课程设计---三相异步电动机Y-△降压启动控制设计.doc

2011/2012（2）学期电气控制与plc应用课程设计说明书设计题目：三相异步电动机y-降压起动控制设计 专业及班级：智能化101指导教师：xxx学生姓名：xxx学 号：xxxx设计时间：2012年6月11日22日目 录一、设计题目2二、控制要求2三、设计内容21.设计原理22.i/o接线图43.梯形图和指令表54.控制过程65.元件介绍6（1）继电器6（2）熔断器7（3）接触器8（4）三菱fx可编程控制器8（5）三相异步电动机8总结10参考文献11一、设计题目 三相异步电动机y-降压起动控制设计二、控制要求接触器1km3km的作用分别是控制电源、y形起动、运行。按下起动按钮sb2后，电动机m先作y起动，10s钟后自动转换为运行。若任何情况下外部按下停止按钮sb1或热继电器fr动作时，都会导致电动机停止。三、设计内容 1、设计原理容量较大的电动机。通常采用降压启动方式。降压启动的方式很多，有星三角启动，自耦降压启动，串联电抗器降压启动，延边三角形启动等。本次设计采用的是电动机的星三角(y一)启动方式。所谓y一启动，是指启动时电动机绕组接成星形，启动结束进入运行状态后，电动机绕组接成三角形。plc控制三相异步电动机y-降压起动的优点（1）在三相异步电动机y-降压起动控制中采用了plc，用软件实现对三相异步电动机y-降压起动运行的自动控制，可靠性大大提高。 （2）控制系统结构简单，外部线路简化。（3）plc可实现各种复杂的控制系统，方便地增加或改变控制功能。 （4）plc可进行故障自动检测，提高运行安全性，并便于检修。 （5）更改控制方案时不需改动硬件接线。 在启动时。电机定子绕组因是星形接法，所以每相绕组所受的电压降低到运行电压的57.7，启动电流为直接启动时的13，启动转矩也同时减小到直接启动的13。所以这种启动方式只能工作在空载或轻载启动的场合。电动机y启动的电路图，u1u2、v2v2、wlw2是电动机m的三相绕 组。如果将u2、v2和w2在接线盒内短接则电动机被接成星形；如果将u1和w2、v1和u2、w1和v2分别短接，则电动机被接成三角形。实现电动机的y启动控制电路见图1。 图1 电器原理图2.i/o接线图图2 i/o接线图表1 .i/o分配表表2.电器元件表3.梯形图和指令表图3.梯形图表3.指令表4.控制过程按下启动按钮sb1，接触器km3线圈得电，km3的主触点闭合，km3辅助触点（常开）闭合，接触器km1和时间继电器的线圈得电，km1主触点闭合，将电动机的三相绕组接成星形，电动机进入星形启动状态；km1的辅助触点km11闭合，使电路维持在启动状态。待电动机转速达到一定程度时，时间继电器kt延时时间到。其延时触点(常闭)断开，接触器km3线圈失电主触点断开，辅助触点(常开)km31闭台。接触器km2得电工作电动机进入三角运行状态。按下停止按钮sb2，或电动机出现异常过电流使热继电器fr动作时，电动机均会停止运行。 热继电器的调整应根据负载轻重和运行电流的大小，在热态(热继电器接入电路，并经过启动电流的预热)实地进行。观察电流表的读数按照读数的1.2倍整定其电流调整钮。电动机出现1.2倍的异常电流时热继电器会在20分钟内动作。如果电动机运行电流是随负载不断变化的，则整定值可按较大电流值计算选取但最大不能超过电动机额定电流的1.2倍5.元件介绍 （1）继电器当输入量（如电压、电流、温度等）达到规定值时，继电器所控制的输出电路导通或断开。 输入量可分为电气量（如电流、电压、频率、功率等）及非电气量（如温度、压力、速度等）两大类。继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。 时间继电器时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器，它是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。 时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。 空气阻尼型时间继电器的延时范围大（有0.460s和0.4180s两种） ，它结构简单，但准确度较低。当线圈通电（电压规格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹，上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。 吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。 （2）熔断器 熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。 熔断器是一种过电流保护器。熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。 以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器主要由熔体、外壳和支座3 部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。 （3）接触器交流接触器利用主接点来开闭电路，用辅助接点来导通控制回路。主接点一般是常开接点，而辅助接点常有两对常开接点和常闭接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。交流接触器动作的动力源于交流通过带铁芯线圈产生的磁场，电磁铁芯由两个山字形的幼硅钢片叠成，其中一个固定铁芯，套有线圈，工作电压可多种选择。为了使磁力稳定，铁芯的吸合面加上短路环。交流接触器在失电后，依靠弹簧复位。另一半是活动铁芯，构造和固定铁芯一样，用以带动主接点和辅助接点的闭合断开。20安培以上的接触器加有灭弧罩，利用电路断开时产生的电磁力，快速拉断电弧，保护接点。接触器具可高频率操作，做为电源开启与切断控制时最高操作频率可达每小时1200次。接触器的使用寿命很高机械寿命通常为数百万次至一千万次，电寿命一般则为数十万次至数百万次。 （4）三菱fx可编程控制器三菱fx系列，是三菱plc（可编程控制器）小型系列plc。目前主要分fx3g、fx3u、fx2n、fx1n、fx1s等系列。fx系列plc特点是一体机、高处理，可达365点开关量控制等。plc三相异步电动机y-降压起动控制设计控制编程采用指令控制，采用plc能充分利用它的优点。在这里我们采用三菱公司的fx2n-32mr系列的可编程控制器，它吸收了整体式和模块式plc的优点，安装比较方便，它的基本指令执行时间为0.08us每条指令，内置的用户储存器为8k步，可以扩展到16k步。fx2n-32mr系列的可编程控制器，输入点数为16，输出点数为16。 （5）三相异步电动机 简介与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。三相异步电动机原理当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。 通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。 总结通过此次课程设计。培养了我综合运用所学的基础理论课、技术基础课、专业课的知识和实践技能去分析和解决实际工作中的一般工程技术问题的能力，使我建立了正确的设计思想，学会了如何把三年所学的理论知识运用到实践当中去。掌握了plc控制系统的原理、并进一步巩固、扩大和深化了我所学的基本理论，基本知识和基本技能，提高了我的逻辑思维能力。同时，这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。