电机及拖动课程设计报告.docx

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电机及拖动课程设计报告

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电机及拖动课程设计报告

课程名称电机及拖动

课程设计异步电动机综合设计（课题八）

指导老师黄祯祥

姓名谢春雷

学号20159200222

班级名称电子信息科学与技术2班

学院名称信息工程学院

交阅时间2016年12月31日

1、课程设计背景1

2、课程设计题目与要求2

3、课程设计过程与结果3

（一）、参数计算3

1、电机参数计算3

2、Y-△换接起动时电机的参数计算4

（二）、启动方式的选用与原理5

1、启动方式的选用与其相关参数计算5

2、启动方式的机械特性图6

（三）、设计启动控制的控制电路7

1、启动控制方式的选用与设计7

2、控制电路的仿真分析8

四、课程设计总结9

1、各类启动方式的优缺点分析…………………………………9

2、心得与体会……………………………………………………10

1、课程设计背景

笼形异步电动机是一种交流电机，也称作感应电机，主要作电动机使用。

笼形异步电动机广泛的用于农业生产，家用电器以及航天、计算机等高科技领域。

异步电动机还可以作为发电机使用，例如用于小水电站，风力发电等。

笼形异步电机的基本结构包括定子、转子和气隙。

定子由铁芯、定子绕组和机座三部分构成。

转子由转子绕组、转子铁芯和转轴构成。

转子通常分为笼型和绕线式。

气隙存在于异步电机的定子和转子之间，通常很小。

气隙的大小对于异步电机的性能影响很大。

笼形异步电动机之所以得到广泛的应用，主要是因为它有结构简单运行可靠，制造容易，价格低廉，坚固耐用等优良特性，同时还有较高的效率和良好的工作特性。

然而笼形异步电动机也存在着一些不足：

启动电流较大，会使电源电压在电机启动时下降，使线路和电机内部产生损耗而引起发热；启动转矩较小；在大范围内实现平滑调速较为困难；必须从电网吸收滞后的无功功率等。

其中笼形异步电机的启动一直是电机学的重要研究方向，过分析笼形异步机的运行原理，能够总结出两种启动方式：

直接启动、降压启动。

其中降压启动又可分为：

定子串三相对称电阻或电抗降压启动、Y-D降压启动、自耦变压器降压启动、延边三角型降压启动。

本课程设计通过分析和计算笼形异步电动机在Y-D型启动方式、直接启动下的相关参数的数值、获取相应的机械特性以及进行计算机模拟仿真，比较了不同启动方式的优缺点和适用场合，对今后的学习和研究能起到一定的启发作用。

2、课程设计题目与要求

一台三相笼型转子异步电动机的额定参数为：

380V、50Hz、1455r/min，定子△

联结，每相参数：

，

，

，

，试求：

1.在额定电压下直接起动时，起动电流倍数、起动转矩倍数和功率因数；

2.应用Y-△换接起动时，起动电流倍数、起动转矩倍数和功率因数。

3.试计算其中一种起动方式的参数并做出机械特性图；

4.设计一个起动控制的控制线路，叙述其工作原理。

三、课程设计过程与结果

（一）、参数计算

1、参数计算：

在额定电压下直接起动时，起动电流倍数、起动转矩倍数和功率因数

2、Y-△换接起动时电机的参数计算：

应用Y-△换接起动时，起动电流倍数、起动转矩倍数和功率因数。

（2）、启动方式的选用与原理

1、启动方式的选用与其相关参数计算:

试计算其中一种起动方式的参数并做出机械特性图

直接启动参数:

定子漏电感L1=xs/2πf1=0.00064（H）

转子漏电感L2=x10/2πf1=0.00064（H）

励磁电感Lm=xf/2πf1=0.159（H）

同步转速n1=1500（r/min）

额定转差率sn=（n1-nn）/n1=0.03

额定转矩

Tn=（3npun2Rr./sn）/（2πf1（Rs+Rr/sn）2+（xs+x10）2）=1061.9（N.m）

最大转矩Tm=3npun2/4πf1（xs+x10）=3447.3（N.m）

2、启动方式的机械特性图：

试计算其中一种起动方式的参数并做出机械特性图

机械特性曲线：

降低定子电压的机械特性曲线

定子回路串电阻的机械特性曲线

（3）、设计启动控制的控制电路

1、启动控制方式的选用与设计

Y—△降压起动也称为星形—三角形降压起动，简称星三角降压起动。

这一线路的设计思想仍是按时间原则控制起动过程。

所不同的是，在起动时将电动机定子绕组接成星形，每相绕组承受的电压为电源的相电压（220V），减小了起动电流对电网的影响。

而在其起动后期则按预先整定的时间换接成三角形接法，每相绕组承受的电压为电源的线电压（380V），电动机进入正常运行。

凡是正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，均可采用这种线路,本题为正常运行时定子三角形连接的笼形异步电机故而满足。

定子绕组接成Y—△降压起动的自动控制线路如图所示。

2、控制电路的仿真分析

启动

按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电，电动机M接入电源。

同时，时间继电器KT及接触器KM2线圈得电。

接触器KM2线圈得电，其常开主触点闭合，电动机M定子绕组在星形连接下运行。

KM2的常闭辅助触点断开，保证了接触器KM3不得电。

时间继电器KT的常开触点延时闭合；常闭触点延时继开，切断KM2线圈电源，其主触点断开而常闭辅助触点闭合。

接触器KM3线圈得电，其主触点闭合，使电动机M由星形起动切换为三角形运行。

停车

按SB1辅助电路断电，各接触器释放，电动机断电停车

线路在KM2与KM3之间设有辅助触点联锁，防止它们同时动作造成短路；此外，线路转入三角接运行后，KM3的常闭触点分断，切除时间继电器KT、接触器KM2,避免KT、KM2线圈长时间运行而空耗电能，并延长其寿命。

三相鼠笼式异步电动机采用Y—△降压起动的优点在于：

定子绕组星形接法时，起动电压为直接采用三角形接法时的1/3，起动电流为三角形接法时的1/3，因而起动电流特性好，线路较简单，投资少。

其缺点是起动转矩也相应下降为三角形接法的1/3，转矩特性差。

所以该线路适用于轻载或空载起动的场合。

另外应注意，Y—△联接时要注意其旋转方向的一致性。

4、课程设计总结

1、各类启动方式的优缺点分析

2、心得与体会

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关电机及拖动方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

过而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获龋最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。

在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可!

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。

所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。