三相异步电动机星三角起动控制 实训报告.doc

三相异步电动机星三角形降压启动实训 0 编号 30kw30kw 三相异步电动机星三三相异步电动机星三 角起动电气控制系统实训报告角起动电气控制系统实训报告 题 目 30kw30kw 三相异步电动机星三三相异步电动机星三 角起动电气控制系统实训角起动电气控制系统实训 院 系 机电工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 指导教师 2012 年 12 月 25 日 三相异步电动机星三角形降压启动实训 1 前前 言言 实训主要内容 实训主要内容 设计三相异步电动机 型号为 Y200L 4 额定功率为 30kw 电气控制系统主线路 控制线路 要求控制方案安全 可靠 经济投入尽可能少 首先查阅型号为 Y200L 4 额定功率为 30kw 的三相异步电动机的各种参数 要求 注明出处 根据各种参数计算验证电机的额定电流 计算结果应与查得的额定电流相 符 否则数据有误 电流验证无误后 再设计并绘制电气控制系统原理图 并根据电 机额定电流计算电机带上额定负载时电路各处的电流值 计算各种电器 如交流接触器 热继电器 熔断器 自动空气开关 时间继电器 电缆线等 的相关参数 然后选择电 器具体的型号 并绘制电器元件明细表 绘制电气安装接线图 并再实验台上进行接 线 通电 调试 运行 资料收集 资料收集 查阅电机资料有型号为 Y200L 4 的三相异步电动机 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 由西安电机厂经销处的网址查阅得知电机的具体参数 见附表一 电动机 Y 起动原理图详见 电气控制与可编程控制器技术 课本 P45 工作过程简介 工作过程简介 通过网络收集电机的各项参数 再由课本了解星三角控制过程和原理 收集到的资料和电机的各项参数后 根据三相异步电动机的各项参数计算公式和方法 验证所设计控制方法的可行性 最后根据比较的结果选择合理的控制方法和对应的各 种器件 对应设计的控制电路图连接电器 调试直至稳定运行 三相异步电动机星三角形降压启动实训 2 目 录 1 概述 1 2 设计 计算及分析 1 2 1 原理分析 1 2 2 电路中的电流和电压分析 2 2 3 各部分设计 分析 计算 3 2 3 1 空气开关 QS 的选择 3 2 3 2 接触器的选择 3 2 3 3 热继电器的选择 3 2 3 4 熔断器的选择 4 2 3 5 时间继电器的选择 4 2 3 6 电缆线的选择 4 3 安装调试主要技术问题 5 4 总结 6 5 致谢 7 参考文献 9 附表 10 附图 12 三相异步电动机星三角形降压启动实训 0 1 概述 三相鼠笼式异步电动机全压直接起动时 起动电流是正常工作电流的5 7倍 当电动机功率较大时 起动电流会对电网造成冲击 为了限制起动电流过大 对于正 常运转时定子绕组作三角形连接的电动机 起动时先使定子绕组接成星形 电动机开 始转动 待电动机达到一定转速时 把定子绕组改成三角形连接 使电动机正常运行 大型生产机械的拖动电机功率比较大 因而电动机启动时会使电网的电压降低 电动机的起动力矩减小以至不能带负载进行启动 还会影响其他负债的正常工作 因 此大功率的电动机需要降压启动 星形 三角形启动的特点在于星形启动电流只是原来三角形接法的1 3 启动电流 特性好 结构简单 价格低 缺点 是启动转矩也相应下降为原来三角形接法的1 3 转矩特性差 因而本线 路适用于 Y 接法的电动机轻载启动的场合 对于这次实训要控制的电机 属于大功率轻载 所以合适用星三角启动 交流接触器在断开大电流或高电压电路时 在动 静触头之间会产生很强的电弧 电弧是触头间气体在强电场作用下产生的放电现象 电弧的产生将会使电路切断时间 延长 电动机在切换的瞬间由于星形和三角形都接通使得电动机产生抖动 就像你想 掰断一段铁丝一样 来回的弯折 这样电动机就有可能在这种抖动中损坏 尤其在搭 载负载的情况下会导致电动机烧掉 在电路切换时加入时间继电器 给电路一个缓冲的时间 然后在实现转换 这样 就可以消除由于交流接触器产生电弧而导致的问题 相当与我们手动挡汽车在换挡的 时候离合器的一个作用 时间继电器还起到自动转换电路的作用 2 设计 计算及分析 2 1 原理分析 第 1 阶段 电动机定子绕组 Y 接起动 当按下起动按钮 SB2 时 接触器 KM1 得 电 配电回路中主触点闭合 使电动机定子绕组端子接通电源 同时接触器 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 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 三相异步电动机星三角形降压启动实训 1 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 根据以上设计思路设计出控制原理图见附图一 2 2 电路中的电流和电压分析 电动机定子绕组 Y 形接法和 形接法的电流 电压分析 当电动机定子绕组为 Y 形接法时 定子绕组端电压为相电压 eAN UU 3 1 Z U II e AYAN 3 当电动机定子绕组为 形接法时 定子绕组端电压为线电压 eAB UU Z U Z U I eAB AB Z U II e ABA 33 由以上可知 定子绕组 Y 形接法时线路电流只有 接法时线路电流的 1 3 倍 定子绕组 接法 时绕组内的电流为线路电流的 1 3倍 对于 Y 起动的电动机主回路接线在 建筑电气通用图集 中列出 电气元件Y 型接线起动 型接线起动 QF IQF 1 3 IQIQF Ie KM1 IKM1 IA Y 1 3 IQ IKM1 IAB 1 Error Error ReferenceReference 3 sourcesource notnot found found Ie KM2 IKM2 0 IKM2 IAB 1 Error Error 3 ReferenceReference sourcesource notnot found found Ie 三相异步电动机星三角形降压启动实训 2 KM3 IKM3 IA Y 1 3 IQIKM3 0 KH IKH IA Y 1 3 IQIKH IAB 1 Ie 3 电气元件Y 型接线起动 型接线起动 2 32 3 各部分设计 分析 计算 额定电流 额定功率 3UI 功率因数 56 8 Ie为电动机额定电流 各种电器的选定均由 Ie 整定 2 3 12 3 1 空气开关 QS 的选择 QS 通常选用电动机保护型 应按 Ie 来选择 在 Y 起动时 起动电流仅为直接 起动时电流的 1 3 倍 所以选用电动机保护型的 QF 完全能满足起动要求 为满足电机的超载运行 最大电流选择电动机额定电流Ie 的 1 5 2 5 倍 QS 断路器的电流 IQS Ie 1 5 2 5A 85 2A 142A 应该选取 正泰断路器 158 125 2P 100A 正泰空气开关 DZ158 100A 2P 2 3 22 3 2 接触器的选择 主接触器 KM1 角接触器 KM2 都串联在电动机的绕组中 所以它们具有相同的相 电流 KM1 KM2 的额定电流值以 Ie 3为依据选择 起动电流持续的时间很短 不 足以烧毁电气设备 因此 KM3 的额定值可按 1 3 Ie 来选择 一些设计中 KM1 KM2 KM3 全部用 Ie 来选择 显然是浪费的 KM1 KM2 接触器的电流 I K1 K2 Ie 3 56 8 3A 32 79A 选取 交流接触器 32A LC1 CJX2 3210 380V 银点 KM3 接触器的电流 I K3 0 33 Ie 0 33 56 8A 18 9A 选取 交流 CJX2 接触器 20A LC1 CJX2 2510 380V 银点 2 3 32 3 3 热继电器的选择 三相异步电动机星三角形降压启动实训 3 FR1 的主要作用是用于电动机的过载保护 在电动机运行的过程中若过载时间太长 绕组温升超过允许值 绝缘老化速度加快就会缩短电动机的使用寿命 在严重的情况 下甚至会烧坏 其热元件的额定电流值应以 I热 Ie 为依据选择 保证 Ie 值 在可调 范围之内 串联在电动机的绕组中 所以它们具有相同的相电流 是绕组外边的所以 选取 1 2 倍电动机额定电流 FR1 热继电器的电流 I热 Ie 1 2 56 8 1 2A 68 16A 选取 正泰热过载继电器 JRS1 40 Z 70A FR2 热继电器的电流在 2A 以下即可 选取 正泰热继电器 JR36 20 3 2A 2 3 42 3 4 熔断器的选择 主回路 FU1按电动机额定电流选定 一般选择主回路选额定电流的1 5 2 5倍 FU1 熔断器整定电流 IFU1 Ie 1 5 2 5A 85 2A 142A 选取 MRO 茗熔 RGS11 CR2L GSB 380V 100A 螺栓连接式熔断体快速熔断器 控制回路用2A 的熔断器足以符合要求 FU2 熔断器整定电流 IFU2 2A 选取 RL1 15 螺旋式熔断器 熔断体 380V2A 陶瓷保险丝 2 3 52 3 5 时间继电器的选择 KT 在控制回路中 选择 2A 以下容量的即可 应该选取 JS14S 3 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 把它作为时间继电器最终设定值 时间设定后是否正确 可以用下面办法检查 把控制箱电动机输入熔断器熔芯去掉 再按启动按钮 这时可以看接触器转换时间是否正确 三相异步电动机星三角形降压启动实训 4 2 3 62 3 6 电缆线的选择 30KW 三相异步电动机工作电流 57A 根据导线截面积与电流的关系 应选 10 平方毫米铜电源线 一般铜线安全计算方法是 2 5 平方毫米铜电源线的安全载流量 28A 4 平方毫米铜电源线的安全载流量 35A 6 平方毫米铜电源线的安全载流量 48A 10 平方毫米铜电源线的安全载流量 65A 16 平方毫米铜电源线的安全载流量 91A 25 平方毫米铜电源线的安全载流量 如果是铝线 线径要取铜线的 1 5 2 倍 如果铜线电流小于 28A 按每平方毫米 10A 来取肯定安全 如果铜线电流大于 120A 按每平方毫米 5A 来取 导线的截面积所能正常通过的电流可根据其所需要导通的电流总数进行选择 一 般可按照如下顺口溜进行确定 十下五 百上二 二五三五四三界 柒拾玖五两倍半 铜线升级 选用的电器种类 价格合计见附表二 3 安装调试主要技术问题 设计电路的技术难点在于对各种器件的了解不够 在计算出各种参数后 选择相 应的电器定位比较难 要考虑相对多的因素 对于这个问题 只能是通过搜索网络 根据计算得的电流大小选择相应的电器 在安装调试过程中比较难的技术问题是时间继电器的设定 因为电动机的第一次 起动时间比较难把握 所以设定的定时时间会有偏差 通过多次的观察和试验才能把 握好电动机起动的时间并且设定好时间继电器的定时时间 还有就是在对电器的实物 了解不够 以往都是在课本上看到或者在网络上了解 如今真正接触到实物时 对电 器的各个触点和接线头的了解不够 接线过程中出现了一些小失误 不过通过用电表 测量解决了实际问题 三相异步电动机星三角形降压启动实训 5 4 总结 通过这次的课程实训 我对于异步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 加深了对电机控制的实际操作 实现了将星三 角形降压启动控制从理论到实际的结合 加深了对电机控制的了解和学习 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 从这么多的没接触过的知识的学习中 让我深切体会到自身的严重不足 也认识到通过不同途径学习各类知识的重要性 为 将来走入社会奠定好正确的心态 三相异步电动机星三角形降压启动实训 6 5 致谢 这次的三相异步电动机星三角形降压起动实训过程中学到了很多的东西 在这里 我有很多想要对他们说谢谢的人 我第一个要说谢谢的就是 老师 这次实训的过程中都有你的指导 在这很无 助的时候你还在那里认真的为我们指导督促我们认真的去完成任务 我觉得很感动 除此之外 我还要感谢的是和我一起完成任务的所有的同学 由于我能力不是很强 不能自己一个人单独完成这次的任务 在这时候是你们这帮助了我 让我明白团结的 重要性 在这里我在想要说的是谢谢你们 没有你我可能任务都完成不了 最后我要感谢学校 这是学校让学院给了我们这个学习的机会 在这个过程中我 们学到了很多的东西 我们学到了要团结 要克服自己的弱点 还锻炼了我们的耐性 最主要的是让我们认识到了动手能里的重要性 在实训过程中我发现自己还有很多不足的地方 主要是对理论知识掌握得不好 还不 能很好的理论结合实际 因此我以后会更注意这一点 三相异步电动机星三角形降压启动实训 7 参考文献 1 王阿根 电器可编程控制原理与应用 第二版 清华大学出版社 2010 2 邓星钟 机电传动控制 华中科技大学出版社 2000 3 齐宝林 实用电动机控制电路 200 例 福建科学技术出版社 2009 三相异步电动机星三角形降压启动实训 8 附表 附表一 三相异步电动机 Y200L 4 各项参数 堵转 转矩 堵转 电流 最大 转矩 噪声 额定 功率 额定 电流 转速 效率 功率 因数 额定 转矩 额定 电流 额定 转矩 1级2级 振动 速度 重量 型 号 kWAr min COS 倍倍倍 dB A mm skg Y200L 4 3056 8147092 20 87272 279841 8253 三相异步电动机星三角形降压启动实训 9 附表二 电动机电动机 Y Y 起动电气控制系统电器选用一览表起动电气控制系统电器选用一