毕业设计论文格式样本.doc

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1、毕 业 设 计论 文 毕业设计题目：XXXX 学生姓名： XXXXX 学 号： XXXXX 系别： 车辆工程系 专业： 汽车电子技术应用 指导教师：李晓峰 专业技术职务： 重庆机电职业技术学院教务处二XX年X月内容摘要基于三相异步电动机原理，起动方式随着不同控制线路而不同。小型三相电动机常常采用直接起动方式其控制线路较简单。为满足较大负荷的需要, 常常使用星型三角形起动方式、自耦变压器降压起动。为了使电机起动平稳，异步电动机转子串入适宜的三相对称电阻。另外就是采用变频器起动电动机效果最好，但是变频器投资较大。还介绍了三相异步电动机的制动等技术问题。关键词：三相异步电动机；起动；制动；特别说明：

2、请同学严格按此文格式书写毕业论文，内容根据自己所选毕业设计题目完成。目 录内容摘要I引 言11 三相异步电动机的起动21.1 鼠笼式异步电动机全压启动控制线路21.2 三相鼠笼式异步电动机降压起动线路41.2.1 自耦变压器降压启动：41.2.2 自耦变压器降压启动Y 降压起动：4 绕线式异步电动机的启动51.3.1 转子串电阻启动：51.3.2 频敏变阻器启动：5 结论52 三相异步电动机的制动62.1 电源反接制动和倒拉反接制动62.2 能耗制动72.3 回馈制动82.4 结论8参考文献9引 言三相异步电动机具有结构简单，运行可靠，巩固耐用，价格廉价，维修方便等一系列优点。与同容量的直流电

3、动机相比，异步电动机还具有体积小，重量轻，转动惯量小的特点。因此，在工矿企业中异步电动机得到了广泛的应用。三相异步电动机的控制线路大多由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成。三相异步电动机分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机，二者的构造不同，启动方法也不同，其启动控制线路差异很大。三相异步电动机有三种制动状态: 能耗制动、反接制动电源两相反接和倒拉反转和回馈这三种制动状态的机械特性曲线、能量转换关系及用途、特点等均与直流电动机制动状态。1 三相异步电动机的起动1.1 鼠笼式异步电动机全压启动控制线路在许多工矿企业中, 鼠笼式异步电动机的数量占拖动设备总数的85%左右。在变压器容

4、量允许的情况下，鼠笼式异步电动机应该尽可能采用全电压直接起动，既可以提高控制线路的可靠性，又可以减少电器的维修工作量。电动机单向起动控制线路常用于只需要单方向运转的小功率电动机的控制。例如小型通风机、水泵以及皮带运输机等机械设备。图1是电动机单向起动控制线路的电气原理图。这是一种最常用、最简单的控制线路，能实现对电动机的起动、停止的自动控制、远距离控制、频繁操作等。图1 单向运行电气控制线路在图1中, 主电路由隔离开关QS、熔断器FU、接触器KM 的常开主触点, 以及热继电器FR 的热元件和电动机M组成。控制电路由起动按钮SB2、停止按钮SB1、接触器KM 线圈和常开辅助触点、热继电器FR 的

5、常闭触头构成。控制线路工作原理为:1起动电动机, 合上三相隔离开关QS, 按起动按钮SB2, 按触器KM 的吸引线圈得电, 三对常开主触点闭合，将电动机M接入电源, 电动机开始起动。同时, 与SB2并联的KM 的常开辅助触点闭合, 即使松手断开SB2, 吸引线圈KM 通过其辅助触点可以继续保持通电, 维持吸合状态。但凡接触器( 或继电器) 利用自己的辅助触点来保持其线圈带电的, 称之为自锁(自保)。这个触点称为自锁(自保) 触点。由于KM 的自锁作用, 当松开SB2 后, 电动机M 仍能继续起动, 最后到达稳定运转。2 停止电动机按停止按钮SB1, 接触器KM 的线圈失电, 其主触点和辅助触点

6、均断开, 电动机脱离电源, 停止运转。这时, 即使松开停止按钮, 由于自锁触点断开，接触器KM 线圈不会再通电, 电动机不会自行起动。只有再次按下起动按钮SB2时, 电动机方能再次起动运转。也可以用下述方式描述: 合上开关QS；起动KM主触点闭点电动机M 得电起动、运行；按下SB2KM线圈得电KM 常开辅助触点闭合实现自保；停车KM主触点复位电动机M 断电停车；按下SB1KM线圈失电KM常开辅助触点复位自保解除。3线路保护环节。短路保护。短路时通过熔断器FU的熔体熔断切开主电路；过载保护。通过热继电器FR实现。由于热继电器的热惯性比拟大, 即使热元件上流过几倍额定电流的电流, 热继电器也不会立

7、即动作。因此，在电动机起动时间不太长的情况下, 热继电器经得起电动机起动电流的冲击而不会动作。只有在电动机长期过载下FR才动作, 断开控制电路, 接触器KM 失电, 切断电动机主电路, 电动机停转, 实现过载保护；欠压和失压保护。当电动机正在运行时, 如果电源电压由于某种原因消失,那么在电源电压恢复时, 电动机就将自行起动, 这就可能造成生产设备的损坏, 甚至造成人身事故。对电网来说，同时有许多电动机及其他用电设备自行起动也会引起不允许的过电流及瞬间网络电压下降。为了防止电压恢复时电动机自行起动的保护叫失压保护或零压保护。当电动机正常运转时, 电源电压过分地降低将引起一些电器释放, 造成控制线

8、路不正常工作, 可能产生事故；电源电压过分地降低也会引起电动机转速下降甚至停转。因此需要在电源电压降到一定允许值以下时将电源切断,这就是欠电压保护。欠压和失压保护是通过接触器KM 的自锁触点来实现的。在电动机正常运行中, 由于某种原因使电网电压消失或降低, 当电压低于接触器线圈的释放电压时, 接触器释放, 自锁触点断开, 同时主触点断开, 切断电动机电源，电动机停转。如果电源电压恢复正常, 由于自锁解除, 电动机不会自行起动, 防止了意外事故发生。只有操作人员再次按下SB2后, 电动机才能起动。控制线路具备了欠压和失压的保护能力以后, 有如下三个方面优点: 防止电压严重下降时电动机在重负载情况

9、下的低压运行； 防止电动机同时起动而造成电压的严重下降；防止电源电压恢复时, 电动机突然起动运转, 造成设备和人身事故。1.2 三相鼠笼式异步电动机降压起动线路鼠笼式异步电动机采用全压直接起动时，控制线路简单, 维修工作量较少。但是，并不是所有异步电动机在任何情况下都可以采用全压起动。这是因为异步电动机的全压起动电流一般可达额定电流的4倍 7倍。过大的起动电流会降低电动机寿命，致使变压器二次电压大幅度下降，减少电动机本身的起动转矩，甚至使电动机根本无法起动，还要影响同一供电网路中其它设备的正常工作。如何判断一台电动机能否全压起动呢? 一般规定，电动机容量在10kW 以下者，可直接起动。10kW

10、 以上的异步电动机是否允许直接起动，要根据电动机容量和电源变压器容量的比值来确定。对于给定容量的电动机，一般用下面的经验公式来估计。Iq / Ie3 /4+ 电源变压器容量( kVA ) / 4 电动机容量( kVA) 式中Iq 电动机全电压起动电流( A )；Ie电动机额定电流( A) 。假设计算结果满足上述经验公式， 一般可以全压起动，否那么不予全压起动，应考虑采用降压起动。有时，为了限制和减少起动转矩对机械设备的冲击作用，允许全压起动的电动机，也多采用降压起动方式。鼠笼式异步电动机降压起动的方法有以下几种：定子电路串电阻( 或电抗) 降压起动、自耦变压器降压起动、Y 降压起动、降压起动等

11、。使用这些方法都是为了限制起动电流，一般降低电压后的起动电流为电动机额定电流的2倍 3倍， 减小供电干线的电压降落，保障各个用户的电气设备正常运行。1.2.1 自耦变压器降压启动：自耦变压器降压启动是指启动电动机时，利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压, 待电动机启动完毕后, 再使电动机与自耦变压器脱离， 在全电压下正常运行。1.2.2 自耦变压器降压启动Y 降压起动：Y 降压起动是指启动电动机时, 把定子绕组接成星形, 待电动机启动完毕后再将电动机定子绕组改接为三角形, 使电动机在全电压下运行。Y-降压启动方法只适用于接线的电动机, 而且启动时接成星形, 其启动电流数值是三角形

12、接线直接全电压启动时启动电流的三分之一, 所以电动机容量不能大, 否那么会启动困难。 绕线式异步电动机的启动1.3.1 转子串电阻启动：绕线转子异步电动机转子串入适宜的三相对称电阻。既能提高起动转矩, 又能减小起动电流。如要求起动转矩等于最大转矩, 那么Sm = 1。为缩短起动时间, 增大整个起动过程的加速转矩, 使起动过程平滑些, 把串接的起动电阻逐步切除。优点：减少启动电流, 启动转矩保持较大范围, 需重载启动的设备如桥式起重机、卷扬机等。缺点：启动设备较多, 一局部能量消耗在启动电阻且启动级数较少。1.3.2 频敏变阻器启动：频敏变阻器是一种有独特结构的新型无触点元件。其外部结构与三相电

13、抗器相似, 即有三个铁芯柱和三个绕组组成, 三个绕组接成星形, 并通过滑环和电刷与绕线式电动机三相转子绕组相接。当绕线式电动机刚开始启动时, 电动机转速很低, 故转子频率f2 很大接近f1, 铁心中的损耗很大, 即等值电阻Rm 很大, 故限制了启动电流, 增大了启动转矩。随着n的增加, 转子电流频率下降f2 = sf1) , Rm 减小, 使启动电流及转矩保持一定数值。频敏变阻器实际上利用转子频率f2的平滑变化到达使转子回路总电阻平滑减小的目的。启动结束后, 转子绕组短接, 把频敏变阻器从电路中切除。由于频敏变阻器的等值电阻Rm 和电抗Xm 随转子电流频率而变, 反响灵敏, 故叫频敏变阻器。另

14、外补充说明一点, 这是在沙特才新接触的问题。本地低压电分为三相220 伏和三相380 伏。为此三相异步电动机起动及运行Y起动特例不允许, 此类电机用于三相220伏电压三角形接线, 用于三相380伏电压必须星型接线。 结论总之, 三相电动机的起动及控制线路看似简单, 确实生产及施工中起着重要作用。作为我们技术人员更要注意，把好电机启动和控制线路关, 充分领会三项异步电机启动及线路控制原理去指导实际。2 三相异步电动机的制动三相异步电动机除了运行于电动状态外,还时常运行于制动状态。运行于电动状态时，Tem与n同方向,Tem是驱动转矩, 电动机从电网吸收电能并转换成机械能从轴上输出，其机械特性位于第

15、一或第二象限。运行于制动状态时，Tem与n反方向，Tem是制动转矩，电动机从轴上吸收机械能并转换成电能，该电能或消耗在电机内部，或反响回电网，其机械特性位于异步电动机制动的目的是使电力拖动系统快速停车或者使拖动系统尽快减速,对于位能性负载,制动运行可获得稳定的下降速度。通常电动机的制动方法有机械制动和电磁制动两种,电动机制动时要求: 要有足够大的制动转矩和较小的制动电流；要求制动可靠，停车准确，制动时具有平滑性；制动过程中能量消耗最少；制动时间最短。通常制动方法有三种: 反接制动，包括电源反接制动和倒拉反接制动；能耗制动； 回馈制动(再生发电制动)。2.1 电源反接制动和倒拉反接制动1电源反接

16、制动。为了使正常运行的电动机快速停车或反转, 只要改接三相电源的相序即可，也就是将电动机引出的三相引出线任意调换两个引出线位置再接到电源上, 那么使电动机定子旋转磁场反转, 使转子电动势和电流反向流动, 从而产生与转向相反的自动转矩, 反接制动原理图如图2 所示。这时电动机的转差率S 1, 输出功率P2 0, 负载向电动机输入机械功率, 而电源继续输入电磁功率, 这些功率要消耗在转子上, 为限制电流, 要串入附加电阻, 附加电阻的大小按下式计算:式中: k制动系数, 当制动电流时, k 取0.13； 时, k 取1.5；相电压V；全压起动时的起动电流( A) 。图2 反接制动原理图( 2) 倒

17、拉反接制动。起重机在吊物时, 如果重物较重, 电动机不但吊不起来, 重物反而使电动机转速降低, 甚至转速为零或倒转, 这就是倒拉反接制动状态。电动机拖动重物上升, 电动机是处于电动运行状态，电磁转矩与转速方向相同, 当重物较重, 重物构成的转矩大于电磁转矩时, 电动机将要反转, 但电动机的电磁转矩方向未变, 所以是制动状态。通常反接制动方法用在小容量电动机上和快速停车的场合, 这种制动方法的优点是设备简单、价格低廉、调整方便, 但由于制动时冲击较大, 制动能量也大, 准确度不高, 所以不适于大中型电动机使用。2.2 能耗制动 能耗制动方法是将正常运行的电动机, 突然从电源上切断, 并将电动机定

18、子绕组任意两相出线端接到直流电源上, 那么直流电源将在定子内形成固定磁场, 转子靠惯性旋转并切割此固定磁场, 在转子绕组中感生电动势和转子电流, 此电流与固定磁场相互作用, 便产生电磁转矩, 这个电磁转矩与转子转动方向相反,到达制动状态, 转子动能消耗在转子电阻内, 这个过程就是电动机能耗制动过程。能耗制动原理图如图3 所示。图3􀀁 能耗制动原理图能耗制动时, 调节直流电流的大小, 可调节制动转矩的大小; 对于线绕转子电动机, 还可串入大小不同的电阻于转子回路内, 来调节制动转矩。能耗制动时, 所需的直流电流和直流电压可按下式计算: 直流电压的计算为: 直流电流的计算为: 笼

19、型电动机为: 绕线转子电动机为: 或式中: I0电动机空载电流A ，IN 电动机额定电流A；U、I分别为直流电压和直流电流；接入直流电源的定子绕组在15 时电阻值。线绕转子电动机能耗制动时外加制动电阻的计算, 即式中: U2N 子额定电压(V)； I2N转子额定电流( A)； SN 额定转差率。2.3 回馈制动回馈制动也叫再生发电制动。起重机下放重物时的回馈制动原理图如图4 所示。当起重机下放重物时，如果重物很重，转子转速超过电动机的同步转速时(即S 0) , 那么转子绕组感应电动势和电流的方向改变, 这时电磁转矩方向也改变, 并与转子转向方向相反, 起到制动作用, 限制重物下降的速度。可使绕

20、线电动机在一定负载下能得到稳定下放速度, 在转子中应串入适当的回馈制动电阻, 可按下式计算:图4 重物下放时的回馈制动式中：R回回馈制动电阻()；r2转子绕组相电阻()；|SL|实际运行转速下的转差率绝对值；SN额定转差率；TN电动机额定转矩( N m) ；TL负载转矩(N m) 。2.4 结论总之, 三相电动机的制动原理看似简单, 但作为技术人员，要能够在实际生产及施工中运用自如的话，就要充分领会三相异步电动机的制动原理。参考文献1 唐介. 电机与拖动M. 北京: 高等教育出版社, 2003.2 汤天浩. 电机与拖动根底M. 北京: 机械工业出版社, 2004.3 陈小芹. 浅析ZYQ系列自动电液变阻起动器的运用J . 企业技术开发, 2001(7): 26- 27. 4 易沅屏. 电工学M. 北京: 高等教育出版社, 1994.5 张安泰. 电路与电机M. 北京: 机械工业出版社, 1996.