《异步电动机的反接制动控制设计》电力拖动课程设计论文

1、课程设计(论文)题 目 名 称 异步电动机的反接制动控制设计 课 程 名 称 电力拖动基础 学 生 姓 名 学 号 系 、专 业 电气工程系、11级自动化班 指 导 教 师 2014年1月3日邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业11级自动化学生姓名学号题目名称异步电动机的反接制动控制设计设计时间2013年12月23日2014年1月3日课程名称电力拖动基础课程编号12120212设计地点电机试验室 一、 课程设计（论文）目的电力拖动基础课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性电力拖动系统的软、硬件设计为主。课程设计的目的和任务：全面熟练掌握电力拖动的应用，使学生

2、掌握小型电力拖动应用系统设计的步骤，通过设计过程对进一步锻炼和培养学生的动手能力。二、 已知技术参数和条件笼型电动机的数据：PN=75kW，U1N=380V，nN=720r/min，I1N=148A，U2N=213V，I2N=220A，KT=2.4，。 三、 任务和要求1、要求设计出异步电动机正反转反接制动控制电路。2、对异步电动机正反转反接制动控制电路工作原理进行必要的阐述。3、计算异步电动机正反转反接制动控制电路的相应参数。注： 1此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；2此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设

3、备等）实验室有电机实验系统6套五、进度安排1、熟悉课程设计题目，查找及收集相关书籍、资料（2天）；2、设计系统的结构原理图（2天）；3、参数计算（3天）；4、撰写课程设计说明书（2天）；5、提交课程设计说明书并进行简要答辩（1天）；六、教研室审批意见教研室主任（签字）： 年 月 日七|、主管教学主任意见 主管主任（签字）： 年 月 日八、备注指导教师（签字）： 学生（签字）：邵阳学院课程设计（论文）评阅表学生姓名 学 号 系 电气工程系 专业班级 11自动化班 题目名称 异步电动机的反接制动控制设计 课程名称 电力拖动基础 一、学生自我总结这次电力拖动课程设计让我受益匪浅，无论从知识上还是其他

4、的各个方面。在设计过程中，我们不仅能够理论联系实际的学习，而且提高了对电力拖动的理解水平。在这次课程设计中又让我体会到了合作与团结的力量，当遇到不会或是设计不出来的地方，我们就会在一起讨论或者是同学之间相互帮助。团结就是力量，无论在现在的学习中还是在以后的工作中，团结都是至关重要的，有了团结会有更多的理念、更多的思维、更多的情感。 学生签名： 年 月 日二、指导教师评定评分项目平时成绩论文答辩综合成绩权 重304030单项成绩指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；2、表中的“评分项目”及“权

5、重”根据各系的考核细则和评分标准确定。摘 要三相异步电动机的电源反接制动 ,是通过将运行在电动状态的异步电机的定子任意两相对调 ,使定子旋转磁场与转子转向相反 ,电磁转矩变为制动转矩而实现制动的。交流绕组是组成交流电动机的重要部件，在交流电机中，无论是把电能转换成机械能，还是把机械能转换成电能，都要在电机内通过一系列的电磁过程来实现。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。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

6、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。关键词：电动机、接触器、继电器、控制线路、工作原理目录摘要. I1 设计目的及原理.11.1设计目的.11.2设计原理.11.3 相关参数计算.22 异步电动机的机构及工作原理.52.1 三相交流异步电动机的结构.52.2 三相异步电动机的工作原理.53 三相异步电动机的反接制动设计及分析.63.1 三相异步电动机制动的定义.63.2 三相异步电动机的反接制动.64 心

7、得总结.8参考文献.91设计目的及原理1.1设计目的此设计为三相异步电动机的反接制动控制线路设计，并且实现自动控制任务，通过对时间继电器定时，速度计电器感应控制、等处理。最终实现反接制动自动化。电力拖动基础课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性电力拖动系统的软、硬件设计为主。课程设计的目的是要学生全面熟练掌握电力拖动的应用，使学生掌握小型电力拖动应用系统设计的步骤，通过设计过程对进一步锻炼和培养学生的动手能力。1.2设计原理1.2.1制动问题反接制动电机的一种制动方式，它通过反接相序，使电机产生起阻滞作用的反转矩以便制动电机。其特点是：设备简单，制动力矩较大，

8、冲击强烈，准确度不高。在生产过程中，经常需要采取一些措施使电动机尽快停转，或者从某高速降到某低速运转，或者限制位能性负载在某一转速下稳定运转，这就是电动机的制动问题。实现制动有两种方法，机械制动和电磁制动。电磁制动是使电机在制动时使电机产生与其旋转方向相反的电磁转矩,其特点是制动转矩大,操作控制方便。现代通用电机的电磁制动类型有能耗制动、反接制动和回馈制动。 1.2.2反接制动原理改变电动机任意两相电源相序以产生制动转矩。图1.1说明：(1).反接制动时，当电动机的转速接近于零时应及时切断电源，否则电机将反 转。此控制求可由速度继电器实现。SB2 KM1=1 n > 100 r/min

9、KS=1 工作SB1 KM1=1 KM2=1 n < 100 r/min KS=1 KM2=1 自由停车(2).反接制动的电流（制动冲击力）较大，在主电路中串入限流电阻R。10kw以上电动机的定子电路中串入对称电阻或不对称电阻，称为制动电阻。以限制制动电流和减少制动冲击力。(3).注意速度继电器触点的方向。1.3 相关参数计算在任务书中可以查到参数：PN=75kW，U1N=380V，nN=720r/min，I1N=148A，U2N=213V，I2N=220A，KT=2.4，。首先计算电机的固有机械特性，计算过程如下： 首先计算电机的固有机械特性，计算过程如下： 固有机械特性的几个点：同步

10、转速点（n0，0）为（750，0）；额定工作点（nN，TN）为（720，994.8）；最大转矩点（nM，Tmax）为（612.75，2387.5）；起动点（0，Tst） 由画出固有机械特性如图1.2所示。TNTmaxTn0nNnmTsts-n0图1.2电动机固有机械特性电动机在额定状态下运转，为了停车采用反接制动，如果要求制动转矩在起动时为2TN，求每相串接的电阻的计算。，如果对应的电磁转矩为-2TN，另外，此时为电源反接制动，因此n0=-750r/min。由得到 得，因此应串入的电阻值或 。2异步电动机的结构和工作原理2.1三相交流异步电动机的结构与单项异步电动机相比，三相异步电动机运行性能

11、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，见图2.1为三相异步电动机内部结构2.2三相交流异步电动机的工作原理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

12、，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。见图2.1为三相异步电动机内部结构3 三相异步电动机反接制动设计及分析3.1 三相异步电动机制动的定义电机的制动包括反接制动、能耗制动、电磁制动、串接制动、发电制动等。在切断电源以后，利用电气原理或机械装置使电动机迅速停转的方法称为三相异步电动机的制动。3.2 三相异步电动机的反接制动的设计当异步电动机转子的转向与定子旋转磁场的转向相反时, 其运动状态称为反接制动。电路原理如图1。按下SB2 , KM1 自锁, 电机运转, 同时速度继电器KS 闭合, 为反接制动做准备。按下SB1 ,KM1 断电, KM2 自锁

13、。此时定子旋转磁场与转子转向相反, 进入制动状态, 当转速低于某一值,KS 断开, 反接制动结束。图3.2.1 反接制动原理该方式制动转矩大, 制动迅速, 控制设备简单, 但制动冲击较大, 对传动机构有害, 容易使电机反转, 而且制动时电机从电源吸收并传递到转子的电磁功率以及从转轴上吸收的机械功率全部转化为热能, 对电机不利, 不适合制动频繁的场合。反接制动是通过改变电动机电源相序, 使定子绕组产生的旋转磁场与转子惯性旋转的方向相反, 因而产生制动作用。使电动机转速迅速下降,直至停止。如果当电动机转速 n = 0 时仍未把反向电源断开, 则电动机反转。反接制动控制的任务就是恰到好处地把握 n0

14、 的瞬间,及时切断反向电源。由于反接制动时, 定子旋转磁场与转子的相对速度接近于二倍同步转速。所以定子绕组中流过的反接制动电流相当于电动机全压启动电流的二倍。因电动机作反接制动运行时,除了容量很小,一般应在定子回路串接限流电阻。制动限流电阻的作用,除了限流,也起到了减缓制动冲击的作用。控制任务是提出来了,如何实现控制目的就成了突出的问题,靠人工来实现 n0 时切断制动电源显然带有很大的局限性, 于是人们应用了速度继电器。4 心得总结通过电机实习进一步理解了三相异步电动机的工作原理，掌握了电机具体的学会了分析一些简单的电机故障，从而将电机理论应用到了实践当中，将理论具体化，发现了理论与实际的差距

15、和理论对实践的指导意义。本次试验还有一个最大的收获，那就是体会到团队合作的力量。我们小组的每个成员都能发挥自己的聪明才智，为实验的成功奉献力量，所以才有我们现在的成果！我真的很感谢指导和帮助的王跃球老师，谢谢您让我们再次成长，学到了更多有用的知识！同时也提升了我们对于专业课学习的信心，别人都说我们的专业课很难学，可是通过这次实验我们知道了一切的难题只要用心努力去做，就一定可以解决！除此之外，这次试验课程设计让我真正体会到努力之后就一定会有收获，我们开动脑筋，冥思苦想，用了好多方法，试验了好多次，都还是没有达到预期的效果，可是也取得了很多进步，学到了很多以前在课本上所学不到的知识，并且启发了自己好多在试验方面的思路和创意！因为所学知识、能力和水平所限，在本次设计过程