課程設(shè)計(jì)---三相異步電動(dòng)機(jī)y-△降壓啟動(dòng)控制設(shè)計(jì)

1、<p>　　2011/2012（2）學(xué)期</p><p>　　《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)控制設(shè)計(jì)</p><p>　　專業(yè)及班級(jí)：智能化101</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：XXX</b></p><p>&

2、lt;b>　　學(xué)生姓名：XXX</b></p><p>　　學(xué) 號(hào)：XXXX</p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間：2012年6月11日~22日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目2</b></p><p>

3、;<b>　　二、控制要求2</b></p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容2</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)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>　?。?）接觸器8<

5、;/b></p><p>　　（4）三菱FX可編程控制器8</p><p>　?。?）三相異步電動(dòng)機(jī)8</p><p><b>　　總結(jié)10</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目</b

6、></p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)控制設(shè)計(jì)</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(dòng)、△運(yùn)行。</p><p>　?、侔聪缕饎?dòng)按鈕SB2后，電動(dòng)機(jī)M先作Y起動(dòng)，10s鐘后自動(dòng)轉(zhuǎn)換為△運(yùn)行。</p><

7、;p>　?、谌羧魏吻闆r下外部按下停止按鈕SB1或熱繼電器FR動(dòng)作時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)停止。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p><b>　　1、設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　容量較大的電動(dòng)機(jī)。通常采用降壓啟動(dòng)方式。降壓啟動(dòng)的方式很多，有星三角啟動(dòng)，自耦降壓啟動(dòng)，串聯(lián)電抗器降壓啟動(dòng)，

8、延邊三角形啟動(dòng)等。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用的是電動(dòng)機(jī)的星三角(Y一△)啟動(dòng)方式。所謂Y一△啟動(dòng)，是指啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組接成星形，啟動(dòng)結(jié)束進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，電動(dòng)機(jī)繞組接成三角形。</p><p>　　PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　?。?）在三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)控制中采用了PLC，用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)運(yùn)

9、行的自動(dòng)控制，可靠性大大提高。</p><p>　?。?）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，外部線路簡化。</p><p>　　（3）PLC可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能。</p><p>　?。?）PLC可進(jìn)行故障自動(dòng)檢測，提高運(yùn)行安全性，并便于檢修。</p><p>　?。?）更改控制方案時(shí)不需改動(dòng)硬件接線。 </p>

10、<p>　　在啟動(dòng)時(shí)。電機(jī)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(yùn)行電壓的57.7％，啟動(dòng)電流為直接啟動(dòng)時(shí)的1／3，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也同時(shí)減小到直接啟動(dòng)的1／3。所以這種啟動(dòng)方式只能工作在空載或輕載啟動(dòng)的場合。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)Y－△啟動(dòng)的電路圖，U1－U2、V2－V2、Wl－W2是電動(dòng)機(jī)M的三相繞 組。如果將U2、V2和W2在接線盒內(nèi)短接則電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)被接成三角形。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的Y－△啟動(dòng)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(dòng)按鈕SB1，接觸器KM3線圈得電，KM3的主觸點(diǎn)閉合，KM3輔助觸點(diǎn)（常開）閉合，接觸器KM1和時(shí)間繼電器的線圈得電，KM1主觸點(diǎn)閉合，將電動(dòng)機(jī)的三相繞組接成星形，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入星形啟動(dòng)狀態(tài)；KM1的輔助觸點(diǎn)KM1－1閉合，使電路維持在啟動(dòng)狀態(tài)。待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度時(shí)，時(shí)間繼電器KT延時(shí)時(shí)間到。其延時(shí)觸點(diǎn)(常閉)斷開，接觸器KM3線圈失電．主觸點(diǎn)斷開，輔助觸點(diǎn)(

14、常開)KM3－1閉臺(tái)。接觸器KM2得電工作．電動(dòng)機(jī)進(jìn)入三角運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　按下停止按鈕SB2，或電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異常過電流使熱繼電器FR動(dòng)作時(shí)，電動(dòng)機(jī)均會(huì)停止運(yùn)行。</p><p>　　熱繼電器的調(diào)整．應(yīng)根據(jù)負(fù)載輕重和運(yùn)行電流的大小，在熱態(tài)(熱繼電器接入電路，并經(jīng)過啟動(dòng)電流的預(yù)熱)實(shí)地進(jìn)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(dòng)機(jī)出現(xiàn)1.2倍的異常電流時(shí)．熱繼

15、電器會(huì)在20分鐘內(nèi)動(dòng)作。如果電動(dòng)機(jī)運(yùn)行電流是隨負(fù)載不斷變化的，則整定值可按較大電流值計(jì)算選?。畲蟛荒艹^電動(dòng)機(jī)額定電流的1.2倍</p><p><b>　　5.元件介紹</b></p><p><b>　?。?）繼電器</b></p><p>　　當(dāng)輸入量（如電壓、電流、溫度等）達(dá)到規(guī)定值時(shí)，繼電器所控制的輸出電路導(dǎo)

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(dòng)作快、工作穩(wěn)定、使用壽命長、體積小等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于電力保護(hù)、自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)、遙控、測量和通信等裝置中。</p><p><b>　　時(shí)間繼電器</b></p><p

17、>　　時(shí)間繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的控制電器。它的種類很多，有空氣阻尼型、電動(dòng)型和電子型等。</p><p>　　在交流電路中常采用空氣阻尼型時(shí)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(shí)動(dòng)作的。它由電磁系統(tǒng)、延時(shí)機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)三部分組成。 　　</p><p>　　時(shí)間繼電器可分為通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種類型。 　　</p><p>

18、;　　空氣阻尼型時(shí)間繼電器的延時(shí)范圍大（有0.4～60s和0.4～180s兩種） ，它結(jié)構(gòu)簡單，但準(zhǔn)確度較低。當(dāng)線圈通電（電壓規(guī)格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）時(shí)，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時(shí)下移，使瞬時(shí)動(dòng)作觸點(diǎn)接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時(shí)跟著銜鐵一起下落，因?yàn)榛钊麠U的上端連著氣室中的橡皮膜，當(dāng)活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動(dòng)延時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，使動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合。從線圈通電到延時(shí)觸點(diǎn)完成動(dòng)作，這段時(shí)間就是繼電器的延時(shí)時(shí)間。延時(shí)時(shí)間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進(jìn)氣孔的大小來改變。 　　</p><p>　　吸引線圈斷電后，繼電器依靠恢復(fù)彈簧的作用而復(fù)原?？諝饨?jīng)出氣孔被迅速排出。</p><p><b>　?。?）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(shí)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(yùn)用這種原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設(shè)備中，作為短路和過電流的保護(hù)器，是應(yīng)用最普遍的保護(hù)器件之一。</p><p>　　熔斷器是一種過電流保護(hù)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(shí)，將熔斷器串聯(lián)于被保護(hù)電路中，當(dāng)被保護(hù)電路的電流

21、超過規(guī)定值，并經(jīng)過一定時(shí)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(hù)的作用。</p><p>　　以金屬導(dǎo)體作為熔體而分?jǐn)嚯娐返碾娖?，串?lián)于電路中，當(dāng)過載或短路電流通過熔體時(shí)，熔體自身將發(fā)熱而熔斷，從而對(duì)電力系統(tǒng)、各種電工設(shè)備以及家用電器都起到了一定的保護(hù)作用。具有反時(shí)延特性，當(dāng)過載電流小時(shí)，熔斷時(shí)間長；過載電流大時(shí)，熔斷時(shí)間短。因此，在一定過載電流范圍內(nèi)至電流恢復(fù)正常，熔斷器不會(huì)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(guān)鍵元件。</p><p><b>　?。?）接觸器</b></p><p>　　交流接觸器利用主接點(diǎn)來開閉電路，用輔助接點(diǎn)來導(dǎo)通控制回路。</p><p>　　主接點(diǎn)一般是常開接點(diǎn)，而輔助接點(diǎn)常有兩對(duì)常開接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)，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(diǎn)，由銀鎢合金制成，具有良好的導(dǎo)電性和耐高溫?zé)g性。交流接觸器動(dòng)作的動(dòng)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(gè)「山」字形的幼硅鋼片疊成，其中一個(gè)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(fù)位。另一半是活動(dòng)鐵芯，構(gòu)造和固定鐵芯一樣，用以帶動(dòng)主接點(diǎn)和輔助接點(diǎn)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(shí)

24、產(chǎn)生的電磁力，快速拉斷電弧，保護(hù)接點(diǎn)。</p><p>　　接觸器具可高頻率操作，做為電源開啟與切斷控制時(shí)﹐最高操作頻率可達(dá)每小時(shí)1200次。</p><p>　　接觸器的使用壽命很高﹐機(jī)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(diǎn)是一體機(jī)、高處理，可達(dá)365點(diǎn)開關(guān)量控制等。</p><p>　　PLC三相異步電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)控制設(shè)計(jì)控制編程采用指令控制，采用PLC能充分利用它的優(yōu)點(diǎn)。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(diǎn)，安裝比較方便，它的基本指令執(zhí)行時(shí)間為

26、0.08us每條指令，內(nèi)置的用戶儲(chǔ)存器為8K步，可以擴(kuò)展到16K步。FX2N-32MR系列的可編程控制器，輸入點(diǎn)數(shù)為16，輸出點(diǎn)數(shù)為16。</p><p>　　（5）三相異步電動(dòng)機(jī)</p><p><b>　　簡介</b></p><p>　　與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分

27、為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)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(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　三相異步電動(dòng)機(jī)原理</b></p><p>　　當(dāng)向三相定子繞組中通過入對(duì)稱的

28、三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時(shí)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(shí)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(dòng)勢（感應(yīng)電動(dòng)勢的方向用右手定則判定）。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)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(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁

29、場方向旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　通過上述分析可以總結(jié)出電動(dòng)機(jī)工作原理為：當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對(duì)稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)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(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(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。 </p><p>&

30、lt;b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計(jì)。培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論課、技術(shù)基礎(chǔ)課、專業(yè)課的知識(shí)和實(shí)踐技能去分析和解決實(shí)際工作中的一般工程技術(shù)問題的能力，使我建立了正確的設(shè)計(jì)思想，學(xué)會(huì)了如何把三年所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去。掌握了PLC控制系統(tǒng)的原理、并進(jìn)一步鞏固、擴(kuò)大和深化了我所學(xué)的基本理論，基本知識(shí)和基本技能，提高了我的邏輯思維能力。</p>&

31、lt;p>　　同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)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(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。</p><p>