括點動/自鎖控制、正反轉(zhuǎn)控制、位置控制等。（2） 機械傳動降速傳動。（3） 資料整理的編寫。1.3時間安排（1） 任務(wù)分析講解、分組1天。（2） 動手制作2天。（3） 設(shè)計與資料整理1天。（4） 分組答辯1天。第二章 設(shè)計原理說明2.1起重機原理圖 起重機拖動系統(tǒng)原理圖2.2交流電動機的主要技術(shù)參數(shù) 本次設(shè)計拖動系統(tǒng)采用的是繞線式三相異步電動機：PN=60kw，nN=960r/min，UN=380V，I2N=71A，E2N=179V，Y接，m=2.26，v2=0.6v1 ,提升重物速度v2=0.5m/s，下放

6、重物速度v3=0.5m/s。重物最大質(zhì)量m=5000kg，吊鉤質(zhì)量m0=200kg，卷筒直徑d=0.6m，提升重物時，提升機構(gòu)傳動效率c=0.85，總數(shù)比j=30，GDR2=125N m2，GD2=1.25 GDR2，拖動額定負載。2.3速度要求 速度圖如圖所示 加速階段為t1；t2為等速階段：以v1速度勻速運行。t3為調(diào)速階段：以v2速度勻速運行，v2=0.6v1。t4為減加速階段：以最大減加速度減速，速度由v2變換到v3；t5為等速階段：以v3勻速運行；t6為減速階段：由v3減速到0。第三章 設(shè)計方案3.1 總體設(shè)計方案（1）了解一下三相異步電動機的工作原理（2）選定合適的電動機（3）參數(shù)

7、計算3.2 電動機的選擇及異步電動機簡介 起重機械的工作特點：反復(fù)短暫運行，頻繁起、制動和反轉(zhuǎn)，經(jīng)常過載，有較強的機械振動和沖擊，工作環(huán)境多灰塵，且還有金屬粉塵等。為滿足起重機的工作要求，起重機用電動機與一般工業(yè)用電動機相比有如下特點：（1）起重機用電機按斷續(xù)周期性工作類型制造，通常用負載持續(xù)率、接電次數(shù)和起重次數(shù)3個參數(shù)表達起重機電氣設(shè)備的斷續(xù)周期工作狀況，并作為選型的重要依；（2）起重機用電機具有較高的啟動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩；（3）起重用電動機具有較小的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)子的長徑比較大（4）起重用電動機最大安全轉(zhuǎn)速超過額定倍數(shù)較高；（5）起重機用電動機具有兩種以上絕緣等級，分別使用在不同的環(huán)境

8、溫度下。 繞線式感應(yīng)電動機使用的最多，因為這種電動機的轉(zhuǎn)子電路可以外接電阻實現(xiàn)啟調(diào)速，啟動平穩(wěn)、啟動電流通常不超過額定電流的22.5倍，且具有較高的過載能力。一般起重機械特別是起升機構(gòu)，常用這種電機。三相異步電動機的工作原理: 當(dāng)向三項定子繞組中通過入對稱的三項交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(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)電動勢（感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定）。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定

9、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)出電動機工作原理為：當(dāng)電動機的三項定子繞組（各相差120度電角度），通入三項交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，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，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。其結(jié)構(gòu)圖如下: 3.3 啟動設(shè)計起動是指電動機從靜止?fàn)顟B(tài)開始轉(zhuǎn)動起來，直至最后達到穩(wěn)定運行。對于任何一臺電動機，在起動時，都有下列兩個基本的指標(biāo)要求：（1）

10、起動轉(zhuǎn)矩要足夠大 堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時電動機剛接通電源，轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動時的工作狀態(tài)，工作點在特性曲線上的S 點。這時的轉(zhuǎn)差s=1,轉(zhuǎn)速n=0,對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩T稱為起動轉(zhuǎn)矩。堵轉(zhuǎn)狀態(tài)說明了電動機的直接起動能力。因為只有在TT（1.11.2）T，電動機才能起動起來。T大，電動機才能重載起動；T小，電動機只能輕載，甚至空載起動。所以只有TT時，電動機才能改變原來的靜止?fàn)顟B(tài)，拖動生產(chǎn)機械運轉(zhuǎn)。一般要求T（1.11.2）T。T越大于T，起動過程所需要的時間就越短。（2）起動電流不要超過允許范圍 對三相異步電動機來說，由于起動瞬間s=1，旋轉(zhuǎn)磁場于轉(zhuǎn)子之間的相對運動速度很大，轉(zhuǎn)子電路的感應(yīng)電動勢及電流都很大，所以起動

11、電流遠大于額定電流。在電源容量與電動機的額定功率相比不是足夠大時，會引起輸電線路上電壓的增加，造成供電電壓的明顯下降，不僅影響了同一供電系統(tǒng)中其他負載的工作，而且會延長電動機本身的起動時間。此外在起動過于頻繁時，還會引起電動機過熱。在這兩種情況下，就必須設(shè)法減小起動電流。 此起重機的啟動采用轉(zhuǎn)子串電阻分級起動。一方面可以減小起動電流，另一方面可以增加最初起動轉(zhuǎn)矩，當(dāng)串入某一合適電阻時，還能使電動機以它的最大轉(zhuǎn)矩T起動。當(dāng)然，所串聯(lián)的電阻超過一定數(shù)值后，最初起動轉(zhuǎn)矩反而會減小。由于繞線異步電動機的轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻，不但可以減少起動電流，而且可以增大起動轉(zhuǎn)矩，因而，要求起動的轉(zhuǎn)矩大或起動頻繁的生

12、產(chǎn)機械常用繞線型異步電動機。 轉(zhuǎn)子串電阻分級起動。為使整個啟動過程中盡量保持較大起動轉(zhuǎn)矩，繞線式異步電動機看采用逐級切除轉(zhuǎn)子起動電阻的分級啟動。起動接線圖和特性曲線如圖所示。（1）接觸器觸點K1、K2、K3全斷開，電動機定子接額定電壓，轉(zhuǎn)子每相串入全部電阻 ，電動機開始啟動。啟動點為機械特性曲線3上的a點，啟動轉(zhuǎn)矩 TTL (負載轉(zhuǎn)矩)電動機加速到b點時，T=T2TL，為了加速起動過程，接觸器K3閉合，切除起動電阻R3，特性變?yōu)榍€1，因機械慣性，轉(zhuǎn)速瞬時不變，工作點水平過渡到c點，使該點T=T1。 （3）因Ts1TL，轉(zhuǎn)速沿曲線1繼續(xù)上升，到d點時K2閉合，R2被切除，電動機運行點從d轉(zhuǎn)變到

13、特性曲線1上的e點。依次類推，直到切除全部電阻，電動機便沿著固有特性曲線3加速，經(jīng)h點，最后穩(wěn)定運行于j點(T=TL)。3.4參數(shù)計算 轉(zhuǎn)子串電阻起動電阻的計算: 為簡化計算，機械特性采用實用表達式簡化后的近似表達式為 在同一條機械特性上，若 和 的機械特性，若Tm 為常數(shù)，當(dāng) s為常數(shù)時，有 下面根據(jù)以上兩個比例關(guān)系推導(dǎo)啟動電阻的計算方法。 在不同串電阻機械特性上，根據(jù)s=常數(shù)，則有 令 ， 為啟動轉(zhuǎn)矩比，則啟動時各級電阻則為 (1-1)當(dāng)T=T1時，如圖8.13所示，可以得到 ， 在固有機械特性上，根據(jù) ，則有 ，或 ，把上兩式代入（1-1）中的最后一式，得到 故有 按式上面式子計算各級電

14、阻。 取m=6 RZ1=0.2386 RZ2=0.3972, RZ3=0.5411, RZ4=0.6966, RZ5=0.8624, RZ6=1.03773.5調(diào)速及運行設(shè)計的參數(shù)計算(含公式) 三相異步電動機旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與電流相序一致，因此只要改變電動機三相電源的相序并串入反接制動電阻，就可以達到盡快停機的目的。相應(yīng)的計算公式：轉(zhuǎn)差率s=( n同步速-n )/ n同步速 轉(zhuǎn)子電阻r2=sN*E2N/(*I2N) n=60v*j/(d*) r2/sN =(r2+R)/s參數(shù)值：n N =960r/min n1=793r/min n2=478r/min n3=-478r/min R2=0.0882 R3=1.898 R4=1.397第四章 設(shè)計總結(jié) 繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子回路串接電阻，一方面可以減小起動電流，另一方面可以增加最初起動轉(zhuǎn)矩，當(dāng)串入某一合適電阻時，還能使電動機以它的最大轉(zhuǎn)矩T起動。 總之，