課程設計---三相異步電動機y-△降壓啟動控制設計

1、<p>　　2011/2012（2）學期</p><p>　　《電氣控制與PLC應用》課程設計說明書</p><p>　　設計題目：三相異步電動機Y-△降壓起動控制設計</p><p>　　專業(yè)及班級：智能化101</p><p><b>　　指導教師：XXX</b></p><p>&

2、lt;b>　　學生姓名：XXX</b></p><p>　　學 號：XXXX</p><p>　　設計時間：2012年6月11日~22日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、設計題目2</b></p><p>

3、;<b>　　二、控制要求2</b></p><p><b>　　三、設計內(nèi)容2</b></p><p><b>　　1.設計原理2</b></p><p>　　2.I/O接線圖4</p><p>　　3.梯形圖和指令表5</p><p>&l

4、t;b>　　4.控制過程6</b></p><p><b>　　5.元件介紹6</b></p><p><b>　?。?）繼電器6</b></p><p><b>　?。?）熔斷器7</b></p><p><b>　　（3）接觸器8<

5、;/b></p><p>　?。?）三菱FX可編程控制器8</p><p>　?。?）三相異步電動機8</p><p><b>　　總結10</b></p><p><b>　　參考文獻11</b></p><p><b>　　一、設計題目</b

6、></p><p>　　三相異步電動機Y-△降壓起動控制設計</p><p><b>　　二、控制要求</b></p><p>　　接觸器1KM~3KM的作用分別是控制電源、Y形起動、△運行。</p><p>　?、侔聪缕饎影粹oSB2后，電動機M先作Y起動，10s鐘后自動轉換為△運行。</p><

7、;p>　　②若任何情況下外部按下停止按鈕SB1或熱繼電器FR動作時，都會導致電動機停止。</p><p><b>　　三、設計內(nèi)容</b></p><p><b>　　1、設計原理</b></p><p>　　容量較大的電動機。通常采用降壓啟動方式。降壓啟動的方式很多，有星三角啟動，自耦降壓啟動，串聯(lián)電抗器降壓啟動，

8、延邊三角形啟動等。</p><p>　　本次設計采用的是電動機的星三角(Y一△)啟動方式。所謂Y一△啟動，是指啟動時電動機繞組接成星形，啟動結束進入運行狀態(tài)后，電動機繞組接成三角形。</p><p>　　PLC控制三相異步電動機Y-△降壓起動的優(yōu)點</p><p>　?。?）在三相異步電動機Y-△降壓起動控制中采用了PLC，用軟件實現(xiàn)對三相異步電動機Y-△降壓起動運

9、行的自動控制，可靠性大大提高。</p><p>　?。?）控制系統(tǒng)結構簡單，外部線路簡化。</p><p>　　（3）PLC可實現(xiàn)各種復雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。</p><p>　?。?）PLC可進行故障自動檢測，提高運行安全性，并便于檢修。</p><p>　　（5）更改控制方案時不需改動硬件接線。 </p>

10、<p>　　在啟動時。電機定子繞組因是星形接法，所以每相繞組所受的電壓降低到運行電壓的57.7％，啟動電流為直接啟動時的1／3，啟動轉矩也同時減小到直接啟動的1／3。所以這種啟動方式只能工作在空載或輕載啟動的場合。</p><p>　　電動機Y－△啟動的電路圖，U1－U2、V2－V2、Wl－W2是電動機M的三相繞 組。如果將U2、V2和W2在接線盒內(nèi)短接則電動機被接成星形；如果將U1和W2、V1和U2、

11、W1和V2分別短接，則電動機被接成三角形。實現(xiàn)電動機的Y－△啟動控制電路見圖1。</p><p><b>　　圖1 電器原理圖</b></p><p><b>　　2.I/O接線圖</b></p><p>　　圖2 I/O接線圖</p><p>　　表1 .I/O分配表</p>&l

12、t;p><b>　　表2.電器元件表</b></p><p><b>　　3.梯形圖和指令表</b></p><p><b>　　圖3.梯形圖</b></p><p><b>　　表3.指令表</b></p><p><b>　　4.控制過

13、程</b></p><p>　　按下啟動按鈕SB1，接觸器KM3線圈得電，KM3的主觸點閉合，KM3輔助觸點（常開）閉合，接觸器KM1和時間繼電器的線圈得電，KM1主觸點閉合，將電動機的三相繞組接成星形，電動機進入星形啟動狀態(tài)；KM1的輔助觸點KM1－1閉合，使電路維持在啟動狀態(tài)。待電動機轉速達到一定程度時，時間繼電器KT延時時間到。其延時觸點(常閉)斷開，接觸器KM3線圈失電．主觸點斷開，輔助觸點(

14、常開)KM3－1閉臺。接觸器KM2得電工作．電動機進入三角運行狀態(tài)。</p><p>　　按下停止按鈕SB2，或電動機出現(xiàn)異常過電流使熱繼電器FR動作時，電動機均會停止運行。</p><p>　　熱繼電器的調(diào)整．應根據(jù)負載輕重和運行電流的大小，在熱態(tài)(熱繼電器接入電路，并經(jīng)過啟動電流的預熱)實地進行。觀察電流表的讀數(shù)．按照讀數(shù)的1.2倍整定其電流調(diào)整鈕。電動機出現(xiàn)1.2倍的異常電流時．熱繼

15、電器會在20分鐘內(nèi)動作。如果電動機運行電流是隨負載不斷變化的，則整定值可按較大電流值計算選?。畲蟛荒艹^電動機額定電流的1.2倍</p><p><b>　　5.元件介紹</b></p><p><b>　　（1）繼電器</b></p><p>　　當輸入量（如電壓、電流、溫度等）達到規(guī)定值時，繼電器所控制的輸出電路導

16、通或斷開。 　　</p><p>　　輸入量可分為電氣量（如電流、電壓、頻率、功率等）及非電氣量（如溫度、壓力、速度等）兩大類。</p><p>　　繼電器具有動作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點。廣泛應用于電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通信等裝置中。</p><p><b>　　時間繼電器</b></p><p

17、>　　時間繼電器是一種利用電磁原理或機械原理實現(xiàn)延時控制的控制電器。它的種類很多，有空氣阻尼型、電動型和電子型等。</p><p>　　在交流電路中常采用空氣阻尼型時間繼電器，它是利用空氣通過小孔節(jié)流的原理來獲得延時動作的。它由電磁系統(tǒng)、延時機構和觸點三部分組成。 　　</p><p>　　時間繼電器可分為通電延時型和斷電延時型兩種類型。 　　</p><p>

18、;　　空氣阻尼型時間繼電器的延時范圍大（有0.4～60s和0.4～180s兩種） ，它結構簡單，但準確度較低。當線圈通電（電壓規(guī)格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）時，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時下移，使瞬時動作觸點接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時跟著銜鐵一起下落，因為活塞桿的上端連著氣室中的橡皮膜，當活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運動時，橡皮膜隨之向下凹，上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢

19、下降。經(jīng)過一定時間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動延時觸點動作，使動斷觸點斷開，動合觸點閉合。從線圈通電到延時觸點完成動作，這段時間就是繼電器的延時時間。延時時間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進氣孔的大小來改變。 　　</p><p>　　吸引線圈斷電后，繼電器依靠恢復彈簧的作用而復原?？諝饨?jīng)出氣孔被迅速排出。</p><p><b>　　（2）熔斷器</b><

20、;/p><p>　　熔斷器是根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開；運用這種原理制成的一種電流保護器。熔斷器廣泛應用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設備中，作為短路和過電流的保護器，是應用最普遍的保護器件之一。</p><p>　　熔斷器是一種過電流保護器。熔斷器主要由熔體和熔管以及外加填料等部分組成。使用時，將熔斷器串聯(lián)于被保護電路中，當被保護電路的電流

21、超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時間后由熔體自身產(chǎn)生的熱量熔斷熔體，使電路斷開，從而起到保護的作用。</p><p>　　以金屬導體作為熔體而分斷電路的電器，串聯(lián)于電路中，當過載或短路電流通過熔體時，熔體自身將發(fā)熱而熔斷，從而對電力系統(tǒng)、各種電工設備以及家用電器都起到了一定的保護作用。具有反時延特性，當過載電流小時，熔斷時間長；過載電流大時，熔斷時間短。因此，在一定過載電流范圍內(nèi)至電流恢復正常，熔斷器不會熔斷，可以繼續(xù)使用

22、。熔斷器主要由熔體、外殼和支座3 部分組成，其中熔體是控制熔斷特性的關鍵元件。</p><p><b>　?。?）接觸器</b></p><p>　　交流接觸器利用主接點來開閉電路，用輔助接點來導通控制回路。</p><p>　　主接點一般是常開接點，而輔助接點常有兩對常開接點和常閉接點，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。<

23、/p><p>　　交流接觸器的接點，由銀鎢合金制成，具有良好的導電性和耐高溫燒蝕性。交流接觸器動作的動力源于交流通過帶鐵芯線圈產(chǎn)生的磁場，電磁鐵芯由兩個「山」字形的幼硅鋼片疊成，其中一個固定鐵芯，套有線圈，工作電壓可多種選擇。為了使磁力穩(wěn)定，鐵芯的吸合面加上短路環(huán)。交流接觸器在失電后，依靠彈簧復位。另一半是活動鐵芯，構造和固定鐵芯一樣，用以帶動主接點和輔助接點的閉合斷開。20安培以上的接觸器加有滅弧罩，利用電路斷開時

24、產(chǎn)生的電磁力，快速拉斷電弧，保護接點。</p><p>　　接觸器具可高頻率操作，做為電源開啟與切斷控制時﹐最高操作頻率可達每小時1200次。</p><p>　　接觸器的使用壽命很高﹐機械壽命通常為數(shù)百萬次至一千萬次，電壽命一般則為數(shù)十萬次至數(shù)百萬次。</p><p>　?。?）三菱FX可編程控制器</p><p>　　三菱FX系列，是三菱

25、PLC（可編程控制器）小型系列PLC。目前主要分FX3G、FX3U、FX2N、FX1N、FX1S等系列。FX系列PLC特點是一體機、高處理，可達365點開關量控制等。</p><p>　　PLC三相異步電動機Y-△降壓起動控制設計控制編程采用指令控制，采用PLC能充分利用它的優(yōu)點。在這里我們采用三菱公司的FX2N-32MR系列的可編程控制器，它吸收了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點，安裝比較方便，它的基本指令執(zhí)行時間為

26、0.08us每條指令，內(nèi)置的用戶儲存器為8K步，可以擴展到16K步。FX2N-32MR系列的可編程控制器，輸入點數(shù)為16，輸出點數(shù)為16。</p><p>　?。?）三相異步電動機</p><p><b>　　簡介</b></p><p>　　與單相異步電動機相比，三相異步電動機運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉子結構的不同，三相異步電動機可分

27、為籠式和繞線式兩種?；\式轉子的異步電動機結構簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應用，其主要缺點是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機的轉子和定子一樣也設置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動機的起動性能和調(diào)節(jié)電動機的轉速。</p><p><b>　　三相異步電動機原理</b></p><p>　　當向三相定子繞組中通過入對稱的

28、三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉速n1沿定子和轉子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉的旋轉磁場。由于旋轉磁場以n1轉速旋轉，轉子導體開始時是靜止的，故轉子導體將切割定子旋轉磁場而產(chǎn)生感應電動勢（感應電動勢的方向用右手定則判定）。由于轉子導體兩端被短路環(huán)短接，在感應電動勢的作用下，轉子導體中將產(chǎn)生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉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）。電磁力對轉子軸產(chǎn)生電磁轉矩，驅(qū)動轉子沿著旋轉磁

29、場方向旋轉。</p><p>　　通過上述分析可以總結出電動機工作原理為：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)生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中產(chǎn)生感應電流（轉子繞組是閉合通路），載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉軸上形成電磁轉矩，驅(qū)動電動機旋轉，并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。 </p><p>&

30、lt;b>　　總結</b></p><p>　　通過此次課程設計。培養(yǎng)了我綜合運用所學的基礎理論課、技術基礎課、專業(yè)課的知識和實踐技能去分析和解決實際工作中的一般工程技術問題的能力，使我建立了正確的設計思想，學會了如何把三年所學的理論知識運用到實踐當中去。掌握了PLC控制系統(tǒng)的原理、并進一步鞏固、擴大和深化了我所學的基本理論，基本知識和基本技能，提高了我的邏輯思維能力。</p>&

31、lt;p>　　同時，這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。</p><p>