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普通
车床
控制电路
设计
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毕业设计(论文)-普通车床控制电路的设计,普通,车床,控制电路,设计
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西安文理学院本科毕业设计(论文)中期检查表题目普通车床控制电路的设计学生姓名王敏学号08102080238专业名称机械设计制造及其自动化指导教师任顺英检查时间2012410班级08机电2班毕业设计(论文)进展情况通过对车床控制线路设计的相关资料的学习,以及对整个设计的了解,现基本完成以下设计工作1完成车床控制的设计与分析。此部分包含两部分内容分别是主电路的和具体控制电路的设计。能够比较理想的实现预期功能,比如电动机的正反转控制电路是由自保电路和互锁电路组成的,既安全又便于操作。2完成车床的一些附载功能的实现包括照明电路,失压保护,过载保护,短路保护以及冷却等功能。3机床重要参数的确定包括电动机类别、型号的选择,电器元件的型号选择,如熔断器,交流接触器,热继电器等。还有车床的功率,生产能力的计算等。下一步设计工作内容是用MULTISIM仿真软件绘制设计图身上并进行模拟仿真,如有错误,继续修改完善,直至无误。指导教师意见签字年月日教研室意见签字年月日题目:普通车床控制线的设计系院:物理与机械电子工程学院班级:08级机械2班姓名:王敏学号:08102080238,车床主要功能分析,主轴电动机M1的正反转控制:由电路的自保电路和互锁电路组成。其中交流接触器KM1对应正转开机,KM2对应反转开机。进给电动机M2的控制,即刀架快速移动的控制:由转动刀架手柄(行程开关)实现刀架的快速移动。冷却泵电动机M3的控制:当M1和M2工作时,M3就要工作,提供冷却液,M1和M2停止工作时则冷却泵电动机停止工作。提供必要的保护装置:过载保护、失压保护、短路保护以及电源指示灯L1,照明装置:照明灯L2。,电气原理图及其工作原理,主电路:,主电路控制原理:,如电气原理图所示的主电路中有三台电动机的驱动电路,合上电源隔离开关QS将三相电源引入,若交流接触器KM1的主触点闭合,则电机M1直接正向启动运行;在交流接触器KM2主触点闭合时,则电机M1反向启动运行,在交流接触器KM3主触点闭合时,则电机M2直接启动运行;在交流接触器KM4主触点闭合时,电机M3直接启动运行。 本车床采用总开关QS来控制整个车床电路的开闭,各个电动机采用继电器控制。在正常工作中最多有三个电动机同时工作,为了更好起到保护作用,在每个电机各自电路中都加入熔断器和热继电器,保证设备的安全 。,控制电路:,控制原理:,电动机M1正转启动:按下SB2,SB2闭合-SB2断开,(SB2和SB2为复合按钮,构成启动时的互锁)-交流接触器KM1得电(此时反转回路中常闭触点KM1断开,KM1和 KM1构成运行时的互锁)-电路接通,常开触点KM1闭合,进入自保状态-电动机M1正转启动。 电动机M1正转停止:断开常闭触电SB1-电路断电-各触点回复原位-电动机正转停止。 电动机M1反转启动:按下SB3,SB3闭合-SB3断开,(SB3和SB3为复合按钮,构成启动时的互锁)-交流接触器KM2得电(此时正转回路中常闭触点KM2断开,KM2和 KM2构成运行时的互锁)-电路接通,常开触点KM2闭合,进入自保状态-电动机M1反转启动。 电动机M1反转停止:断开常闭触电是SB1-电路断电-各触点回复原位-电动机反转停止。,进给电动机M2由人来控制刀架手柄ST1的开闭开接通或者断开KM3,从而实现电动机M2的工作或者停止。 电动机M1和M2二者之一中任一电动机工作时,冷却泵电动机都应处于启动状态。因为M1和M2由KM1、KM2、KM3控制的,所以M3也应该受到上述三个交流接触器的控制。当KM1、KM2、KM3任一处于工作状态时,KM4接通,即可确保冷却液的供应。考虑到该电路可能因为KM1、KM2、KM3接触不良导致KM4一直工作,所以在控制回路中加入了动断开关SQ2以便在出现故障时切断电路 照明和冷却装置类似,它们都要求在车床工作时进行工作,以保证工作的顺利和安全, 所以当KM1、KM2、KM3任一处于工作状态时,电路接通,照明设备启动。考虑到如果天气较好,不需要照明,所以加入动断开关SQ1,以便在不需要时切断电路,节省资源。 电路中还设计了电源指示灯L1,即车床接通电源后,指示灯就会发亮,从而很好的起到安全警示作用。 在控制电路中采用的自锁和互锁,就是确保正反转电路不会同时接通,确保电机安全。同时加入了熔断器和热继电器起到了保护作用。,总结,本设计通过顺利完成了车床的主电路和控制电路的设计分析,初步实现了所要求的车床的基本功能。 同时在这次设计中,使我明白了自己以前所学的知识太理论化了,要把所学的知道赋予实践,才能融会贯通。同时明白自己要学的知识还很多,以前总觉得自己什么都懂,什么都会,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我明白了学习是一个长期积累的过程,在以后的工作和生活中都应不断的学习,努力提高自己的专业知识和综合素质。 这篇论文的写作以及线路设计的过程,也是我越来越认识到自己知识与经验缺乏的过程。虽然,我尽可能地收集材料,竭尽所能运用自己所学的知识进行论文写作,但论文还是存在许多不足之处,功能并不完备,还有待改进。请各位评委老师多批评指正,让我在今后的学习中学到更多。,Thank you for your attention,the end,西安文理学院本科毕业设计(论文)任务书题目普通车床控制线路的设计学生姓名王敏学号08102080238专业班级08机电2班指导教师任顺英职称讲师教研室机械毕业设计(论文)任务与要求任务普通车床控制线路的设计应由三大部分组成(1)主电路部分,包括电机的正转反转。顺序控制等;(2)辅助电路部分包括继电器等各类控制元件;(3)保护电路灯光保护,过载保护等。要求1、收集并整理关于车床控制线路相关资料,并学习相关理论知识。2、确定各部分设计方案,并对各部分进行设计;3、利用仿真软件对该设计进行仿真修改,最后进行实验,直至无误。4、完成相关图文表达,撰写毕业论文。毕业设计(论文)工作进程起止时间工作内容第12周第36周第78周第910周第11周第12周查(借)阅资料,学习普通车床控制设计的基础理论和知识,了解所设计控制的功能目的和意义,撰写开题报告。对各个部分的功能任务和方案进行了解,控制线路有初步设计。完善各部分的控制线路设计。利用仿真软件MULTISIM对设计的控制电路进行仿真调试,有错误的进行修改完善。再利用现有资源进行实验。撰写设计论文,论文定稿整理答辩资料,进行毕业答辩。开始日期2012110完成日期2012511教研室主任(签字)系主任(签字)西安文理学院本科毕业设计(论文)开题报告题目普通车床控制线路的设计学生姓名王敏学号08102080238专业名称机械设计制造及其自动化指导教师任顺英开题时间2012226班级08级2班一、选题目的和意义本课题是研究车床线路控制的总体设计,通过对该课题的研究,了解车床内部结构并运用所学知识完成车床线路的设计。本课题的设计重点在于主电路的设计,设计时须对车床各种运转方式按具体情况,从设计到仿真再到实验,设备造价,传动效率和电耗的大小,使用和维修等多方面进行综合分析和对比,最后确定设计方案。车床的线路控制设计是典型的机电一体化课题,通过毕业设计可使所学机械学、力学、电工学知识得到综合应用。结构设计及控制系统设计能力都能受到训练,可有力的提高学生的分析问题、解决问题能力及机电一体化水平。此设计的技术经济指标高低对于机械加工企业具有十分重要的意义。二、本课题在国内外的研究状况及发展趋势在国内,机床发展已有多年的历史,其科研和生产都具有相当的基础,应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新,进行技术改造,提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。它的特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大,并使产品生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺,研制新产品,由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,满足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备。在国外,据专家分析,机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。国外的加工中心,主轴转速可达1000020000R/MIN,最高进给速度可达2060M/MIN;复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时,加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外,产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化,满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用,信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高,操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改,对运转状况进行监控并积累有关数据;通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。随着科技日新月异的发展,车床的装备应该向着高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用方向发展。三、主要研究内容1、对各个部分的功能任务和方案进行了解,控制线路有初步设计。2、根据机床的主要功能,确定各部分设计方案,即对主电路、辅助电路和保护电路进行设计;3、利用仿真软件MULTISIM对设计的控制电路进行仿真调试,有错误的进行修改完善。再利用现有资源进行实验。4、进行实验,直至无误。5、完成相关图文表达,撰写毕业论文。指导教师意见及建议签字年月日教研室审核意见签字年月日注此表前三项由学生填写后,交指导教师签署意见,经教研室审批后,才能开题。西安文理学院物理与机械电子工程学院本科毕业设计(论文)题目普通车床控制线路的设计专业班级08级机械设计制造及其自动化2班学号08102080238学生姓名王敏指导教师任顺英设计所在单位西安文理学院2012年5月普通车床控制线路的设计摘要车床是机械加工中使用最广泛的金属切削机床,它可以用于切削各种工件的外圆、内孔、端面、螺纹、螺杆以及车削定型表面等。现代生产机械多采用机械、电气、液压、气动相结合的控制技术。其中电气控制技术起联接中枢作用,应用最为广泛。本设计的主要任务是依据车床的工作情况确定其传动形式和控制方案,从而选择所用的电动机和电气元件,如交流接触器,继电器,熔断器等,进一步设计其电气控制线路,并能对控制线路进行分析维护。本设计通过顺利完成了车床的主电路和控制电路的设计分析,初步实现了所要求的车床的基本功能。关键词车床,电动机,控制电路,交流接触器。THEDESIGNOFORDINARYLATHECONTROLCIRCUITABSTRACTTHELATHEISTHEMOSTWIDELYUSEDINMACHININGMETALCUTTINGTOOLS,ITCANBEUSEDFORCUTTINGALLKINDSOFTHEOUTERCIRCLE、HOLE、END、THREAD、SCREW、ANDTURNINGSHAPINGSURFACEANDSOONMODERNPRODUCTIONMACHINERYMOSTLYUSESTHECONTROLTECHNOLOGYOFTHECOMBINATIONOFMECHANICALTECHNOLOGY、ELECTRICALTECHNOLOGY、HYDRAULICTECHNOLOGY、ANDPNEUMATICTECHNOLOGYAMONGTHEMTHEELECTRICALCONTROLTECHNOLOGYISONTHECENTRALROLEOFCONNECTION,WHICHISTHEMOSTWIDELYUSEDTHEMAINTASKOFTHISDESIGNISBASEDONTHELATHEWORKTODETERMINETHEFORMOFTRANSMISSIONANDCONTROLSCHEME,SOASTOSELECTTHEMOTORANDELECTRICALCOMPONENTS,SUCHASACCONTACTORS,RELAYS,FUSES,FURTHERDESIGNTHEELECTRICCONTROLCIRCUIT,ANDTHECONTROLCIRCUITANALYSISMAINTENANCE。THISDESIGNTHROUGHSUCCESSFULLYCOMPLETEDTHELATHEOFTHEMAINCIRCUITANDCONTROLCIRCUITDESIGNANALYSIS,ANDTHENPRELIMINARYREALIZEDTHEREQUIREMENTSOFTHEBASICFUNCTIONSOFTHELATHEKEYWORDSLATHE,ELECTRICMOTOR,CONTROLCIRCUIT,ACCONTACTOR目录目录第一章绪论111选题目的和意义112本课题概述及其国内外发展趋势1第二章车床简介321功能描述322需求分析4221主轴电动机M1控制分析4222进给电动机M2的控制分析4223冷却泵电动机M3的控制分析4224照明装置控制分析4225电源指示灯L1423具体功能4第三章电动机简介631电动机简介632电动机的正反转控制原理7321电动机正反转控制电路的概念及其电路7322电动机正反转控制电路的电路图及其工作原理8第四章主电路、控制电路及其设计原理1141主电路设计及其原理11411主电路设计11412主电路设计原理1142控制线路设计及其原理12421控制电路设计12422控制电路设计原理1243电路中的保护环节14第五章主要元器件的选择1551主要元件的选择及其明细表1552系统元器件的选择17目录521交流接触器的选择17522保护电器的选择17第六章MULTISIM软件简介1961软件简介1962使用方法简介21第七章车床变频调速设计2671普通齿轮调速与变频调速的比较2672三相异步电机变频调速的工作原理27721交流变频调速器27722交流变频调速器基础知识28723变频器的主要外接电路2973车床的变频调速31731主运动的负载性质31732系统框图31第八章常见故障分析3281常见故障分析32811电动机M不能启动32812电动机M断相运行32813电动机启动后不能自锁33814电动机不能停止33815电动机M运行中突然停车33816电动机过热33817其他常见问题及其原因35总结37致谢38参考文献39附录一40附录二41西安文理学院本科毕业设计(论文)第页1第一章绪论11选题目的和意义本课题是研究车床线路控制的总体设计,通过对该课题的研究,了解车床内部结构并运用所学知识完成车床线路的设计。本课题的设计重点在于主电路的设计,设计时须对车床各种运转方式按具体情况,从设计到设备造价,传动效率和电耗的大小,使用和维修等多方面进行综合分析和对比,最后确定设计方案。车床的线路控制设计是典型的机电一体化课题,通过毕业设计可使所学机械学、力学、电工学知识得到综合应用。结构设计及控制系统设计能力都能受到训练,可有力的提高学生的分析问题、解决问题能力及机电一体化水平。此设计的技术经济指标高低对于机械加工企业具有十分重要的意义。12本课题概述及其国内外发展趋势随着制造业对机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步,我国的机床业的科学技术含量也得到了较大的发展,虽然目前我国是机床生产大国,但我国离机床制造强国还差很远,国产机床的发展仍然还难以支撑国民经济和国防军工的需要,与世界先进水平相比差距仍然十分明显。一我国的产品与中国市场需求反差较大,产品结构亟待快速调整。国产高档数控机床在品种、水平和数量上远远满足不了国内发展需求。尽管近几年国产机床市场销售量不断提高,但是进口的机床在国内还是占有较大的市场。二是国产功能部件和数控系统发展滞后,成为数控机床产业发展的瓶颈,尤其是为高档数控机床配套的关键功能部件和数控系统。三是机床制造企业技术装备水平不高,企业的自主创新能力不强,中国机床企业的地位、工业化水平和品牌影响力要想变强,就必须走自主创新的道路。我国是一个制造大国,机床业的发展关系到我国的经济发展,我们应该在加大我国传统机床发展速度的同时积极利用先进的技术手段大力发展数控机床。力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变,实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。在国内,机床发展已有多年的历史,其科研和生产都具有相当的基础,应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新,进行技术改造,提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。它的特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自自动线几乎都是从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大,并使产品的生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺,研制新产品,西安文理学院本科毕业设计(论文)第2页由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,满足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备。在国外,据专家分析,机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。国外的加工中心,主轴转速可达1000020000R/MIN,最高进给速度可达2060M/MIN;复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时,加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用,信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高,操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改,对运转状况进行监控并积累有关数据;通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。随着科技日新月异的发展,车床的装备应该向着高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用方向发展。西安文理学院本科毕业设计(论文)第3页第二章车床简介21功能描述图21普通卧式车床结构简图车床由主轴运动和刀具进给运动完成切削加工,车床的主轴、冷却泵、刀架快速移动均由三相异步电动机拖动。该车床的切削加工包括主运动,进给运动和辅助运动。主运动既为工件的旋转运动,由主运动通过卡盘和顶尖带动工件旋转。进给运动即为刀具的直线运动,由进给箱调节加工时的纵向或横向进给。辅助运动完成刀架的快速移动及工件的夹紧,放松等。主轴的旋转运动由主电动机,经传动机构实现。机床车削加工时,要求车床主轴能在较大范围内变速。通常根据被加工零件的材料性能、零件尺寸精度要求、车刀材料、冷却条件及加工方式等来选择切削速度,采用机械变速方法。车床纵、横两个方向的进给运动由主轴变速箱的输出轴,经挂轮箱、进给箱、光杆传入溜板箱而获得,其运动方式有手动与机动两种。根据切削加工工艺的要求和车床的基本功能,确定控制线路方案为主轴的正反转由主轴电动机的正反转控制来实现,进给电动机由刀架手柄控制,冷却泵电动机则要在车床工作时就要工作。调速采用机械齿轮变速方法。中小型车床采用直接启动的方法。除此之外,并要具有必要的保护环节,如失压保护,过载保护,短路保护等和辅助的照明装置。西安文理学院本科毕业设计(论文)第4页22需求分析221主轴电动机M1控制分析主轴电动机带动工件旋转,要求电动机可以进行正转和反转调节,而开机过程中,为达到一定目的,也有一定可能需要在启动时就为反转。所以对于电动机M1的控制,要求有两个启动按钮分别对应正转开机和反转开机。其中交流接触器KM1对应正转开机,KM2对应反转开机。222进给电动机M2的控制分析进给电动机由刀架手柄控制启动,当启动后电动机M2转动,由于刀具的运转状态调整由进给箱调节,所以M2本身由刀架手柄控制启动与停止即可。在刀具工作时,主轴电动机的状态不能确定,所以M2电动机的工作不应该受到M1的限制,所以两个的工作状态是独立的。223冷却泵电动机M3的控制分析冷却泵电动机的作用就是在车床工作时提供冷却液给车床降温,起到润滑保护作用。所以只要车床工作,冷却泵电动机就必须一直启动。所谓车床工作,即电动机M1和M2工作,所以上述二者之一中任一电动机工作时,冷却泵电动机都应处于启动状态。同时,考虑到电路的故障问题,导致电动机一直工作,也在控制回路中加入开关在必要时切断电路。224照明装置控制分析照明和冷却装置类似,它们都要求在车床工作时进行工作,以保证工作的顺利进行和安全,所以照明装置的要求和冷却泵电动机一致,即当电动机M1和M2工作时,照明装置必须启动。所以二者之一中任一电动机工作时,照明装置都应处于启动状态。考虑到天气情况,有时不需要照明,所以也必须设置必要的开关,在不需要时切断电路,以节省资源。由于工厂为三相交流电,线电压为380V,而一般照明电压的额定电压为220V或者更低,所以设计照明装置时,应适当采用变压器降压。225电源指示灯L1电路中还设计了电源指示灯L1,即车床接通电后,指示灯就会发亮。起到安全警示作用。西安文理学院本科毕业设计(论文)第5页23具体功能主轴电动机M1的正反转控制由电路的自保电路和互锁电路组成。西安文理学院本科毕业设计(论文)第5页进给电动机M2的控制,即刀架快速移动的控制由转动刀架手柄(行程开关)实现刀架的快速移动。冷却泵电动机M3的控制当M1和M2工作时,M3就要工作,提供冷却液,M1和M2停止工作时则冷却泵电动机停止工作。提供必要的保护装置过载保护、失压保护、短路保护以及电源指示灯L1,照明装置照明灯L2。西安文理学院本科毕业设计(论文)第6页第三章电动机简介31电动机简介电动机是一种把电能转变为机械能的机械。它的基本原理是利用带电导体和磁场间的相互作用把电能变为机械能。电动机结构主要包括两部分转子和定子。转子为电动机的旋转部分,由转轴座组成,导体绕组的排列方式决定电动机的类型及其特性。电动机是一种旋转式电动机器,它将电能转变为机械能,它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。图31常用电动机外形图图32电动机内部图在定子绕组旋转磁场的作用下,其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。这些机器中有些类型可作电动机用,也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动,这种电动机称为转子电动机;也有作直线运动的,称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大,从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便,具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力,能满足各种运行要求;电动机的工作效率较高,又没有烟尘、气味,不污染环境,噪声也较小。由于它的一系列优点,所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设图33电动机内部结构图备等各方面广泛应用。1821年英国科学西安文理学院本科毕业设计(论文)第7页家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。最先制成电动机的人,据说是德国的雅可比。他于1834年前后制成了一种简单的装置在两个U型电磁铁中间,装一六臂轮,每臂带两根棒型磁铁。通电后,棒型磁铁与U型磁铁之间产生相互吸引和排斥作用,带动轮轴转动。后来,雅可比做了一具大型的装置,安在小艇上,用320个丹尼尔电池供电。1838年小艇在易北河上首次航行,时速只有22公里,与此同时,美国的达文波特也成功地研制出驱动印刷机的电动机,印刷过美国电学期刊电磁和机械情报。但这两种电动机都没有多大商业价值,用电池作电源成本太大,不实用。1888年南斯拉夫出生的美国发明家特斯拉发明了交流电动机。它是根据电磁感应原理制成,又称感应电动机,这种电动机结构简单,使用交流电,无需整流,无火花,因此被广泛应用于工业的家庭电器中交流电动机通常用三相交流供电。图34电动机电磁转化结构图交流换向器电动机,即转子具有换向器的交流电动机。因它既可用于交流又可用于直流,故称作交直流两用电动机或通用电动机,多用于家用电器。此外,AOB25系列电泵主要供机床上作为输送冷却液及润滑系统循环专用,电泵外形美观,结构新颖,当邮箱中冷却液满溢时,仍能保证电泵使用安全可靠。该系列油泵电机是由封闭自冷的三相异步电动机和单级离心泵组合而成,主要是给一般机床或其它设备输送循环冷却液冷动液为肥皂水,苏打水,乳化夜,轻矿物油和其它无严重腐蚀性的液体该系列泵效率高,体积小,重量轻,运行平稳,安全可靠。32电动机的正反转控制原理321电动机正反转控制电路的概念及其电路使电动机从正向旋转到反向旋转,以及从反向旋转到正向旋转的运动行程控制称为电动机的正反转控制电路。电动机的正反转控制电路,在使机械和设备进行上下,左右和前后运动时作为动力源使用。电动机的正反转控制电路,例如门扇的自动开关控制、窗帘的自动开关控制、电梯的自动升降控制等都采用了这种控制电路。西安文理学院本科毕业设计(论文)第8页对于电动机(三相感应电动机)来说,在改变其旋转方向时,电动机的三条引线中有两条与电源的输入线需要改变连接方式。电动机的U、V、W与R、S、T相对应,设R与U相,S与V相和T与W相连接时,电动机正转。例如,当把上述连接中的R相与T相进行调换,即将三相交流电源的R、S、T相中的两相进行调换,使其成为R与W,T与U那样的电动机接线连接形式,那么电动机就会反方向旋转。当电机的正转信号和反转信号同时输入时,因为会发生电源的短路事故,所以备有防止同时加入两种信号的互锁装置。图35电动机的正转电路图36电动机的反转电路322电动机正反转控制电路的电路图及其工作原理控制线路三相异步电动机接触器联锁的正反转控制的电气原理图如图33所示。线路中采用了两个交流接触器,即正转用的交流接触器KM1和反转用的交流接触器KM2,它们分别由正转按钮SB2和反转按钮SB3控制。这两个交流接触器的主触头所接通的电源相序不同,KM1按L1L2L3相序接线,KM2则对调了两相的相序,即L3L2L1,符合了电动机的正反转控制原理。即在改变其旋转方向时,电动机的三条引线中有两条与电源的输入线需要改变连接方式。转化为控制线路则如下图所示。控制电路有两条,一条由按钮SB2和交流接触器KM1线圈等组成的正转控制电路;另一条由按钮SB3和交流接触器KM2线圈等组成的反转控制电路。这两条控制线路西安文理学院本科毕业设计(论文)第9页在电动机工作时不能同时接通,否则就会损坏电动机。西安文理学院本科毕业设计(论文)第页9图37电动机的正反转控制电路控制原理正转当按下正转启动按钮SB2后,电源相通过热继电器FR的动断接点、停止按钮SB1的动断接点、正转启动按钮SB2的动合接点、反转交流接触器KM2的常闭辅助触头、正转交流接触器线圈KM1,使正转接触器KM1带电而动作,其主触头闭合使电动机正向转动运行,并通过接触器KM1的常开辅助触头自保持运行。反转启动过程与上面相似,即当按下反转启动按钮SB3后,电源相通过热继电器FR的动断接点、停止按钮SB1的动断接点、正转启动按钮SB3的动合接点、正转交流接触器KM1的常闭辅助触头、反转交流接触器线圈KM2,使反转接触器KM2带电而动作,其主触头闭合使电动机正向转动运行,并通过接触器KM2的常开辅助触头自保持运行。要明白不同的是接触器KM2动作后,调换了两根电源线U、W相(即改变电源相序),从而达到反转目的。互锁原理西安文理学院本科毕业设计(论文)第页10接触器KM1和KM2的主触头决不允许同时闭合,否则造成两相电源短路事故。为了保证一个接触器得电动作时,另一个接触器不能得电动作,以避免电源的相间短路,就在正转控制电路中串接了反转接触器KM2的常闭辅助触头,而在反转控制电路中串接了正转接触器KM1的常闭辅助触头。当接触器KM1得电动作时,串在反转控制电路中的KM1的常闭触头分断,切断了反转控制电路,保证了KM1主触头闭合时,KM2的主触头不能闭合。同样,当接触器KM2得电动作时,KM2的常闭触头分断,切断了正转控制电路,可靠地避免了两相电源短路事故的发生。这种在一个接触器得电动作时,通过其常闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作的作用叫联锁(或互锁)。实现联锁作用的常闭触头称为联锁触头(或互锁触头)西安文理学院本科毕业设计(论文)第页11第四章主电路、控制电路及其设计原理41主电路设计及其原理411主电路设计图41主电路设计图412主电路设计原理如电气原理图所示的主电路中有三台电动机的驱动电路,合上电源隔离开关QS将三相电源引入,若交流接触器KM1的主触点闭合,则电机M1直接正向启动运行;在交流接触器KM2主触点闭合时,则电机M1反向启动运行,在交流接触器KM3主触点闭合时,则电机M2直接启动运行;在交流接触器KM4主触点闭合时,电机M3直接启动运行。本车床采用总开关QS来控制整个车床电路的开闭,各个电动机采用继电器控制,即交流接触器控制。在正常工作中最多有三个电动机同时工作,由于电动机额定功率很大,为了更好起到保护作用,在每个电机各自电路中都加入熔断器和热继电器,保证设备的安全。西安文理学院本科毕业设计(论文)第12页工厂所用的三相交流电线电压为380V,属于高压,为保护操作者的安全,采用变压器降压来为控制系统提供电能。同时,考虑到照明设备工作的额定电压一般不可能为380V,所以照明设备也由变压器降压来提供电能。42控制线路设计及其原理421控制电路设计图42控制电路设计图422控制电路设计原理主轴电动机M1控制分析电动机的正反转控制电路由自保电路和互锁电路组成。所谓自保电路,是指利用电磁继电器自己的常开触点使电流经过线圈以保持运行的一种电路。自保电路用于即使使电磁继电器的输入信号去除,但仍能使电磁继电器连续运行的情况中。因为输入信号被记忆,所以也称为“记忆电路”。所谓互锁电路,即正转运行时,接触器闭合,同时辅助接点会将反转启动断开,反之亦然。西安文理学院本科毕业设计(论文)第13页电动机M1正转启动合上电源开关,接通SQ3,按下SB2,SB2闭合SB2断开,(SB2和SB2为复合按钮,构成启动时的互锁)交流接触器KM1得电(此时反转回路中常闭触点KM1断开,KM1和KM1构成运行时的互锁)电路接通,常开触点KM1闭合,进入自保状态电动机M1正转启动。电动机M1正转停止断开常闭触电SB1电路断电各触点回复原位电动机正转停止。电动机M1反转启动合上电源开关,接通SQ3,按下SB3,SB3闭合SB3断开,(SB3和SB3为复合按钮,构成启动时的互锁)交流接触器KM2得电(此时正转回路中常闭触点KM2断开,KM2和KM2构成运行时的互锁)电路接通,常开触点KM2闭合,进入自保状态电动机M1反转启动。电动机M1反转停止断开常闭触电是SB1电路断电各触点回复原位电动机反转停止。在控制电路中采用的自锁和互锁,就是确保正反转电路不会同时接通,确保电机安全。同时加入了熔断器和热继电器起到了保护作用。进给电动机M2的控制分析进给电动机M2由人来控制刀架手柄ST1的开闭来接通或者断开KM3,从而实现电动机M2的工作或者停止。进给运动的其他措施完全由进给箱实现。同时加入了熔断器和热继电器起到了保护作用。冷却泵电动机M3的控制分析电动机M1和M2二者之一中任一电动机工作时,冷却泵电动机都应处于启动状态。因为M1和M2由KM1、KM2、KM3控制的,所以M3也应该受到上述三个交流接触器的控制。当KM1、KM2、KM3任一处于工作状态时,KM4接通,即可确保冷却液的供应。考虑到该电路可能因为KM1、KM2、KM3接触不良导致KM4一直工作,所以在控制回路中加入了动断开关SQ2以便在出现故障时切断电路。同时加入了熔断器和热继电器起到了保护作用。照明装置控制分析照明和冷却装置类似,它们都要求在车床工作时进行工作,以保证工作的顺利和安全,所以当KM1、KM2、KM3任一处于工作状态时,电路接通,照明设备启动。考虑到如果天气较好,不需要照明,所以加入动断开关SQ1,以便在不需要时切断电路,节省资源。同时加入了熔断器和热继电器起到了保护作用。电源指示灯L1电路中还设计了电源指示灯L1,即车床接通电源后,指示灯就会发亮,从而很好的起到了安全警示作用。西安文理学院本科毕业设计(论文)第14页43电路中的保护环节短路保护起短路保护作用的是熔断器FU。电路中一旦发生短路事故,熔断器立即熔断,主电路和控制电路都失去电压,电动机马上停转。过载保护起过载保护作用的是热继电器FR。当电动机过载时,它的发热元件发热促使其常闭触头断开,因而接触器线圈断电,主触头断开,电动机停转。为了可靠地保护电动机,常用两个发热元件分别串联在任意两相电源线中。因为,当三相电路中任意一相的熔断器熔断后这种情况一般不易觉察,因为此时电动机按单相异步电动机运行,但还在转动,只是电流增大了,仍保证有一个或两个发热元件在起作用,电动机还可得到保护。失压和欠压保护起失压和欠压保护作用的是交流接触器KM。所谓欠电压保护是指当电动机电源电压降到一定值时自动切断电动机电源的保护;失电压(或者零电压)保护是指运行中的电动机电源断电而停转,而一旦恢复供电时,电动机不至于自行起动的保护。电动机运行中当电源下降,控制电路电源电压相应下降,接触器线圈电压下降,将引起接触器磁通下降,电磁吸力减小,动铁心在反作用弹簧作用下释放,自保触头断开,失去自锁,同时接触器主触头也断开,电动机切断电源,以免电动机因电源电压降低引起电动机电流加大,严重时烧毁电动机。电动机运行时,电源停电,电动机停转。在恢复供电时,由于接触器线圈断电,其主触头与自保触头均已断开,所以主电路和控制电路都不会自行接通,电动机不会自行起动,只有再次按下起动按钮SB方可使电机再起动。失压保护的好处是,当电源电压恢复时,如不重新按下启动按钮,电动机就不会自行转动因自锁触头也是断开的,避免了发生事故。如果不是采用继电接触控制,而是直接用闸刀开关进行控制,由于在停电时往往忽视拉开电源开关,电源电压恢复时,电动机就会自行启动,会发事故。欠压保护的好处是,可以保证异步电动机不在电压过低的情况下运行。西安文理学院本科毕业设计(论文)第15页第五章主要元器件的选择51主要元件的选择及其明细表如表51所示为系统主要元器件的选择参数表51主要元器件的选择及其明细表代号名称型号及规格数量用途M1主轴电动机Y132M4,75KW,1440R/MIN1零件加工M2进给电动机Y90L2,22KW,2840R/MIN1工件进给M3冷却泵电动机AOB25,90W,2800R/MIN1工件冷却FR1热继电器JR1620/2D1M1主电路过载保护FR2热继电器JR1610/2D1M2主电路过载保护FR3热继电器JR1610/2D1M3主电路过载保护KM1交流接触器CJ2020,线圈电压110V1控制M1电机正转KM2交流接触器CJ2020,线圈电压110V1控制M1电机的反转KM3交流接触器CJ2010,线圈电压110V1控制M2电机KM4交流接触器CJ2010,线圈电压110V1控制M3电机FU1熔断器RL1203M1主电路短路保护FU2熔断器RL1103M2总电路短路保护FU3熔断器RL1103M3总电路短路保护FU4熔断器RL1152照明电路保护FU5熔断器RL1151控制电路保护ST1行程开关JWM6111手动控制进给电机M2SB2(2)复合按钮LAY301ZS/11M1电机正转启动西安文理学院本科毕业设计(论文)第16页本设计中主要采用的是Y系列电动机,它是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机,Y系列电机具有效率高,能耗少、噪声低、振动小、重量轻、体积小、性能优良,运行可靠,维护方便等优点。广泛用于工业、农业、建筑、采矿行业的各种无特殊要求的机械设备。如风机、水泵、机床、起重及农副产品加工机械等。该系列电机中心高80355MM。绝缘等级为B级,外壳防护等级IP44,冷却方式IC411。基本安装方式有IMB3、IMB5、IMB35、V1、V3等。工作方式S1连续工作制,环境温度1540,海拔1000米以下。电压380V,频率50HZ。接法3KW及以下为Y接,4KW及以上为接。除此之外还用到了AOB系列电动机,该系列主要供机床上作为输送冷却液及润滑系统循环只用,电泵外形美观,结构新颖,当油箱中冷却液满溢时,仍能保证电泵使用安全可靠。如表52所示为所选电动机的主要参数。表52主轴电机、快进电机、冷却泵电机参数表参数主轴电机M1进给电机M2参数冷却泵电机M3型号Y132M4Y90L2型号AOB25额定电压AC380V50HZAC380V50HZ额定电压AC380V额定电流154A48A油量升/分20额定功率75KW22KW扬程(米)4额定转速14402840最大功率009KW功率因数085086安装尺寸S7连接方式Y/Y安装尺寸M130绝缘等级BE出水管径G1/2SB3(3)复合按钮LAY301ZS/11M1电机反转启动QS断路器AM240,20A1电源引入TC控制电压器JBK2100380V/110V/36V1变配电压L1电源指示灯AD11/B交流36V1电源指示L2照明灯JC1036V,40W灯泡1车床照明西安文理学院本科毕业设计(论文)第17页西安文理学院本科毕业设计(论文)第17页52系统元器件的选择521交流接触器的选择交流接触器是一种频繁应用于工业电气控制,并用按钮或其他方式来控制其通断的自动切换电器。在功能上除了能自动切换外,还具有刀开关类手动开关所不能实现的远距离操作功能和失压(或欠压)保护功能。其生产方便,价格低廉,应用十分广泛。交流接触器由电磁机构,触点系统、灭弧系统、释放弹簧机构、辅助触点及基座等部分组成。其原理是当接触器的电磁线圈通入交流电时,会产生很强的磁场使装在线圈中心的静衔铁吸动动衔铁,当两组衔铁合拢时,安装在动衔铁上的动触点也随之与静触点闭合,使电气线路接通。当断开电磁线圈中的电流时,磁场消失,接触器在弹簧的作用下恢复到断开的状态。在工业电气中,常用交流接触器的型号有CJX8B系列CJ12、CJ20、CJT1CJ10、CJX13TB、3TF系列、CJ40、SMC等系列产品。在这次控制系统硬件的设计中,采用了CJ20系列的交流接触器,其额定电流应在控制电流的114倍之间(或经验公式2PN选择,PN为电动机功率),在此控制主轴电机的KM1、KM2,选取交流接触器型号为CJ2020,线圈电压110V;控制快进电机的KM3控制冷却泵电机KM4和选取交流接触器型号为CJ2010,线圈电压110V。522保护电器的选择熔断器熔断器在电路中主要作短路保护和严重过载保护,用于保护线路。熔断器的熔体串接于被保护的电路中,当通过它的电流小于规定值时,其熔体相当于一根导线,起电气连接作用;当通过它的电流超过规定值(电路发生严重过载或短路时)一定时间后,其熔体自动熔断并切断电路,从而起到保护作用。一般电气控制线路用螺旋式熔断器,其常用的产品有RL1、RL5、RL6、RL7和RL8系列产品,一般选择熔体熔断电流应为电机额定电流的1525倍。则主轴电机电路熔断器选取型号为RL120冷却泵电机电路、快进电机电路熔断器选取型号分别为RL110、RL110控制电路选取型号RL115。热继电器热继电器是利用电流热效应原理来工作的保护电器,具有与电动机容许过载特性相近的反时限保护特性。主要用于电动机的过载保护、断相及电流不平衡运行保护。也常与接触器配合成电池启动器。三相异步电动机在实际运行中,常会遇到因电气或机械原因等引起的过电流过载和断相现象,如果过电流不严重,持续时间西安文理学院本科毕业设计(论文)第18页短,绕组不超过允许温升,这种过电流是允许;如果过电流情况严重,持续时间较长,则会加快电动机绝缘老化,甚至会烧毁电动机,因此,在电动机回路中应设置热继电器保护。选型原则应根据被保护对象的使用条件、工作环境、启动情况、负载性质,电动机的形式以及电动机允许的过载能力等加以考虑。一般原则是使热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之下,并尽可能地接近,以充分发挥电动机的过载能力,同时使电动机在短时过载和启动瞬间56IE不受影响。通常热继电器选取的额定电流应为大于或等于电动机额定电流。整定电流一般为电动机额定电流的10511倍(或按经验公式整定,2PN整定,PN为电动机功率)。主轴电机电路热继电器选取型号为JR1620;快进电机电路热继电器的选型为JR1610,冷却泵电路热继电器选取型号为JR1610。西安文理学院本科毕业设计(论文)第19页第六章MULTISIM软件简介61软件简介随着计算机技术飞速发展,电路设计可以通过计算机辅助分析和仿真技术来完成。计算机仿真在教学中的应用,代替了大包大揽的试验电路,大大减轻验证阶段的工作量;其强大的实时交互性、信息的集成性和生动直观性,为电子专业教学创设了良好的平台,极大地激发了学生的学习兴趣,能够突出教学重点、突破教学难点;并能保存仿真中产生的各种数据,为整机检测提供参考数据,还可保存大量的单元电路、元器件的模型参数。采用仿真软件能满足整个设计及验证过程的自动化。MULTISIM软件是一个专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件。作为WINDOWS下运行的个人桌面电子设计工具,是一个完整的集成化设计环境。MULTISIM计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来,并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。MULTISIM有如下的特点1直观的图形界面整个操作界面就像一个电子实验工作台,绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上,轻点鼠标可用导线将它们连接起来,软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似,测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。仪器仪表栏仿真电源开关菜单栏工具栏元器件栏状态栏电路工作区西安文理学院本科毕业设计(论文)第20页图61MULTISIM软件使用界面2丰富的元器件库MULTISIM大大扩充了EWB的元器件库,包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL和CMOS数字IC、DAC、ADC及其他各种部件,且用户可通过元件编辑器自行创建或修改所需元件模型,还可通过LIT公司网站或其代理商获得元件模型的扩充和更新服务。3丰富的测试仪器除EWB具备的数字万用表、函数信号发生器、双通道示波器、扫频仪、字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪外,MULTISIM新增了瓦特表、失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪。尤其与EWB不同的是所有仪器均可多台同时调用。图62示波器和万用表4完备的分析手段除了EWB提供的直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点一零点分析、传输函数分析、灵敏度分析、最坏情况分析和蒙特卡罗分析外,MULTISIM新增了直流扫描分析、批处理分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频分析等,基本上能满足一般电子电路的分析设计要求。图63网络分析仪和频谱分析仪5强大的仿真能力MULTISIM既可对模拟电路或数字电路分别进行仿真,也可进行数模混合仿真,尤其是新增了射频RF电路的仿真功能。仿真失败时会显示出错信息、提示可能出错的原因,仿真结果可随时储存和打印。西安文理学院本科毕业设计(论文)第21页62使用方法简介1界面介绍1菜单栏提供文件管理,创建电路和仿真分析等所需的各种命令。2工具栏提供常用的操作命令,用鼠标单击某一按钮,可完成其对应的功能。图64工具栏介绍3元器件库栏图65元器件库栏介绍西安文理学院本科毕业设计(论文)第22页4仪器仪表栏图66仪器表栏介绍2元器件库的使用方法1选择元器件2选中元器件并对其进行操作3元器件特性参数3导线1导线的连接2导线的删除3导线的颜色4导线的连接点5在导线中间插入元器件可以非常方便地实现在导线中间插入元器件。选中元器件,用鼠标将其拖至导线上,释放鼠标即可。4仪器仪表使用方法1万用表的使用在万用表控制面板上可以选择电压值、电流值、电阻以及分贝值。参数设置窗口,可以设置万用表的一些参数。图67万用表控制面板2函数信号发生器西安文理学院本科毕业设计(论文)第23页在函数信号发生器中可以选择正弦波、三角波和矩形波三种波形,频率可在1999范围内调整。信号的幅值、占空比、偏移量也可以根据需要进行调节。偏移量指的是交流信号中直流电平的偏移。图68函数信号发生器控制面板3双通道示波器操作方法与实际示波器基本相同,在示波器面板上,可以直接点击示波器各功能项进行参数选择。图69双通道示波器控制面板波形选择频率设置电压幅度值设置占空比设置偏移量设置公共端阴极阳极西安文理学院本科毕业设计(论文)第24页4四通道示波器其使用方法与双通道示波器完全一样,只是多了一个通道控制按钮。图610四通道示波器控制面板5IV分析仪IV分析仪用来分析晶体管的伏安特性曲线,如二极管、NPN管、PNP管、NMOS管和PMOS管等器件。IV分析仪相当于实验室的晶体管图示仪,需要将晶体管与连接电路完全断开开,才能进行IV分析仪的连接和测试。图611IV分析仪控制面板以下两幅图是用MULTISIM绘制的车床控制主电路图和截图画面西安文理学院本科毕业设计(论文)第25页图612MULTISIM绘制的主电路图图613MULTISIM绘图截图西安文理学院本科毕业设计(论文)第26页第七章车床变频调速设计71普通齿轮调速与变频调速的比较传统的金属切削车床速度控制为多级齿轮齿轮调速,人工换档,调速范围有限,调速精度低,它只有有限的几个档位,无法实现无极调速。再加上电机始终在额定转速运行,利用效率差,齿轮箱体积庞大复杂,电器控制部分故障较多。其工作原理是通过两个齿轮啮合来达到减速的目的。发动机动力通过输出轴传递给小齿轮,小齿轮与大齿轮啮合,小齿轮转好几圈,大齿轮才转一圈,这样就有一个传动比,这个传动比也就是减速比,达到了减速的目的。二级圆柱齿轮原理也是一样的,不过它有三个齿轮。图71齿轮减速器结构图随着变频技术的提高,交流电动机的应用越来越广泛,采用变频调速,可以提高生产机械的控制精度、生产效率和产品质量,有利于实现生产过程的自动化,使电力拖动系统具有优良的控制性能,而且在许多生产场合具有显著的节能效果。变频调速的核心设备是变频调速器,变频器与电动机的控制配合构成了变频调速系统。将变频器应用于各种大型自动化生产线和机械加工中,会大大提高金属切削车床的调速系统的静态、动态性能,保证系统的安全可靠经济运行。变频调速最大的优点就是节能,并且变频器可以实现电机的软启动,也就是说,可以降低电机的启动电流,减少电机启动过大的冲击电流。而减速器不能改变电机的转速,他是通过西安文理学院本科毕业设计(论文)第27页固定的传动比来实现输出轴的速度变化,而且无法实现无级调速。所以相比较,本论文中采取了变频调速而不是传统的齿轮调速。72三相异步电机变频调速的工作原理变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。其原理就是N60F/P。N是电机转速,F是电流的频率,P是电机的极对数;通过变频器调节输入电流的频率的大小,可以实现无级调速。我们现在使用的变频器主要采用交直交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。721交流变频调速器在交流调速系统中,变频器的作用是将频率固定(通常为工频为50HZ)的交流电(三相的或单相的)变换成变频连续可调(多数为0400HZ)的三相交流电。如下图所示,变频器的输入端(R、S、T)接至频率固定的三相交流电源,输出端输出的是频率在一定的范围内连续变化可调的三相交流电,接至电动机。图72变频器的使用西安文理学院本科毕业设计(论文)第28页722交流变频调速器基础知识根据电机学原理可知,交流电动机的同步转速(式PF60N171)感应电机负载转速(式PS1F60S1N0)()(72)式中,F1为供电频率、P为电动机极对数、S为转差率。由此可见,若能连续的改变感应电动机的供电频率F1,就可以平滑的改变电动机的同步转速和相应的电动机转速,从而实现感应电动机的无级调速,这就是变频调速的基本原理。变频调速的最大优点是电动机从高速到低速,其转差率始终保持最小的数值,因此变频调速时,变频调速器的功率因数都很高。可见,变频调速是一种理想的调速方式。但它需要特殊的变频装置供电,以实现电压和频率的协调控制。由电机学知(式M11KNF4E73)(式COSAICTE274)式中,E1为气隙磁通在定子每相中的感应电动势的有效值(V),F1为定子频率(HZ),N1为定子每相绕组串联匝数,KN1为基波绕组系数,M为每极气隙主磁通量(WB),TE为电磁转矩(NM),CM为转矩系数,I2为转子电流折算至定子侧的有效值,COSA为转子电路的功率因数。三相感应电动机正常运行时,定子阻抗压降很小,因此可以忽略,则有(式MN11K4FEU75)式中U1为定子相的电压(V)。于是,主磁通西安文理学院本科毕业设计(论文)第29页(式N11N11MK/4FU/4FE76)由于444N1KN1为常数,因此感应电动势的有效值与定子供电频率和主磁通的乘积成正比,由于U1没有变化,因此可以认为E1基本不变。现假设从额定频率FN向下调节频率,此时主磁通将增加。若从额定频率FN向上调节频率,此时主磁通将减少。在关于电动机调速时,一个重要的因素是希望保持每极磁通为额定值,由于磁通增加将会引起铁心过分饱和,励磁电流急剧增加,导致绕组过分发热,功率因数降低磁通太弱,没有充分利用电动机的铁心,是一种浪费。而磁通减少也会使电动机的输出转矩下降,如负载转矩仍维持不变,势必导致定、转子过电流,也要产生过热,因此希望保持磁通恒定。由此可见,只要控制好E1和F1,便可达到控制磁通的目的,对此,我们只需要考虑基频(额定频率)以下和基频以上两种情况。1基频以下调速由上可知,要保持主磁通不变,当频率F1从额定值F1N向下调节时,必须同时降低E1,使E1/F1常数,即采用恒电动势频比控制方式。然而,绕组中的感应电动势是难以直接控制的,当电动势较高时,可以忽略定子绕组的漏阻抗压降,而认为定子相电压U1和感应电动势的有效值E1大约相等,则得U1/F1常数,即恒压频比控制方式。低频时,U1和E1都较小,定子阻抗压降所占的分量就比较显著,不能忽略。这时,可以人为地把U1抬高一些,以便近似地补偿定子压降。2基频以上调速在基频以上调速时,频率可以从F1N往上增高,但电压U1却不能增加得比额定电压U1N还要大,最多只能保持U1U1N。由U1E1正比于F1与主磁通的乘积可知这将迫使磁通与频率成反比地减少,相当于直流电动机弱磁升速的情况。感应电动机的变频调速必须按照一定的规律同时改变其定子电压和频率,即必须通过变频装置获得电压、频率均可调的供电电源,实现所谓的VVVF调速控制。通用变频器可以实现本平台上的基本要求。723变频器的主要外接电路(1)单独控制的主电路变频器在实际应用中,还需要和许多外接的配件一起使用,下图所示为单独控制的外接主电路。图中,QF是空气断路器,KM是接触器的主触点,UF是变频器。西安文理学院本科毕业设计(论文)第30页图73变频器接入电路主电路(2)和工频切换的主电路所谓工频,通常是指电的频率是50赫兹或者60赫兹的交流电,在工厂的实际应用中,为了满足各种不同机械不同速度等方面的工作需要,就要对频率进行调整,这个频率改变就是变频,其过程一般是通过整流把交流电变成直流电,再通过逆变变成需要的频率。图74变频和工频切换电路和工频切换的必要性1)在供水系统中,为了减少设备的投资费用,常常采用有一台变频器来控制两台或三台水泵的方案。其工作过程是首先由变频器控制一号泵,实行恒压供水,当工作频率已经达到49HZ或50HZ
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