设计两台电动机顺序启动,逆序停车

课程设计(论文)

题目名称设计两台电动机顺序启动，逆序停车

课程名称电力拖动基础

学生姓名

学号

系、专业电气工程系、09自动化

指导教师

2011年12月10日

邵阳学院课程设计（论文）任务书年级专业09自动化学生姓名学号

题目名称设计两台电动机顺序启动，逆序停车设计时间2011年12月5日—2011年12月19日

课程名称电力拖动基础课程编号12120212设计地点电机试验室

一、课程设计（论文）目的

电力拖动基础课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性电力拖动系统的软、硬件设计为主。

课程设计的目的和任务：全面熟练掌握电力拖动的应用，使学生掌握小型电力拖动应用系统设计的步骤，通过设计过程对进一步锻炼和培养学生的动手能力。

二、已知技术参数和条件

三、

异步电动机两台，参数指标自己选定。

四、任务和要求

设计一个两台电动机顺序启动，逆序停车

1.要求：

两台异步电动机MI和M2,按下启动按钮，M1启动后M2才可启动，按下停止按钮，M2停止后才M1可以停车。

2.选择元器件，列出清单；画出主回路，控制回路电气线路图

注： 1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效；

2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。

四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）

实验室有电机实验系统4套，

五、进度安排

2011.12.5-12.6 调研、查找资料

2011.12.7-12.8 总体方案设计，方案比较，选定方案的论证及整机电路的工作原理，2011.12.9-12.17 单元电路设计，参数计算，元器件选择，电路图；

2011.12.18-12.19 撰写设计说明书

2011.12.19 答辩

六、教研室审批意见

教研室主任（签字）：年月日七|、主管教学主任意见

主管主任（签字）：年月日八、备注

指导教师（签字）：学生（签字）：

邵阳学院课程设计（论文）评阅表

学生姓名学号

系电气工程系专业班级09级自动化

题目名称设计两台电动机顺序启动，逆序停车课程名称电力拖动基础

一、学生自我总结

通过这次课程设计，我学会了如何控制电机及其有关原件的运用。在设计过程中，虽说遇到了很多疑难点，但通过组员的讨论，并在教师指导下，综合运用所学的电托知识及电机知识，以及经过多次调试，最终完成了设计两台电动机顺序启动，逆序停车这个课题。

学生签名：年月日二、指导教师评定

评分项目平时成绩论文答辩综合成绩

权重30 40 30

单项成绩

指导教师评语：

指导教师（签名）：年月日

注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面；

2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。

摘要

本文介绍了基于电力拖动的一种电动机的启动停止的设计方案，将两台电动机成功的顺序启动，逆序停车。我们运用其原理的思路是：用两套异步电机M1和M2，在M2控制回路中串入常开触头，实现只有先开M1才能后开M2，在M1停机按钮上并联一常开触头，实现只有先停M2才能后停M1。系统用到的元件有常开常闭开关，熔断器，继电器等一些常用的电气元件。绘制电路图与工作流程图，并进行改进。因为三相电机的仿真具有很高的难度，在短时间内无法完成，故只使用原理图和电路图进行说明。

关键词：异步电机M1和M2；常开常闭开关；熔断器；继电器

目录

摘要 ..................................................... I 目录................................................... II 1绪论. (1)

1.1课题意义 (1)

1.2系统参数和要求 (1)

1.3选用的电动机 (2)

2所用元件介绍 (3)

2.1熔断器的原理 (3)

2.2继电器 (4)

2.3常开常闭开关器的选择 (4)

3电力拖动系统分析 (6)

3.1两台电动机的顺序启动的原理 (6)

3.2两台电动机逆序停止的原理 (6)

3.3保护方法 (7)

参考文献 (8)

附录1 主要元件清单 (9)

附录2系统原理图 (10)

致谢 (11)

1绪论

1.1课题意义

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。

当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：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。

在这种情况的要求下，将电动机的转动规律设计清楚显得尤为重要。电力拖动基础课程设计是电气工程及其自动化专业领域重要的实践环节之一，主要以小型实用性电力拖动系统的软、硬件设计为主。

课程设计的目的和任务：全面熟练掌握电力拖动的应用，使学生掌握小型电力拖动应用系统设计的步骤，通过设计过程对进一步锻炼和培养学生的动手能力。

1.2系统参数和要求

Y系列电动机是一般用途的全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。安装尺寸和功率等级符合IEC标准，外壳防护等级为IP44，冷却方法为IC411，连续工作制（S1）。适用于驱动无特殊要求的机械设备，如机床、泵、风机、压缩机、搅拌机、运输机械、农业机械、食品机械等。

Y系列中，Y80~315电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB/T9616-1999。Y355电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件

JB5274-91。Y80~315电动机采用B级绝缘。Y355电动机采用F级绝缘。额定电压为380V，额定频率为50Hz。功率3kW及以下为Y接法；其它功率均为△接法。电动机运行地点的海拔不超过1000m；环境空气温度随季节变化，但不超过40℃；最低环境空气温度为-15℃；最湿月月平均最高相对湿度为90%；同时该月月平均最低温度不高于25℃。

电动机有一个轴伸，可制成双轴伸，第二轴伸亦能传递额定功率，但只能用联轴器传动。

如下表1.2所示交流异步电机的参数表

型号额

定

功

率

额

定

电

流

转

速

效

率

功

率

因

数

堵转

转矩

堵转

电流

最大

转矩

噪声

振

动

速

度

重

量

额定

转矩

额定

电流

额定

转矩

1

级

2

级

k

W

A

r/

mi

n

%

CO

SФ

倍倍倍dB(A)

m

m/

s

k

g 同步转速3000r/min 2 级

Y80 M1-2 0.

75

1.

8

28

30

75

.0

0.8

4

2.2 6.5 2.3

6

6

71 1.8

1

7

Y80 M2-2 1.

1

2.

5

28

30

77

.0

0.8

6

2.2 7.0 2.3

6

6

71 1.8

1

8

Y90S -2 1.

5

3.

4

28

40

78

.0

0.8

5

2.2 7.0 2.3

7

75 1.8

2

2

Y90L -2 2.

2

4.

8

28

40

80

.5

0.8

6

2.2 7.0 2.3

7

75 1.8

2

5

Y100 L-2 3

6.

4

28

80

82

.0

0.8

7

2.2 7.0 2.3

7

4

79 1.8

3

4

Y112 M-2 4

8.

2

28

90

85

.5

0.8

7

2.2 7.0 2.3

7

4

79 1.8

4

5

Y132 S1-2 5.

5

11

.1

29

00

85

.5

0.8

8

2.0 7.0 2.3

7

8

83 1.8

6

7

Y132 S2-2 7.

5

15

29

00

86

.2

0.8

8

2.0 7.0 2.3

7

8

83 1.8

7

2 表1.2交流异步电机的参数表

1.3选用的电动机

选用的异步电机是转速3000r/min的电动机，具体如图1.3参考如下：

图1.3 常用异步电机实物图

2所用元件介绍

2.1熔断器的原理

熔断器也被称为保险丝，IEC127标准将它定义为"熔断体（fuse-link)"。它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。

熔断器（实物如图2.1）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。熔断器广泛应用于高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。熔断器是一种过电流保护器。熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。

图2.1熔断器实物图

以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了

一定的保护作用。具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器主要由熔体、外壳和支座3 部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。

2.2继电器

电磁继电器（如图2.2）一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路。

图2.2 继电器的结构及原理

当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，继电器使被控制的输出电路导通或断开。输入量可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)及非电气量(如温度、压力、速度等)两大类。继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。

2.3常开常闭开关器的选择

按钮开关：一种短时接通或断开小电流电路的电器，它不直接控制主电路的通断，

而在控制电路中发出手动“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路，故称“主令电器”。按钮开关的结构以及符号如图2.3

（1）按钮开关的结构

按钮开关的结构：由按钮帽、复位弹簧、固定触点、可动触点、外壳和支柱连杆等组成。

常开触头（动合触头）：是指原始状态时（电器未受外力或线圈未通电），固定触点与可动触点处于分开状态的触头。

常开(动合)按钮开关，未按下时，触头是断开的，按下时触头闭合接通；当松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位断开。在控制电路中，常开按钮常用来启动电动机，也称启动按钮。

常闭(动断)按钮开关与常开按钮开关相反，末按下时，触头是闭合的，按下时触头断开；当手松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位闭合。常闭按钮常用于控制电动机停车，也称停车按钮。

复合按钮开关：将常开与常闭按钮开关组合为一体的按钮开关，即具有常闭触头和常开触头。未按下时，常闭触头是闭合的，常开触头是断开的。按下按钮时，常闭触头首先断开，常开触头后闭合；当松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下，首先将常开触头断开，继而将常闭触头闭合。复合按钮用于联锁控制电路中。

（2）按钮开关的安装和使用

1)将按钮安装在面板上时，应布置整齐，排列合理，可根据电动机启动的先后次

序，从上到下或从左到右排列：

2)按钮的安装固定应牢固，接线应可靠。应用红色按钮表示停止，绿色或黑色表

示启动或通电，不要搞错。

3)由于按钮触头间距离较小，如有油污等容易发生短路故障，因此应保持触头的

清洁。

4)安装按钮的按钮板和按钮盒必须是金属的，并设法使它们与机床总接地母线相

连接，对于悬挂式按钮必须设有专用接地线，不得借用金属管作为地线。

5)按钮用于高温场合时，易使塑料变形老化而导致松动，引起接线螺钉间相碰短

路，可在接线螺钉处加套绝缘塑料管来防止短路。

6)带指示灯的按钮因灯泡发热，长期使用易使塑料灯罩变形，应降低灯泡电压，

延长使用寿命。

7)“停止”按钮必须是红色；“急停”按钮必须是红色蘑菇头式；“启动”按钮必

须有防护挡圈，防护挡圈应高于按钮头，以防意外触动使电气设备误动作。

图2.3 按钮开关的结构以及符号

3电力拖动系统分析

3.1两台电动机的顺序启动的原理

顺序控制电路是在一个设备启动之后另一个设备才能启动的一种控制方法。用继电器KM1，KM2分别串接在交流异步电机M1,M2上。如图3.0，KM2要先启动是不能动作的，因为SB21和KM1是断开状态，只有当KM1吸合实现自锁之后，SB21按纽才起作用，使KM2通电吸合。当电机M1单独运行时开关SB12直接控制M1的停止。

3.2两台电动机逆序停止的原理

（1）启动过程

当按控制按钮SB11、SB21可以分别使接触器KM1、KM 2线圈得电吸合，主触点闭合，M1或M2通电电机运行工作。接触器KM1、KM2的辅助常开接点同时闭合电路自锁。

（2）停止过程

按控制按钮SB22按纽，接触器KM2线圈失电，电机M2停止运行。若先停电机M1按下SB12按纽，由于KM2没有释放，KM2常开辅助触点与SB11的常开触点并联在一起并呈闭合状态，所以按钮SB12不起作用。只由当接触器KM2释放之后，KM2的常开辅助触点断开，按钮SB12才起作用。如图3.0。

图3.0顺序启动逆序停止控制电路图

3.3保护方法

（1）电动机的过载保护由FR1和FR2分别完成。

（2）FR2保护电动机M2，但FR1动作保护后，M2电动机也必须停止工。

参考文献

[1] 魏炳贵.《电力拖动基础》.机械工业出版社，2010.

[2] 陈伯时.《自动控制系统》.机械工业出版社，1981.

[3] 熊永前.《电机学》.华中科技大学出版社，2010.

[4] 杨长能.《电力拖动基础》.重庆大学出版社，1989.

附录1主要元件清单

序号名称型号参数数量备注

1 交流异步电机3000r/min

2 M1，M2

2 开关常开 1 QS

3复合按钮开关常闭常开 4 SB11、SB12、SB21、SB22 4热继电器10A 2 FR1、FR2

5继电器220V 2 KM1、KM2

6熔断器10A2FU1、FU2

附录2系统原理图

致谢

在这次课程设计中，我真诚地感谢老师邱雄迩和同学们的帮助，在他们的帮助下我顺利的完成了此次课程设计也使我对电机的一些相应的周边知识有了更进一步的了解。

在做论文的过程中，邱老师又反复而耐心地给我指出问题的所在，并帮助我纠正了许多不妥之处。在做系统设计这一过程中，也给我提出了许多意见和建议，并交给我许多解决问题的技巧和方法。

还有在邱老师对我的系统提出了很多改进的意见，对我的论文中的一些不足的地方也一一地指出。没有他的帮助，我也不可能很好的完成这次课程设计。

致谢人：XX

2011年12月14日