情境2 三相异步电动机控制

学习情境二三相异步电动机控制 机电工程学院 项目引入 项目知识储备任务1小型三相异步电动机的拆装任务2三相异步电动机的起动及正反转控制任务3三相异步电动机的制动控制任务4三相异步电动机的变频调速控制 项目实施 项目引入 1 项目提出请为我院电机实训室设计一小型电动葫芦 用于小吨位设备及物品的吊装 要求 能够实现起停 升降及调速控制 现场条件 0 5KW三相异步电动机一台 配套减速箱 机械连接件 基础件 吊装金具及电气元件若干 项目引入 2 项目介绍电动葫芦作为吊装设备 广泛应用于工厂车间 在工程现场许多门式起重机及龙门吊均是电动葫芦的改型 经调研 从事机电岗位工作的学生 大都能接触到与电动葫芦相关的吊装设备 通过本项目训练的能力目标 1 能对三相异步电动机进行控制及维护 2 能够按规范完成工作项目 查阅相关资料 3 具备团队精神 具有良好的职业道德 项目引入 3 项目涉及的知识点 1 三相异步电动机的基本结构及铭牌知识 2 三相异步电动机的起动及正反转控制 3 三相异步电动机的制动控制 4 三相异步电动机的传统调速控制 5 三相异步电动机的变频调速控制 项目知识储备 任务1小型三相异步电动机的拆装任务2三相异步电动机的起动及正反转控制任务3三相异步电动机的制动控制任务4三相异步电动机的变频调速控制 任务描述 知识点 任务实施 1 2 3 项目知识储备 任务1 任务1小型三相异步电动机的拆装 1 任务描述本任务目的要通过教师的现场教学以及学生的自学和查找资料 完成小型三相异步电动机的拆装实训项目 项目知识储备 任务1 三相异步电动机部件分解图 项目知识储备 任务1 任务目标 了解三相异步电动机的适用场合 掌握三相异步电动机的铭牌知识 熟悉三相异步电动机的结构及各部分的作用 掌握三相异步电动机的拆装工艺 重点 三相异步电动机组成及各部分作用 难点 三相异步电动机拆装工艺 项目知识储备 任务1 2 知识点 三相交流异步电动机因其结构简单 工作可靠 维护方便 价格便宜等优点 应用广泛 特别是近年来 随着变频技术的兴起 工程中生产机械拖动更加青睐于三相异步电动机 项目知识储备 任务1 1 铭牌知识 要正确使用电动机 必须要看懂铭牌 铭牌是了解电动机性能特征的标志 以下是Y132M 4型电动机铭牌 1 型号 为了适应不同用途和不同工作环境的需要 电动机制成不同的系列 每种系列用各种型号表示 型号说明 S 短机座 M 中机座 L 长机座 项目知识储备 任务1 异步电动机产品名称代号 项目知识储备 任务1 2 接法 项目知识储备 任务1 3 电压 铭牌上所标的电压值是指电动机在额定运行时定子绕组上应加的线电压 4 电流 铭牌上所标的电流值是指电动机在额定运行时定子绕组的线电流 5 功率与效率 铭牌上所标的功率值是指电动机在额定运行时轴上输出的机械功率值 所谓效率就是输出功率与输入功率的比值 项目知识储备 任务1 6 转速 由于生产机械对转速的要求不同 需要生产不同磁极数的异步电动机 因此有不同的转速等级 最常用的是四磁极的 7 绝缘等级 绝缘等级是按电动机绕组所用的绝缘材料在使用时容许的极限温度来分级的 所谓极限温度 是指电动机绝缘结构中最热点的最高容许温度 项目知识储备 任务1 绝缘等级及极限工作温度 工作方式即电动机的运行方式 按负载持续时间的不同 国家标准把电动机分成三种工作方式 连续工作制 短时工作制和断续周期工作制 10 其它参数规定 除了铭牌数据外 还可以根据有关产品目录或电工手册查出电动机的其它一些技术数据 如 功率因数及防护等级等 9 工作方式 项目知识储备 任务1 项目知识储备 任务1 2 拆卸前准备 切断电源 拆开电机与电源连接线 并做好与电源线相对应的标记 以免恢复时搞错相序 并把电源线的线头做绝缘处理 备齐拆卸工具 特别是拉具 套筒等专用工具 熟悉被拆电机的结构特点及拆装要领 测量并记录联轴器或皮带轮与轴台间的距离 标记电源线在接线盒中的相序 电机的出轴方向及引出线在机座上的出口方向 1 卸皮带轮或联轴器 拆电机尾部风扇罩 2 卸下定位键或螺丝 并拆下风扇 3 旋下前后端盖紧固螺钉 并拆下前轴承外盖 4 用木板垫在转轴前端 将转子连同后端盖一起用锤子从止口中敲出 5 抽出转子 6 将木方伸进定子铁心顶住前端盖 再用锤子敲击木方卸下前端盖 最后拆卸前后轴承及轴承内盖 项目知识储备 任务1 3 拆装过程 项目知识储备 任务1 三相异步电动机拆装步骤图 4 主要部件拆装 1 皮带轮 或联轴器 的拆卸 先在皮带轮 或联轴器 的轴伸端做好尺寸标记 然后用拉具将共缓慢拉出 若拉不出 可适当加热 项目知识储备 任务1 2 轴承的拆卸 用拉具拆卸轴承 敲打拆卸轴承 拆卸端盖内孔轴承 铁板架住拆卸轴承 项目知识储备 任务1 3 转子的拆卸 小型电机转子的拆卸 中型电机转子的拆卸 项目知识储备 任务1 团队 地点 格物楼数控实训室 项目知识储备 任务1 3 任务实施 任务描述 知识点 任务实施 1 2 3 项目知识储备 任务2 任务2三相异步电动机的起动及正反转控制 1 任务描述本任务目的要通过教师的现场教学以及学生的自学和查找资料 完成小型三相异步电动机的正反转起动控制实训项目 项目知识储备 任务2 任务目标 了解三相异步电动机起动及正反转时的工作状态 熟悉三相异步电动机起动及正反转的常用方法 掌握三相异步电动机起动及正反转控制系统图 能按照规范对三相异步电动机进行起动及正反转控制 重点 三相异步电动机正反转控制原理图 难点 三相异步电动机正反转起动控制的元件选择及规范操作 2 知识点 1 三相异步电动机的起动 电动机转子从静止状态到稳定运行的过渡过程称为起动过程 简称起动 起动时 一方面要求电动机具有足够大的起动转矩 另一方面又要求起动电流不要太大 以免影响接在同一电网上的其它用电设备 此外 还要求起动设备简单 经济 便于操作和维护 由于在工程中三相异步电动机以鼠笼式为主 这里仅以鼠笼式三相异步电动机为研究对象 其主要起动方式有 直接起动 减压起动 软起动 项目知识储备 任务2 1 直接起动 起动时 通过一些直接起动设备 把全部电源电压直接加到电动机的定子绕组 显然 这时起动电流较大 可达额定电流的4 7倍 一般规定 异步电动机的功率低于7 5kW时允许直接起动 如果功率大于7 5kW 而电源总容量较大 能符合下式要求者 电动机也可允许直接起动 如果不能满足要求 则必须采用减压起动或其它方式 项目知识储备 任务2 直接启动参考原理图 项目知识储备 任务2 2 减压起动 Y 降压起动 这一线路的设计思想是起动时将电动机定子绕组接成星形 加在电动机每相绕组上的电压为额定值的 从而减小了起动电流对电网的影响 待起动后按预先整定的时间换接成三角形接法 使电动机在额定电压下正常运转 星形 三角形降压启动参考线路如下图所示 项目知识储备 任务2 Y 降压起动原理图 项目知识储备 任务2 串自耦变压器启动的控制线路这种启动方法是通过自耦变压器把电压降低后再加到电动机定子绕组上 以达到减小启动电流的目的 自耦变压器 项目知识储备 任务2 定子串自耦变压器降压启动控制线路 项目知识储备 任务2 软启动方法在电动机带载启动的时候 为了减小启动时大的冲击 工程中常在电动机与减速器间加液力偶合器或电子软启动器进行缓冲 这种方式称为软启动 其软启动设备可从生产厂家的生产样本中查找 液力偶合器图 无刷自控软启动器图 项目知识储备 任务2 2 三相异步电动机正反转控制若实现反转运动则可任意换接其中两相 其原理图如下 三相异步电动机正反转原理图 项目知识储备 任务2 团队 地点 格物楼数控实训室 项目知识储备 任务2 3 任务实施 任务描述 知识点 任务实施 1 2 3 项目知识储备 任务3 任务3三相异步电动机的制动控制 1 任务描述本任务目的要通过教师的现场教学以及学生的自学和查找资料 完成三相异步电动机的制动控制实训项目 项目知识储备 任务3 任务目标 了解三相异步电动机起动及制动时的工作状态 熟悉三相异步电动机制动的常用方法 掌握三相异步电动机制动控制系统图 能按照规范对三相异步电动机进行制动控制 重点 三相异步电动机反接与能耗制动控制原理图 难点 三相异步电动机电磁制动系统元件选择及规范操作 2 知识点三相异步电动机的制动方法通常有机械制动与电磁制动两种 机械制动常用制动器实现 制动器一般按电动机功率与制动时间从厂家生产样本中选取 电磁制动主要有 反接 能耗 反馈制动三种方式 项目知识储备 任务3 1 制动器式抱闸制动 项目知识储备 任务3 此种制动工作原理大都是 制动器之电动机无电时 其闸片抱紧电动机轴上的制动轮 从而起制动作用 带电时 其闸片张开 项目知识储备 任务3 2 电磁制动 1 反接制动 停车时 将电动机接电源的意两相反接 使电动机由原来的旋转方向反过来 以达制动的目的 三相异步电动机反接制动原理图 项目知识储备 任务3 2 能耗制动 停车时 断开交流电源 接至直流电源上 产生制动转矩 三相异步电动机能耗制动原理图 项目知识储备 任务3 3 发电反馈制动 在外力的作用下 电动机转子的转速超过旋转磁场的同步转速 便会发电 产生制动转矩 这种情况出现在 起重机下放重物或电动机机车下坡时 发电反馈原理图 项目知识储备 任务3 团队 地点 格物楼数控实训室 项目知识储备 任务3 3 任务实施 任务描述 知识点 任务实施 1 2 3 项目知识储备 任务4 任务4三相异步电动机的变频调速控制 1 任务描述本任务目的要通过教师的现场教学以及学生的自学和查找资料 完成三相异步电动机的有级变频调速控制实训项目 项目知识储备 任务4 任务目标 了解三相异步电动机极数与转速的关系 了解三相异步电动机传统调速方法 会选用变频器调对三相异步电动机进行调速控制 熟悉变频器的接线方式 重点 变频器接线方式 难点 变频器原理 2 知识点三相异步电动机的转速公式n 1 s 60f1 p由此公式知 要改变其转速 可改变电动机的转差率s 电源频率f1及电动机极数p 在科技日益发展的今天 变频调速以其特有的优势迅速崛起 已成为交流电动机调速的主流 项目知识储备 任务4 1 变频器基础变频器是将交流工频电源转换成电压 频率均可变的适合交流电机调速的电力电子变换装置 变频调速的优势 与其它交流电机调速方式对比 项目知识储备 任务4 整流部分 储能环节 逆变部分 M 控制系统 交流 交流低压交直交通用变频器系统框图 直流 直流 交流 项目知识储备 任务4 主回路接口 控制回路接口模拟量输入模拟量输出通讯接口 控制回路接口开关量输入开关量输出编码器接口 2 变频器的用户接口 项目知识储备 任务4 变频器的构成 主回路接口 项目知识储备 任务4 EMERSON公司产品系列 项目知识储备 任务4 1 键盘控制 3 变频器应用 特点 运行命令由键盘上的RUN和STOP决定运行方向一般由变频器内部参数决定运行给定由键盘修改特定功能码完成方便快捷适用场合 在设备调试时广泛使用应用在简单且实时性不强的单机场合 工频电源 外部延长电缆 项目知识储备 任务4 2 外部端子控制 单机 工频电源 特点 运行命令由外部启停按钮决定 通过变频器外部端子FWD REV决定运行方向运行给定一般由外部模拟端子决定 PLC模拟输出电位器常与外部逻辑电路或PLC共同控制变频器适用场合 应用在实时性较强独立系统使用范围最广 启动 停止 开关量端子模拟量端子 项目知识储备 任务4 3 外部端子控制 多机 工频电源 启动 停止 工频电源 速度给定 使用场合 各类小型生产线或系统特点 实时性好调试维护方便线路复杂 抗干扰能力差 开关量端子模拟量端子 开关量端子模拟量端子 项目知识储备 任务4 4 通讯控制 工频电源 启动 停止 工频电源 速度给定 使用场合 各类中大型生产