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1、辽宁工程技术大学课程设计（论文）说明书课程名称： 机电转动控制 院（系）： 机械工程学院 班 级： 矿电11-1 姓 名： 孙祥 学 号： 1107250120 起止时间： 2014年6月13日- 6月27日 指导教师： 田立勇 1课程设计成绩评定表学期2014-2015秋姓名要振江专业矿山机电班级11-1课题名称两台交流电动机控制系统设计论文题目两台交流电动机控制系统设计评定标准评定指标分值得分知识创新性20理论正确性20内容难易性15综合实际性10知识掌握程度15书写规范性10工作量10总成绩100评语任课老师田立勇时间2013年5月25日备注21页课程设计任务书一、设计题目 两台交流电动
2、机控制系统设计二、设计任务试设计1M和2M两台电动机顺序启，停的控制线路。要求： 1）采用继电器接触器控制 1M启动后，2M立即自动启动； 1M停止后，延时一段时间，2M才自动停止； 2M能点动调整工作； 两台电动机均有短路、长期过载保护。 2） 采用PLC控制 采用PLC控制，画出PLC接线图，编梯形图程序。 三、设计计划电机与拖动课程设计共计2周内完成：1、熟悉题目；2、具体按步骤进行设计及整理设计说明书；3、提交设计说明书；四、设计要求1、设计工作量为完成设计说明书一份；2、设计必须根据进度计划按期完成；3、设计说明书必须经指导教师审查签字方可答辩。指 导 教师：田力勇时 间：2013年
3、 5 月6日1 .三相异步电动机的基本结构 4 1.1三相异步电动机的基本结构41.2三相异步电动机的工作原理41.3三相异步电动机的额定参数42 三相异步电动机的机械特性52.1三相异步电动机的机械特性52.2三相异步电动机的固有机械特性52.3三相异步电动机人为机械特性52.4三相异步电动机的制动方法63 三相异步电动机参数计算84 接触器、主要器件的选型及控制电路设计94.1交流接触器的选型94.2中间继电器选型104.3热继电器的选型114.4 继电器接触器控制电路设计5 电动机的PLC控制135.1:PLC的硬件设计135.2三相异步电动机PLC软件设计146 总 结17致 谢18参
4、 考 文 献19 1.三相异步电动机的基本结构 1.1三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子两个基本部分组成，定子铁芯为因桶形，由互相绝缘的硅钢片叠成，铁芯内表面的槽中放置着对称的三相绕组ulu2、vlv2、 w1W2。转子铁芯为圆柱形，也用硅钢片叠成，表面的槽中有转子绕组。转子绕组有笼型和 绕线型两种形式。笼型的转子绕组做成笼状，在转子铁芯的槽中放人铜条，其两端用环连接。或者在槽个浇铸铝液，铸成笼型。绕线型的转子绕组同定子绕组一样，也是三相，每相终端连在一起，始端通过滑环、电刷与外部电路相连。 1.2三相异步电动机的工作原理 1）定子产生旋转磁场：定子三相对称绕组通入三相对称电
5、流时，在电机气隙中产生一个旋转磁场，转速为同步转速； 2）转子导体产生感应电流：定子旋转磁场切割转子导体，转子导体中将产生感应电动势，并在闭合的转子绕组中产生感应电流； 3）载有感应电流的转子导体处在定子磁场中受到电磁力作用，对转轴形成电磁转矩，其方向与定子旋转磁场方向一致，转子在该转矩作用下便顺着旋转磁场的方向旋转。1.3三相异步电动机的额定参数两台三相交流异步电动机, =30kW，UN=380V，nN =1460r/min，,。2 三相异步电动机的机械特性2.1三相异步电动机的机械特性可分为固有机械特性和人为机械特性2.2三相异步电动机的固有机械特性 在额定条件下（电压、频率、接线方式）电
6、机的固有Tn特性曲线对于曲线如图它由四个特殊点决定1、 2020T0时（同步S0）称为理想空载工作点n=n02、TTN时SS额定工作点.这时SN=(n0-nN)/n0TN=9.55PN/nN,PN为电机额定功率（W）nN电机额定转速（r/min）SN额定转差率S0.060.0153、TTstn0（S1）启动工作点，这时R2为转子电阻,X20为转子静止电抗U电源电压（定子）.对于启动转矩Tst受（1） 电源电压，U影响较大，U波动，T平方关系变化（2） 转子电阻R2合适Tst有较大值（3）电感X20大Tst下降一般用启动能力系数st来表示电动机启动能力的好坏 st=Tst/TN（一般st1） 异
7、步电机工作的条件是启动Tst负载TL（4）当TTmaxSSmn=nm临界工作点这时TmaxKU2/2X20SmR2/X20由于TTmaxU2所以电源波动对扭矩最大值影响很大在电机工作过程中：负载变化（冲击）不能Tmax以过载能力系数m来表示 m=Tm/TN一般鼠笼式为1.82.2线绕式2.52.2。2.3三相异步电动机人为机械特性 人为改变参数（U，R或X1，R2等）1、降低电源电压U 当U下降时Tmax下降Tst下降n0Smnm不变这时曲线变化如右图2、定子电路串电阻电抗（感） 这时由于阻抗的分压作用使得U下降所以与上面相似，区别是阻抗分压与电流大小有关，这时定子电压是变化的（1）U下降（2
8、）串电阻3、改变电源频率 当改变f时，n0变化但由于X1，X20都变化不能只改变f一般使 U/fConst 这时ncfSm1/fTst1/fTmax不变fn0SmTstTmax不变4、转子串电阻 只有线绕式的转子能实现这时Tmax不变Sm。2.4三相异步电动机的制动方法 三相异步电动机与直流电动机一样，也有反馈制动、反接制动和能耗制动三种方式。它们的共同点是电动机的转矩M与转速n的方向相反，以实现制动。此时电动机由轴上吸收机械能，并转换成电能。一、反馈制动 反馈制动是在外加转矩的作用下，转子转速超过同步转速，电磁转矩改变方向成为制动转矩的运行状态。再生回馈制动与反接制动和能耗制动不同，再生回馈
9、制动不能制动到停止状态。以下是反馈制动存在： （1）当电网的频率突然下降或者电机的极数突然增高，电机可能工作在发电状态，此时的电机将机械能转变成电能回馈给电网。如图1，当电机在电动状态下运行时工作于P1点，在突然变极或者变频时，电机的工作特性会突然在a线段部分（蓝线部分），电机的转矩突然变负，其制动作用，直到最后重新稳定工作于P2点为止，电机又回到电动状态。 （2）当电机在位能负载（如吊车、提升机）的作用下，使其转速n高于同步转速n0，此时，电机的输出转矩变负，电机由轴上吸收机械能，当电机的转矩（制动转矩）与负载的位能转矩相平衡时，电机既稳定运行（如图2中P3点），此时电机以高于同步转速的速度
10、运行。在转子电路中串入不同的电阻，可得到不同的人为机械特性，并可得到不同的稳定速度，串入的电阻越大，稳定速度越高，一般在回馈制动时不串入电阻，以免转速过高。二、反接制动 反接制动是在电机定子三根电源线中的任意两根对调而使电机输出转矩反向产生制动，或者在转子电路上串接较大附加电阻使转速反向，而产生制动。 （1）电源两相反接的反接制动：如图3所示，电机原在P1点稳定运行，为使电机停转，将定子三根电源线中的任意两根对调，使旋转磁场反向，电机的转矩反向，起制动作用，电机运行在a线段。当电机制动停止时，应及时将电机与电网分离，否则电机会反转。电源两相反接反接制动的优点是制动效果强，缺点是能量损耗大，制动
11、准确度差。 （2）转速反向的反接制动当电机在位能负载（如吊车、提升机）的作用下，在电机的转子电路中串入较大电阻时，此时负载拉着电机在与转矩相反的方向旋转，电机起制动作用，电机能稳定运行在P2点。在转子电路中串入不同的电阻，能得到不同的制动转速。三、能耗制动 电机在正常运行中（如图5中P点，KM1闭合，KM2断开），为了迅速停车，KM1断开，KM2闭合，在电机定子线圈中接入直流电源，在定子线圈中通入直流电流，形成磁场，转子由于惯性继续旋转切割磁场，而在转子中形成感应电势和电流，产生的转矩方向与电机的转速方向相反，产生制动作用，最终使电机停止。在电机的转子中串入不同的电阻和在电机的定子中接入不同的
12、直流电流，可以产生不同的制动转矩。从机械特性图中可以看出，当电机的转速下降为零时，制动转矩也将为零，所以能耗制动能使电机准确停车。3 三相异步电动机参数计算两台三相交流异步电动机, =30kW，UN=380V，nN =1460r/min，,。额定电流 =92.8A 电动机的额定转矩: T=9550 P/ n=196.2n.m 最大转矩: T=2* T=392.4n.m 线电压：U= K* U=0.8*380=304 v 全电压启动电流：I=6.5* I=603.2A 实际启动电流：I= K* I=482.6A 启动转矩：T=1.5* T=294.3n.m 实际启动转矩：T= K* T=226.
13、6n.m 空载转速n=60*f/P=60*50/2=1500 r/min 负载转矩T=0.95 T=182.9n.m TTst 故电机能启动4 接触器、主要器件的选型及控制电路设计4.1交流接触器的选型热继电器的整定值可等于0.951.05倍电动机的额定电流，或者取热继电器整定电流的中值等于电动机的额定电流，然后进行调整。选择热继电器ITHI2N（1.11.5）101.8-138.9A，选的热继电器JR20-100整定100-115-130A交流接触器CJ20系列额定电压：380（V）电寿命：50（万次）（万次）型号：CJ20系列接触器额定电流：100（A）品牌：正泰CJ20-100机械寿命：500（万次）（万次）加工定制：否4.2中间继电器选型额定电压：380 AC DC产品系列
