機(jī)電傳動(dòng)與控制課程設(shè)計(jì).doc

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指導(dǎo)教師評(píng)定成績 機(jī)電傳動(dòng)與控制 課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目 直流電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 部 機(jī)械工程學(xué)院 學(xué)生姓名 劉鵬 學(xué) 號(hào) 1310740131 班 級(jí) 機(jī)電 1301 班 指導(dǎo)教師 王雪芳 設(shè)計(jì)時(shí)間 2016 年 6 月 目 錄 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書與設(shè)計(jì)要求 1 2 異步電動(dòng)機(jī)工作原理 1 2 1 旋轉(zhuǎn)磁場 3 2 2 異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) 3 2 3 定子和轉(zhuǎn)子 3 3 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)指標(biāo) 4 3 1 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 4 3 2 起動(dòng)電流 4 4 起動(dòng)過程 4 4 1 串聯(lián)起動(dòng)電阻 st1R和 2st起動(dòng) 5 4 2 切除起動(dòng)電阻 R 5 4 3 切除起動(dòng)電阻 1st 6 5 起動(dòng)級(jí)數(shù)未定時(shí)起動(dòng)電阻所計(jì)算 7 5 1 選擇起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 stT和切換轉(zhuǎn)矩 2sT 7 5 2 求出起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比 和動(dòng)級(jí)數(shù) M 7 5 3 重新計(jì)算 校驗(yàn) 2 是否在規(guī)定范圍內(nèi) 9 5 4 求出轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻 2R 9 5 5 計(jì)算各級(jí)總電阻和各級(jí)啟動(dòng)電阻 9 6 線路保護(hù)環(huán)節(jié) 7 6 1 短路保護(hù) 7 6 2 過載保護(hù) 7 6 3 欠壓和失壓保護(hù) 9 7 繞線式異步電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 11 8 結(jié)論 11 參考文獻(xiàn) 12 1 機(jī)電傳動(dòng)與控制課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 課程 機(jī)電傳動(dòng)與控制 題目 三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)設(shè)計(jì) 主要內(nèi)容 通常 為了使整個(gè)起動(dòng)盡量保持較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 在轉(zhuǎn)子回路接入可以逐級(jí)切除 的起動(dòng)變阻器 起動(dòng)變阻器切換使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩保持在所設(shè)定的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大和最小之間 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般取 0 85T 左右 Y 161 L 4 三項(xiàng)繞線轉(zhuǎn)自異步電動(dòng)機(jī) 用其拖動(dòng)技術(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)如下 PN 15kW nN 1460r min MT 2 5 U2N 380V I2N 55A 基本要求 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接電阻 一方面可以減小起動(dòng)電流 另一方面可以 增加最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 當(dāng)串入某一合適電阻時(shí) 還能使電動(dòng)機(jī)以它的最大轉(zhuǎn)矩 T 起動(dòng) 當(dāng)然 所串聯(lián)的電阻超過一定數(shù)值之后 最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而會(huì)減小 由于繞線異步電 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串連合適的電阻 不但可以減少起動(dòng)電流 而且可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 因而 要求起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩大或起動(dòng)頻繁的生產(chǎn)機(jī)械常用繞線型異步電動(dòng)機(jī) 參考資料 1 彭鴻才 電機(jī)原理及拖動(dòng) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 2 李嵐等 電力拖動(dòng)與控制 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 3 唐介 控制微電機(jī) M 北京 高等教育出版社 1987 4 楊長能 電力拖動(dòng)基礎(chǔ) M 重慶 重慶大學(xué)出版社 1989 5 李發(fā)海 電機(jī)學(xué) M 北京 科學(xué)出版社 1991 完成期限 2016 6 2 至 2016 6 12 指導(dǎo)教師 王雪芳 2016 年 6 月 設(shè)計(jì)要求 三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)空機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)和掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的氣動(dòng) 特性 起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)開始轉(zhuǎn)動(dòng)起來 直至最后達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行 對(duì)于任何 一臺(tái)電動(dòng)機(jī) 在起動(dòng)時(shí) 都有下列兩個(gè)基本的指標(biāo)要求 1 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要足夠大 堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)剛接通電源 轉(zhuǎn)自尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的工作狀態(tài) 工作點(diǎn)在特性曲 線上的 S 點(diǎn) 這是的轉(zhuǎn)差 s 1 轉(zhuǎn)速 n 0 對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩 稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 stT 堵轉(zhuǎn)狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)能了 以為只有在 一般要求 電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)起來 大 電動(dòng)機(jī)才能重載啟動(dòng) 小 電tstT 2 1 stTst 動(dòng)機(jī)只能輕載 甚至空載起動(dòng) 所以只有 是 電動(dòng)機(jī)才能改變?cè)瓉淼撵o止?fàn)?態(tài) 拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn) 一般要求 越大于 起動(dòng)過程所需tst 2 1 stLT 要的時(shí)間就越短 2 設(shè)計(jì)必須根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃按期完成 2 異步電動(dòng)機(jī)工作原理 當(dāng)三相異步電機(jī)接入三相交流電源時(shí) 三相定子繞組流過三相對(duì)稱電流產(chǎn)生的 三相磁動(dòng)勢 定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢 并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有相對(duì)切 割運(yùn)動(dòng) 根據(jù)電磁感應(yīng)原理 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢并產(chǎn)生感應(yīng)電流 根據(jù)電磁力 定律 載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中受到電磁力作用 形成電磁轉(zhuǎn)矩 驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上帶機(jī)械負(fù)載時(shí) 便向外輸出機(jī)械能 轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場之間轉(zhuǎn)速差的存 在是異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的必要條件 轉(zhuǎn)速差以轉(zhuǎn)差率 s 衡量的 在交流001 nS 電機(jī)中 當(dāng)定子繞組通過交流電流時(shí) 建立了電樞磁動(dòng)勢 它對(duì)電機(jī)能量轉(zhuǎn)換和運(yùn) 行性能都有很大影響 所以單相交流繞組通入單相交流產(chǎn)生脈振磁動(dòng)勢 該磁動(dòng)勢 可分解為兩個(gè)幅值相等 轉(zhuǎn)速相反的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢和 從而在氣隙中建立正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn) 磁場和 這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體 并分別在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感 應(yīng)電流 該電流與磁場相互作用產(chǎn)生正 反電磁轉(zhuǎn)矩 正向電磁轉(zhuǎn)矩企圖使轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn) 反向電磁轉(zhuǎn)矩企圖使轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn) 這兩個(gè)轉(zhuǎn)矩疊加起來就是推動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的合成轉(zhuǎn) 矩 不論是正轉(zhuǎn)磁場還是反轉(zhuǎn)磁場 他們的大小與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系和三相異步電動(dòng)機(jī) 的情況是一樣的 電容分相式起動(dòng)工作原理 起動(dòng)是開關(guān) K 閉合 使兩繞組電流 L1 L2 相位差約 為 從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 電機(jī)轉(zhuǎn)起來 轉(zhuǎn)動(dòng)正常以后離心開關(guān)被甩開 起動(dòng)繞 90 組被切斷 定子鐵心槽型分為三種 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 定子繞組的作用是電動(dòng)機(jī)的電路部分 通入三相交流電 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 它的 構(gòu)造是由三個(gè)在空間互隔 120 電角度 隊(duì)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(duì)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(hào)為 1 U 1 2 V 1 3 W 1 下排三個(gè)接線樁自左至右排列的編號(hào)為 6 W 2 4 U 2 5 V 2 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(hào)排列 對(duì)稱三相繞組 通入對(duì)稱三相電流 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來 轉(zhuǎn)子繞組在磁場中三相 交流 電能 轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生 e 和 i 旋轉(zhuǎn)磁場 磁場能量 電磁轉(zhuǎn)矩 機(jī)械負(fù)荷 旋轉(zhuǎn)起來 磁感線切割 轉(zhuǎn)子繞組 圖 1 異步電動(dòng)機(jī)工作原理 2 1 旋轉(zhuǎn)磁場 設(shè)將定子三相繞組聯(lián)成星形接法 三相繞組的首端 u1 v1 w1 分別與三相交流 電的相線 a b c 相連接 為了討論方便 選定交流電在正半周時(shí) 電流從繞組的 首端流入 從末端流出 反之 在負(fù)半周時(shí) 電流流向相反 定子繞組在三相交流 電不同相位時(shí)合成旋轉(zhuǎn)磁場 定子三相對(duì)稱繞組中通以頻率為 f 的三相對(duì)稱電流便1 會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 由下式確定 n 0pf16 式中 P 為電機(jī)的極對(duì)數(shù) n 又稱為同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向由三相電流通入三相0 繞組的相序決定 改變電流相序 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向隨之改變 2 2 異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) Y 形的電阻 或直接通過短路端環(huán)短三相異步電動(dòng)機(jī)主要由靜止的和轉(zhuǎn)動(dòng)的兩 部分構(gòu)成 其靜止部分稱為定子 定子是用硅鋼片疊成的圓筒形鐵心 其內(nèi)圓周有 槽用來安放三相對(duì)稱繞組 三相對(duì)稱繞組每相在空間互差 120 可聯(lián)接成 Y 形或 形 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子 是用硅鋼片疊成的圓柱形鐵心 與定 子鐵心共同形成磁路 轉(zhuǎn)子外圓周有槽用以安放轉(zhuǎn)子繞組 轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠式和線 繞式兩種 鼠籠式 將銅條扦入槽內(nèi) 兩端用銅環(huán)短接 或直接用熔鋁澆鑄成短路 繞組 線繞式 安放三相對(duì)稱繞組 其一端接在一起形成 Y 形 另一端引出連接三 個(gè)已被接成路 2 3 定子和轉(zhuǎn)子 定子鐵芯 導(dǎo)磁和嵌放定子三相繞組 0 5mm 硅鋼片沖制涂漆疊壓而成 內(nèi) 圓均勻開槽 槽形有半閉口 半開口和開口槽三種 適用于不同的電機(jī) 定子繞組 電路 絕緣導(dǎo)線繞制線圈 由若干線圈按一定規(guī)律連接成三相對(duì) 稱繞組交流電機(jī)的定子繞組稱為電樞繞組 機(jī)座 支撐和固定作用 鑄鐵或鋼板焊接 轉(zhuǎn)子鐵芯 導(dǎo)磁和嵌放轉(zhuǎn)子繞組 0 5mm 硅鋼片 外圓開槽 轉(zhuǎn)子繞組 分為籠型和繞線型兩種 籠型繞組 電路 鑄鋁或銅條優(yōu)缺點(diǎn) 繞線型繞組 對(duì)稱三相繞組 星接 集電環(huán)優(yōu)缺點(diǎn) 氣隙 氣隙大小的影響 中小型電機(jī)的氣隙為 0 2mm 2mm 3 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)指標(biāo) 起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)開始轉(zhuǎn)動(dòng)起來 直至最后達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行 對(duì)于任何 一臺(tái)電動(dòng)機(jī) 在起動(dòng)時(shí) 都有下列兩個(gè)基本的要求 3 1 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要足夠大 堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)剛接通電源 轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的工作狀 態(tài) 工作點(diǎn)在特性曲線上的 S 點(diǎn) 這時(shí)的轉(zhuǎn)差 s 1 轉(zhuǎn)速 n 0 對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩 T 稱st 為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)能力 一般要求 T 1 1 1 2 T 電stLL 動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)起來 大 電動(dòng)機(jī)才能重載起動(dòng) 小 電動(dòng)機(jī)只能輕載 甚至stT 空載起動(dòng) 所以只有 時(shí) 電動(dòng)機(jī)才能改變?cè)瓉淼撵o止?fàn)顟B(tài) 拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械L 運(yùn)轉(zhuǎn) 一般要求 1 1 1 2 越大于 起動(dòng)過程所需要的時(shí)間就越短 st stTL 3 2 起動(dòng)電流 對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)來說 由于起動(dòng)瞬間 s 1 旋轉(zhuǎn)磁場于轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 速度很大 轉(zhuǎn)子電路的感應(yīng)電動(dòng)勢及電流都很大 所以起動(dòng)電流遠(yuǎn)大于額定電流 在電源容量與電動(dòng)機(jī)的額定功率相比不是足夠大時(shí) 會(huì)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(fù)載的工作 而且會(huì)延 長電動(dòng)機(jī)本身的起動(dòng)時(shí)間 此外在起動(dòng)過于頻繁時(shí) 還會(huì)引起電動(dòng)機(jī)過熱 在這兩 種情況下 就必須設(shè)法減小起動(dòng)電流 4 起動(dòng)過程 三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻不但可以減小起動(dòng)電流 而且還 可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 因而 要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大或起動(dòng)頻繁的生產(chǎn)機(jī)械常采用繞線型異 步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng) 容量較小的三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)可采用轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)起動(dòng)變阻器的方法起動(dòng) 起動(dòng)變阻器通過手柄接成星形 起動(dòng)先把起動(dòng)變阻器調(diào)到最大值 再合上電源開關(guān) S 電動(dòng)機(jī)開始起動(dòng) 隨著轉(zhuǎn)速的升高 逐漸減小起動(dòng)變阻器的電阻 直到全部切除 使轉(zhuǎn)子繞組短接 容量較大的繞線型異步電動(dòng)機(jī)一般采用分級(jí)起動(dòng)的方法以保證起動(dòng)過程中都有 較大的起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩和較小的起動(dòng)電流 現(xiàn)以兩級(jí)起動(dòng)為例介紹其起動(dòng)步驟和起動(dòng)過 原理電路和機(jī)械特性如圖 1 所示 圖中機(jī)械特性只畫出了每條特性的 n M 段 并近1 似用直線代替 4 1 串聯(lián)起動(dòng)電阻 和 起動(dòng)st1R2st 起動(dòng)前開關(guān) S 和 S 斷開 使得轉(zhuǎn)子每相串入電阻 R 和 R 加上轉(zhuǎn)子每相繞組2 自身的電阻 R 轉(zhuǎn)子電路每相總電阻為2 R 2 然后合上電源開關(guān) S 這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為圖中的特性 由于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T 遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩 T 電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械開始起動(dòng) 工作點(diǎn)沿特性 a 由 b 點(diǎn)向 cst L 點(diǎn)移動(dòng) N1 2I F G 1 C TW A TS1Ts2TL0 S M R1 R 2 S1 S2 3 T D P 圖 2 電動(dòng)機(jī)特性圖 圖 3 電動(dòng)機(jī)特性圖 4 2 切除起動(dòng)電阻 R 當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá) c 點(diǎn) 即電磁轉(zhuǎn)矩 T 等于切換轉(zhuǎn)矩 T 時(shí) 合上開關(guān) S 切除起動(dòng)2s 1 電阻 R 轉(zhuǎn)子每相電路的總電阻變?yōu)?2st 121stR 這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)樘匦?d 由于切除 R 的瞬間 轉(zhuǎn)速來不及改變 2st 故工作點(diǎn)由特性 a 上的 c 點(diǎn)平移到特性 d 上 e 點(diǎn) 使這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩仍等于 T 電1s 動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速 工作點(diǎn)沿特性由 e 點(diǎn)向 f 點(diǎn)移動(dòng) 4 3 切除起動(dòng)電阻 1stR 當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá) f 點(diǎn) 即電磁轉(zhuǎn)矩 T 等于切換轉(zhuǎn)矩 T 時(shí) 合上開關(guān) S 切除起動(dòng)2s 1 電阻 R 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路短接 轉(zhuǎn)子每相電路的總電阻變?yōu)?R R 機(jī)械特性1st 20 變?yōu)楣逃刑匦?g 工作點(diǎn)由 f 點(diǎn)評(píng)至 h 點(diǎn) 使得這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩 T 仍正好等于 T 1S 電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速 工作點(diǎn)沿特性 g 由 h 向 i 移動(dòng) 經(jīng)過 i 點(diǎn) 最后穩(wěn)定運(yùn)行在 P 點(diǎn) 整個(gè)起動(dòng)過程結(jié)束 5 起動(dòng)級(jí)數(shù)未定時(shí)起動(dòng)電阻所計(jì)算 5 1 選擇起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 和切換轉(zhuǎn)矩stT2sT 一般選擇 5 1 MS9 081 5 2 L22 5 2 求出起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比 5 3 21sT 5 2 求出起動(dòng)級(jí)數(shù) m 利用圖所示起動(dòng)過程中的機(jī)械特性 根據(jù)集合關(guān)系推導(dǎo)起動(dòng)級(jí)數(shù) m 所計(jì)算公式 如下 由特性 2 與水平虛線構(gòu)成的直三角形求得 5 4 SnnThMghs 111 5 5 giM1 2 式中 和 是工作在 h 點(diǎn)和 i 點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速 是 與特性 g 交點(diǎn)在的轉(zhuǎn)速 即臨hni MnT 界轉(zhuǎn)速 和 是與之對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率 同理可以求得 Sig 5 6 MghkMabs SSeT 1 5 7 MgigfMaCS SST 2 由于 對(duì)應(yīng)兩式相除 可得ce 5 8 212122 RXRdasi 由于 fhS 5 9 2012202121 TMgd 5 10 2R 5 11 01 所以 2 210 若是 m 級(jí)起動(dòng) 則 5 12 220202 RRm 式中 ststtm 212 因此 5 13 2R 由前面的分析還可以得到 5 14 MabghSS 5 15 a cc1 若是 m 級(jí)起動(dòng) 則 5 16 gRS2 此外 在固有特性 c 上工作時(shí) 5 17 NgsST 1 5 18 gS 1 將這些關(guān)系帶入 公式 可得 5 19 mnNTs1 兩邊取對(duì)數(shù) 便得到了起動(dòng)級(jí)數(shù) m 的計(jì)算公式 5 20 lg1TsMN 若 m 不是整數(shù)可取相近整數(shù) 5 3 重新計(jì)算 校驗(yàn) 是否在規(guī)定范圍內(nèi)2 若 m 是取相似整數(shù) 則需要重新計(jì)算 并求出 校驗(yàn) T 是否在式所規(guī)定 2s2s 的范圍之內(nèi) 若不在規(guī)定范圍內(nèi) 需加大啟動(dòng)級(jí)數(shù) m 重新計(jì)算 和 直到 滿足要求為2s2s 止 5 4 求出轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻 2R 轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻可以通過實(shí)測或者通過名牌上提供的轉(zhuǎn)子繞組額定線電壓 和轉(zhuǎn)子繞組的額定線電流 I 進(jìn)行計(jì)算 NU2 N2 由于轉(zhuǎn)子繞組為星形連接 相電流等于線電流 因此 在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí) 由于 S 很小 S X 可以忽略不計(jì) 則N2 5 21 32RsIN 因此求得 R2的計(jì)算公式為 5 22 NIUs2 5 5 計(jì)算各級(jí)總電阻 由前面的分析知道 20R 1 22 5 23 22Rm 5 5 求出各級(jí)起動(dòng)的電阻 R21st 212Rst 5 24 1 2 mstm 具體設(shè)計(jì)如下 選擇起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T1 切換轉(zhuǎn)矩 T2 5 25 NPTN 954602360 5 26 mamt 5 27 4038908 1 5 28 102 212 T 取 5 29 mN 301 N 2 求出起切轉(zhuǎn)矩比 5 821 T 1mNS 求出起動(dòng)級(jí)數(shù) m 014 4600 n 1 6 0 36 4 32 lg1TsN 3 2l8 5 取 m 4 重新計(jì)算 檢驗(yàn) 是否在規(guī)定范圍內(nèi)2 mNTs15 803 4 122 基本在規(guī)定范圍之內(nèi) 由于 所以所選 m 和 合適 LT 2 求出轉(zhuǎn)子每相繞組電阻 2R 2RNIUs30461 3801 計(jì)算各級(jí)總電阻 5 521 28014R 79 3 23 554 求出各級(jí)起動(dòng)電阻 0679 41 0 21Rst 8382t 5 7 6 2343st 6 線路保護(hù)環(huán)節(jié) 6 1 短路保護(hù) 短路時(shí)通過熔斷器 FU 的熔體熔斷切開主電路 6 2 過載保護(hù) 通過熱繼電器 FR 實(shí)現(xiàn) 由于熱繼電器的熱慣性比較大 即使熱元件上流過幾 倍額定電流的電流 熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作 因此在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間不太長的情 況下 熱繼電器經(jīng)得起電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的沖擊而不會(huì)動(dòng)作 只有在電動(dòng)機(jī)長期過載 下 FR 才動(dòng)作 斷開控制電路 接觸器 KM 失電 切斷電動(dòng)機(jī)主電路 電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn) 實(shí)現(xiàn)過載保護(hù) 6 3 欠壓和失壓保護(hù) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí) 如果電源電壓由于某種原因消失 那么在電源電壓恢復(fù) 時(shí) 電動(dòng)機(jī)就將自行起動(dòng) 這就可能造成生產(chǎn)設(shè)備的損壞 甚至造成人身事故 對(duì) 電網(wǎng)來說 同時(shí)有許多電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)備自行起動(dòng)也會(huì)引起不允許的過電流及 瞬間網(wǎng)絡(luò)電壓下降 為了防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)的保護(hù)叫失壓保護(hù)或零壓 保護(hù) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 電源電壓過分地降低將引起一些電器釋放 造成控制線 路不正常工作 可能產(chǎn)生事故 電源電壓過分地降低也會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降甚至 停轉(zhuǎn) 因此需要在電源電壓降到一定允許值以下時(shí)將電源切斷 這就是欠電壓保護(hù) 欠壓和失壓保護(hù)是通過接觸器 KM 的自鎖觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)的 在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行中 由于 某種原因使電網(wǎng)電壓消失或降低 當(dāng)電壓低于接觸器線圈的釋放電壓時(shí) 接觸器釋 放 自鎖觸點(diǎn)斷開 同時(shí)主觸點(diǎn)斷開 切斷電動(dòng)機(jī)電源 電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn) 如果電源電 壓恢復(fù)正常 由于自鎖解除 電動(dòng)機(jī)不會(huì)自行起動(dòng) 避免了意外事故發(fā)生 只有操 作人員再次按下 SB2 后 電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng) 控制線路具備了欠壓和失壓的保護(hù)能力 以后 有如下三個(gè)方面優(yōu)點(diǎn) 防止電壓嚴(yán)重下降時(shí)電動(dòng)機(jī)在重負(fù)載情況下的低壓運(yùn) 行 避免電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)而造成電壓的嚴(yán)重下降 防止電源電壓恢復(fù)時(shí) 電動(dòng)機(jī)突 然起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn) 造成設(shè)備和人身事故 7 繞線式異步電動(dòng)機(jī)串電阻起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) 串聯(lián)電阻啟動(dòng)是電動(dòng)機(jī)硬啟動(dòng)的一種 電機(jī)在啟動(dòng)的那一刻 就是一個(gè)純電阻 電路 霎時(shí)電流會(huì)非常的大 這種大電流的沖擊對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)都是具有破壞性的 所以在啟動(dòng)時(shí)串入一個(gè)電阻 就降低了沖擊電流 正常運(yùn)轉(zhuǎn)后 再將串入得電阻切 出去 以提高用電效率 另外還有幾種啟動(dòng)方式 像星三角啟動(dòng) 降壓啟動(dòng) 軟啟 動(dòng)等等的 目的都是相同的 串電阻起動(dòng)是最簡單 最經(jīng)濟(jì)的一種方式 三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單 運(yùn)行可靠 堅(jiān)固耐用 價(jià)格便宜 維修方便等 一系列優(yōu)點(diǎn) 與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比 異步電動(dòng)機(jī)還具有體積小 重量輕 轉(zhuǎn) 動(dòng)慣量小的特點(diǎn) 因此 在工礦企業(yè)中異步電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用 三相異步電 動(dòng)機(jī)的控制線路大多由接觸器 繼電器 閘刀開關(guān) 按鈕等有觸點(diǎn)電器組合而成 三相異步電動(dòng)機(jī)分為鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)和繞線式異步電動(dòng)機(jī) 二者的構(gòu)造不同 啟 動(dòng)方法也不同 其啟動(dòng)控制線路差別很大 8 結(jié)論 三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接電阻后 基本上可以減小起動(dòng)電流 一方 面可以增加最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 當(dāng)串聯(lián)接入一合適電阻時(shí) 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)能使電動(dòng)機(jī)以 的最大轉(zhuǎn)矩 T 起動(dòng) 當(dāng)然 所串聯(lián)的電阻超過一定數(shù)值后 最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而會(huì)慢 慢減小 由于繞線異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻 不但可以減少起動(dòng)電流 而 且可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 要求起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩大或起動(dòng)頻繁的生產(chǎn)機(jī)械常用三相繞線型異 步電動(dòng)機(jī)用于生產(chǎn)中 在轉(zhuǎn)子回路串三相對(duì)稱可變電阻起動(dòng)時(shí) 此方法既可限制起動(dòng)時(shí)電流的大小 又可增大起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩 適當(dāng)增大串接電阻的功率 可以使起動(dòng)電阻兼作調(diào)速電阻 一物兩用甚至多用 這種適用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的電動(dòng)機(jī) 并有調(diào)速要求的負(fù)載 但同時(shí)有缺點(diǎn) 多級(jí)調(diào)速控制電路較比較復(fù)雜 如有損壞維修復(fù)雜費(fèi)用高 而 且電阻耗能較大 存在產(chǎn)熱現(xiàn)象 心得及體會(huì) 通過這本周的學(xué)習(xí) 我感覺有很大的收獲 課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一種 檢驗(yàn) 而且也是對(duì)自己能力的提高 首先 通過這次課程設(shè)計(jì)使自己對(duì)課本上的知 識(shí)可以應(yīng)用于實(shí)際 使理論與實(shí)際相結(jié)合 加深自己對(duì)課本知識(shí)的更好理解 同時(shí) 也段練了我個(gè)人的動(dòng)手能力 能夠充分利用圖書館去查閱資料 增加了許多課本以 外的知識(shí) 課程設(shè)計(jì)提高了我的個(gè)人思考能力 在設(shè)計(jì)過程中 我不僅學(xué)到了知識(shí) 也讓 我感到了生活的充實(shí)和學(xué)習(xí)的快樂 以及獲得知識(shí)的滿足 同時(shí)我也體驗(yàn)到了工作 的艱辛 促使自己努力學(xué)習(xí)更多的知識(shí) 為自己今后的工作奠定良好的基礎(chǔ) 在設(shè) 計(jì)中培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力 樹立了對(duì)自己工作能力的信心 讓我充分體會(huì)到在 創(chuàng)造過程中探索的艱辛和成功的喜悅 通過課程設(shè)計(jì) 讓我更加明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期的積累過程 經(jīng)后的工作 生活 中應(yīng)該不段的學(xué)習(xí) 努力提高我們各項(xiàng)知識(shí) 參考文獻(xiàn) 1 彭鴻才 電機(jī)原理及拖動(dòng) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 年 2 李嵐等編 電力拖動(dòng)與控制 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 年 3 唐介 控制微電機(jī) 北京 高等教育出版社 1987 年 4 楊長能主編 電力拖動(dòng)基礎(chǔ) 重慶 重慶大學(xué)出版社 1989 年 5 李發(fā)海等編 電機(jī)學(xué) 北京 科學(xué)出版社 1991 年