9组电机学课设.

1、电机与拖动基础课程设计报告信息与电气工程学院二零一六年七月哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告绕线异步电动机串电阻启动设计1. 设计任务一台绕线式异步电动机，丫/y接法。已知数据为：Un=380V,nN=1460 r/min, Ri= R2 =0.02 Q ,XTL（1.11.2） Tl，电动机才能起动起来。Tst大，电动机才能重载起动；Tst小，电动机只能轻载，甚至空载起动。所以只有Tst三Tl时，电动机才能改变原来的静止状态，拖动生产机械运转。一般要求Tst （1.11.2） Tl。Tst越大于Tl，起动过程所需要的时间就越短3）起动过程绕线型异步电动机的转子串联合适的电阻不但可以减小起动电

2、流，而且还可以增大起动转矩，因而，要求起动转矩大或起动频繁的生产机械常采用绕线型异 步电动机拖动。容量较小的三相绕线型异步电动机可采用转子电路串联起动变阻器的方法 起动。起动变阻器通过手柄接成星形。 起动先把起动变阻器调到最大值， 再合上 电源开关S，电动机开始起动。随着转速的升高，逐渐减小起动变阻器的电阻， 直到全部切除，使转子绕组短接。容量较大的绕线型异步电动机一般采用分级起动的方法以保证起动过程中 都有较大的起动的转矩和较小的起动电流。现以两级起动为例介绍其起动步骤和 起动过。原理电路和机械特性如图1所示。图中异步电动机机械特性的实用表达式：T = 了丁质 ，分级起动时，认为S . Sm

3、SmSS/Sm： Sm /S，故忽略 S/Sm，可得 T 二2TmSm机械特性近似用直线代替。 起动步骤如下：I串联起动电阻Rst1和Rst2起动起动前开关S和S2断开，使得转子每相串入电阻甩t1和Rst2，加上转子每相绕组自身的电阻R2，转子电路每相总电阻为R22 二 R2Rst1 Rst2然后合上电源开关S,这时电动机的机械特性为图中的特性，由于转动转矩Tst远大于负载转矩Tl ,电动机拖动生产机械开始起动，工作点沿特性A由B点向C 点移动。（其中下图左图为电机电路图，右图为电机机械特性曲线）U 切除起动电阻R st2A当工作点到达C点，即电磁转矩T等于切换转矩Ts2时，合上开关Si切除起

4、 动电阻Rst2转子每相电路的总电阻变为:&i = & Rst1这时电动机的机械特性变为特性 D。由于切除Rst2的瞬间，转速来不及改变， 故工作点由特性A上的C点平移到特性D上E点，使这时的电磁转矩仍等于Tsi， 电动机继续加速，工作点沿特性由 E点向F点移动。川切除起动电阻Rsti当工作点到达F点，即电磁转矩T等于切换转矩Ts2时，合上开关Si切除起动电阻Rsti。电动机转子电路短接，转子每相电路的总电阻变为：R20 = R2机械特性变为固有特性 G,工作点由F点评至H点，使得这时的电磁转矩T 仍正好等于Tsi,电动机继续加速，工作点沿特性 G由H向I移动，经过I点，最 后稳定运行在P点.

5、整个起动过程结束。4. 起动级数未确定时起动电阻所计算I选择起动转矩Tst和切换转矩Ts2 :一般选择Tsi =(0.8-0.9)Tm求出起动转矩比BTs2=(1.1-1.2)Tlu设计起动级数：B = Ts1 / Ts2由电机学可知，绕线式异步电动机转子串电阻时，其最大转矩Tm不变，而在同一转矩下，临界转差率Sm与转子总电阻R成正比,与定子电抗及转子电抗折算值的和（Xi X2）成反比：R iiSm=在某一转速下（5=常数），T,故T可得:Xi+X2SmRTs1 /Ts2 = R22 / R21 = R?1 / R20 =故r22= r21，R21= r20，即r22若是 m 级起动，则Ts1

6、/Ts2=R2m /R2(m)=R22/R21=陽 /R20-即R2m7式中 R2m = R2RstlRst2Rstm又由电机学内容可知,RmE2e 转子额定电势I 2st 转子起动电流I 2e 转子额定电流Se 固有特性额定转差率因此lg 1两边取对数，便得到了起动级数m的计算公式(20)若m不是整数可取相近整数，但需要重新计算B,并求出Ts2 ,校验Ts2是否在式所规定的范围之内。若不在规定范围内，需加大启动级数m,重新计算B和T s2,直到Ts2满足要求为止。2）各级总电阻由前面的分析知道R 20 =R 2R2m =3）各级起动的电阻Rst1=R21 -R2R st2 = R 22-R2

7、1R stm =R 2m-R 2(m)5. 电机设计1、若要求启动电流是lst=2.5IN，求最大的串联电阻并设计其起动级数并计 算每级的电阻值。R20.02人2 22、 最大允许的起动转矩T1=1.8TN，起动切换转矩 T2=TN，试设计其起 =0.005 1动级数并设计其起动级数并计算每级的电阻值。哈尔滨工业大学(威海)课程设计报告:0.0271500由 nN=1460 r/min 得弘一“1500 -1460no由 R2 = R2 =0.02 Q Xi 尸X2t=0.06R2Ki=Ke=2,得 黔005。TemaxUi2(380、3)22 二 f1 2(RR2 (X1X2；J2)3245

8、N m2： 50 2(0.02 _ 0.022 (0.06 0.06)2)2 gp 6 & /Sn侃氏/Sn)2 (XX2；J23 2(380 3)2 0.02/0.0272- 50 (0.02 0.02/0.027)2 (0.06 0.06)2= 1148.06N m3.(1)设 In =300A,则 1st =2.5In =750A。IstU1380 .3(R1 R2m)2 (X1；X2.-)2= 750A(0.02 R2m)2 - (0.06 - 0.06)2求得 氏皿=0.2471，则TJP(380 . 3)2 0.2472十(尺 R2m)2 (X1；X2；J2 一2二 50 (0.0

9、2 0.247)2 (0.06 0.06)2 一 265N?1在 =(0.8 L0.9)Temax =(2596_ 2920)N m范围内T2 =(1.1L1.2)Tn =(1263_1378)N m取T2 -1300N m，贝二T T2 =2650/1300=2.04。lgTnSn,1148.06lg0.027 2650lg2.04= 3.89 ,取m=4(2 )重新计算一：，检验T2是否在规定范围内1148.060.027 2650-2.00T2 =T，芒=2650/2.00 =1325N m，在规定范围内，合理(3)各级总电阻11(4)各级起动电阻R2i*R=0.01 QR22= B 2

10、R=0.02 QR23= B 32=0.04 QR24= BR2=0.08 QRsti=R2i-R2=0.005 QRst2=R22-R21=0.01 QRst3=R23-R22=0.02 QRst3=R23-R22=0.04 Q4.(1)已知起动转矩Ti=1.8Tn,起动切换转矩T2=Tn，贝U B =TT2=1.8Tn1lgIgm丽a。278 : 5.14ig 0lg1.8取m=6(2 )重新计算:，检验T2是否在规定范围内仁居=仁忘=1.66T2 =T r- =1.8/1.66=1.08Tn 在规定范围内(3)求出各级总电阻R21= BR=0.0083 QR22= ：2R2=0.0134

11、 QR23= 3 R2=0.023 QR24= 14 R22=0.038 QR25= - 5 R22=0.063 Q(4)求出各级起动电阻R26= -6R22=0.105 QRst1=R21-R2=0.0033 QRst2=R22-R21=0.0051 Q哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告Rst3=R2R22=0.0096 QRst4=R24-R23=0.015 QRst5=R25-R24=0.025 QRst6=R26-R25=0.042 Q6. 绕线式异步电机串电阻起动的MATLA仿真仿真电路图如下：11rVottaige MeasuemcrtlScopelContinuousPa ra

12、Id RLC 0randl2AsynchronDtis. MachineSI UnitsPar-alel RLC BranchSii仿真波形图如下:第四个框为转矩波形图。7. 总结：启动时在绕线式异步电动机的转子川路中串入合适的二和对称电阻如 果匸确选取电阻器的电珀值 使转子冋路的总电阿值R2=X20由前百分析叮知 此时Sm=1启动电流增大启动转炬的H的。槌着电动机转速的升向讪变电阳逐级减小.启 动完毕后町变电阻减小剑零转子绕组被厲接如按电动机便在额定状态下运 行。这种启动方法的忧贞是不仅能够减少启动电流而.冃能使启动转删呆持较 大范国故在需要重栽启动的设备如桥式起重机、卷扬机、龙门馆车爭场合被广 泛采用。其缺点是所需的启动设备较多一部分能筮消糕在启动电阳 汕冃启动 级数较少。8. 心得及体会通过这本周的学习，我感觉有很大的收获。课程设计不仅是对所学知识的一 种检验，而且也是对自己能力的提高。 首先，通过这次课程设计使自己对课本上 的知识可以应用于实际，使理论与实际相结合，加深自己对课本知识的更好理解， 同时也段练了我个人的动手能力：能够充分利用图书馆去查阅资料，增加了许多 课本以外的知识。课程设计提高了我的个人思考能力， 在设