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1、高等教育自学考试本科毕业论文三相异步电动机的控制和运行维护 重庆科技学院高等教育自学考试本科毕业论文 三相异步电动机的控制和运行维护考生姓名： 吴艺超 准考证号： 1112441636 专业层次： 本 科 指导教师： 钱 游 院 （系）： 机械与动力工程学院 重庆科技学院二O一三年七月二十九日 摘 要近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是在乡镇企业及家用电器中，更需要有大量的中、小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。 电动机机应用广泛，种类繁多、性能
2、各异，分类方法也很多。并且随着科技的发展结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜的三相异步电动机越来越受到广大中小型企业的欢迎。因此本课题所研究的三相异步电动机的控制和运行维护就显得尤为重要。本文将围绕电动机的发展史、三相异步电动机工作原理、各种控制和日常的运行维护进行论述。关键字 发展史 三相异步电动机 工作原理 控制 运行维护 Automatic tracing intelligent solar energy system designAbstractIn recent years, with the development of power electronic technology, m
3、icroelectronic technology and modern control theory, medium, small power motors in industrial and agricultural production and peoples daily life are extremely extensive application. EspeciallyIn the township enterprises and household appliances, but also need to have a lot of, small power motor. Due
4、 to the development of the motor and the widespread application, its use, maintenance and maintenance work is more important application of motor machine widely, variety, the performance of different classification methods are many. And with the increasing of three-phase asynchronous motor technolog
5、y development structure simple, reliable operation, light weight, low price and more by the vast number of small and medium enterprises welcome. So it is very important to control and operation of three-phase asynchronous motor the maintenance.In this paper, the development history, working principl
6、e, around the motor three-phase asynchronous motor control and daily operation and maintenance are discussed.Keywords history phase of working principle of asynchronous motor control operation and maintenance目 录中文摘要I英文摘要II1 绪 论11.1 课题背景11.1.1能源现状及发展11.1.2我国太阳能资源11.1.3目前太阳能的开发和利用21.2研究课题的意义21.2.1新环保能
7、源21.2.2提高太阳能的利用率21.3太阳能利用的国内外发展现状31.4太阳追踪系统的国内外研究现状42太阳能自动跟踪系统总体设计52.1太阳运行的规律52.2跟踪器机械执行部分比较选择52.2.1立柱转动式跟踪器52.2.2陀螺仪式跟踪器62.2.3齿圈转动式跟踪器72.2.4本课题的机械设计方案72.3跟踪方案的比较选择82.3.1视日运动轨迹跟踪82.3.2光电跟踪92.3.3视日运动轨迹跟踪和光电跟踪相结合112.3.4 本设计的跟踪方案113 机械设计部分123.1太阳能自动跟踪系统机械设计方案123.2第一齿轮转动计算123.2.1材料选择123.2.2尺寸计算123.2.3校核
8、计算133.2.4 齿根弯曲疲劳强度验算153.3第二齿轮转动计算163.3.1材料选择163.3.2尺寸计算163.3.3校核计算173.3.4 齿根弯曲疲劳强度验算183.4 轴瓦校核计算203.4.1大轴瓦校核计算203.4.2小轴瓦校核计算223.5键联接计算243.5.1主轴与大齿轮的键联接243.5.2 小轴与齿圈的键联接243.5.3 步进电机1输出轴与小齿轮1的联接253.5.4 步进电机2输出轴与小齿轮2的联接253.6抗风性分析253.6.1底座上螺钉校核253.6.2轴校核264自动跟踪系统设计284.1系统总体结构284.2光电转换器284.3单片机及其外围电路294.
9、3.1 AT89C51单片机294.3.2外围电路314.4步进电动机及驱动电路324.4.1步进电动机介绍324.4.2步进电机的主要特性334.4.3步进电机的选择334.4.4驱动电路344.5系统的实现364.5.1光敏电阻光强比较法364.5.2光敏电阻光强比较法的工作过程374.5.3系统的流程图375 结 论40致 谢41参考文献421 绪 论1.1 课题背景1.1.1电动机现状及发展电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机一个多世纪以
10、来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性好精确度快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械。在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。种生产机械运转，可以采用气动液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单调节性能好耗损小经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点
11、因此大多数生产机械都采用电力拖动。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。纵观电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步对电力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以20世纪以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中，相
12、当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。 虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制（如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限制。所以，在20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围
13、宽，稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，将广泛应用于各个工业电气自动化领域。经历了100多年的技术发展，电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。未来电动机将会沿着体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继续发展。1.1.2我国电机新中国成立前，我国的电机工业极端落后，全国只有少数几家规模小、设备差、生产能力低的电机制造厂，新中国成立
14、以来，我国的电机工业发生了巨大的变化，经过50年的努力，不仅建成了独立自主和完整的体系，而且有一些产品已经达到或接近世界先进水平。咋电动机调速系统方面，随着大功率电力电子元件及微电子器的出现和变频技术的发展，是交流异步机的调速在平滑度、范围和效率方面都得到了很大进步，由于生产商的需要，近几年来，对电机的新原理、新结构、新工艺、新材料、新的运行方式和调试方法，进行了许多的探索、研究和试验工作，取得了一定的成就。1.2研究课题的意义1.2.1电动机的控制和运行维护的深远影响电动机是人类在生产和生活中必不可少的一部分；而三相异步电动机是电动机的核心部分。在现代的生产工艺中需要各种的机械，而机械的拖动一般是气动式、液体压力式以及电机拖动式。由于电机拖动式结构简单、调节性能好、损耗少并且经济实用，所以在现代的生产中大部分都使用电机拖动。并且三相异步电动机又是电动机中的核心部分，所以本课题有关三相异步电动机的控制和维护显得至关重要。2 电动机的分类2.1电动机的分类按电源分电动机可分为直流电动机和交流电动机两大类。而直流电动机又分为有刷直流电动机和无刷直流电动机两类；交流电动机分为单相交流电动机和三相交流电动机两类。按结构和工作原理电动可分为同步电动机和异步电动机两大类。同步电动机包括永磁同步电动机、磁阻同步电机以及磁滞同步电机三种。异步电动机包括单相
