电机星三角启动调速正反转制动试验报告

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电机与拖动综合实践

小型三相异步电动机电力拖动系统设计

指导教师：

时间：2023年01月05日

目录

一、设计任务与要求1二、方案比较1三、电路图和电路原理说明1四、调试问题分析和结果记录1五、电气控制柜电气接线1六、收获体会1七、小组分工1

一、设计要求

1、用PLC对异步电动机拖动系统进行控制。实现星三角降压启动、调速、正反转换向、能耗制动——整个工作流程的设计。拖动系统除了能完成以上基本功能外，还要有短路保护、过载保护设计。

2、选用额定电压为220V，额定电流为0.5A的交流异步电动机作为控制对象。要求带一直流发电机负载进行试验。

二、方案比较

本课程设计中，设计要求中已限定了采用星三角降压启动方式启动电机，正反转方案可以采用交换三相中两相接线来实现，而制动方案题中要求采用能耗制动，结合试验室所有设备，采用220V交流电经过变压器降压至26V后通过整流桥转换为直流电源，串制动电阻作为能耗制动的电路设计。故本设计中，需解决解决的为调速方案的选取，方案比对和选取如下。

方案一：调压调速。这种方式为通过异步电动机的定子三相交流电压大小来调理转子转速。试验室中主要有两种电机，一种为鼠笼式异步电动机，一种为绕线式异步电动机。不同于绕线式电动机，鼠笼式异步电动机应采用此种调速方案。

方案二：转子串电阻调速。试验室中绕线式电机可采用此方案。转子上串入电阻越大，转速越低，转差率就越大，机械功率在电磁功率中所占比率就越低，效率越低。本试验中可采用的电阻为100Ω左右。

方案三：交流变频调速。试验室中提供了变频器供变频调速使用。变频调速具有如下优点：1调速范围宽，可以使普通异步电机实现无极调速；2启动电流小，启动转矩大；3起动平稳，明白机械的冲击力，保护机械设备；4对电动机具有保护功能，降低电动机的维修费用；5具有显著的节电效果；6通过调理电压和频率的关系便利地实现恒转矩或者恒功率调速。

鉴于本次设计中，试验室建议采用绕线式异步电动机，同时考虑到变频调速较为繁杂，调试周期较长，故可采用转子串电阻调速方式，具体实现方案如“三、电路图与电路原理说明〞。

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三、电路图与电路原理说明

1、主电路及各部分功能解析1）主电路接线图

2）各部分功能解析

启动部分：星三角启动，这种启动方式属降压启动，通过在电机启动时将电机接成星型接线，当电机启动成功后再将电机改接成三角型接线实现，在本设计中，通过启动时闭合KM1触点、断开KM2触点实现星型接线启动。在启动完成后，通过断开KM1触点、闭合KM2触点切换为三角型接线方式运行。

换向部分：三相异步电动机的定子绕组通入三相交流电会产生旋转磁场。磁场的旋转方向取决三相交流电的相序，改变相序，就能改变磁场旋转的方向，从而改变电动机的转向。本设计中，通过KM6和KM7切换相序来实现换向操作。

调速部分：具体可见“二、方案比较〞中的方案二。

能耗制动：把异步电机的定子绕组从交流电源上切断，并把它的两个接线端马上接到直流电源上，通过直流电流在定子绕组中产生一个静止磁场。由于机械惯性，

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转子仍在转动，于是转子绕组中感生电动势，并产生感应电流，电机处于发电状态，其电磁转矩与转子旋转方向相反，起到制动作用。本设计中通过接通KM5，同时断开KM6或KM7，开始制动。

2、PLC触点分派表和接线图1）触点功能分派表

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2）PLC接线图

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3）PLC源码

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四、调试问题分析和结果记录

本次设计的硬件电路在试验室中，遇到的问题有以下三个方面：

1、刚开始按图接线后，发现并没有实现小车的运转，原因是没弄明白PLC的正确接法。2、有一条接线表面良好，实际断线，导致试验无法输出。3、绕线式异步电动机的接法不同于其他的鼠笼式异步电动机，转子侧需要正确接线。

找出上面的三个问题，是解决问题的前提，之后我们采用分模块测试的方法：第一步单独测试PLC的输出部分，查看按键后输入后，输出是否与程序一致。其次步单独接线绕组式异步电动机，实现电动机正常运转，而后接入串电阻电路。

第三步整合两个部分后，发现还是无法实现电机运转，检查发现，其中一根线表面良好，实际断线。最终更换线后，成功实现要实现的功能。

五、电气控制柜电气接线

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六、收获体会

1、通过对多种方案尝试和工作效果比对后，小组成员也对合理使用PLC的资源来实现一个控制方案有了更进一步的认识。熟知和合理使用PLC的内部资源来编程，对实现高效的系统控制有着莫大的帮助。

2、小组成员也对三相电动机的一些相关知识有了更好的把握，譬如对于三相绕线式异步电动机的工作原理，电机启动、调速、换向、制动各部分的原理和实现方案有了更好的认识。

3、通过此次综合试验，小组成员对PLC控制原理有了进一步的了解。主要是对三菱PLC的编程控制有进一步的认识。也进一步把握使用GXWorks2