机电控制系统分析与设计课程设计-电机启动与速度控制

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1、机电控制系统分析与设计课程设计说明书设计题目：电机启动与速度控制班级：机械班学生姓名：指导老师：设计时间：2007年3月22日目录第1章设计任务1.1设计任务介绍及意义1.2设计任务明细第2章设计总体方案2.1设计的基本依据2.2总体方案的确定第3章电气原理设计3.1概述3.2电气系统的参数计算3.3电气系统设计第4章程序设计4.1程序设计的任务4.2具体程序第5章课程设计总结参考资料第1章设计任务1.1设计技术要求及意义1.1.1技术要求总体的要求是实现对中大功率的三相鼠笼式交流异步电动机起动和速度控制。在电气控制系统中，要求起动平

2、稳，速度控制精确，并且对电机的速度进行数码显示。对电机的起动要求用PLC实现。要求有电气原理图和功能框图，6000字的文字说明书。1.1.2设计的意义本次课程设计的目的在于要将过去所学的电工学，电子学，测试与传感技术，微机原理，机电传动控制等课程综合运用，并在生产实际中运用这些知识。要求知道并了解三相鼠笼式异步电动机启动的三种方法以及他们存在的利弊。知道电器元件的使用方法和怎样选择这些元件。要掌握PLC的内铺构造，指令系统，还有编程的方法，并将其应用实践生产中。1.2设计任务明细1.2.1电机启动的设计任务设计出三相鼠笼式异步电动机Y---

3、△降压启动的原理图，电路图以及接线图。1.2.2电机转速控制的设计任务（1）实现启动过程中转速的检测；（2）实现启动过程中转速的显示。第2章设计总体方案2.1设计的基本依据2.1.1Y---△降压启动的设计依据采用电动机拖动生产机械。对电动机的主要要求如下：（1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。一般场合下希望启动的越快越好，以提高生产效率。电动机的启动转矩要大于负载转矩，否则电动机不能启动。（2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。因为过大的启动电流冲击，对于电网和电动机本身都不利。（3）要求启动平滑，即要求启动时平滑

4、加速，以减小对生产机械的冲击；（4）启动安全可靠，力求简单，操作方便；（5）启动过程中的功耗越小越好;其中，（1）（2）两条是衡量电动机起动性能的主要技术指标。然而，异步电动机在接入电网启动的瞬时，由于转子处于静止状态，定子旋转磁场以最快的相对速度切割转子导体，在转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流，从而引起很大的定子电流，一般启动电流可达到额定电流的5-7倍，但因启动时转差率S=1，转子功率因数φ很低，因而启动转矩却不大，一般=0.8-1.5。显然，异步电动机的这种启动特性和生产机械的要求是相矛盾的。因此所采用的启动方法必须限制启动电

5、流和提高启动转矩，降压启动便是一种在生产实际中经常使用的一中启动方法。电动机降压启动的方法很多，如用电阻或电抗器降压启动，Y---△降压启动，自藕变压器降压启动和延边三角形启动等，经过具体的分析，并结合生产的实际应用，本方案中，采用Y---△降压启动，具体的原理如下：Y---△降压启动的接线图如上图所示，启动时，接触器的触点KM和1KM同时闭合，2KM断开，定子绕组接成星形；待转速上升到一定程度后（本次设计的是额定转速），再将1KM断开，2KM闭合，将定子绕组结成三角形，电动机起动过程完成，并进入正常运行。设U1为电源电压，及为定子绕组分别

6、接成星形及三角形的启动电流，Z为电动机在启动时每相绕组的等效阻抗。则有所以，=/3，即定子接成星形时的启动电流等于接成三角形启动时电流的1/3，而接成星形时的启动转矩所以及Y连接降压启动时的启动转矩只有星形连接启动时的1/3。这种启动方法的优点是设备简单、经济、启动电流小；由于这种方法应用广泛，我国规定4kM及以上的三相异步电动机，其定子额定电压为380V，连接方法为三角形。当电源线电压为380V时，就可以采用这种方法进行启动。用PLC实现电动机的Y---△降压启动。PLC的可靠性高，逻辑功能高，体积小，可在线修改控制程序，具有远程通信联网

7、的功能，易于与计算机接口，能对模拟量进行控制，具备高速计数器和位控等高性能模块等，已经日益取代由大量中间继电器，时间继电器，计数继电器等传统继电—接触控制系统，在生产实际中已经得到越来越广泛的应用，因此，在本方案中，利用PLC来进行Y---△降压启动。2.1.2转速监测和显示的设计依据本方案中，转速的监测和显示用集成化数字转速仪，利用霍尔传感器对电机输出轴的转速信号进行采集，信号放大，调整，最终用数码管进行显示。2.2总体方案的确定本课程设计大致分为两个部分，即启动控制和转速显示，相应得我设计的方案也由两大部分成，其结构框图如示：电动机转速

8、显示霍儿传感器三相异步电动机PLC控制的电动机的启动第3章电气原理设计3.1概述本方案的电气系统由三相鼠笼式异步电动机的主电路，Y---△降压启动控制电路，转速测量和显示电路三部