三相异步电机反接制动线路的设计(论文)

课 程 设 计

题目 三相异步电动机的降压启动、反接制动

姓 名 学 号 201103120 系（院）电子电气工程学院 班 级 **** 指导教师____***___ 职 称____教授__

二O 一三年 七 月 四 日

摘 要

在交流电力拖动系统中 ,异步电动机既可运行于电动状态 ,又可运行于电磁制动状态 ,随生产机械的不同要求而定。三相异步电动机的电源反接制动 ,是通过将运行在电动状态的异步电机的定子任意两相对调 ,使定子旋转磁场与转子转向相反 ,电磁转矩变为制动转矩而实现制动的。

交流绕组是组成交流电动机的重要部件，在交流电机中，无论是把电能转换成机械能，还是把机械能转换成电能，都要在电机内通过一系列的电磁过程来实现。而交流电机中所发生的一切电磁过程所产生的一切电磁作用无一不与电磁绕组有关，都是依靠感应于绕组中的电动势和通过绕组的电流产生电磁转矩来传递电磁功率，从而打到进行机电能量转换的目的。因此寮六绕组被称为“电机的心脏”或电枢。

三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。

关键词：电动机、接触器、继电器、控制线路、工作原理

目 录

引言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1 1实验器材介绍及其工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1

1.1设计任务及目的„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1

1.2实验器材和设备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1

1.3各器材设备介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1

2. 电路设计图及分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5

2.1电路设计电气原理图绘制原则 „„„„„„„„„„„„„„„„„ 5

2.2主电路设计图及介绍 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5

2.3控制电路设计图及分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6

2.4电路设计实物接线图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8

3. 心得总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8 谢词„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 10 附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 11

引言

在现代科技发展快速的时代电动机的运用越来越广泛越来越科学。反接制动是电动机电气制动方法之一，此种方法有制动力大，制动迅速的优点，多用在停止动作要求准确的机械设备控制电路。反接制动的实质是改变异步电动机定子绕组中的三相电源相序，产生与转子转动方向相反的转矩，迫使电动机迅速停转。其控制线路有单向反接制动控制线路和可逆运行反接制动控制线路。交流电机制动采用改变相序的方法产生反向转矩，原理类似。反接制动制动力强，制动迅速，控制电路简单，设备投资少，但制动准确性差，制动过程中冲击力强烈，易损坏传动部件。三相异步电动机双向启动反接制动利用了三相异步电动机的正反转的主回路并且把控制回路增加了继电器进行制动。反接制动的正反转是利用三相异步电动机的正反转是将电动机三相电源进线中的任意两相对调，就可以达到反转控制的目的。

1、实验器材介绍及其工作原理

1.1设计任务及目的

此设计为三相异步电动机的反接制动控制线路设计，并且实现自动控制任务，通过对时间继电器定时，速度计电器感应控制、等处理。最终实现反接制动自动化。

1.2实验器材和设备

（1）交流接触器 2台 （2）中间继电器 1台 （3）二位按钮 3个

（4）三相电动机 1台 （5）熔断器 5个 （6）三相刀开关 3个

（7）时间继电器 1台 （8）制动电阻 3个 （8）电工工具 1套

（9）热继电器 1台 （10）速度继电器 2台

1.3各器材设备介绍

交流接触器：见图1.3.1，交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常

有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主路使用。交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。

工作原理：当接触器电磁线圈不通电时，弹簧的反作用力和衔铁芯的自重使主触点保持断开位置。当电磁线圈通过控制回路接通控制电压(一般为额定电压) 时，电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心，带动主触点闭合，接通电路，辅助接点随之动作。

图1.3.1

三相异步电动机:见图1.2.2，与单项异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。

工作原理：当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

图1.3.2

时间继电器：见图1.2.3，时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电路。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器，它是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触电三部分组成。

工作原理：空气阻尼型时间继电器的延时范围大（有0.4～60s 和0.4～180s 两种），它结构简单，但准确度较低。当线圈通电时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之

向下凹，上面空气室的变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触电动作，使动断触点断开，动合触电闭合。从线圈通电到延时触电完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。吸引线圈断电后，继电器依靠回复弹簧作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。

图1.3.3

三相刀开关：三相刀开关是一种手动配电电器。主要用来隔离电源或手动接通与断开交直流电路，也可用于不频繁的接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉等。 三相刀刀开关是最经济但技术指标偏低的一种刀开关。闸刀开关也称开启式负荷开关。它主要有：与操作瓷柄相连的动触刀、静触头刀座、熔丝、进线及出线接线座，这些导电部分都固定在瓷底板上，且用胶盖盖着。所以当闸刀合上时，操作人员不会触及带电部分。胶盖还具有下列保护作用：

（1）将各极隔开，防止因极间飞弧导致电源短路；

（2）防止电弧飞出盖外，灼伤操作人员；

（3）防止金属零件掉落在闸刀上形成极间短路。熔丝的装设，又提供了短路保护功能。

熔断器：见图1.2.4, 熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。

图1.3.4

2、电路设计图及分析

2.1电路设计电气原理图绘制原则

1）主电路用粗线条画在左边；控制电路用细线条画在右边 。

2）电器元件，采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示。

3）需要测试和拆、接外部引线的端子，应用图形符号“空心圆”表示。电路的连接点用“实心圆”表示。

4）同一电器元件的各部件可不画在一起，但文字符号要相同。若有多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字符号的下标，如KM1、KM2等。

5）所有按钮、触点均按没有外力作用和没有通电时的原始状态画出。

6）控制电路的分支电路，原则上按动作顺序和信号流自上而下或自左至右的原则绘制。

7）电路图应按主电路、控制电路、照明电路、信号电路分开绘制。直流和单相电源电路用水平线画出，一般画在图样上方，相序自上而下排列。中性线（N ）和保护接地线（PE ）放在相线之下。主电路与电源电路垂直画出。控制电路与信号电路垂直画在两条水平电源线之间。耗电元件（如电器的线圈，电磁铁，信号灯等）直接与下方水平线连接。控制触点连接在上方水平线与耗电元件之间。

8）当图形垂直放置时，各元器件触点图形符号以“左开右闭”绘制。当图形为水平放置时以“上闭下开” 绘制。

2.2主电路设计图及介绍

主电路设计图见图2.2.1

图2.2.1

主电路各接点标记：

三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标记。电源开关之后的分别按U 、V 、W 顺序标记。分级三相交流电源主电路可采用1U 、1V 、1W ；2U 、2V 、2W 等。各电动机分支电路各接点可采用三相文字代号后面加数字来表示如：U11。

电器元件布置图：

电器元件布置图详细绘制出电气设备、零件的安装位置。图中各电器代号应与有关电路和电器清单上所有元器件代号相同。

2.3控制电路设计图及分析

图2.3.1

如图2.3.1为设计的控制电路，其工作原理：

（1）按下正传启动按钮SB2→交流接触器KM1得电主触头吸合开始降压启动→KM1常开触头闭合实现自锁，常闭触头断开实现互锁，时间继电器KT 得电开始计时→计时到时间继电器常开触头闭合→交流接触器KM3吸合全压运行速度到一定值→速度继电器KS2常开触头闭合为反接做好准备→制动时按下SB1正转线路断开同时中间继电器KA 得电常开触头闭合→KM2得电其常闭触头断开实现互锁，其常开触头闭合实现自锁，开始反接制动→速度小于设定值时，反接线路断开，正转反接制动结束；

（2）按下反传启动按钮SB3→交流接触器KM2得电主触头吸合开始降压启动→KM2常开触头闭合实现自锁，常闭触头断开实现互锁，时间继电器KT 得电开始计时→计时

到时间继电器常开触头闭合→交流接触器KM3吸合全压运行速度到一定值→速度继电器KS1常开触头闭合为反接做好准备→制动时按下SB1反转线路断开同时中间继电器KA 得电常开触头闭合→KM1得电其常闭触头断开实现互锁，其常开触头闭合实现自锁，开始反接制动→速度小于设定值时，反接线路断开，反转反接制动结束。

2.4电路设计实物接线图

图2.4.1

3. 心得总结 1. 通过实验我认识到：做实验过程中要遵照流程按步骤进行。

2. 此次实验我收获颇深，从开始构思到绘图，再到连接实物图。充分的锻炼了我的动脑及动手能力，巩固了我的专业知识。

3. 通过电机实习进一步理解了三相异步电动机的工作原理，掌握了电机具体的拆卸与制造步骤，并且学会了分析一些简单的电机故障。从而将电机理论应用到了实践当中，将理论具体化，发现了理论与实际的差距和理论对实践的指导意义。

考文献

[1] 郝用兴，苗满香，罗小燕. 《机电传动与控制》华中科技大学出版社

[2] 张爱玲，李岚，梅丽凤. 《电力拖动与控制》机械工业出版社

[3] 百度网

[4] 中国论文网.

谢 词

在本次机电传动控制实训中，很多同学、老师都热心地帮助了我，尤其是指导老师李贤温老师给予我悉心指导和帮助，自始至终关心督促我们的进程和进度，帮助解决毕业设计中遇到的许多问题，还不断向我们传授分析问题和解决问题的办法，并指出了正确的努力方向，使我在毕设过程中少走很多弯路。在此向老师和同学表示深深的感谢！

在本次实训论文结束之际，我感谢在实训期间中曾耐心指导我的所有老师，我有今天的成绩全有赖于他们的教导。

再次感谢所有给予我支持、鼓励和帮助的人！

最后，衷心感谢在百忙之中评阅论文的郭老师，您辛苦了。

附 录：