畢業(yè)設(shè)計封面

1、滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系畢 業(yè) 設(shè) 計 課 題： 三相異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制線路設(shè)計 設(shè)計時間： 2015年11月 班級： 13制冷班 學(xué) 號： 20131403105 姓 名： 任玉軍 指導(dǎo)教師： 孫素軍 完成日期： 2015 年 12 月 日摘要三相異步電動機(jī)是世界上最常見的電動馬達(dá)。它的流行是因其堅固耐用，結(jié)構(gòu)簡單，易保護(hù)，尺寸規(guī)范并且成本較低。三相異步電動機(jī)的種類很多，但各類三相異步電動機(jī)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。其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對運動而產(chǎn)生電動勢和電流，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩

2、，實現(xiàn)能量變換。本實驗設(shè)計運用三相異步電動機(jī)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。與單相異步電動機(jī)相比，其運行性能更好，并可節(jié)省各種材料。且生產(chǎn)中許多機(jī)械設(shè)備往往要求運動部件能向正反兩個方向運動。如機(jī)床工作臺的前進(jìn)與后退起重機(jī)的上升與下降等,這些生產(chǎn)機(jī)械要求電動機(jī)能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。改變通入電動機(jī)定子繞組的三相電源相序,即把接入電動機(jī)的三相電源進(jìn)線中的任意兩根對調(diào),電動機(jī)即可反轉(zhuǎn)。關(guān)鍵詞：電動馬達(dá)；定子；轉(zhuǎn)子；正反轉(zhuǎn)。目錄第一章 緒論.1第二章 異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理分析.1第一節(jié) 異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡介12.1 .1 三相異步電動機(jī)的構(gòu)造.1第二節(jié) 異步電動機(jī)的工作原理分析.32.2.1 三相異步電動機(jī)的滾動原理.3

3、第三章 正反轉(zhuǎn)控制線路設(shè)計.4第一節(jié) 主電路和控制電路的組成和器件的作用.43.1.1 正反轉(zhuǎn)的控制原理 第四章 器件選擇第一節(jié) 交流接觸器4.1.1交流接觸器的結(jié)構(gòu)與參數(shù).4.1.2交流接觸器的選用原則.第二節(jié) 熔斷器.4.2.1熔體的額定電流可按以下方法選擇4.2.2熔斷器的選擇原則第三節(jié) 熱繼電器.4.3.1熱繼電器的選擇.第四節(jié) 按鈕.4.4.1常見按鈕的型號及外形.4.4.2按鈕的結(jié)構(gòu)與符號及選擇.第五節(jié) 器件的選擇與計算.4.5.1選擇本次設(shè)計的器件.12第五章 布置圖接線圖的繪制12第一節(jié) 畫出布置圖5.1.1 電器元件布置圖的繪制原則.125.1.2 繪制布置圖。.12第二節(jié)

4、畫出接線圖.135.2.1了接線圖的繪制要求.13.5.2.2繪制接線圖.14結(jié)束語.15謝辭.16參考文獻(xiàn).17第一章 緒論生產(chǎn)機(jī)械往往要求運動部件可以實現(xiàn)正反兩個方向的起動，這就要求拖動電動機(jī)能作正、反向旋轉(zhuǎn)。由電機(jī)原理可知，改變電動機(jī)三相電源的相序，就能改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)向。如機(jī)床工作臺的前進(jìn)與后退起重機(jī)的上升與下降等, 這些生產(chǎn)機(jī)械要求電動機(jī)能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。改變通入電動機(jī)定子繞組的三相電源相序, 即把接入電動機(jī)的三相電源進(jìn)線中的任意兩根對調(diào), 電動機(jī)即可反轉(zhuǎn)。第二章 異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理分析第一節(jié) 異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡介三相異步電動機(jī)實現(xiàn)電能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換的電工設(shè)備總稱為電機(jī)。電機(jī)是利

5、用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換。把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的設(shè)備稱為發(fā)電機(jī)，而把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備叫做電動機(jī)。在生產(chǎn)上主要用的是交流電動機(jī)，特別三相異步電動機(jī)，因為它具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、運行可靠、價格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點。它被廣泛地用來驅(qū)動各種金屬切削機(jī)床、起重機(jī)、鍛壓機(jī)、傳送帶、鑄造機(jī)械、功率不大的通風(fēng)機(jī)及水泵等。對于各種電動機(jī)我們應(yīng)該了解下列幾個方面的問題：（1）基本構(gòu)造；（2）工作原理；（3）表示轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的機(jī)械特性；（4）起動、調(diào)速及制動的基本原理和基本方法；（5）應(yīng)用場合和如何正確使用。2.1 .1 三相異步電動機(jī)的構(gòu)造三相異步電動機(jī)的兩個基本組成部分為定子（固定部

6、分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。此外還有端蓋、風(fēng)扇等附屬部分，如圖2-1所示。圖2-1 三相電動機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖1）定子三相異步電動機(jī)的定子由三部分組成：定子定子鐵心由厚度為0.5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片內(nèi)圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放定子三相繞組AX、BY、CZ。定子繞組三組用漆包線繞制好的，對稱地嵌入定子鐵心槽內(nèi)的相同的線圈。這三相繞組可接成星形或三角形。機(jī)座機(jī)座用鑄鐵或鑄鋼制成，其作用是固定鐵心和繞組2）轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子由三部分組成：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵心由厚度為0.5mm的，相互絕緣的硅鋼片疊成，硅鋼片外圓上有均勻分布的槽，其作用是嵌放轉(zhuǎn)子三相繞組。轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組有兩種形式： 鼠籠

7、式 - 鼠籠式異步電動機(jī)。 繞線式 - 繞線式異步電動機(jī)。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸上加機(jī)械負(fù)載鼠籠式電動機(jī)由于構(gòu)造簡單，價格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動機(jī)。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動機(jī)的空氣隙約在0.21.0mm之間。第二節(jié) 異步電動機(jī)的工作原理分析2.2.1 三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動原理1）基本原理為了說明三相異步電動機(jī)的工作原理，我們做如下演示實驗，如圖2-2所示。圖 2-2 三相異步電動機(jī)工作原理(1)演示實驗：在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間放置一個閉合導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)動手柄帶動蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時，將發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋；若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向，則導(dǎo)

8、體的轉(zhuǎn)向也跟著改變。(2)現(xiàn)象解釋：當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對運動，鼠籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動起來，這就是異步電動機(jī)的基本原理。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同。(3)結(jié)論：欲使異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場和閉合的轉(zhuǎn)子繞組。第三章 正反轉(zhuǎn)控制線路設(shè)計第一節(jié) 主電路和控制電路的組成和器件的作用（a）主電路 （b）控制電路（a）主電路：組成及作用組合開關(guān)QS：起電源隔離。熔斷器FU1：起主電路短路保護(hù)。交流按觸器KM1主觸頭：起通、斷電動機(jī)正轉(zhuǎn)電源。交流按觸器KM2主觸頭：起通、斷電

9、動機(jī)反轉(zhuǎn)電源。熱繼電器熱元件FR：起電動機(jī)過載保護(hù)。(b)控制電路：組成及作用熔斷器FU2：起控制電路短路保護(hù)。熱繼電器常閉觸頭：起電動機(jī)過載時切斷控制電源的作用。交流按觸器KM1線圈、自鎖觸頭：起控制電動機(jī)正轉(zhuǎn)的作用。交流按觸器KM2線圈、自鎖觸頭：起控制電動機(jī)正轉(zhuǎn)的作用。KM1、KM2聯(lián)鎖觸頭：起電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)聯(lián)鎖的作用。按鈕SB1：控制電動機(jī)停止。按鈕SB2：控制電動機(jī)正轉(zhuǎn)。按鈕SB3：控制電動機(jī)反轉(zhuǎn)。注意：接觸器KM1和KM2的主觸頭絕不允許同時閉合，否則將造成兩相電源（L1相和L3相）短路事故3.1.1 正反轉(zhuǎn)的控制原理：正轉(zhuǎn)分析： KM1輔助常閉觸點斷開（互鎖）按下SB1KM1線圈

10、得電吸合 KM1主觸點閉合- KM1輔助常開觸點閉合（自鎖）電動機(jī)正轉(zhuǎn)按下SB3電動機(jī)停止反轉(zhuǎn)分析： KM2輔助常閉觸點斷開（互鎖）按下SB2KM2線圈得電吸合 KM2主觸點閉合- KM2輔助常開觸點閉合（自鎖）電動機(jī)反轉(zhuǎn)按下SB3電動機(jī)停止第四章 器件選擇第一節(jié) 交流接觸器交流接觸器是利用電磁吸力及彈簧反作用力的配合動作，從而使觸點閉合與斷開的一種電磁開關(guān)，是控制電器的一種，主要用于通斷電器設(shè)備電源，適用于頻繁地接通和斷開主電路及大容量控制電路的電器。具有低電壓釋級保護(hù)功能、控制容量大、距離遠(yuǎn)，并在接通斷開設(shè)備電源時避免人身傷害等優(yōu)點，交流接觸器的選用對動力設(shè)備和電力線路正常運行非常重要。4

11、.4.1交流接觸器的結(jié)構(gòu)與參數(shù)一般使用中要求交流接觸器設(shè)置結(jié)構(gòu)緊奏，使用方便，動靜觸頭的磁吹裝置良好，滅弧效果好，最好達(dá)到零飛弧，溫升小。按照滅弧方式分為空氣式和真空式，按照操動方式分電磁式、氣動式和電磁氣動式，按接觸器額定電壓參數(shù)分高壓和低壓。1、交流接觸器的主要參數(shù)：1）、額定電壓Un在規(guī)定條件下，保證接觸器主觸頭正常工作的電壓值。通常最大工作電壓即為額定絕緣電壓。低壓一般為380V、500V、660V、1140V等。2）、額定電流In由電器主觸頭的工作條件（額定工作電壓、使用類別、額定工作制和操作頻率）所決定的電流值。在380V時，額定工作電流可近似等于控制功率的2倍。3）、約定發(fā)熱條件

12、在規(guī)定條件下試驗時，電流在8h工作制下，各部溫升不超過極限值時所承載的最大電流。4）、功作值功作值是接觸器的接通電壓和釋放電壓。要求加85%額定電壓時其銜鐵應(yīng)能完全可靠地吸合。5）、接通與分?jǐn)嗄芰Α?）、電氣壽命與機(jī)械壽命。7）、操作頻率。4.1.2 交流接觸器的選用原則接觸器作為通斷負(fù)載電源的設(shè)備，接觸器的選用應(yīng)按滿足被控制設(shè)備的要求進(jìn)行，除額定工作電壓與被控設(shè)備的額定工作電壓相同外，被控設(shè)備的負(fù)載功率、使用類別、控制方式、操作頻率、工作壽命、安裝方式、安裝尺寸以及經(jīng)濟(jì)性是選擇的依據(jù)。選用原則如下：1）、交流接觸器的電壓等級要和負(fù)載相同，選用的接觸器類型要和負(fù)載相適應(yīng)。2)、負(fù)載的計算電流要

13、符合接觸器的容量等級，即計算電流小于等于接觸器的額定工作電流。接觸器的接通電流大于負(fù)載的啟動電流，分?jǐn)嚯娏鞔笥谪?fù)載運行時分?jǐn)嘈枰娏鳎?fù)載的計算電流要考慮實際工作環(huán)境和工況，對于啟動時間長的負(fù)載，半小時峰值電流不能超過約定發(fā)熱電流。3）、按短時的動、熱穩(wěn)定校驗。線路的三相短路電流不應(yīng)超過接觸允許的動、熱穩(wěn)定電流，當(dāng)使用接觸器斷開短路電流時，還應(yīng)校驗接觸器的分?jǐn)嗄芰Α?）、接觸器吸引線圈的額定電壓、電流及輔助觸頭的數(shù)量、電流容量應(yīng)滿足控制回路接線要求。要考慮接在接觸器控制回路的線路長度，一般推薦的操作電壓值，接觸器要能夠在85110%的額定電壓值下工作。如果線路過長，由于電壓降太大，接觸器線圈對

14、合閘指令有可能不起反映；由于線路電容太大，可能對跳閘指令不起使用。5）、根據(jù)操作次數(shù)校驗接觸器所允許的操作頻率。如果操作頻率超過規(guī)定值，額定電流應(yīng)該加大一倍。6）、短路保護(hù)元件參數(shù)應(yīng)該和接觸參數(shù)配合選用。選用時可參見樣本手冊，樣本手冊一般給出的是接觸器和熔斷器的配合表。接觸器和空氣斷路器的配合要根據(jù)空氣斷路器的過載系數(shù)和短路保護(hù)電源系數(shù)來決定。接觸器的約定發(fā)熱電流應(yīng)小于空氣斷路器的過載電流，接觸器的接通、斷開電流應(yīng)小于斷路器的短路保護(hù)電流，這樣斷路器才能保護(hù)接觸器。實際中接觸器在一個電壓等級下定發(fā)熱電流和額定工作電流比值在11.38之間，而斷路器的反時限過載系數(shù)參數(shù)比較多，不同類型斷路器不一樣

15、，所以兩者間配合很難有一個標(biāo)準(zhǔn)，不能形成配合表，需要實際核算。7）、接觸器和其它元器件的安裝距離要符合相關(guān)國標(biāo)、規(guī)范，要考慮維修和走線距離。第二節(jié) 熔斷器3.2.3 熔斷器的選擇主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小選擇熔斷器的類型。對于容量小的電動機(jī)和照明支線，常采用熔斷器作為過載及短路保護(hù)，因而希望熔體的熔化系數(shù)適當(dāng)小些。通常選用鉛錫合金熔體的RQA系列熔斷器。對于較大容量的電動機(jī)和照明干線，則應(yīng)著重考慮短路保護(hù)和分?jǐn)嗄芰?。通常選用具有較高分?jǐn)嗄芰Φ腞M10和RL1系列的熔斷器；當(dāng)短路電流很大時，宜采用具有限流作用的RT0和RTl2系列的熔斷器。熔體的額定電流可按以下方法選擇：1）保護(hù)無起

16、動過程的平穩(wěn)負(fù)載如照明線路、電阻、電爐等時，熔體額定電流略大于或等于負(fù)荷電路中的額定電流。2）保護(hù)單臺長期工作的電機(jī)熔體電流可按最大起動電流選取，也可按下式選?。篒RN (1.52.5)IN式中IRN-熔體額定電流；IN-電動機(jī)額定電流。如果電動機(jī)頻繁起動，式中系數(shù)可適當(dāng)加大至33.5，具體應(yīng)根據(jù)實際情況而定。3）保護(hù)多臺長期工作的電機(jī)（供電干線）IRN (1.52.5)IN max+ININ max-容量最大單臺電機(jī)的額定電流。IN其余.電動機(jī)額定電流之和。（3）熔斷器的級間配合 為防止發(fā)生越級熔斷、擴(kuò)大事故范圍，上、下級(即供電干、支線)線路的熔斷器間應(yīng)有良好配合。選用時，應(yīng)使上級(供電干

17、線)熔斷器的熔體額定電流比下級(供電支線)的大12個級差。常用的熔斷器有管式熔斷器R1系列、螺旋式熔斷器RLl系列、填料封閉式熔斷器RT0系列及快速熔斷器RSO、RS3系列等。3.2.2 熔斷器的選擇原則）根據(jù)使用條件確定熔斷器的類型。）選擇熔斷器的規(guī)格時，應(yīng)首先選定熔體的規(guī)格，然后再根據(jù)熔體去選擇熔斷器的規(guī)格。）熔斷器的保護(hù)特性應(yīng)與被保護(hù)對象的過載特性有良好的配合。）在配電系統(tǒng)中，各級熔斷器應(yīng)相互匹配，一般上一級熔體的額定電流要比下一級熔體的額定電流大倍。）對于保護(hù)電動機(jī)的熔斷器，應(yīng)注意電動機(jī)起動電流的影響，熔斷器一般只作為電動機(jī)的短路保護(hù)，過載保護(hù)應(yīng)采用熱繼電器。）熔斷器的額定電流應(yīng)不小于

18、熔體的額定電流；額定分?jǐn)嗄芰?yīng)大于電路中可能出現(xiàn)的最大短路電流。第三節(jié) 熱繼電器4.3.1 熱繼電器的選擇熱繼電器主要用于保護(hù)電動機(jī)的過載，因此選用時必須了解電動機(jī)的情況，如工作環(huán)境、啟動電流、負(fù)載性質(zhì)、工作制、允許過載能力等。 1）、原則上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動機(jī)的過載特性，或者在電動機(jī)的過載特性之下，同時在電動機(jī)短時過載和啟動的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響(不動作)。2）、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)長期工作制或間斷長期工作制的電動機(jī)時，一般按電動機(jī)的額定電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.951.05倍的電動機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動機(jī)的額定電流，

19、然后進(jìn)行調(diào)整。3）、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)反復(fù)短時工作制的電動機(jī)時，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性。如果短時間內(nèi)操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。4）、對于正反轉(zhuǎn)和通斷頻繁的特殊工作制電動機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋入電動機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護(hù)。第四節(jié) 按鈕4.4.1常見按鈕的型號及外形按鈕是一種用來短時間接通或斷開小電流電路的手動主令電器。由于按鈕的觸頭允許通過電流較小，一般不超過5A，因此一般情況下，不作直接控制主電路的通斷，而是在控制電路中發(fā)出指令或信號去控制接觸器、繼電器等電器，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐返耐〝?、功能轉(zhuǎn)換或電氣連鎖。常見的按鈕，如圖

20、4.4所示。 圖4.4常見按鈕的型號及外形4.4.2按鈕的結(jié)構(gòu)與符號及選擇按鈕由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸點和外殼等組成。通常被做成復(fù)合觸點，即具有動觸點和靜觸點。根據(jù)使用要求、安裝形式、操作方式不同，按鈕的種類很多。根據(jù)觸點結(jié)構(gòu)不同，按鈕可分為停止按鈕(常閉按鈕)、啟動按鈕(常開按鈕)及復(fù)合按鈕(常閉、常開組合為一組按鈕)，它們的結(jié)構(gòu)與符號，如表43所示。 表43按鈕的結(jié)構(gòu)與符號選用按鈕時，主要考慮：1)根據(jù)使用場合選擇控制按鈕的種類。2)根據(jù)用途選擇合適的形式。3)根據(jù)控制回路的需要確定按鈕數(shù)。4)按工作狀態(tài)指示和工作情況要求選擇按鈕和指示燈的顏色。第五節(jié) 正反轉(zhuǎn)設(shè)計元器件的選擇與計算1）

21、電動機(jī)：型號為112M-4的三相籠型異步電動機(jī)，額定功率為4KW，額定電壓為380V，額定電流為8.8A，啟動電流為額定電流的6倍，該電動機(jī)正常工作時不需要頻繁啟動。（課題條件）2）按鈕:目前使用比較多的為LA系列，在此選用LA10-3H型號按鈕，額定電壓380V，額定電流5A。3） 組合開關(guān)：目前常用HZ系列，在此選用HZ10-25型號，額定電流25A。4） 熔斷器：由公式 (1.52.5) =13.222A熔斷器額定電流一般為2倍，即：=26.444A故選用RL1-60/25型號，額定電壓500V，額定電流60A，熔體額定電流25A：控制線路中常選用RL1-15/2型號，額定電壓500V，

22、額定電流15A，熔體額定電流2A。5）熱繼電器：由公式 (0.951.05) =1921 A故選JR162030熱元件20A的熱繼電器。熱元件整定值等于電動機(jī)額定電流，整定8.8A。 6）交流接觸器：由公式 計算：=10.5A7.5A故選用CJ10-10型號，額定電壓380V，額定電流10A。7） 接線端子：常用選擇JX2-1015型號，額定電壓380V，額定電流10A。4.5.1選擇本次設(shè)計的器件序號代號名稱型號規(guī)格數(shù)量1M三相異步電動機(jī)Y112M-44KW、380V、8.8A、1440r/min12QS組合開關(guān)HZ10-25/3三極、25A13FU1熔斷器RL1-60/25500V、60A

23、、配熔體25A34FU2熔斷器RL-15/2500V、15A、配熔體2A25KM1、KM2接觸器CJ10-1010A、線圈電壓380V26FR熱繼電器JR16-20/3三極、20A、整定電流8.8A17SB1-SB3按鈕LA10-3H保護(hù)式、380V、5A、按鈕數(shù)3位18XT接線端子JX2-1015380V、10A、15節(jié)1第五章 布置圖接線圖的繪制第一節(jié) 布置圖5.1 電器元件布置圖的繪制原則：1)繪制電器元件布置圖時，機(jī)床的輪廓線用細(xì)實線或點劃線表示，電器元件均用粗實線繪制出簡單的外形輪廓。2)繪制電器元件布置圖時，電動機(jī)要和被拖動的機(jī)械裝置畫在一起;行程開關(guān)應(yīng)畫在獲取信息的地方;操作手柄應(yīng)畫在便于操作的地方。3)繪制電器元件布置圖時，各電器元件之間，上、下、左、右應(yīng)保持一定的間距，并且應(yīng)考慮器件的發(fā)熱和散熱因素，應(yīng)便于布線、