电机拖动课程设计(移通).doc

重庆邮电大学移通学院课程设计说明书2010-2011学年 第 1 学期课程名称： 电机与拖动控制 设计题目：基于智能继电器Pico的 交流绕线式异步电机启动调速控制过程设计班 级 ： 姓 名： 学 号： 专 业 ： 指导老师 ： 2010年12月17日1.交流电机的分类:交流电机的分类可分为单相交流电机和三相交流电机。三相交流电机分为同步电机和异步电机两种，而交流同步电机一般做发电机也可以做电动机用，它又分为旋转磁极式的凸极机和旋转电枢式的隐极机，交流异步电机按照定子相数可分为单相、三相、多相异步电动机；按照转子结构可分为绕线式和鼠笼式异步电动机；按照定子绕组所加电压的大小可分为低压异步电动机、中压异步电机和高压异步电动机等等。2.交流异步电机的工作原理和运行方式:工作原理: 电机定子中的三相绕组在通过三相电源后，产生一个旋转的磁场，此磁场掠过转子绕组，在转子绕组中感应除电流，此电流产生的磁场将被定子旋转磁场带动并转动，从而带动转子一起转动。运行方式：(1).电动机运行方式 ( 1s0 ,电磁转矩的方向将与转子转向相同，从电网吸收电功率从而转换成转子端的机械功率） 异步电机定子绕组接交流电源，所产生的旋转磁场用N、n极表示。异步电机从电网中吸收电功率，转换成从转子端输出的机械功率。(2).发电机运行方式 （转子转速大于同步转速，s1，从电网中吸收电功率，最后以热能方式散发掉） 若用转矩为Tm的其他机械来驱动转子，使转子的方向与旋转磁场的方向相反，此时转子中的感应电动势、电流及电磁转矩方向将与电动机运行方式相同，电机任然从电网中吸收电功率，但由于电磁转矩的方向与转子的方向相反，所以为制动转矩类型。3.绕线式异步电机:(1)绕线式是用铜线绕制的,同时转子上有三个铜环,用于外接电阻用,可以调整转速,串接电阻起动转矩大,起动电流流小. (2)绕线式电机只是是异步电机的一类。它是按异步电机的转子绕组形式，分为绕线式和鼠笼式4异步电机机械特性：4.异步电机机械特性：（1）固有机械特性曲线：三相异步电动机的固有机械特性是指定子在额定电压、额定频率下、按规定的接线方式接线，定子、转子回路不外接电阻（电容或电感）时，所获得的机械特性曲线。 （1）同步转速点A 特点是：n=n1, s=0, T=0。此点为理想空载运行点，该点转速仅与电机极对数和电源频率有关。(2)额定运行点B 特点是：n=nN, s=sN, T=TN 。在额定运行状态下，三相异步电动机可长期运行，此时的固有机械特性较硬。(3)最大转矩点C 特点是：T=Tm,s=sN，n=n1(1-sm)。对应电磁转矩Tm称为最大转矩，此时转差率sm即为临界转差率，最大转矩点反映了电动机的过载能力。(4)起动点D 特点是:n=0,s=1,T=Tm。（2）人为机械特性：人为机械特性是指人为地改变三相异步电动机的某些参数或电源参数所得到的机械特性。 (1)转子回路串联对称电阻：图12绕线式三相异步电动机转子串电阻分级起动机械特性特点是：r2增大，n1不变，sm增大，Tm不变，Ts增大。绕线式异步电动机转子串入电阻R越大，线性段越软。（2）降低定子回路端电压：特点是：n1不变，sm不变，Tm减小，Ts减小。并且线性段变软；启动，过载能力显著下降，由于电动机在额定电压下已接近饱和，因此不宜升高电压。（3）定子回路串联对称电抗或电阻： 特点是：n1不变，sm减小，Tm减小，Ts减小。定子回路串入电阻越大，线性段越软。5.绕线式异步电机的启动：(1)转子串敏频变阻器启动：转子回路串接频敏变阻器起动，频敏变阻器的电阻随线圈中所通过的电流频率而变。起动时，转差率S=1，转子电流（即频敏电阻线圈通过的电流）频率最高，等于电源频率。因此，频敏变阻器的电阻最大，这就相当于起动时在转子回路中串接一个较大电阻，从而使起动电流减小。随着电动机转速的加快转差率 S逐渐减小，转子电流频率逐渐降低，频敏变阻器电阻也逐渐减小，最后把电动机的转子绕组短接，频敏变阻器从转子电路中切除。采用频敏变阻器起动，具有起动平滑、操作简便、运行可靠、成本低廉等优点，因此在绕线式电动机中应用较广。(2)转子串电阻分级启动转子回路串接电阻起动，绕线式三相异步电动机可以在转子回路中串入电阻进行起动，这样就减小了起动电流。一般采用起动变阻器起动，起动时全部电阻串入转子电路中，随着电动机转速逐渐加快，利用控制器逐级切除起动电阻，最后将全部起动电阻从转子电路中切除。A.接线图B.启动过程分析（1）、转子回路串接频敏变阻器启动控制频敏变阻器是一种阻抗值随频率明显变化(敏感于频率)、静止的无触点电敏变阻器串接在转子绕组中，由于频敏变阻器的等值阻抗随转子电流频率减小而减小，从而达到自动变阻的目的，因此只需要用一级频敏变阻器就可以平稳地把电动机启动起来。串接频敏变阻器启动的不足之处：由于有电感存在，使功率因数较低，启动转矩并不很大。因此当绕线式异步电动机在轻载启动时，采用频敏变阻器法启动优点较明显，如重载启动，一般采用串电阻启动。（2）、绕线式异步电动机转子串电阻启动启动时，在绕线式异步电动机的转子回路中串入合适的三相对称电阻，如果正确选取电阻器的电阻值，使转子回路最大转矩产生在电动机启动瞬间，从而缩短起动时间，达到减小启动电流增大启动转矩的目的。随着电动机转速的升高，可变电阻逐级减小。启动完毕后，可变电阻减小到零，转子绕组被直接短接，电动机便在额定状态下运行。这种启动方法的优点是不仅能够减少启动电流，而且能使启动转矩保持较大范围，故在需要重载启动的设备如桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等场合被广泛采用。其缺点是所需的启动设备较多，一部分能量消耗在启动电阻，而且启动级数较少。C.启动电阻的计算，,s =2.6,.启动时负载转矩,求转子串五级启动电阻启动的启动电阻。1).额定转差率 SN=（N1-NN）/n1=(1400-1340)/1400=0.04292).转子每相电阻最大 启动转矩T10.85s TN=0.85x2.6 TN=2.21TN 取T1=2.21TN3).启动转矩比4).校核切换转矩T2=T1/a=（2.21TN）/1.6019=1.3796TN 1.1TL=1.1x0.6TN=0.66TN所以T21.1TL合适5).各级启动时转子回路总电阻为R1=ar2=1.6019x0.1588=0.2544R2=a1r2=1.60192x0.1588=0.4075R3=a2r2=1.60193x0.1588=0.6528R4=a3r2=1.60194x0.1588=0.0457R5=a4r2=1.60195x0.1588=1.67516).各级启动时外事启动电阻R1=R1r2=0.2544-0.1588=0.0956R2=R2-R1=0.4075-0.2544=0.1531R3=R3R2=0.6528-0.4075=0.2453R4=R4R3=1.0457-0.6528=0.3929R5=R5R4=1.6751-1.0457=0.62946.设计基于Pico的的交流绕线式异步电机两级启动控制过程。（控制过程一级切换时间10秒，二级切换时间为6秒）PICO编程：I1-TT1,T1-Q1,I1-TT2,T2-Q2,I1-TT3,T3-Q3,I1-TT4,T4-RQ1(注：TT1设置为0s，TT2设置为10s，TT3设置为16s，TT4设置为大于16s)启动控制过程：首先关断开关Q，调节Pico到运行模式下，由于TT1设为0s，此时KM1立即被吸合，电机开始转动;经过10s后，KM2被吸合，一级电阻被切断，转速增加，实现了一级切换；然后经过6s后，KM3被吸合，二级电阻被切断，转速再次增加，由此实现了二级切换；再经过一定时间（TT4设置的时间）后，电机自动关断。7.心得体会: 一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础 通过这次电机与拖动的设计，本人在多方面都有所提高。通过这次电机与拖动设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了电机设计等课程所学的内容，掌握电机串电阻分级启动的方法和步骤，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。 在这次设计过程中，体现出自己能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的廖老师，老师严谨细致，一丝不苟的作风一直是我工作，学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。8参考文献:(1)汤天浩主编，电机及拖动基础，机械工业出版社2008年(2)陈勇陈亚爱主编，电机与拖动基础，电子工业出版社2007年附：翻译1.On-Vehicle Monitoring Of Critical Component CyclesThe trains used in a rapid system need to count propulsion blower restart occurrences. The Pico controller is used to count these restarts, and to provide the preventative maintenance information necessary to ensure uninterrupted service. How does this work? A 12V dc Pico is mounted in an enclosure beneath the train. A pilot lamp signals that the preset count has been reached, and that preventative maintenance is necessary. Due to the wide ambient temperature operating range, Pico is ideal for such on-vehicle applications用于快速系统的火车需要计数推进风机重启的次数。PICO控制器是用来计算这些重新启动,以及提供预防性维护必要信息,以确保不间断服务这是如何进行的呢?一个12V直流PICO是安装在火车的外壳上。一个试点灯的信号预置计数完成之后，试点灯预防性维护是必要的。正因为工作环境温度的广泛性，PICO更适用于材料应用。2.Hydraulic Lift for Material SupplyA hydraulic lift controlled by Pico is used to minimize a machine operators bending and lifting when the lower layers of a pallet of packing materials are being used.How does this work? Pico controls the lifts Raise/Lower solenoid valves, and monitors the lifts Raised/Lowered limit switches. From the lowered position, Pico raises the lift a distance equivalent to one material layer each time the Index Lift pushbutton is pressed (and held). If the Index Lift pushbutton is released, or the Raised Limit switch is tripped, Pico terminates the index. Otherwise, it times the duration. Pico also illuminates an alert beacon after five indexes (two layers remaining) to alert the handlers of the need for material replenishment. Finally, when the lift is fully raised and an index is requested, Pico lowers the lift for pallet exchange and extingu.液压电梯物资供应PICO控制的液压电梯是指当使用包装材料的底层货板时，尽量减少机器操作员的弯曲和提升。这是如何进行的呢?PICO控制电梯的升高、降低电磁阀,并且监控电梯的升高、降低限位开关，从降低位置开始，当按钮被按下(举行)时，PICO升高的距离相当于材料层的一次指数上升。如果指数提升按钮被释放,或反转限位开关时，PICO将终止指标。否则,加倍持续时间。在五指标(剩余两层)时，PICO还可以开启灯塔警报来提醒操作者补充必需物资。最后,当电梯充分提高并要求指数时，,PICO降低电梯托盘交换并关闭指示灯。3. A large company automates its conference facilities, using Pico to control everything from projection screen and power blind operation to overhead and accent lighting.How d