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1、Harbin Institute of Technology课程设计说明书论文课程名称： 低压电器课程设计设计题目： 三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动掌握的设计院系：电气工程系班级：设学计者：号:指导教师：设计时间： 2023.01。11-2023.01。15哈尔滨工业大学姓名：院 系：电气工程系专业：电气工程及其自动化班号：任务起至日期：2023 年 1 月 11 日 至 2023 年 1 月 15 日哈尔滨工业大学课程设计任务书课程设计题目：三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动的设计技术参数和设计要求：依据具有自耦变压器减压启动和能耗制动功能的三相异步电动机的工作过程 承受电器
2、工作流程图法自行设计三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动电器掌握线路，要求主电路有短路保护和宠保护.电器的线圈额定电压均为沟通380V。电器工作流程图法的设计步骤为：1. 绘制电器工作流程图；2. 写线圈电器的导通规律表达式;3. 绘制电器掌握线路图；4. 通过模拟试验校核电器掌握线路的正确性。设计内容中应包括具体的设计过程、文字说明和总结.工作量：1. 选择电气传动方案和掌握方式;2. 确定电动机的类型及其技术参数；3. 设计电器掌握原理框图，确定各局部之间的关系，拟定技术指标与要求；4. 设计并绘制电器掌握原理图,计算主要技术参数；5. 选择电器元件，制定元器件名目清单;6. 编写设计
3、说明书和使用说明书，包括操作挨次说明、修理说明及调整方法。工作打算安排：2023。01.112023。01。12：查阅文献，制定设计方案,设计电器掌握原理框图;2023.01.132023.01。15：设计电器掌握原理图，选择电器元件，编写设计说明书。同组设计者及分工：指导教师签字 教研室主任意见：教研室主任签字 年月日年月日注:此任务书由课程设计指导教师填写哈尔滨工业大学课程设计说明书论文三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动设计摘要: 三相异步电动机在启动时常承受降压启动方式，在制动时常常承受能耗制动， 本设计就三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动进展设计，并通过模拟试验 校核掌握线
4、路的正确性.关键词：三相异步电动机，降压启动，能耗制动，电气掌握线路图1. 任务分析依据具有自耦变压器减压启动和能耗制动功能的三相异步电动机的 工作过程,承受电器工作流程图法，设计三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动电器掌握线路，要求主电路有短路保护和宠保护。电器的线圈额定电压均为沟通 380V。电器工作流程图法的设计步骤为: 1绘制电器工作流程图：电器工作流程图的绘制是依据电器工作次序从左到右进展的 .首先在左侧列出掌握中需要的全部电器，如按钮、接触器、继电器等，每个电器占一行。然后依据电器工作的时间挨次从左到右依次画出各电器的状态 框，每个电器的状态框与左侧一样电器画在同一行上，并且框
5、内写入相应电器的文字符号。2. 写线圈电器的导通规律表达式：导通规律表达式是由电器工作流程图得到的公式， 是从电器工作流程图过渡到掌握电路图的桥梁.导通规律表达式的一般形式为:将每个电器的实际起动条件和释放条件代入导通规律表达式的一般形式,就得到该电器的根本规律表达式。3. 绘制电器掌握线路图：绘制电器掌握线路图，即是将规律表达式等号左边的一个文字符号画成线圈，右边的一行文字符号画成按要求连接的触点。设计完后还需进展简化,使连线和触点数尽量少。4. 通过模拟试验校核电器掌握线路的正确性：设计内容中应包括具体的设计过程、文字说明和总结。2. 三相异步电动机自耦变压器减压启动1异步电动机是由气隙旋
6、转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电 磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种沟通电机。异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种.异步电动机拖动系统在启动过程中要求:一是要有足够大的启动转矩，使拖动系统具有较大的加速转矩，尽快到达正常运行状态；二是要求启动电流不能太大,以免引起电源电压下降，影响其它电气设备的正常工作。假设电动机直接启动，启动电流可达电机额定电流的 47 倍,这将对电网造成很大的冲击，直接影响电网中其它用电设备的正常工作，也会影响电动机本身及其拖动设备的使用寿命。所以一般来说 10KW 以上的电动机承受减压启动。三相异步电动机自耦变压器减压启动原理图如图 1 所
7、示， 三相电经过自耦变压器降压，等待启动过程完成后，切断变压器，直接接三相电，可以减小启动电流。在自耦变压器减压启动的掌握线路中，限制电动机启动电流是依靠自耦变压器的降压作用来实现的。自耦变压器又称启动补偿器，自耦变压器的初级和电源相接，次级与电动机相联.自耦变压器的次级一般有 3 个抽头，可得到3 种数值不等的电压。使用时可依据启动电流和启动转矩的要求敏捷选择.电动机启动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，一旦启动完毕，自耦变压器便被切除，电动机直接接至电源,即得到自耦变压器的一次电压，电动机进入全压运行。图 1 三相异步电动机自耦变压器减压启动原理图自耦变压器降压启动时，闭合开关
8、QF,在启动时先闭合 KM1，同时启动延时继电器 KT,常闭延时断开继电器切断 KM1，同时常开延时闭合继电器接通 KM2。绘制降压启动电器工作流程图如图 2 所示.图 2 自耦变压器降压启动电器工作流程图依据电器工作流程图可得接触器 KM2、时间继电器KT、接触器KM1的规律表达式。考虑到运行自锁的要求，可使用延时继电器KT 的关心触点，规律表达式应修改如下：由此可得降压启动的掌握线路图如图 3图 3 自耦变压器降压启动的掌握线路图下面结合接线图具体分析降压启动的过程。首先合上刀开关 QK，按下启动按钮 SB2，接触器KM1 线圈和时间继电器KT 线圈同时通电。由于KM1 线圈通电，KM1
9、主触点和关心触点闭合，电动机定子串自耦变压器减压启动。时间继电器 KT 线圈通电后，经过延时 t(s)后 KT 延时常闭触头断开，KM1 线圈断电,从而KM1 主触头断开，自耦变压器从线路中切除.同时KT 常开延时闭合触头闭合，KM2 线圈通电，KM2 线圈主触头闭合,电动机投入全压正常运行.在自耦变压器降压启动中，启动电流与启动转矩的比值按变比平方倍降低。自耦变压器之所以被称为启动补偿器是由于在获得同样启动转矩的状况下,承受自耦变压器降压启动从电网获得的电流比承受电阻减压要小得多，对电网电流冲击小,功率损耗小.其缺点是自耦变压器价格较贵，构造较简单，体积较浩大，且不允许频繁操作。3. 三相异
10、步电动机能耗制动三相异步电机从切断电源到完全停顿旋转，由于惯性关系，总要经过一段时间，这往往不能适应某些生产机械工艺的要求。三相异步电机制动方法分为两大类：机械制动和电气制动。机械制动是机械装置来强迫电机快速停机；电气制动是在异步电机接到停机命令时，同时产生一个与原来转向相反的制动转矩，迫使电动机转速快速下降。电气制动掌握方法包括反接制动和能耗制动。依据设计要求，本文通过能耗制动方式设计三相异步电动机制动掌握线路。能耗制动是一种应用广泛的电气制动方法.所谓能耗制动，就是在电动机脱离沟通电源的瞬间，在定子绕组中通以直流电，产生静止磁场，与转子中感应电流相互作用，产生制动力矩，从而到达使异步电机快
11、速停转的一种制动方法。能耗制动可以用时间继电器进展掌握，也可以用速度继电器进展掌握。三相异步电动机能耗制动原理图如图 4 所示:图 4 三相异步电动机能耗制动原理图能耗制动方法是将正常运行的电动机，突然从电源上切断 ,并将电动机定子绕组任意两相出线端接到直流电源上,则直流电源将在定子内形成固定磁场，转子靠惯性旋转并切割此固定磁场,在转子绕组中感生电动势和转子电流，此电流与固定磁场相互作用,便产生电磁转矩,这个电磁转矩与转子转动方向相反，到达制动状态，转子动能消耗在转子电阻内，这个过程就是电动机能耗制动过程。对能耗制动掌握线路有如下要求：供给定子绕组的交、直流电源之间应牢靠联锁，大容量电动机的能
12、耗制动电路应与掌握电路的短路保护装置分开。在电动机正常运行时,不允许能耗制动电路中的变压器长期处于空载运行状态。能耗制动的工作过程如下:按启动按钮 SB2，主接触器线圈 KM1 通电， 接通主电路,电动机开头工作。需要电动机停转时,按下停顿按钮 SB1，使主接触器线圈断电，断开主电路，同时能耗制动接触器 KM2 和时间继电器 KT 动作.经过预定的延时 t 后，电动机停转，此后让能耗制动接触器KM2 和时间继电器 KT 释放，断开能耗制动电路。依据上述过程，能耗制动电器工作流程图如图 5 所示：图 5 能耗制动电器工作流程图对应的的规律表达式为：由此可得能耗制动的掌握线路图如图 6图 6 能耗
13、制动掌握线路图下面结合图 6 对三相异步电动机能耗制动进展分析。合上刀开关 QK， 按下启动按钮 SB2，则接触器 KM1 线圈通电，接触器KM1 主触头闭合,电动机全压启动。电动机工作一段时间后 ,制动时，按下复合按钮 SB1，则KM1 线圈断电，电动机与沟通电源断开。KM2 线圈通电,KM2 线圈主触头闭合,电动机两相定子绕组通入直流电，开头能耗制动。时间继电器 KT 线圈通电，经过延时t(s后,KT 常闭触头断开，KM2 断电，电动机切断了直流电,电动机能耗制动完毕，同时 KT 断电。4. 三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动通过对三相异步电动机自耦变压器减压启动和能耗制动的分块分析
14、， 可以设计出三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动的综合掌握线 路。将能耗制动中的直接启动方式改为降压启动方式即可完成设计。电气掌握线路如图 7 所示:图 7 三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动掌握线路图现在从电动机降压启动到能耗制动的步骤进展具体分析。启动时先合上电源开关 QK，然后按下启动按钮 SB2,接触器 KM1、KM2 与时间继电器KT1 的线圈因得电而同时吸合并自锁，接触器 KM1、KM2 的主触头闭合,电动机定子绕组经自耦变压器接至电源减压启动。当时间继电器 KT1 到达延时值时，其常闭触头断开，使接触器 KM1 因线圈断电而释放，KM1 主触头断开；与此同时，时间继电
15、器KT1 延时闭合的常开触头闭合，使接触器 KM3 因线圈得电而吸合并自锁,KM3 主触头闭合，电动机进入全压正常运行，而此时接触器 KM3 的常闭关心触头也同时断开,使接触器 KM2 与时间继电器 KT1 因线圈断电而释放，KM2 主触头断开，将自耦变压器从电网上切除.电机进入正常运行状态。制动时按下停顿按钮 SB1，首先使接触器KM3 因线圈断电而释放，KM3 的主触头断开，电动机断电,做惯性运转。与此同时,接触器 KM4 与时间继电器 KT2 因线圈得电而吸合，并通过KM4 的动合关心触头与时间继电器 KT2 瞬时闭合的常开触头自锁，KM4 的主触头闭合,电动机通入直流电流，进入能耗制动
16、状态。当到达延时时间后，时间继电器 KT2 的延时断开的常闭触头断开，使 KM4 与 KT2 因线圈断电而释放，KM4 的主触头断开,切断电动机的直流电源，能耗制动完毕。短路保护：短路时，通过熔断器 FU 的熔体熔断切开主电路。过载保护:通过热继电器 FR 实现。由于热继电器的热惯性比较大，即使热元件流过几倍额定电流的电流,热继电器也不会动作。因此在电动机启动时间不太长的状况下,热继电器经得起电动机启动电流的冲击而不会动作。只有在电动机长期过载下 FR 才动作,断开掌握电路，接触器 KM 失电，切断电动机主电路,电动机停转，实现过载保护。使用说明：开机时，首先闭合开关 QK，按下按键 SB2，
17、电机自动启动;制动时按下按键 SB1，电机自动进展能耗制动，制动完毕后断开开关QK。5. 电器元件的选取首先选取核心器件电动机，选取 JZ2-22-6 型 7。5kW 三相异步电动机，其额定电压 UN = 380V， 电流 I0=7。8A，R15=0。896，IN =19.5A.由电动机的工作参数可以选取HK 系列开启式负荷开关QK,根本技术参数为额定电压 380V，额定电流30A，极数3，机械寿命10000 次，电气寿命 2023 次.熔断器 FU1 选取 RC1A-30 型瓷插式熔断器，额定电流 30A，熔体材料铜丝.热继电器选取 JR2010 型，热元件号 14R。接触器 KM3 选取
18、CJ10 系列沟通接触器，型号为 CJ1020，额定电压380V，额定电流 20A，可掌握电动机最大功率 10KW。启动按钮 SB2 选用 LA 系列掌握按钮，型号为 LA1911D。接触器KM1 选取CJ105 型沟通接触器,额定电压380V,额定电流5A。接触器 KM2 选取 CJ1010 型沟通接触器，额定电流 10A。熔断器FU2 选取 RC1A10 型瓷插式熔断器,额定电流 10A,熔体材料铅锡合金丝。熔断器 FU3 选取 RC1A-30 型瓷插式熔断器,额定电 310A,熔体材料铜丝。时间继电器 KT1 和 KT2 均选用 JS7-A 系列时间继电器 , 型号为JS72A。总结通过这次课设把握了电器工作流程图法设计电气掌握电路 ,学会了不同功能模块如何拟合到一起形成的掌握线路。另外针对最终总电路也可以进展优化，降压启动和能耗制动用了两个时间继电器 KT1 和 KT2,使得线路有些简单,可以将两个时间继电器合为一个，在降压启动和能耗制动中设定两个不同的时间参数完成启动和制动.参考文献：1. 闫和平，宋方军. 常用低压电器与掌握技术:机械工业出版社2. 王仁湘。 常用低压电器原理:机械工业出版社