0KW三相异步电动机Y-△起动电气控制系统课程设计.doc

机电一体化实训总结报告题 目： 30KW三相异步电动机 Y-起动电气控制系统 学 号： 姓 名： 2013年12月25日前言众所周知，三相异步电动机允许直接启动，但是，由于它的直接启动电流大，而且需要的无功功率大，将引起船舶电网电压的下降，对电网上的其他用电设备产生影响，有的相绕组是接法，启动时是空载或轻载的三相异步电动机，广泛采用结构简单、操作方便、价格便宜的降压启动方式。所谓降压启动方法是把电机接线盒中的个接线端子（三相）利用接触器使其先接成接法启动，当达到相对稳定的转速时再转换成接法运行。保持线电压不变，使每一相绕组的电压在启动时降低到线电压的1/，从而使启动电流减小为直接启动时的三分之一，达到减小电网线路电压降的目的。目录1.系统概述12.系统各部分设计、计算及选择12.1 三相异步电动机工作原理12.2 Y200L-4/30kw三相异步电动机各参数22.3 电动机额定电流与转矩的的计算22.4电气控制工作原理及其原理图32.4.1 电路的工作原理32.4.2电机控制原理图42.5电路各处电流值的计算及元器件的选择52.6电动机Y-起动电气控制系统电器选用明细表63.设计方案的安装调试与注意事项74.鸣谢8参考文献991.系统概述三相异步电动机的全压启动电流可达电动机额定电流的57倍，过大的启动电流会造成电网电压显著下降，在短时间内会在线路上造成较大的电压降，而使负载端的电压降低，直接影响同一电网其它电动机的正常工作。通常对中、小容量的三相异步电动机采用直接启动方式，对大容量的三相异步电动机采用降压启动。三相异步电动机的降压启动可使电动机启动时，每相绕组所承受的电压降到正常工作时的1/，电流为直接启动时的1/3。一降压启动器、启动柜等装置，因启动电流特性好、线路简单、成本低、运行可靠、操作和维修方便，在轻载或空载场合被普遍应用。2.系统各部分设计、计算及选择2.1 三相异步电动机工作原理 图1：三相电动机的结构示意图当定子绕组接至三相对称电源时，流入定子绕组的三相对称电流，在气隙内产生一个以同步转速n1旋转的定子旋转磁场，设旋转磁场的转向为逆时针，当旋转磁场的磁力线切割转子导体时，将在导体内产生感应电动势e2，电动势的方向根据右手定则确定。N极下的电动势方向用表示，S极下的电动势用表示，转子电流的有功分量i2a与e2同相位，所以和既表示电动势的方向，又表示电流有功分量的方向。转子电流有功分量与气隙旋转磁场相互作用产生电磁力fem,根据左手定则，在N极下的所有电流方向为的导体和在S极下所有电流流向为的导体均产生沿着逆时针方向的切向电磁力fem,在该电磁力作用下，使转子受到了逆时针方向的电磁转矩Me的驱动作用，转子将沿着旋转磁场相同的方向转动。驱动转子的电磁转矩与转子轴端拖动的生产机械的制动转矩相平衡，转子将以恒速n拖动生产机械稳定运行，从而实现了电能与机械能之间的能量转换，这就是异步电动机的基本工作原理。2.2 Y200L-4/30kw三相异步电动机各参数Y系列全程为全封闭自扇冷式三相鼠笼型异步电动机。使用非常普遍，应用于一般无特殊要求的机械设备、如农业机械、食品机械、风机、水泵、机床、拌搅机、空气压缩机等课设题目中的三相异步电动机型号为Y200L-4其中： Y-表示的是Y系列200-表示的是机座中心高度L-表示的是长铁芯4-表示此电机是4级Y200L-4三相异步电动机参数表型号 TYPE功率转速电流效率功率因素堵转电流 / 额定电流堵转转矩 / 额定转矩最大转矩/额定转矩转动惯量额定电压kwr/minA%cosIst/InTst/TnTmax/TnKg/m2VY200L-430147056.892.20.87722.20.262380由佛山市丰晟牌电机网站查得。网址：/offer/1298815821.html2.3 电动机额定电流与转矩的的计算电动机的额定电流：In=56.8（A）根据公式计算的额定电流值与电动机铭牌的额定电流值相一致。 计算电动机的额定转矩：Tn=9550=9550=194.90（Nm ） 2.4电气控制工作原理及其原理图2.4.1 电路的工作原理a.起动按钮（SB1）。手动按钮开关，可控制电动机的起动运行。b.停止按钮（SB2）。手动按钮开关，可控制电动机的停止运行。c.主交流接触器（KM1）。电动机主运行回路用接触器，起动时通过电动机起动电流，运行时通过正常运行的线电流。d.Y形连接的交流接触器（KM3）。用于电动机起动时作Y形连接的交流接触器，起动时通过Y形连接降压起动的线电流，起动结束后停止工作。e.形连接的交流接触器（KM2）。用于电动机起动结束后恢复形连接作正常运行的接触器，通过绕组正常运行的相电流。f.时间继电器（KT）。控制Y变换起动的起动过程时间（电机起动时间），即电动机从起动开始到额定转速及运行正常后所需的时间。g.热继电器（或电机保护器FR）。热继电器主要设置有三相电动机的过负荷保护；电机保护器主要设置有三相电动机的过载保护、断相保护、短路保护和平衡保护等。第 1 阶段, 电动机定子绕组 Y接起动.当按下起动按钮 SB1时, 接触器 KM3 得电, 其主触点闭合, 使电动机定子绕组端子短接, 此时电动机定子绕组接成 Y 形, KM3常开辅助触点闭合，同时接触器 KM1 得电( 接触器 KM1,KM3 自锁), 配电回路中主触点闭合, 使电动机定子绕组端子接通电源并开始起动运转。第 2 阶段, 电动机定子绕组接线, 转入正常运行, 经时间继电器 KT延时, 电动机 Y运行达到一定转速, KT 常闭触点打开, 接触器KM3 失电, 其主触点断开、 常闭辅助触点闭合,使接触器 KM2 得电 ( 接触器 KM2,KM3 互锁),KM2 主触点闭合, 定子绕组端子相接, 此时电动机定子绕组接成形, Y-起动过程结束, 进入正常形运行状态.2.4.2电机控制原理图图2：Y-降压起动电机主回路图3：Y-降压起动电机控制回路2.5电路各处电流值的计算及元器件的选择1. 断路器QF的选择断路器的电流一般按额定电流的1.5-2.5倍来选取，为满足电机的超载运行QS的电流(1.5-2.5A)xIn=(1.5-2.5A)x56.8A=85.2-142A选取： DZ158 100A 3P 2. 交流接触器KM（主交流接触器KM1，Y接触器KM3，接触器KM2）的选择。KM1流过的电流为电机的额定电流In，故KM1的电流56.8A.选取：CJ20-40 KM3流过的电流为Y接起动时的线电流=In=32.79A，故KM2的电流32.79AKM2流过的电流为接时电机的相电流=In=32.79A，故KM2的电流32.79A选取：CJ20-403. 熔断器FU的选择控制回路FU45熔断器整定电流2A选取：RL1-15螺旋式熔断器 熔断体380V2A陶瓷保险丝4. 热继电器FR的选择热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流In的1.051.1倍=56.8Ax（1.051.1）=59.64A62.48A选取：JR36-635. 时间继电器KT的选择KT在控制回路中，选择2A以下容量的即可选取：JS7-2A时间继电器时间设定：电动机所带的机械负载由于惯量不同，会造成电动机启动时间不同，大多数设备是属于轻载启动，第一次启动电动机不清楚启动时间有多长，所以不可能正确设定启动时间。选择手动启动，当启动电动机后开始看表计时，等电动机达到高速，如果有电流表看电流读数退回到最低值时，这段时间就是启动时间，为了可靠安全在刚才测量到的时间上再加2-3秒。2.6电动机Y-起动电气控制系统电器选用明细表种类选择型号数量断路器(QF)DZ158 100A 3P1接触器KM1CJ20-401接触器KM2CJ20-401接触器KM3CJ20-401热继电器FRJR36-631熔断器FURL1-15螺旋式熔断器 熔断体380V2A陶瓷保险丝2时间继电器KTJS7-2A1起动按钮SB1LA19-11D(绿色)1停止按钮SB2LA19-11D（橘色）1导线若干3.设计方案的安装调试与注意事项（1）要对自己小组设计的电路图熟悉，明白每一个器件的作用；（2）在接线前，用万用电表测量过导线是否可用，有没有坏的，以免用到不能用的导线，导致电路图功能不能实现；（3）按照电路图接线，要一个个回路接，不要着急；（4）在接好线路之后，按照电路图进行检查，查看有没有出错的；（5）在调试的时候，要知道复位开关在哪里，如果发生什么异常情况，及时按下复位按钮；（6）观察电路板，是否按照所设计的功能进行完成。4.鸣谢这次实训让我们受益匪浅。通过这次的实训，我对于电动机的自动化过程有了更深的了解，学会了用控制元件来控制电机的启动和停止，了解了各类控制元件的实际应用和参数，学会了根据电机的型号对控制系统的电器型号来选择，学习到了如何计算电机继电保护电器的参数，能把所学的东西运用到实训中。在实训中我们开始的时候对每一个器件都不是很了解，通过我们用万用电表的测量，了解到每一个位置的控制，明白怎么样使用这些器件，在连线的过程中，电路没有实现功能，我们也通过排查，对有问题的线、孔进行更换，最后通过我们的努