低壓電器課設(shè)三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動能耗制動設(shè)計說明書..

1、課程設(shè)計說明書（論文）課程名稱： 低壓電器課程設(shè)計_設(shè)計題目： 三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動能耗制動控制的設(shè)計院系：電氣工程系班級:設(shè)計者:學(xué)號:指導(dǎo)教師：_設(shè)計時間： 2016.01.11-2016.01.152016.01.11-2016.01.15哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書姓 名：院（系）：電氣工程系Harbin I nstituteof Technology專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 號：任務(wù)起至日期：20162016 年 1 1 月 1111 日至 20162016 年 1 1 月 1515 日課程設(shè)計題目：三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動能耗制動的設(shè)計已知技術(shù)

2、參數(shù)和設(shè)計要求：根據(jù)具有自耦變壓器減壓啟動和能耗制動功能的三相異步電動機(jī)的工作過程 采用電器工作流程圖法自行設(shè)計三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動能耗制動電 器控制線路，要求主電路有短路保護(hù)和熱保護(hù)。電器的線圈額定電壓均為交流 380V380V。電器工作流程圖法的設(shè)計步驟為：1.1. 繪制電器工作流程圖；2.2.寫線圈電器的導(dǎo)通邏輯表達(dá)式；3.3.繪制電器控制線路圖；4.4.通過模擬實驗校核電器控制線路的正確性。 設(shè)計內(nèi)容中應(yīng)包括詳細(xì)的設(shè)計過程、文字說明和總結(jié)。工作量：1.1. 選擇電氣傳動方案和控制方式；2.2.確定電動機(jī)的類型及其技術(shù)參數(shù)；3.3.設(shè)計電器控制原理框圖，確定各部分之間的關(guān)系，

3、擬定技術(shù)指標(biāo)與要求；4.4.設(shè)計并繪制電器控制原理圖，計算主要技術(shù)參數(shù)；5.5.選擇電器元件，制定元器件目錄清單；6.6.編寫設(shè)計說明書和使用說明書，包括操作順序說明、維修說明及調(diào)整方法。工作計劃安排：2016.01.11-2016.01.122016.01.11-2016.01.12 :查閱文獻(xiàn)，制定設(shè)計方案，設(shè)計電器控制原理框圖；2016.01.13-2016.01.152016.01.13-2016.01.15 :設(shè)計電器控制原理圖，選擇電器元件，編寫設(shè)計說明書。同組設(shè)計者及分工:指導(dǎo)教師簽字_教研室主任意見：年月日教研室主任簽字年月日* *注：此任務(wù)書由課程設(shè)計指導(dǎo)教師填寫哈爾濱工業(yè)大

4、學(xué)課程設(shè)計說明書（論文）1三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動能耗制動設(shè)計摘要：三相異步電動機(jī)在啟動時常采用降壓啟動方式，在制動時經(jīng)常采用能耗制動，本設(shè)計就三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動能耗制動進(jìn)行設(shè)計，并通過模擬實驗 校核控制線路的正確性。關(guān)鍵詞：三相異步電動機(jī)，降壓啟動，能耗制動，電氣控制線路圖1 任務(wù)分析根據(jù)具有自耦變壓器減壓啟動和能耗制動功能的三相異步電動機(jī)的 工作過程，采用電器工作流程圖法，設(shè)計三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓 啟動能耗制動電器控制線路，要求主電路有短路保護(hù)和熱保護(hù)。電器的線 圈額定電壓均為交流380V。電器工作流程圖法的設(shè)計步驟為：1繪制電器工作流程圖：電器工作流程圖的繪

5、制是按照電器工作次序從左到右進(jìn)行的。首先在左側(cè)列出控制中需要的全部電器，如按鈕、接觸器、繼電器等，每個電器 占一行。然后按照電器工作的時間順序從左到右依次畫出各電器的狀態(tài) 框，每個電器的狀態(tài)框與左側(cè)相同電器畫在同一行上，并且框內(nèi)寫入相應(yīng) 電器的文字符號。2寫線圈電器的導(dǎo)通邏輯表達(dá)式：導(dǎo)通邏輯表達(dá)式是由電器工作流程圖得到的公式，是從電器工作流程圖過渡到控制電路圖的橋梁。導(dǎo)通邏輯表達(dá)式的一般形式為：導(dǎo)通條件二起動條件？釋放條件將每個電器的實際起動條件和釋放條件代入導(dǎo)通邏輯表達(dá)式的一般 形式，就得到該電器的基本邏輯表達(dá)式。3繪制電器控制線路圖：繪制電器控制線路圖，即是將邏輯表達(dá)式等號左邊的一個文字符

6、號畫 成線圈，右邊的一行文字符號畫成按要求連接的觸點。設(shè)計完后還需進(jìn)行簡化，使連線和觸點數(shù)盡量少。4通過模擬實驗校核電器控制線路的正確性：設(shè)計內(nèi)容中應(yīng)包括詳細(xì)的設(shè)計過程、文字說明和總結(jié)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書（論文）22.三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動異步電動機(jī)是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電 磁轉(zhuǎn)矩， 從而實現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。異步電動機(jī) 是各類電動機(jī)中應(yīng)用最廣、需要量最大的一種。異步電動機(jī)拖動系統(tǒng)在啟 動過程中要求：一是要有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，使拖動系統(tǒng)具有較大的加速 轉(zhuǎn)矩，盡快達(dá)到正常運行狀態(tài)；二是要求啟動電流不能太大，以免引起電 源電壓下降，影

7、響其它電氣設(shè)備的正常工作。若電動機(jī)直接啟動，啟動電流可達(dá)電機(jī)額定電流的47倍，這將對電網(wǎng)造成很大的沖擊，直接影響電網(wǎng)中其它用電設(shè)備的正常工作，也會影 響電動機(jī)本身及其拖動設(shè)備的使用壽命。所以一般來說10KW以上的電動機(jī)采用減壓啟動。三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動原理圖如圖1所示, 三相電經(jīng)過自耦變壓器降壓，等待啟動過程完成后，切斷變壓器，直接接 三相電，可以減小啟動電流。在自耦變壓器減壓啟動的控制線路中， 限制電動機(jī)啟動電流是依靠自 耦變壓器的降壓作用來實現(xiàn)的。自耦變壓器又稱啟動補償器，自耦變壓器 的初級和電源相接，次級與電動機(jī)相聯(lián)。自耦變壓器的次級一般有3個抽 頭，可得到3種數(shù)值不等的電壓

8、。使用時可根據(jù)啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩的要 求靈活選擇。電動機(jī)啟動時，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電 壓，一旦啟動完畢，自耦變壓器便被切除，電動機(jī)直接接至電源，即得到 自耦變壓器的一次電壓，電動機(jī)進(jìn)入全壓運行。?Kf (延時斷開)KM2= KT莘SBKT =(SE2KT) *SB1考慮到運行自鎖的要求，可使用延時繼電器KT的輔助觸點，邏輯表 達(dá)式應(yīng)修改如下：KM1= (SB+ KT)?KT(延時斷開)KM2= KTgT莘SBKT =(SB KT)SB由此可得降壓啟動的控制線路圖如圖3哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書(論文)4圖 3 3 自耦變壓器降壓啟動的控制線路圖下面結(jié)合接線圖具體分析降壓啟動

9、的過程。首先合上刀開關(guān)QK，按下啟動按鈕SB2，接觸器KMi線圈和時間繼電器KT線圈同時通電。由于KM1線圈通電，KM1主觸點和輔助觸點閉合，電動機(jī)定子串自耦變壓器減 壓啟動。時間繼電器KT線圈通電后，經(jīng)過延時t(s)后KT延時常閉觸頭斷 開，KMi線圈斷電，從而KMi主觸頭斷開，自耦變壓器從線路中切除。 同時KT常開延時閉合觸頭閉合，KM2線圈通電，KM2線圈主觸頭閉合， 電動機(jī)投入全壓正常運行。在自耦變壓器降壓啟動中，啟動電流與啟動轉(zhuǎn)矩的比值按變比平方倍 降低。自耦變壓器之所以被稱為啟動補償器是因為在獲得同樣啟動轉(zhuǎn)矩的 情況下，采用自耦變壓器降壓啟動從電網(wǎng)獲得的電流比采用電阻減壓要小 得多

10、，對電網(wǎng)電流沖擊小，功率損耗小。其缺點是自耦變壓器價格較貴， 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較龐大，且不允許頻繁操作。3.三相異步電動機(jī)能耗制動三相異步電機(jī)從切斷電源到完全停止旋轉(zhuǎn)，由于慣性關(guān)系，總要經(jīng)過一段時間，這往往不能適應(yīng)某些生產(chǎn)機(jī)械工藝的要求。三相異步電機(jī)制動 方法分為兩大類：機(jī)械制動和電氣制動。機(jī)械制動是機(jī)械裝置來強迫電機(jī) 迅速停機(jī)；電氣制動是在異步電機(jī)接到停機(jī)命令時，同時產(chǎn)生一個與原來 轉(zhuǎn)向相反的制動轉(zhuǎn)矩，迫使電動機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降。電氣制動控制方法包括 反接制動和能耗制動。根據(jù)設(shè)計要求，本文通過能耗制動方式設(shè)計三相異L；-5U/FU2曰曰SB2KTFRKT|iUJt*KT-DKM2SB) )哈爾濱

11、工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書（論文）5步電動機(jī)制動控制線路。能耗制動是一種應(yīng)用廣泛的電氣制動方法。所謂能耗制動，就是在電 動機(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，與 轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電流相互作用，產(chǎn)生制動力矩，從而達(dá)到使異步電機(jī)迅速停轉(zhuǎn) 的一種制動方法。能耗制動可以用時間繼電器進(jìn)行控制，也可以用速度繼 電器進(jìn)行控制。三相異步電動機(jī)能耗制動原理圖如圖4所示：圖 4 4 三相異步電動機(jī)能耗制動原理圖能耗制動方法是將正常運行的電動機(jī)，突然從電源上切斷，并將電動 機(jī)定子繞組任意兩相出線端接到直流電源上， 則直流電源將在定子內(nèi)形成 固定磁場，轉(zhuǎn)子靠慣性旋轉(zhuǎn)并切割此固定磁場，在轉(zhuǎn)子繞組中感生電動

12、勢 和轉(zhuǎn)子電流，此電流與固定磁場相互作用，便產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，這個電磁轉(zhuǎn) 矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反，達(dá)到制動狀態(tài)，轉(zhuǎn)子動能消耗在轉(zhuǎn)子電阻內(nèi)，這 個過程就是電動機(jī)能耗制動過程。對能耗制動控制線路有如下要求：供給 定子繞組的交、直流電源之間應(yīng)可靠聯(lián)鎖，大容量電動機(jī)的能耗制動電路 應(yīng)與控制電路的短路保護(hù)裝置分開。在電動機(jī)正常運行時，不允許能耗制 動電路中的變壓器長期處于空載運行狀態(tài)。能耗制動的工作過程如下：按啟動按鈕SB2,主接觸器線圈KMi通電, 接通主電路，電動機(jī)開始工作。需要電動機(jī)停轉(zhuǎn)時，按下停止按鈕SBi, 使主接觸器線圈斷電，斷開主電路，同時能耗制動接觸器KM2和時間繼 電器KT動作。經(jīng)過預(yù)定的延

13、時H后，電動機(jī)停轉(zhuǎn)，此后讓能耗制動接觸哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書(論文)6器KM2和時間繼電器KT釋放，斷開能耗制動電路按照上述過程， 能耗制動電器工作流程圖如圖5所示:SBSB2KMKMSBSBKTKTKMKM啟動制動圖 5 5 能耗制動電器工作流程圖對應(yīng)的的邏輯表達(dá)式為：KT = (SB + KM2)KM2KM,= (SB2+ KMJSB,KM2= (SB+ KM2)KT由此可得能耗制動的控制線路圖如圖6L| S L3哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書(論文)7圖 6 6 能耗制動控制線路圖下面結(jié)合圖6對三相異步電動機(jī)能耗制動進(jìn)行分析。 合上刀開關(guān)QK， 按下啟動按鈕SB2， 則接觸器KMi線

14、圈通電， 接觸器KMi主觸頭閉合，電動機(jī)全壓啟動。電動機(jī)工作一段時間后，制動時，按下復(fù)合按鈕SBi,則KMi線圈斷電，電動機(jī)與交流電源斷開。KM2線圈通電，KM2線圈主 觸頭閉合，電動機(jī)兩相定子繞組通入直流電，開始能耗制動。時間繼電器KT線圈通電，經(jīng)過延時t(s)后，KT常閉觸頭斷開，KM2斷電，電動機(jī)切 斷了直流電，電動機(jī)能耗制動結(jié)束，同時KT斷電。4.三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動能耗制動通過對三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動和能耗制動的分塊分析，可以設(shè)計出三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動能耗制動的綜合控制線 路。將能耗制動中的直接啟動方式改為降壓啟動方式即可完成設(shè)計。電氣 控制線路如圖

15、7所示：哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書（論文）8圖 7 7 三相異步電動機(jī)自耦變壓器減壓啟動能耗制動控制線路圖現(xiàn)在從電動機(jī)降壓啟動到能耗制動的步驟進(jìn)行詳細(xì)分析。啟動時先合 上電源開關(guān)QK，然后按下啟動按鈕SB2，接觸器KMi、KM2與時間繼電 器KTi的線圈因得電而同時吸合并自鎖，接觸器KMi、KM2的主觸頭閉 合，電動機(jī)定子繞組經(jīng)自耦變壓器接至電源減壓啟動。當(dāng)時間繼電器KTi到達(dá)延時值時，其常閉觸頭斷開，使接觸器KMi因線圈斷電而釋放，KMi主觸頭斷開；與此同時，時間繼電器KTi延時閉合的常開觸頭閉合，使接 觸器KM3因線圈得電而吸合并自鎖，KM3主觸頭閉合，電動機(jī)進(jìn)入全壓 正常運行，而此時接

16、觸器KM3的常閉輔助觸頭也同時斷開，使接觸器KM2與時間繼電器KTi因線圈斷電而釋放，KM2主觸頭斷開，將自耦變壓器從 電網(wǎng)上切除。電機(jī)進(jìn)入正常運行狀態(tài)。制動時按下停止按鈕SBi，首先使接觸器KM3因線圈斷電而釋放，KM3的主觸頭斷開，電動機(jī)斷電，做慣 性運轉(zhuǎn)。與此同時，接觸器KM4與時間繼電器KT2因線圈得電而吸合， 并通過KM4的動合輔助觸頭與時間繼電器KT2瞬時閉合的常開觸頭自鎖，KM4的主觸頭閉合，電動機(jī)通入直流電流，進(jìn)入能耗制動狀態(tài)。當(dāng)?shù)竭_(dá)延 時時間后，時間繼電器KT2的延時斷開的常閉觸頭斷開，使KM4與KT2因線圈斷電而釋放，KM4的主觸頭斷開，切斷電動機(jī)的直流電源，能耗制 動結(jié)束

17、。短路保護(hù)：短路時，通過熔斷器FU的熔體熔斷切開主電路。過載保護(hù)：通過熱繼電器FR實現(xiàn)。由于熱繼電器的熱慣性比較大， 即使熱元件流過幾倍額定電流的電流，熱繼電器也不會動作。因此在電動 機(jī)啟動時間不太哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計說明書（論文）9長的情況下，熱繼電器經(jīng)得起電動機(jī)啟動電流的沖擊而不 會動作。只有在電動機(jī)長期過載下FR才動作，斷開控制電路，接觸器KM失電，切斷電動機(jī)主電路，電動機(jī)停轉(zhuǎn)，實現(xiàn)過載保護(hù)。使用說明：開機(jī)時，首先閉合開關(guān)QK，按下按鍵SB2，電機(jī)自動啟 動；制動時按下按鍵SBi，電機(jī)自動進(jìn)行能耗制動，制動完畢后斷開開關(guān)QK。5.電器元件的選取首先選取核心器件電動機(jī)，選取JZ2226型

18、7.5kW三相異步電動 機(jī)，其額定電壓UN= 380V, 電流lo=7.8A，Ri5=0.896莒IN=19.5A。由電動機(jī)的工作參數(shù)可以選取HK系列開啟式負(fù)荷開關(guān)QK，基本技 術(shù)參數(shù)為額定電壓380V，額定電流30A，極數(shù)3,機(jī)械壽命10000次，電 氣壽命2000次。熔斷器FU1選取RC1A-30型瓷插式熔斷器，額定電流30A，熔體材 料銅絲。熱繼電器選取JR2010型，熱元件號14R。接觸器KM3選取CJ10系列交流接觸器，型號為CJ10-20,額定電壓380V，額定電流20A，可控制電動機(jī)最大功率10KW。啟動按鈕SB2選用LA系列控制按鈕，型號為LA1911D。接觸器KM1選取CJ10- 5型交流接觸器，額定電壓380V，額定電流5A。接觸器KM2選取CJ10-10型交流接觸器，額定電流10A。熔斷器FU2選取RC1A-10型瓷插式熔斷器，額定電流10A，熔體材 料鉛錫合金絲。熔斷器FU3選取RC1A-