課程設(shè)計 三相交流異步電動機制動方法的應(yīng)用

1、 課 程 設(shè) 計 報 告三相交流異步電動機制動方法的應(yīng)用 目 錄第1章 緒論21.1課題的背景21.2課題的意義21.3本課題的主要工作2第2章 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理22.1 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)22.2 三相異步電動機的工作原理2第3章 三相異步電動機的制動方法23.1何謂三相異步電動機的制動23.2 三相異步電動機的制動方法2(1)機械制動2 a 電磁抱閘斷電制動控制電路2b電磁抱閘通電制動控制電路2(2)電力制動2a反接制動2反接制動的方法2反接制動的控制線路2反接制動控制線路工作原理分析：2b能耗制動2 能耗制動的方法2 能耗制動控制線路2線路工作原理分析2c回饋制動

2、（又稱發(fā)電制動、再生制動）2第4章 總結(jié)2致 謝2第1章 緒論1.1 課題的背景 由于生產(chǎn)機械的不斷更新和發(fā)展，對電動機的起動性能也提出了越來越高的要求。電動機作為重要的動力裝置,已被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、國防軍事設(shè)施以及日常生活中。直流電動機其調(diào)速在過去一直占統(tǒng)治地位,但由于本身結(jié)構(gòu)原因,例如換向器的機械強度不高,電刷易于磨損等,遠遠不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)向高速大容量化發(fā)展的要求。相比之下，三相異步交流電動機擁有延長設(shè)備的使用壽命，有強大的降噪能力，操作智能化，維護簡便、通用性強等眾多特性,特別是三相鼠籠式異步電動機,由于其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉,而且堅固耐用,慣量小,運行可靠等優(yōu)勢

3、,在工業(yè)生產(chǎn)中得到了極廣泛的應(yīng)用,也正在發(fā)揮著越來越重要的作用。三相異步電動機在各種電動機中的應(yīng)用最廣，需求量最大，在工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機械化交通運輸、國防工業(yè)等電力拖動裝置中占有很大的比重，這是因為三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、運行可靠等一系列優(yōu)點，另外還具有較高的運行效率和較好的工作特性，能滿足各行業(yè)大多數(shù)生產(chǎn)機械的傳動要求。 因此三相交流異步電動機的技術(shù)在我國有極為廣泛的發(fā)展前景。1.2 課題的意義 通過本課題的設(shè)計，了解三相異步電動機的基本自動方式.進一步了解三相異步電動機的結(jié)構(gòu)、工作原理、三相異步電動機的分類及用途、各種制動方式和三相異步電動機在應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。本

4、次課程設(shè)計將對三相異步電動機的制動方式進行分析，進一步分別討論了三相異步電動機的幾種制動方式特性以及在不同設(shè)備中的應(yīng)用情況。1.3 本課題的主要工作 介紹三相異步電動機的基本原理和其啟動方法，詳細介紹機械自動和電力自動的方法，以及制動方法的使用事項和使用過程中的故障處理。第2章 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理2.1 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu) 三相異步電動機的種類很多，但各類三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)是相同的，它們都由定子和轉(zhuǎn)子這兩大基本部分組成，在定子和轉(zhuǎn)子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件，如下圖示：1軸承；2前端蓋；3轉(zhuǎn)軸；4接線盒；5吊環(huán)；6定子鐵心；7轉(zhuǎn)

5、子；8定子繞組；9機座；10后端蓋；11風罩；12風扇2.2 三相異步電動機的工作原理當向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定）。由于轉(zhuǎn)子導體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。 通過上述分析可以總結(jié)出電動機工

6、作原理為：當電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。第3章 三相異步電動機的制動方法3.1何謂三相異步電動機的制動在切斷電源以后，利用電氣原理或機械裝置使電動機迅速停轉(zhuǎn)的方法稱為三相異步電動機的制動。3.2 三相異步電動機的制動方法 (1)機械制動采用機械裝置使電動機斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的制動方法。如電磁抱閘、電磁離合器等電磁鐵制動器。 a 電磁

7、抱閘斷電制動控制電路電磁抱閘斷電制動控制電路如圖1所示。合上電源開關(guān)qs和開關(guān)k，電動機接通電源，同時電磁抱閘線圈yb得電，銜鐵吸合，克服彈簧的拉力使制動器的閘瓦與閘輪分開，電動機正常運轉(zhuǎn)。斷開開關(guān)電動機失電，同時電磁抱閘線圈yb也失電，銜鐵在彈簧拉力作用下與鐵芯分開，并使制動器的閘瓦緊緊抱住閘輪，電動機被制動而停轉(zhuǎn)。圖中開關(guān)k可采用倒順開關(guān)、主令控制器、交流接觸器等控制電動機的正反轉(zhuǎn)，滿足控制要求。倒順開關(guān)接線示意圖如圖2所示。這種制動方法在起重機械上廣泛應(yīng)用，如行車、卷揚機、電動葫蘆(大多采用電磁離合器制動)等。其優(yōu)點是能準確定位，可防止電動機突然斷電時重物自行墜落而造成事故。b電磁抱閘通

8、電制動控制電路電磁抱閘斷電制動其閘瓦緊緊抱住閘輪，若想手動調(diào)整工作是很困難的。因此，對電動機制動后仍想調(diào)整工件的相對位置的機床設(shè)備就不能采用斷電制動，而應(yīng)采用通電制動控制，其電路如圖3所示。當電動機得電運轉(zhuǎn)時，電磁抱閘線圈無法得電，閘瓦與閘輪分開無制動作用；當電動機需停轉(zhuǎn)按下停止按鈕sb2時，復合按鈕sb2的常閉觸頭先斷開切斷km1線圈，km1主、輔觸頭恢復無電狀態(tài)，結(jié)束正常運行并為km2線圈得電作好準備，經(jīng)過一定的行程sb2的常開觸頭接通km2線圈，其主觸頭閉合電磁抱閘的線圈得電，使閘瓦緊緊抱住閘輪制動；當電動機處于停轉(zhuǎn)常態(tài)時，電磁抱閘線圈也無電，閘瓦與閘輪分開，這樣操作人員可扳動主軸調(diào)整工

9、件或?qū)Φ兜取?機械制動主要采用電磁抱閘、電磁離合器制動，兩者都是利用電磁線圈通電后產(chǎn)生磁場，使靜鐵芯產(chǎn)生足夠大的吸力吸合銜鐵或動鐵芯(電磁離合器的動鐵芯被吸合，動、靜摩擦片分開)，克服彈簧的拉力而滿足工作現(xiàn)場的要求。電磁抱閘是靠閘瓦的摩擦片制動閘輪電磁離合器是利用動、靜摩擦片之間足夠大的摩擦力使電動機斷電后立即制動。(2)電力制動a反接制動 反接制動的方法 異步電動機反接制動有兩種，一種是在負載轉(zhuǎn)矩作用下使電動機反轉(zhuǎn)的倒拉反轉(zhuǎn)反接制動，這種方法不能準確停車。另一種是依靠改變?nèi)喈惒诫妱訖C定子繞組中三相電源的相序產(chǎn)生制動力矩，迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)的方法。 反接制動的優(yōu)點是：制動力強，制動迅速。缺點

10、是：制動準確性差，制動過程中沖擊強烈，易損壞傳動零件，制動能量消耗大，不宜經(jīng)常制動。因此反接制動一般適用于制動要求迅速、系統(tǒng)慣性較大，不經(jīng)常啟動與制動的場合。 反接制動的控制線路單向啟動反接制動控制線路當電動機正常運轉(zhuǎn)需制動時，將三相電源相序切換，然后在電動機轉(zhuǎn)速接近零時將電源及時切掉。控制電路是采用速度繼電器來判斷電動機的零速點并及時切斷三相電源的。速度繼電器ks的轉(zhuǎn)子與電動機的軸相連，當電動機正常運轉(zhuǎn)時，速度繼電器的常開觸頭閉合，當電動機停車轉(zhuǎn)速接近零時，ks的常開觸頭斷開，切斷接觸器的線圈電路。反接制動控制線路工作原理分析：（1）單向啟動：（2）反接制動：（a）單向啟動（b）反接制動原理

11、示意圖1c）反接制動原理示意圖2單向啟動反接制動控制線路原理示意圖（a）單向啟動（b）反接制動原理示意圖1（c）反接制動原理示意圖2b能耗制動 當電動機切斷交流電源后，立即在定子繞組的任意二相中通入直流電，迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)的方法叫能耗制動。能耗制動的方法 先斷開電源開關(guān)，切斷電動機的交流電源，這時轉(zhuǎn)子仍沿原方向慣性運轉(zhuǎn)；隨后向電動機兩相定子繞組通入直流電，使定子中產(chǎn)生一個恒定的靜止磁場，這樣作慣性運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子因切割磁力線而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，又因受到靜止磁場的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，正好與電動機的轉(zhuǎn)向相反，使電動機受制動迅速停轉(zhuǎn)。由于這種制動方法是在定子繞組中通入直流電以消耗轉(zhuǎn)子慣性運轉(zhuǎn)的動

12、能來進行制動的，所以稱為能耗制動。 能耗制動的優(yōu)點是制動準確、平穩(wěn)，且能量消耗較小。缺點是需附加直流電源裝置，設(shè)備費用較高，制動力較弱，在低速時制動力矩小。所以，能耗制動一般用于要求制動準確、平穩(wěn)的場合。能耗制動控制線路 對于10kw以上容量較大的電動機，多采用有變壓器全波整流能耗制動控制線路。如圖2-74所示為有變壓器全波整流單向啟動能耗制動控制線路，該線路利用時間繼電器來進行自動控制。其中直流電源由單相橋式整流器vc供給，tc是整流變壓器，電阻r是用來調(diào)節(jié)直流電流的，從而調(diào)節(jié)制動強度。單向啟動能耗制動控制線路 線路工作原理分析（1）單向啟動運轉(zhuǎn)：（2）能耗制動停轉(zhuǎn)：c回饋制動（又稱發(fā)電制動

13、、再生制動） 這種制動方法主要用在起重機械和多速異步電動機上。 當起重機在高處開始下放重物時，電動機轉(zhuǎn)速n小于同步轉(zhuǎn)速n1，這時電動機處于電動運行狀態(tài)，但由于重力的作用，在重物的下放過程中，會使電動機的轉(zhuǎn)速n大于同步轉(zhuǎn)速n1，這時電動機處于發(fā)電運行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子相對于旋轉(zhuǎn)磁場切割磁力線的運動方向會發(fā)生改變，其轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩的方向都與電動運行時相反，電磁力矩變?yōu)橹苿恿?，從而限制了重物的下降速度，不致于重物下降得過快，保證了設(shè)備和人身安全。 對多速電動機變速時，如使電動機由二級變?yōu)樗募墪r，定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速n1由3000轉(zhuǎn)分變?yōu)?500轉(zhuǎn)分，而轉(zhuǎn)子由于慣性仍以原來的轉(zhuǎn)速n(接近3000轉(zhuǎn)分)

14、旋轉(zhuǎn)，此時nn1，電動機產(chǎn)生發(fā)電制動作用。 發(fā)電制動是一種比較經(jīng)濟的制動方法。制動時不需改變線路即可從電動運行狀態(tài)自動地轉(zhuǎn)入發(fā)電制動狀態(tài)，把機械能轉(zhuǎn)換成電能再回饋到電網(wǎng)，節(jié)能效果顯著。缺點是應(yīng)用范圍較窄，僅當電動機轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時才能實現(xiàn)發(fā)電制動。第4章 總結(jié)1.三相異步電動機自動方法方法有兩大類：機械制動和電力制動。2.機械制動 采用機械裝置使電動機斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)的制動方法。如電磁抱閘、電磁離合器等電磁鐵制動器。 3.電力制動（1）反接制動 異步電動機反接制動有兩種，一種是在負載轉(zhuǎn)矩作用下使電動機反轉(zhuǎn)的倒拉反轉(zhuǎn)反接制動，這種方法不能準確停車。另一種是依靠改變?nèi)喈惒诫妱訖C定子繞組中三相

15、電源的相序產(chǎn)生制動力矩，迫使電動機迅速停轉(zhuǎn)的方法。 反接制動的優(yōu)點是：制動力強，制動迅速。缺點是：制動準確性差，制動過程中沖擊強烈，易損壞傳動零件，制動能量消耗大，不宜經(jīng)常制動。因此反接制動一般適用于制動要求迅速、系統(tǒng)慣性較大，不經(jīng)常啟動與制動的場合（2）能耗制動的方法 先斷開電源開關(guān)，切斷電動機的交流電源，這時轉(zhuǎn)子仍沿原方向慣性運轉(zhuǎn)；隨后向電動機兩相定子繞組通入直流電，使定子中產(chǎn)生一個恒定的靜止磁場，這樣作慣性運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子因切割磁力線而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流，又因受到靜止磁場的作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，正好與電動機的轉(zhuǎn)向相反，使電動機受制動迅速停轉(zhuǎn)。由于這種制動方法是在定子繞組中通入直流電以消耗轉(zhuǎn)子慣性運轉(zhuǎn)的動能來進行制動的，所以稱為能耗制動。 能耗制動的優(yōu)點是制動準確、平穩(wěn)，且能量消耗較小。缺點是需附加直流電源裝置，設(shè)備費用較高，制動力較弱，在低速時制動力矩小。所以，能耗制動一般用于要求制動準確、平穩(wěn)的場合。；4.發(fā)電制動是一種比較經(jīng)濟的制動方法。制動時不需改變線路即可從電動運行狀態(tài)自動地轉(zhuǎn)入發(fā)電制動狀態(tài)，把機械能轉(zhuǎn)換成電能再回饋到電網(wǎng)，節(jié)能效果顯著。缺點是應(yīng)用范圍較窄，