課程設(shè)計 三相交流異步電動機制動方法的應(yīng)用

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 報 告</p><p>　　三相交流異步電動機制動方法的應(yīng)用</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p>　　1.1課題的背景2</p><p>　　1.2課

2、題的意義2</p><p>　　1.3本課題的主要工作2</p><p>　　第2章 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理2</p><p>　　2.1 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)2</p><p>　　2.2 三相異步電動機的工作原理2</p><p>　　第3章 三相異步電動機的制動方法2</p&g

3、t;<p>　　3.1何謂三相異步電動機的制動2</p><p>　　3.2 三相異步電動機的制動方法2</p><p><b>　　(1)機械制動2</b></p><p>　　a 電磁抱閘斷電制動控制電路2</p><p>　　b電磁抱閘通電制動控制電路2</p><p&g

4、t;<b>　　(2)電力制動2</b></p><p><b>　　a反接制動2</b></p><p>　?、俜唇又苿拥姆椒?</p><p>　?、诜唇又苿拥目刂凭€路2</p><p>　?、鄯唇又苿涌刂凭€路工作原理分析：2</p><p><b&g

5、t;　　b能耗制動2</b></p><p>　　①能耗制動的方法2</p><p>　?、谀芎闹苿涌刂凭€路2</p><p>　　③線路工作原理分析2</p><p>　　c回饋制動（又稱發(fā)電制動、再生制動）2</p><p><b>　　第4章 總結(jié)2</b></

6、p><p><b>　　致 謝2</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　課題的背景 </b></p><p>　　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

7、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,在工業(yè)生產(chǎn)中得到了極廣泛的應(yīng)用,

8、也正在發(fā)揮著越來越重要的作用。</p><p>　　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。</p><p>　　因此三相交流異步電動機的技術(shù)在我國有

9、極為廣泛的發(fā)展前景。</p><p><b>　　課題的意義</b></p><p>　　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

10、同設(shè)備中的應(yīng)用情況。</p><p><b>　　本課題的主要工作</b></p><p>　　介紹三相異步電動機的基本原理和其啟動方法，詳細(xì)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。</p><p>　　第2章 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　2.1 三相交流異

11、步電動機的結(jié)構(gòu)</p><p>　　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，</p><p><b>　　如下圖示：</b></p><p>　　1—軸承；2—前端蓋；3—轉(zhuǎn)軸；4—接線盒；5—吊環(huán)；6—

12、定子鐵心；7—轉(zhuǎn)子；8—定子繞組；9—機座；10—后端蓋；11—風(fēng)罩；12—風(fēng)扇</p><p>　　2.2 三相異步電動機的工作原理</p><p>　　當(dāng)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(dǎo)體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)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

13、手定則判定）。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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)。 </p><p>　　通過上述分析可以總結(jié)出電動機工作原理為：當(dāng)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)

14、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(dǎo)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。</p><p>　　第3章 三相異步電動機的制動方法</p><p>　　3.1何謂三相異步電動機的制動</p><p>　　在切斷電源以后，利用電氣原理或機械裝置使電動機迅速

15、停轉(zhuǎn)的方法稱為三相異步電動機的制動。</p><p>　　3.2 三相異步電動機的制動方法</p><p><b>　　(1)機械制動</b></p><p>　　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 電磁抱閘斷電制動控制電路</p><p>　　電磁抱閘斷

16、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

17、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(zhǔn)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。</p><p>　　b電磁抱閘通電制動控制電路</p><p>　　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(dāng)電動機得電運轉(zhuǎn)時，電磁抱閘

18、線圈無法得電，閘瓦與閘輪分開無制動作用；當(dāng)電動機需停轉(zhuǎn)按下停止按鈕SB2時，復(fù)合按鈕SB2的常閉觸頭先斷開切斷KM1線圈，KM1主、輔觸頭恢復(fù)無電狀態(tài)，結(jié)束正常運行并為KM2線圈得電作好準(zhǔn)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(dāng)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)整工件或?qū)Φ兜取?</p><p>　

19、　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。</p><p><b>　　(2)電力制動</b></p><p

20、><b>　　a反接制動</b></p><p><b>　　反接制動的方法</b></p><p>　　異步電動機反接制動有兩種，一種是在負(fù)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(zhǔn)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。   

21、反接制動的優(yōu)點是：制動力強，制動迅速。缺點是：制動準(zhǔn)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。</p><p><b>　　反接制動的控制線路</b></p><p>　　單向啟動反接制動控制線路</p><p>　　當(dāng)電動機正常運轉(zhuǎn)需

22、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?？刂齐娐肥遣捎盟俣壤^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(dāng)電動機正常運轉(zhuǎn)時，速度繼電器的常開觸頭閉合，當(dāng)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。</p><p>　　③反接制動控制線路工作原理分析：</p><p><b>　?。?）單向啟

23、動：</b></p><p><b>　?。?）反接制動：</b></p><p><b>　?。╝）單向啟動</b></p><p>　?。╞）反接制動原理示意圖1</p><p>　　c）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

24、意圖1（c）反接制動原理示意圖2</p><p><b>　　b能耗制動</b></p><p>　　當(dāng)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。①能耗制動的方法</p><p>　　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

25、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(zhǔn)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，

26、能耗制動一般用于要求制動準(zhǔn)確、平穩(wěn)的場合。②能耗制動控制線路</p><p>　　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。</p><p>　　單向啟動能耗

27、制動控制線路</p><p><b>　　線路工作原理分析</b></p><p>　?。?）單向啟動運轉(zhuǎn)：</p><p>　　（2）能耗制動停轉(zhuǎn)：</p><p>　　c回饋制動（又稱發(fā)電制動、再生制動）</p><p>　　這種制動方法主要用在起重機械和多速異步電動機上。 &#

28、160;  當(dāng)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兀瑥亩拗屏酥匚锏南陆邓俣?，不致于重物下降得過快，保證了設(shè)備和人身安全。   

29、 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)旋轉(zhuǎn)，此時n>n1，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(dāng)電動機轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)

30、速時才能實現(xiàn)發(fā)電制動。</p><p><b>　　第4章 總結(jié)</b></p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p><b

31、>　　3.電力制動</b></p><p><b>　?。?）反接制動</b></p><p>　　異步電動機反接制動有兩種，一種是在負(fù)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(zhǔn)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

32、。缺點是：制動準(zhǔn)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</p><p>　　（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

33、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(zhǔn)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(zhǔn)確、平穩(wěn)的場合。；</p>

34、;<p>　　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，僅當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速時才能實現(xiàn)發(fā)電制動。</p><p>　　5.制動方式應(yīng)根據(jù)實際情況合理選用。</p><p><b>　　致 謝</b></p>

35、<p>　　本課題的研究工作是在導(dǎo)師**教授的悉心指導(dǎo)下完成的，從課題的選題至最后的定稿都凝聚了導(dǎo)師大量的心血和汗水。......。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實的治學(xué)態(tài)度、平易近人的風(fēng)格、勤勤懇懇的工作作風(fēng)、博大精深的理論造詣和正直為人的高尚品德深深地感染著我，一直是我奮發(fā)鉆研的源泉。值此課題完成之際，謹(jǐn)向?qū)熤乱宰畛绺叩闹x意！</p><p>　　感謝那些曾經(jīng)幫助過我的老師、同學(xué)和朋友！正是由于各位的傾心指導(dǎo)、諄諄教