PLC课程设计-三相异步电动机转子串电阻启动
目录
摘要 (1)
关键词 (1)
1 关于PLC (2)
1.1概述 (2)
1.2 PLC的系统组成 (2)
2 S7-200简介 (3)
2.1 概述 (3)
2.2 组成 (3)
3 三相异步电动机的工作原理和结构组成 (3)
3.1 工作原理 (3)
3.2 结构组成 (4)
3.2.1 定子 (4)
3.2.2 转子 (4)
3.2.3 气隙 (4)
3.3 异步电动机的结构特点 (5)
3.4 转子串电阻启动的原理 (5)
3.5 启动电阻的使用原则 (5)
4 课程设计的目的 (5)
5 主接线图 (6)
5.1三相异步电动机转子串电阻启动主接线图 (6)
5.2绕线式的作用以及优缺点 (6)
6 硬件系统的设置 (6)
6.1 资源配置 (6)
6.2 PLC接线图 (7)
7 主程序设置 (7)
7.1 主程序梯形图 (7)
7.2 工作过程分析 (9)
8模拟软件上仿真动作与实验面板上调试演示结果 (10)
9课程设计总结 (11)
参考文献 (12)
三相异步电动机转子串电阻启动
三相异步电动机转子串电阻启动
指导教师
摘要：PLC在三相异步电机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强、功能完善等优点。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。本文设计了三相异步电动机的PLC控制电路，该电路主要以性能稳定、简单实用为目的。
关键词：PLC；编程语言；三相异步电机；继电器
Three-phase Asynchronous Motor Rotor String Resistance Start
Student majoring in Automation Liu Tong
Tutor Zhou Jing Lei
Abstract：PLC in three-phase asynchronous motor control application, compared with the traditional relay control, has control of speed, high reliability and flexibility, the perfect function etc. Long-term since, PLC is always in the industrial automation control field, igge for various automatic control equipment provides a very reliable control applications. It can provide security for automation control application reliable and comparatively perfect solutions, suitable for the current industrial enterprise of automation needs. This paper introduces the design of three-phase asynchronous motor, the PLC control circuit, this circuit mainly stable performance, simple and practical for the purpose.
Key words: PLC；programming languages,；three-phase asynchronous motor,；relays
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1 关于PLC
1.1 概述
20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。
20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。
PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。
PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的输入输出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的储存器，用来在其内部储存逻辑运算、定时、计数和算术运算等操作的指令并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程；而有关的外围设备，都应按易于与工业系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
应该强调的是，PLC机械式的顺序控制器在“可编程”方面有着质的区别。由于PLC 引入了微处理机及半导体储存器等新一代电子器件，并用规定的指令进行编程，所以能灵活的修改程序即它是用软件方式来实现“可编程”的目的。
1.2 PLC的系统组成
中央处理单元（CPU）：中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，
三相异步电动机转子串电阻启动
这些电路都集中成在一个芯片内。CPU通过数据总线、地址总线和控制总线与储存单元、输入/输出接口电路相连接。
储存器：PLC使用的储存器类型有三种：只读储存器（ROM）、随机存取存储器（RAM）和可电擦除可编程的只读储存器（EEPROM）。
输入/输出单元：输入/输出单元包含两部分：一部分是与被控设备相连接的接口电路，另一部分是输入和输出的映像寄存器。
电源部分：PLC一般使用220V的交流电源或24V的直流电源。
扩展接口：扩展接口用于将扩展单元或功能模块与基本单元相连。
通信接口：有些PLC配有一定的通信接口以完成人机对话。
编程设备：现在的PLC厂家不再提供编程器转而给用户提供配置在PC上运行的编程软件。
其他部件：需要时PLC可配有储存器卡、电池卡等。
2 S7-200简介
2.1 概述
S7-200 自成一体：别紧凑但是具有惊人的能力－特别是有关它的实时性能－它速度快，功能强大的通讯方案，并且具有操作简便的硬件和软件。但是还有更多特点： S7-200 PLC具有统一的模块化设计－目前不是很大，但是未来不可限量的定制解决方案。这一切都使得S7-200 PLC在一个紧凑的性能范围内为自动化控制提供一个非常有效和经济的解决方案。
2.2 组成
基本单元：S7-200系列PLC中可提供4种不同的基本型号的8种CPU供选择使用扩展单元：S7-200系列PLC主要有6种扩展单元，它本身没有CPU，只能与基本单元相连接使用，用于扩展I/O点数.
编程器：PLC在正式运行时，不需要编程器。编程器主要用来进行用户程序的编制、存储和管理等，并将用户程序送入PLC中，在调试过程中，进行监控和故障检测。S7-200系列PLC可采用多种编程器，一般可分为简易型和智能型。简易型编程器是袖珍型的，简单实用，价格低廉，是一种很好的现场编程及监测工具，但显示功能较差，只能用指令表方式输入，使用不够方便。智能型编程器采用计算机进行编程操作，将专用的编程软件装入计算机内，可直接采用梯形图语言编程，实现在线监测，非常直观，且功能强大，S7-200系列PLC的专用编程软件为STEP7-Micro/WIN。
3 三相异步电机的工作原理和结构组成
3.1 工作原理
三相对称绕组，接通三相对称电源，流过三相对称电流，产生旋转磁场（电生磁），切割转子导体，感应电势和电流（磁变生电），载流导体在磁场中受到电磁力的作用，
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形成电磁转矩（电磁生力），使转子朝着旋转磁场旋转的方向旋转。
3.2 结构组成
三相异步电动机主要由定子、转子、气隙三部分组成。
3.2.1 定子三相异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
定子铁心是异步电动机主磁通磁路的一部分。为了使异步电动机能产生较大的电磁转矩，希望有一个较强的旋转磁场，同时由于旋转磁场对定子铁心以同步转速旋转，定子铁心中的磁通的大小与方向都是变化的，必须设法减少由旋转磁场在定子铁心中所引起的涡流损耗和磁滞损耗，因此，定子铁心由导磁性能较好的0.5mm厚且冲有一定槽形的硅钢片叠压而成。对于容量较大(10kW以上)的电动机，在硅钢片两面涂以绝缘漆，作为片间绝缘之用。定子铁心上的槽形通常有三种半闭口槽，半开口槽及开口槽。从提高电动机的效率和功率因数来看，半闭口槽最好。
定子绕组是异步电机定子部分的电路，它也是由许多线圈按一定规律联接面成。能分散嵌入半闭口槽的线圈由高强度漆包圆铜线或圆铝线绕成，放入半开口槽的成型线圈用高强度漆包扁沿线或扁铜线，或用玻璃丝包扁铜线绕成。开口槽也放入成型线圈，其绝缘通常采用云母带，线圈放入槽内必须与槽壁之间隔有“槽绝缘”，以免电机在运行时绕组对铁心出现击穿或短路故障。一般根据定子绕组在槽内布置的情况，有单层绕组及双层绕组两种基本型型。容量较大的异步电动机都采用双层绕组。双层绕组在每槽内的导线分上下两层放置，上下层线圈边之间需要用层间绝缘隔开。小容量异步电动机常采用单层绕组。槽内定子绕组的导线用槽楔紧固。槽楔常用的材料是竹、胶布板或环氧玻璃布板等非磁性材料。
机座的作用主要是固定和支撑定子铁心。中小型异步电动机一般都采用铸铁机坐，并根据不同的冷却方式而采用不同的机座型式。例如小型封闭式电动机、电机中损耗变成的热量全都要通过机座散出。为了加强散热能力，在机座的外表面有很多均匀分布的散热筋，以增大散热面积。对于大中型异步电动机，一般采用钢板焊接的机座。
3.2.2 转子异步电动机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。转子铁心也是电动机主磁通磁路的一部分，一般也由0.5毫米厚冲槽的硅钢片叠成，铁心固定在转轴或转子支架上。整个转子铁心的外表面成圆柱形。转子绕组分为笼型和绕线型两种结构，在以下文章中将分别说明这两种绕组结形式特点。
3.2.3 气隙异步电动机定、转子之间的气隙是很小的，中小型电机—般为0.2～2mm。气隙的大小与异步电动机的性能关系极大。气隙愈大，磁阻也愈大。磁阻大时，产生同样大小的旋转磁场就需要较大的励磁电流。励磁电流是无功电流(与变压器中的情况一样)，该电流增大会使电机的功率因数变坏。然而，磁阻大可以减少气隙磁场中的谐波含量，从而可减少附加损耗，且改善起动性能。气隙过小，会使装配困难和运转不安全。如何决定气隙大小，应权衡利弊，全面考虑。一般异步电动机的气隙以较小为宜。异步电动机主要分为笼型（又称为鼠笼型）和绕线型。虽然我们主要介绍绕线型
三相异步电动机转子串电阻启动
异步电动机转子串电阻启动，但我们还是先了解一下鼠笼型电机启动的优点和局限，以方便和绕线形电动机进行性能比较。
3.3 异步电动机的结构特点
绕线型绕组是一个对称三相绕组，这个对称三相绕组接成星形，并接到转轴上三个集电环，再通过电刷使转子绕组与外电路接通。这种转子的特点是，通过集电环和电刷可在转子回路中接入附加电阻或其它控制装置，以便改善电动机的起动性能或调速特性。为了减小电刷的磨损与摩擦损耗，中等容量以上的异步电动机还装有一种提刷短路装置。这种装置当电动机起动以后而又不需要调节速度时，移动其手柄，可使电刷提起，与集电环脱离接触，同时使三只集电环彼此短接起来。
3.4 转子串电阻启动的原理
异步电动机转子串三相对称电阻启动时，一般采用分级切除启动电阻的方法。这是因为随着转子转速的增高，转子电流、电机转矩将逐渐降低。为了充分利用电动机的启动转矩，应当随着转速的增高，逐渐减少转子回路电阻，使电动机维持较高的启动电流和转矩。由式（1）可以看出，若使转子回路电阻2R与转差率s成正比例减少，则电动机在加速过程中可以获得恒定的启动电流和启动转矩。
3.5 启动电阻的使用原则
目前国内广泛使用的启动电阻是金属电阻，它是由一箱电阻片构成的。电阻值的改变是靠开关电器将金属电阻一段段的短接来实现的，所以电阻值的变化不连续，有级。每短接一段，启动电流和启动转矩便突变一次。启动电阻分级数越少，则在启动过程中没次短接电阻所引起的启动电流冲击幅度就大，轴上转矩的突变也大。从启动电流对供电电网的冲击和机械的受力考虑，启动电阻的分级数目不能太少，一般为5—8级。对容量较大的电动机，启动电阻分级要多些。
对于功率较小的电动机可采用一般三相变阻器或油浸启动变阻器，对于功率较大的电动机则采用小电阻。
4 课程设计的目的
掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。
进一步熟悉常用设备、元器件的类型和特征，并掌握合理运用原则和使用方法。培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
借助课程设计中的对三相异步电动机转子串电阻启动PLC设计，提高和掌握可编程序控制器的各种实际应用的能力。
综合运用所学的理论知识独立完成一个课题，培养学生独立分析和解决实际问题的能力,学会撰写课程设计总结报告。
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5 主接线图
5.1 三相异步电动机转子串电阻启动主接线图
图5-1 三相异步电动机转子串电阻启动主接线图
5.2 绕线式的作用以及优缺点
三相异步电动机转子回路串接电阻，一方面可以减小起动电流，另一方面可以增加最初起动转矩，当串入某一合适电阻时，还能使电动机以它的最大转矩T起动。当然，所串联的电阻超过一定数值后，最初起动转矩反而会减小。由于绕线异步电动机的转子串联合适的电阻，不但可以减少起动电流，而且可以增大起动转矩，因而，要求起动的转矩大或起动频繁的生产机械常用绕线型异步电动机。转子回路串三相对称可变电阻起动，这种方法既可限制起动电流，又可增大起动转矩，串接电阻值取得适当，还可使起动转矩接近最大转矩起动，适当增大串接电阻的功率，使起动电阻兼作调速电阻，一物两用，适用于要求起动转矩大，并有调速要求的负载。
缺点：多级调速控制电路较复杂，电阻耗能大。
6 硬件系统的设置
6.1 资源配置
采用PLC改造三相异步电动机转子串电阻启动继电接触器控制系统，PLC的输入信号主要有2个：启动按钮SB 1和停止按钮SB2。输出信号主要有4个：主接触器控制三相绕线式电动机M接通三相电源运行，接触器KM1用于控制第一组电阻Rl的切除，接触器KM2用于控制第二组电阻R2的切除，接触器KM3用于控制第三组电阻R3的切除。3个时间继电器功能可以用PLC内部定时器实现。根据控制要求，对PLC的输入量、输出量进行分配情况如表6-1所示：
三相异步电动机转子串电阻启动
图6-1 PLC输入输出接线图
7 主程序设计
7.1 主程序梯形图
用PLC改造三相异步电动机转子串电阻启动继电接触器控制系统，根据原有的继电接触器电路图来设计梯形图是一条简便实用的办法。原有的异步电动机转子串电阻启动控制电路经过长期使用和考验，已经证明能完成系统要求的各种功能。控制电路图和PLC 程序控制梯形图有许多相似的地方，按照梯形图语言设计规定和对应关系可以将继电接触器电路图方便地“翻译”成梯形图控制程序，用PLC的外部硬接线和梯形图软件来实现继电接触器电路图的控制功能。
三相异步电动机转子串电阻启动控制PLC梯形图使用的是内部继电器、定时器等，都是由软件来实现的，使用方便，修改灵活，是原继电接触器控制线路硬接线无法比拟的。
菏泽学院本科课程设计根据流程图和顺序功能图编写梯形图，如下：
三相异步电动机转子串电阻启动
7.2 工作过程分析
启动：按启动按钮SB1，输入继电器：I0.1接通动合触点闭合，输出继电器Q0.0通，接触器KM4线圈得电，主触头闭合接通三相电源，绕线式异步电动机转子串电阻(Rl+R2+R3)启动，同时定时器T1线圈得电，开始延时，时间设定为3S。
3s后，定时器T1常开触点闭合，输出继电器。Q0.1接通，接触器KM 1吸合，主触头闭合，切除第一组电阻Rl，电动机串接(R2+R3)电阻继承启动，同时定时器线圈T2得电，时间设定为1s。
ls后，定时器T2常开触点闭合，输出继电器Q0.2接通，接触器KM2吸合，主触头闭合，切除第二组电阻R2，电动机串接R3电阻继承启动，同时定时器线圈T3得电，时间设定为1 s。
ls后，定时器T3常开触点闭合，输出继电器Q0.3接通，接触器KM3吸合，主触头闭合，切除第三组电阻R3，同Q0.3常闭触头断开，定时器线圈T1、T2、T3和输出继电器Y1、Y2失电。累计启动5s，三相绕线式异步电动机转子所串3组电阻全部切除，电动机M结束启动状态，进入正常运行状态。
停车：按停止按钮SB2，输出继电器Q0.0失电，接触器KM失电，主触头断开，电机作自由停车运行。输出继电器线圈Q0.0失电，常开触点Q0.0复位，输出继电器Y003失电，常开触点Q0.3复位，3组电阻(R1+R2+R3)恢复与三相绕线式异步电动机转子串接，为下次启动做好准备。
过载保护：当电动机过载时，热过载保护继电器FR的动断触点断开，接触器KM4、KM1、KM2、KM3均断电，电动机M也停车。
把输出继电器Q0.1、Q0.2和Q0.3闭触点与输入继电器I0.1常开触点串联，如果输出继电器Q0.1、Q0.2和Q0.3线圈得电，接触器KM4、KM2、KM3中任何一个触头没有释放恢复闭合时，按下启动按钮SB1，输出继电器Q0.0和接触器KM4线圈不能得电，KM4主触头不能闭合，电动机M就不能接通电源直接启动，保证了三相绕线式电动机只在转子绕组中接入全部启动电阻(RI+R2+R3)的条件下才能启动。
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8 模拟软件上仿真动作与实验面板上调试演示结果
先通过外部接线图接好导线，把编号的程序输进联机电脑中并与PLC机通讯，调试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况。各功能单元调试完成后，再调试全部程序，调试各部分的接口情况，直到满意为止。从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。
图8-1 仿真软件上的演示结果
三相异步电动机转子串电阻启动
9 课程设计总结
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新日异，PLC已经成为当今空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握PLC的开发技术是十分重要的。
回顾起此次PLC课程设计，至今我仍感慨颇多。的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把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，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计之后，一定把以前所学过的知识重新温故。
总的来说，通过本次课程设计自己对PLC指令的用法有了更深的学习和体会，还有就是对组态软件的应用也有了新的认识和了解。组态软件的其实是非常灵活的，通过思考和总结会有新的发现和收获。
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参考文献：
[1] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].2版.北京：北京航空航天大学出版社，2008
[2] 刘启新.电机与拖动基础[M].2版.北京：中国电力出版社，2011
[3] 李岚.电力拖动与控制[M].2版.北京：机械工业出版社，2003
[4] 贺哲荣.流行PLC实用程序及设计[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，2006
[5] 吴明洞.PLC控制的设计技巧[M].北京：工业控制计算机出版社，2006
[6] 张万忠.可编程控制器应用技术[M]．北京：化学工业出版社．2002
[7] 温照方.SIMATIC S7-200可编程控制器教程[M].北京：北京理工大学出版社. 2003
三相绕线型异步电动机转子串电阻启动的设计说明
引言 三相异步电动机是目前应用最为广泛的电动机。要想讨论电力拖动中经常遇到的绕线型异步电动机转子电路串联电阻启动问题，首先我们要先了解三相异步电动机，这是讨论问题的基础。 异步电动机是交流电动机的一种。由于异步电动机在性能上有缺陷，所以异步电动机主要作电动机使用。 异步电动机按供电电源相数的不同，有三相、两相和单相之分。三相异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是当前工业农业生产中应用最普通的电动机；单相异步电动机容量较小，性能较差，在实验室和家用电器中应用较多；两相异步电动机通常用作控制电机。 三相异步电动机分为三相笼型异步电动机和三相绕线型异步电动机。我的设计为三相绕线型异步电动机转子电路串电阻启动。
1 三相异步电机的工作原理和结构组成 1.1 工作原理 三相对称绕组，接通三相对称电源，流过三相对称电流，产生旋转磁场（电生磁），切割转子导体，感应电势和电流（磁变生电），载流导体在磁场中受到电磁力的作用，形成电磁转矩（电磁生力），使转子朝着旋转磁场旋转的方向旋转。 1.2 结构组成 三相异步电动机主要由定子、转子、气隙三部分组成。 1.2.1 定子 三相异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。 1）定子铁心定子铁心是异步电动机主磁通磁路的一部分。为了使异步电动机能产生较大的电磁转矩，希望有一个较强的旋转磁场，同时由于旋转磁场对定子铁心以同步转速旋转，定子铁心中的磁通的大小与方向都是变化的，必须设法减少由旋转磁场在定子铁心中所引起的涡流损耗和磁滞损耗，因此，定子铁心由导磁性能较好的0.5mm厚且冲有一定槽形的硅钢片叠压而成。对于容量较大(10kW以上)的电动机，在硅钢片两面涂以绝缘漆，作为片间绝缘之用。定子铁心上的槽形通常有三种半闭口槽，半开口槽及开口槽。从提高电动机的效率和功率因数来看，半闭口槽最好。 2）定子绕组定子绕组是异步电机定子部分的电路，它也是由许多线圈按一定规律联接面成。能分散嵌入半闭口槽的线圈由高强度漆包圆铜线或圆铝线绕成，放入半开口槽的成型线圈用高强度漆包扁沿线或扁铜线，或用玻璃丝包扁铜线绕成。开口槽也放入成型线圈，其绝缘通常采用云母带，线圈放入槽必须与槽壁之间隔有“槽绝缘”，以免电机在运行时绕组对铁心出现击穿或短路故障。一般根据定子绕组在槽布置的情况，有单层绕组及双层绕组两种基本型型。容量较大的异步电动机都采用双层绕组。双层绕组在每槽的导线分上下两层放置，上下层线圈边之间需要用层间绝缘隔开。小容量异步电动机常采用单层绕组。槽定子绕组的导线用槽楔紧固。槽楔常用的材料是竹、胶布板或环氧玻璃布板等非磁性材料。 3）机座机座的作用主要是固定和支撑定子铁心。中小型异步电动机一般都采用铸铁机坐，并根据不同的冷却方式而采用不同的机座型式。例如小型封闭式电动机、电机中损耗变成的热量全都要通过机座散出。为了加强散热能力，在机座的外表面有很多均匀分布的散热筋，以增大散热面积。对于大中型异步电动机，一般采用钢板焊接的机座。 1.2.2 转子 异步电机的转子由转子铁心、转子绕组和转轴组成。
绕线型异步电动机串电阻
课程设计名称：电子技术课程设计题目：绕线型异步电动机串电阻启动 学期：2013-2014学年第2学期 专业：电气技术 班级：电技12-2 姓名：周立君 学号：1205020229 指导教师：王巍
辽宁工程技术大学 课程设计成绩评定表
课程设计任务书 一、设计题目 绕线型三相异步电动机串电阻启动设计 二、设计任务 1、分析绕线型三相异步电动机的启动过程； 2、给出启动级数、各级启动电阻计算公式； 3、以实际例子说明启动级数和各级启动电阻的计算过程； 三、设计计划 电机与拖动课程设计共计1周内完成： 1、第1～2天查资料,熟悉题目； 2、第3～5天方案分析,具体按步骤进行设计及整理设计说明书； 3、第6天准备答辩； 4、第7天答辩。 四、设计要求 1、以实际例子说明启动级数和各级启动电阻的计算步骤； 2、对电枢串电阻启动进行优缺点分析； 指导教师：王巍 时间：年月日
摘要 三相异步电动机是交流电机的一种，主要用作电动机使用，因其结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是当前工农业当中应用最普遍的电动机。但是启动电流大是所有电动机启动的共性，电动机启动过程要求启动电流不能超出允许范围而且启动转矩不能太小，启动电流过大可能导致绕组烧坏，启动转矩太小会导致电动机启动过程缓慢甚至不能启动。所以，研究一种可行而适用易操作的启动方案就变得十分必要了。本课题研究绕线型三相异步电动机的电枢串电阻启动，通过理论计算，给出启动级数、各级启动电阻等详细参数，以达到增加最初起动转矩，使电动机以最大转矩T起动，避免因直接起动产生较大电流而带来的危害，提高启动的平稳性的可观效果。 关键词：异步电动机；电枢串电阻；启动
机械原理课程设计任务书
机械运动简图设计实例 7.1 薄板冲床 7.1.l设计要求 设计专用冲床，用于金属薄板的冲孔或落料。 7.1.2功能分解 显然，为完成冲压工艺过程，需实现下列运动功能要求： （1）冲头作上下往复运动，因此需要设计相应的冲压机构。 （2）板料作纵向步进运动，因此需要设计板料纵向送料机构。 （3）为了节约原材料，工厂往往采用交错冲切方法，这样可以用同样数量的原材料加工出较多的工件，且减少边角余料。因此，板料在作纵向步进运动的同时，还应作横向停歇往复运动，以实现冲切孔位的交错排列，为此需设计板料横向送料机构。 对这一个机构的运动功能作进一步分析，可知它们分别应该实现下列基本运动： （1）冲压机构有三个基本运动：运动轴线的变换、运动形式的变换、运动方向的交替变换。 （2）板料纵向送料机构也有三个基本运动：运动轴线变换、运动缩小、运动停歇。 （3）板料横向送料机构有四个基本运动：运动形式变换、运动缩小、运动方向的交替变换、运动停歇。 7.3 铆钉冷镦机 7.3.1设计要求 设计铆钉自动冷镦机，把成卷的线材通过校直、送料、切料、转送、镦锻、起模等工序，制成铆钉。 7.3.2功能分解 本机器的功能是自动生产铆钉。其原理为冷态（室温）镦锻。它的运动功能可分解为四种工动作： l. 进料 金属线材经进料机构校直后，被自动、定时地送入模具。执行构件作直线停歇运动。 2. 切断转送 进料停止后，切断转送机构将棒料切断并把它送至镦料工位。执行构件作直线停歇等速运动及停歇急回运动。 3. 镦锻成形 由镦锻机构镦出铆钉，执行构件作直线往复急回运动。 4. 起模顶料 由起模机构将铆钉从定模中推出，执行构件作直线往复停歇运动。 7.4 蜂窝煤成型机 7.4.1设计要求 蜂窝煤在我国城镇广泛使用。现要求设计蜂窝煤成形机，将具有一定湿度的粉煤定量送入模腔成形，生产出煤饼。 设计参数为：蜂窝煤形状为圆柱体，成品尺寸：￠100 mm360 mm； 生产能力：40次／min。 7.4.2功能分解
绕线式电动机转子回路串电阻起动控制电路
绕线式电动机转子回路串电阻启动控制电路的安装、调试及故障排查 【课时安排】 2课时 【实训目标】 1．正确理解三相绕线转子异步电动机转子回路串电阻启动的工作原理。 2．能正确识读三相绕线转子异步电动机转子回路串电阻启动控制电路的原理图和布置图。 3．会按照工艺要求正确安装三相绕线转子异步电动机转子回路串电阻启动控制电路。 4．．能用万用表对控制电路进行通电前的检查。 5．能熟练使用电钳工工具及低压测量仪表。 6．培养安全第一、科学严谨、团结合作、成本意识、节能环保意识。 【实训条件准备】 1．常用电工工具：包括试电笔、克丝钳、剥线钳、改锥、尖嘴钳、斜口钳等。 2．万用表 3．绝缘导线：主电路采用平方，控制电路采用BV1平方。 4．绕线式异步电动机 5．交流接触器、时间继电器、按钮、熔断器、热继电器等电器元件 【实训过程】 一、实训电路 1. 绕线式电动机转子回路串电阻启动控制电路原理图如图5所示 图5 绕线式电动机转子回路串电阻启动控制电路 2.小组讨论双速电动机控制线路工作原理。 起动控制：
停止控制： 3．备齐所需电气元器件及工具并检测元器件 配齐所用电气元件，并进行质量检验。元器件应完好，各项技术指标符合规定要求，否则予以更换。 二、计划与实施 1．绘制电器元器件布置图并安装电器元器件 2．绘制接线图 3．安装、接线 （1）小组成员讨论线路连接的思路与方法，并作介绍。 （2）小组合作根据电路图完成接线。 4．检测线路 （1）检查所接电路，按照电路图从头到尾按顺序检查
（2）用万用表初步测试电路有无短路情况。确保电路未通电的情况下把万用表打到欧姆档，用万用表检查电路，并填写在下表。 5．通电运行 （1）整理试验台多余的导线和工具，避免对电路造成影响 （2）为保证人身安全，在通电试车时，一人操作一人监护，认真执行、安全操作规程的有关规定，经老师检查并现场监护。 在教师检查无误后，经教师允许后才可以通电运行。 （1）通电顺序：先合上实验台总电源开关。 按下按钮SB1，观察并记录电动机工作状态，接触器KM状态，时间继电器KT1 状态。 （2）第一延时时间到，观察并记录M工作状态，接触器KM1状态，时间继电器KT2状态。 （3）第二延时时间到，观察并记录M工作状态，接触器KM2状态，时间继电器KT3状态。 （4）第三延时时间到，观察并记录M工作状态，接触器KM3状态。 （5）按下停止按钮SB2，观察并记录M工作状态，接触器KM1状态，接触器KM2状态，接触器KM3状态，时间继电器KT1状态，时间继电器KT2状态，时间继电器KT3状态。 6．故障排查 利用维修电工技能鉴定装置上进行绕线式异步电动机转子回路串电阻起动控制线路的排故练习。记录故障现象、判断记录故障部位、可能的故障原因并说明排故方法。 绕线式异步电动机转子回路串电阻起动控制电路排故记录 7．整理现场 三、评价反馈 双速电动机控制线路安装、调试项目评价表
机械原理课程设计推荐题目.doc
机械原理课程设计题目 1 牛头刨床机器功能和设计要求该机器的功能是零件的表面加工。必须完成的动作 为：刨刀的往复运动和工件的进给运动。要求刨刀切削速度较均匀，具有急回作用。 基本数据：主轴转速60r/min，工件最大加工长度l≤450mm，加工面距地面高度h=800mm,行程速比系数k=1.5,许用压力角［α］＝15°，切削量在0.1～0.5mm可调。 2 冲压式蜂窝煤成型机机器功能和设计要求该机器的功能是将粉煤加入模筒中，经 冲压成为蜂窝煤。必须完成的动作为：粉煤加料，冲压成型，清扫冲头和出煤盘的积屑，将冲压成型的煤块脱模，蜂窝煤的输送。基本数据：产蜂窝煤30块/分，蜂窝煤尺寸自定。 3 平板印刷机机器功能和设计要求该机器的功能是在小型铜锌版上刷上油墨，通过 铜锌版与白纸板相互粘合而完成印刷工艺。须完成的动作为：纸张输送、油辊上添加油墨、铜锌板上刷墨、白纸与刷墨后的铜锌版粘合印刷、取出纸张。基本数据：印刷能力：24次/min。印头的固定支撑距地面高度500mm,印头摆角50°，印头最大高度280mm。 4 冷镦机机器功能和设计要求该机器的功能是把成卷的线材冷镦成铆钉。须完成的 动作为：校直与进料、断料与送料到冷镦工位、冲压成型，把成型的铆钉脱模。 基本数据：生产能力：20个/min。材料直径5mm,铆钉最大长度10mm。 5 电阻压帽自动机机器的功能与设计要求该机器的功能是将电阻帽分左右两端压在 电阻坯上。须完成的动作为：送电阻坯、电阻坯的定位和夹紧、左右电阻帽的送料、压帽、产品送出。基本数据：生产能力：30个/min、电阻坯直径d＝3 mm，长度l=7mm。 6 四冲程内燃机机器的功能与设计要求该机器的功能是把燃料的化学能转化为机械 能。须完成的动作为：活塞的吸气、压缩、做功和排气四个过程，进、排气门的开取和关闭、燃料喷射。 7汽车转向机构机器的功能和设计要求该机构的功能是将方向盘的转动转化为前轮相对机体偏转一个角度。基本数据：前轮最大转角45°，方向盘最大转角720°。 8 垃圾自卸车机器的功能和设计要求该机构的功能为是使车箱内的垃圾自动倾泄。须完成的动作为：车箱后板打开、车箱倾斜、车内剩余垃圾的清除、车箱复位、后板复位。 9 自动送料冲床机器的功能和设计要求该机器的功能是将薄板自动送到冲压工位，冲 压成型。须完成的动作为：送料、冲压成型、产品输出。设计数据：薄板尺寸1.57×2m, 产品尺寸φ80mm 10 纸板压痕机机械的功能与设计要求该机器的功能是将裁切好的纸板，在折叠纸箱 的折缝压出痕迹。须完成的动作：从料箱中送料、冲压输出产品。 11 玩具电动马机械的功能与设计要求该机构的功能是使玩具马完成旋转、升降，俯仰 等较复杂的运动要求。 12人力收割机机械的功能与设计要求该机器的功能是把车轮的运动传递给刀片而收割稻谷或剪草坪。 精选
转子串电阻调速
绕线转子异步电动机转子串电阻电感起动与调速方 法的研讨 绕城转子异步电动机能够通过转子串电阻进行起动与调速，但电阻上能耗大；如果转子串频敏变阻器，虽能减少损耗，但只能起动而不能调速。本文提出一种转子串电阻、电感的方法，既能用于起动与调速，又能较大程度地节能。IJ作原理如图1，在绕线电机转于绕组每相串入相同的电阻与电感。首先我们考虑只串电感L的情况，电机运行时的临界转差率式中r；——定子绕组的电阻X；——定于绕组的电抗r二。——转子绕组电阻的折算值X二——转子回路电抗的折算值teZ。H。0＋XL其中X二。——转子绕组电抗的折算值X、——转子串电感L的电抗折算值由于r；＜＜x。，x；Wx。，略去r；、x；，则即Sm与人成反比，与固有特性相比，临界转差率的值减少。电机运行时的最大转矩为同理略去r；、x；，则式中m；——电机定子相数V；——电机定子相电压。。——电机同步角速度由式（2）可知，凡人与Xb也成反比，与固有特性相比，最大转矩减少。由以上分析可知，转子串电感时的机械特性如图2中的曲线1（曲线0为电机的固有特性）。在此基础上转子绕组再串入电阻Rnl 与Rn。，由式（l）、式（2）可知：临界转差率随转子回路电阻的增加而增大，而最大转短不变，其机械(本文共计3页)......[继续阅读本文] 转子上串联电阻可以降低启动电流增大启动转矩，同样也可以用于调速，但转子回路串联电阻调速的方式不理想，在电机轻载和空载的时候几乎起不到调速的作用，串联电抗器也可以减小起动电流，但是起动转矩也会减小很多，所以不采用串联电抗器来启动。 不是说三项绕线转子异步电动机转子回路串入电阻，可以增大起动转矩，串入电阻值越大，起动转矩越大？要合适 是应该三相都串的，以保持三相平衡。所串电阻增大，转速变低。因为电阻增大，相当于电机端电压降低，电机机械特性变软，转差率增大。负载恒定的时候，电机的电流会增大的。
《机械原理课程设计》设计题
机械原理课程设计》设计题 合肥工业大学机械设计系（2012） （1）机器功能和设计要求 该机器主要用于零件的平面加工。机器须完成的动作 为：刨刀的往复运动和工件的 进给运动。要求刨刀切削速度较均匀，且有急回特性。 （2）基本数据 主转转速 60r/min ，工件最大加工长度 l ≤450mm ，加工面距地面高度 h =800mm ， 行程速比系数K =1.5，许用压力角[α] =15°，切削进给量S 在0.1～0.5mm 范围内可调。 （1）机器的功能和设计要求 该机器的功能是在小型铜锌板上刷上油墨，通过铜锌板与白纸相互粘合而完成印刷 工艺。须完成的动作为：纸张输送、油辊上添加油墨、铜锌板上刷墨、白纸与刷墨后的 铜锌板粘合印刷、取出印刷品。 （2）基本数据 印刷能力：24 次/min 、印头的固定支承距地面高度 500mm ，印头摆角 50°、印头 最大高度 280mm 。 设计题编号：03 设计题目：电阻压帽自动机 （1）机器的功能和设计要求 该机器的功能是将电阻帽分左、右两端压合在电阻坯上。须完成的动作为：送电阻 坯、电阻坯的定位和夹紧、左、右电阻帽的送料、压帽、产品送出。 （2）基本数据 生产能力：30 个/min 、电阻坯直径 d =3mm ，长度 l =7mm 。 设计题编号：01 设计题目：牛头刨床 设计题编号：02 设计题目：圆盘（平板）印刷
（1）机器的功能和设计要求该机器的功能是加工件自动送到钻床工位，定位机构使被加工件可靠定位，完成钻孔加工后，自动送出工件。须完成的动作为：送料、定位、钻孔加工、零件输出。 （2）基本数据 该机器的加工零件如图1所示。 图1 半自动钻床设计数据参看下表1。 方案号 进料机构工作 行程 /mm 定位机构工作 行程 /mm 动力头工作行 程/mm 电动机转速/ （r/min） 工作节拍 /（件/min）A40301514501 B35252014402 C3020109601 设计题编号：05 设计题目：纸板压痕机 （1）机械的功能和设计要求该机器的功能是将裁切好的纸板，在折叠式纸箱的拆缝压出痕迹。须完成的动作：从料箱中送料、冲压输出产品。 （2 ）基本数据（自定） 设计题编号：04设计题目：半自动钻床
绕线式电动机转子回路串电阻起动控制电路
【实训项目名称】 绕线式电动机转子回路串电阻启动控制电路的安装、调试及故障排查 【课时安排】 2课时 【实训目标】 1．正确理解三相绕线转子异步电动机转子回路串电阻启动的工作原理。 2．能正确识读三相绕线转子异步电动机转子回路串电阻启动控制电路的原理图和布置图。 3．会按照工艺要求正确安装三相绕线转子异步电动机转子回路串电阻启动控制电路。 4．．能用万用表对控制电路进行通电前的检查。 5．能熟练使用电钳工工具及低压测量仪表。 6．培养安全第一、科学严谨、团结合作、成本意识、节能环保意识。 【实训条件准备】 1．常用电工工具：包括试电笔、克丝钳、剥线钳、改锥、尖嘴钳、斜口钳等。 2．万用表 3．绝缘导线：主电路采用BV1.5平方，控制电路采用BV1平方。 4．绕线式异步电动机 5．交流接触器、时间继电器、按钮、熔断器、热继电器等电器元件 【实训过程】 一、实训电路 1.绕线式电动机转子回路串电阻启动控制电路原理图如图5所示 图5 绕线式电动机转子回路串电阻启动控制电路 2.小组讨论双速电动机控制线路工作原理。 起动控制：
停止控制： 3．备齐所需电气元器件及工具并检测元器件 配齐所用电气元件，并进行质量检验。元器件应完好，各项技术指标符合规定要求，否则予以更换。 二、计划与实施 1．绘制电器元器件布置图并安装电器元器件 2．绘制接线图 3．安装、接线 （1）小组成员讨论线路连接的思路与方法，并作介绍。 （2）小组合作根据电路图完成接线。 4．检测线路
（1）检查所接电路，按照电路图从头到尾按顺序检查 （2）用万用表初步测试电路有无短路情况。确保电路未通电的情况下把万用表打到欧姆档，用万用表检查电路，并填写在下表。 5．通电运行 （1）整理试验台多余的导线和工具，避免对电路造成影响 （2）为保证人身安全，在通电试车时，一人操作一人监护，认真执行、安全操作规程的有关规定，经老师检查并现场监护。 在教师检查无误后，经教师允许后才可以通电运行。 （1）通电顺序：先合上实验台总电源开关。 按下按钮SB1，观察并记录电动机工作状态，接触器KM状态，时间继电器KT1 状态。 （2）第一延时时间到，观察并记录M工作状态，接触器KM1状态，时间继电器KT2状态。 （3）第二延时时间到，观察并记录M工作状态，接触器KM2状态，时间继电器KT3状态。 （4）第三延时时间到，观察并记录M工作状态，接触器KM3状态。 （5）按下停止按钮SB2，观察并记录M工作状态，接触器KM1状态，接触器KM2状态，接触器KM3状态，时间继电器KT1状态，时间继电器KT2状态，时间继电器KT3状态。 6．故障排查 利用维修电工技能鉴定装置上进行绕线式异步电动机转子回路串电阻起动控制线路的排故练习。记录故障现象、判断记录故障部位、可能的故障原因并说明排故方法。 绕线式异步电动机转子回路串电阻起动控制电路排故记录 7．整理现场 三、评价反馈
绕线式电动机转子串电阻调速方法
绕线式电动机转子串电阻 调速方法 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020
绕线式电动机转子串电阻调速方法 绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。 1、串电阻启动增加，降低，起动达速后切除启动电阻（就是转子回路）全速运行。 2、串电阻启动（电阻最大值起动），根据需要调整电阻的阻值，可以改变电机的运行速度，达到调速的目的（是有范围的调速）。 绕线式电机的启动电流是可调的，通过调整转子串联的电阻大小，可以调节绕线式电机的启动电流！ 原理：对于绕线式异步电动机，当电网电压及频率不变时，在转子回路中串入电阻后，可以改善电动机的起动转矩，在绕线电机转子中串接启动电阻，减小启动电流，电阻一般接为星形接法，根据公式： I0=U0/R0 当转子串接电阻时R0↑,在U0不变的情况下，I0↓,此分析忽略电机感抗的损耗。 启动前将电阻全部接入转子回路，随着启动过程的结束，启动电阻被逐级短接，KM1,KM2,KM3逐级吸合，保证始终有较大的起动转矩，短接方式可以遵循时间和电流调节原则，KA1,KA2,KA3中间继电器可以根据实际工作情况而 定。 RN=E N÷I N÷√3 R N：电机转子额定电阻 E N：电机转子额定电压 I N：电机转子额定电流 例：240KW-6极电机，定子电流436A，定子电压380V。转子电流376A，转子电压407V RN=(E N÷IN)÷√3=(407÷376)÷√3=（）÷√3=Ω △RY1= RN =× =Ω △RY2= =×=Ω △R1= =× =Ω △R2= RN =× =Ω
绕线异步电动机串电阻启动
1.电动机 1.1旋转磁场 定子三相对称绕组中通以频率为f 1 的三相对称电流便会产生旋转磁场。旋转磁场的转速由下式确定 n 0= p f 1 60 式中，P为电机的极对数。n 又称为同步转速旋转磁场的转向由三相电 流通入三相绕组的相序决定。改变电流相序，旋转磁场的转向随之改变。 1.2异步电动机结构 Y形的电阻，或直接通过短路端环短三相异步电动机主要由静止的和转动的两部分构成，其静止部分称为定子。定子是用硅钢片叠成的圆筒形铁心，其内圆周有槽用来安放三相对称绕组：三相对称绕组每相在空间互差120°，可联接成Y形或Δ形。三相异步电动机转动的部分称为转子，是用硅钢片叠成的圆柱形铁心，与定子铁心共同形成磁路。转子外圆周有槽用以安放转子绕组。转子绕组有鼠笼式和线绕式两种。鼠笼式：将铜条扦入槽内，两端用铜环短接，或直接用熔铝浇铸成短路绕组。线绕式：安放三相对称绕组，其一端接在一起形成Y形，另一端引出连接三个已被接成路。 1.3异步电动机工作原理 转子绕组切割旋转磁场产生感应电势，并在短路的转子绕组中形成转子电流,转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，形成转动力矩，使转子随旋转磁场以转速n转动并带动机械负载。转子和旋转磁场之间转速差的存在是异步电动机转动的必要条件，转速差以转差率s衡量
S= 0-n n n ×100% 1.4定子 定子铁芯：导磁和嵌放定子三相绕组：0.5mm 硅钢片冲制涂漆叠压而成；内圆均匀开槽；槽形有半闭口；半开口和开口槽三种：适用于不同的电机 定子绕组：电路；绝缘导线绕制线圈；由若干线圈按一定规律连接成三相对称绕组交流电机的定子绕组称为电枢绕组 机座：支撑和固定作用；铸铁或钢板焊接 1.5转子 转子铁芯：导磁和嵌放转子绕组；0.5mm 硅钢片；外圆开槽 转子绕组：分为笼型和绕线型两种 笼型绕组：电路；铸铝或铜条优缺点 绕线型绕组：对称三相绕组：星接；集电环优缺点 气隙：气隙大小的影响：中小型电机的气隙为0.2mm ～2mm 2.电动机的起动指标 起动是指电动机从静止状态开始转动起来，直至最后达到稳定运行。对于任何一台电动机，在起动时，都有下列两个基本的要求。 2.1起动转矩要足够大 堵转状态时电动机刚接通电源，转子尚未转动时的工作状态，工作点在特性曲线上的S 点。这时的转差s=1,转速n=0,对应的电磁转矩T st 称为起动转矩。 堵转状态说明了电动机的直接起动能力。因为只有在T st >T L <一般要求T st >（1.1～1.2）T L ，电动机才能起动起来。T st 大，电动机才能重载起动；T st
电流原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路
电流原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路 三相绕线式异步电动机的转子中有三相绕组，可以通过滑环串接外接电阻或频敏变阻器，实现降压起动。 按照起动过程中转子串接装置的不同，分为串电阻起动和串频敏变阻器起动两种起动方式。 串电阻起动中包括基于电流原则的起动和基于时间原则的起动控制线路，图3.14所示电路是基于电流原则的起动控制线路。在电动机的转子绕组中串接KI1、KI2、KI3这三个具欠电流继电器的线圈，它们具有相同的吸合电流和不同的释放电流。在起动瞬间，转子转速为零，转子电流最大，三个电流继电器同时吸合，随着转子转速的逐渐提高，转子电流逐渐减小，KI1、KI2、KI3依次释放，其常闭触点依次复位，使相应的接触器线圈依次通电，通过它们的主触点的闭合，去完成逐段切除起动电阻的工作。 三相异步电动机正反转电气控制线路
在图3.5中，（a）图为主电路，通过当接触器KM1三对主触点把三相电源和电动机的定子绕组按顺相序L1、L2、L3连接，，而KM2的三对主触点把三相电源和电动机的定子绕组按反相序L3、L2、L1连接， 使电动机可以实现正反两个方向上的运行。 而图3.5（b）中，按下正转起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电且自锁，主触点闭合使电动机正转，按下停止按钮SB1，接触器KM1线圈断电，主触点断开，电动机断电停转。再按下反转起动按钮SB3，接触器KM2线圈通电且自锁，主触点闭合使电动机反转。但是在（b）图中，若按下正转起动按钮SB2再按下反转起动按钮SB3，或者同时按下SB2和SB3，接触器KM1和KM2线圈都能通电，两个接触器的主触点都会闭合，造成主电路中两相电源短路，因此，对正反转控制线路最基本的要求是：必须保证两个接触器不能同时工作，以防止电源短路，即进行互锁，使同一时间里只允许两个接触器中一个接触器工作。所以在图3.5（c）中，接触器KM1 、KM2线圈的支路中分别串接了对方的一个常闭辅助触点。工作时，按下正转起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，电动机正转，此时串接在KM2线圈支路中的KM1常闭触点断开，切断了反转接触器KM2线圈的通路，此时按下反转起动按钮SB3将无效。除非按下停止按钮 SB1，接触器KM1线圈断电，KM1常闭触点 复位闭合，再按下反转起动按钮SB3实现电动机的反转，同时，串接在KM1线圈支路中的KM2常闭触 点断开，封锁了接触器KM1使它无法通电。 这样的控制线路可以保证接触器KM1 、KM2不会同时通电，这种作用称为互锁，这两个接触器的常闭触点称为互锁触点，这种通过接触器常闭触点实现互锁的控制方式称为接触器互锁，又称为电气互锁。 时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路 图3.15所示电路是基于时间原则的起动控制线路。KT1、KT2、KT3为通电延时时间继电器，其延时时间与起动过程所需时间相对应。R1、R2、R3为转子外接电阻，起动后随着起动时间的增加，转子回路三段起动电阻的短接是靠三个时间继电器KT1、KT2、KT3与三个接触
自动机械设计第二章习题
第二章自动机械设计原理 思考题 1. 什么是理论生产率？两类自动机械的生产率应如何计算？ 2. 什么是实际生产率？第Ⅰ类自动机械的实际生产率应如何计算？ 3. 提高自动机械生产率有哪些途径？ 4. 采用工艺分散原则的目的是什么？ 5. 在选定工艺方案时，有哪些工艺问题需要考虑？ 6. 什么是工艺原理图？它有什么用处？ 7. 什么是自动机械的工作循环？什么是执行机构的运动循环？两者之间有什么关系？ 执行机构的运动循环一般包括哪几个阶段？ 8. 循环图有哪三种形式？各有何特点？ 9. 自动机械循环图的用途是什么？ 10. 三面切纸机的推杆、主压板、测刀、前刀四个机构有哪些同步点？哪些同步点与纸 叠的厚度有关？为什么？哪些同步点与构件的运动速度有关？为什么？ 练习题 1. 某味精包装机，在一个班（8小时）内连续运转，共生产25g小包装味精480kg，试 计算其理论生产率Q T（包/min）和工作循环时间T P（s）。 2. 已知电阻自动压帽机的电动机转速为1440r/min，经皮带和蜗杆蜗轮两级减速后到分 配轴，总减速比为48。分配轴每转一转生产一个产品。该机在一个工作班（8小时）停机16次，每次平均3min，试计算该机的理论生产率Q T和实际生产率Q P。 3. 搪瓷口杯生产自动线属于同步顺序组合自动线，其理论生产率Q T＝30个/min，但该 自动线在8小时内，一次成型机停车5次，每次平均3 min；二次成型机停车4次，每次平均2 min；切卷机停车3次，每次平均4min；压光机停车2次，每次平均5min。 试计算该自动线的实际生产率Q P。 4. 汽水自动灌装机，灌装瓶位50个，工作台转速3 r/min。灌装机在8小时内装瓶停顿 40次，每次平均6个空瓶位。试计算灌装机的理论生产率Q T和实际生产率Q P。5. 某50头液位灌装机，根据工艺要求，灌装时间为T′K=15s。若灌装角αP＝270°， 问该机理论生产率Q T可达多少瓶/min？若提高生产率可采用什么方法？
电阻帽设计实例
3. 绘制各执行机构的运动循环图 ① 确定各执行机构的运动循环p T 若给定电阻压帽自动机的生产纲领为12440 件/班，停顿系数0.85ε=，则理论生产率为 12240/0.851440030(/min)608608 T Q ===??件 凸轮分配轴每转一转加工一个产品，则分配轴转速 30(/min)n r = 分配轴每转一转的时间就是电阻压帽自动机的工作循环p T ，也等于各个执行机构的运动 循环k t ，所以，11(min)2()30 p k t t s n ==== ②确定各机构运动循环的组成区段 A.送料机构3运动循环的由4个区段组成。即包括：3p t ——送料机构的送料运动；3p t 0——送料机构的工作位置停留；d3t ——送料机构的返回运动；0d3t ——送料机构的返回后停留（初始位置停留）。 因此，送料机构3的运动循环3k t 为： 3303d30d3k k p p t t t t t t ==+++ 相应的分配轴转角为： 3d d =360p p κ303303φ=φ+φ+φ+φ? B.夹紧机构4运动循环可分为4个组成区段。即包括：p4t ——夹紧机构的工作运动；0p4t ——夹紧机构的工作位置停留；4d t ——夹紧机构的返回运动；0d4t ——夹紧机构的返回后停留（初始位置停留）。 因此，夹紧机构4的运动循环为： k4k p40p4d40d4t =t =t +t +t +t 相应的分配轴转角为 44d4d =360p p κ4004φ=φ+φ+φ+φ C.压帽机构5或6运动循环的组成区段包括：p5t ——压帽机构的快速送帽运动；0p5t ——压帽机构的慢速压帽运动；5d t ——压帽机构的返回运动；0d5t ——压帽机构的返回后停留（初始位置停留）。 因此，压帽机构5的运动循环为
三相绕线式转子异步电动机转子串电阻启动
哈尔滨理工大学荣成学院《可编程序控制器课程设计》 ---用PLC控制的三相绕线式转子异步 电动机转子串电阻启动 专业： 班级： 姓名： 学号： 日期：
一、实验目的 1．掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。 2．进一步熟悉常用设备、元器件的类型和特征，并掌握合理运用原则和使用方法。培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。 3．借助课程设计中的对三相绕线式转子异步电动机转子串电阻启动PLC设计，提高和掌握可编程序控制器的各种实际应用的能力。 4．综合运用所学的理论知识独立完成一个课题，培养学生独立分析和解决实际问题的能力,学会撰写课程设计总结报告。 二、实验内容及要求 1.实验任务： 根据电气实验原理图将其进行PLC改造。在启动前，启动电阻全部接入电路中，在启动过程中，启动电阻被逐级地短接切除，正常运行时所有外接启动电阻全部切除。具体操作要求：按下启动按钮主电路的主触点闭合，自锁，延时5S，R1电阻切除，延时3S后R2电阻切除，再延时3S后所有电阻均切除，启动完成。按下停止按钮，电动机停，实验原理图见图1。 2.电气实验原理图
3.绕线式的作用以及优缺点 三相异步电动机转子回路串接电阻，一方面可以减小起动电流，另一方面可以增加最初起动转矩，当串入某一合适电阻时，还能使电动机以它的最大转矩T 起动。当然，所串联的电阻超过一定数值后，最初起动转矩反而会减小。由于绕线异步电动机的转子串联合适的电阻，不但可以减少起动电流，而且可以增大起动转矩，因而，要求起动的转矩大或起动频繁的生产机械常用绕线型异步电动机。转子回路串三相对称可变电阻起动，这种方法既可限制起动电流，又可增大起动转矩，串接电阻值取得适当，还可使起动转矩接近最大转矩起动，适当增大串接电阻的功率，使起动电阻兼作调速电阻，一物两用，适用于要求起动转矩大，并有调速要求的负载。缺点：多级调速控制电路较复杂，电阻耗能大。 三、硬件系统的设计 1.资源配置 2.外部接线图
PLC课程设计-三相异步电动机转子串电阻启动
目录 摘要 (1) 关键词 (1) 1 关于PLC (2) 1.1概述 (2) 1.2 PLC的系统组成 (2) 2 S7-200简介 (3) 2.1 概述 (3) 2.2 组成 (3) 3 三相异步电动机的工作原理和结构组成 (3) 3.1 工作原理 (3) 3.2 结构组成 (4) 3.2.1 定子 (4) 3.2.2 转子 (4) 3.2.3 气隙 (4) 3.3 异步电动机的结构特点 (5) 3.4 转子串电阻启动的原理 (5) 3.5 启动电阻的使用原则 (5) 4 课程设计的目的 (5) 5 主接线图 (6) 5.1三相异步电动机转子串电阻启动主接线图 (6) 5.2绕线式的作用以及优缺点 (6) 6 硬件系统的设置 (6) 6.1 资源配置 (6) 6.2 PLC接线图 (7) 7 主程序设置 (7) 7.1 主程序梯形图 (7) 7.2 工作过程分析 (9) 8模拟软件上仿真动作与实验面板上调试演示结果 (10) 9课程设计总结 (11) 参考文献 (12)
三相异步电动机转子串电阻启动 三相异步电动机转子串电阻启动 指导教师 摘要：PLC在三相异步电机控制中的应用，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强、功能完善等优点。长期以来，PLC始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。本文设计了三相异步电动机的PLC控制电路，该电路主要以性能稳定、简单实用为目的。 关键词：PLC；编程语言；三相异步电机；继电器 Three-phase Asynchronous Motor Rotor String Resistance Start Student majoring in Automation Liu Tong Tutor Zhou Jing Lei Abstract：PLC in three-phase asynchronous motor control application, compared with the traditional relay control, has control of speed, high reliability and flexibility, the perfect function etc. Long-term since, PLC is always in the industrial automation control field, igge for various automatic control equipment provides a very reliable control applications. It can provide security for automation control application reliable and comparatively perfect solutions, suitable for the current industrial enterprise of automation needs. This paper introduces the design of three-phase asynchronous motor, the PLC control circuit, this circuit mainly stable performance, simple and practical for the purpose. Key words: PLC；programming languages,；three-phase asynchronous motor,；relays
绕线型三相异步电动机串电阻启动
课程设计名称：电机与拖动课程设计 题目：绕线型三相异步电动机串电阻启动 专业：电气工程及其自动化 班级：电气09-1 姓名： XXX 学号：XXXXXXXXXX XXXX大学 课程设计成绩评定表
摘要 三相异步电动机是交流电机的一种，主要用作电动机使用，因其结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是当前工农业当中应用最普遍的电动机。但是启动电流大是所有电动机启动的共性，电动机启动过程要求启动电流不能超出允许范围而且启动转矩不能太小，启动电流过大可能导致绕组烧坏，启动转矩太小会导致电动机启动过程缓慢甚至不能启动。所以，研究一种可行而适用易操作的启动方案就变得十分必要了。本课题研究绕线型三相异步电动机的电枢串电阻启动，通过理论计算，给出启动级数、各级启动电阻等详细参数，以达到增加最初起动转矩，使电动机以最大转矩T起动，避免因直接起动产生较大电流而带来的危害，提高启动的平稳性的可观效果。 关键词：异步电动机电枢串电阻启动
目录 引言 (1) 1三相异步电动机 (2) 1.1 三相异步电动机的基本结构 (2) 1.1.1 定子 (2) 1.1.2 转子 (2) 1.2 三相异步电动机的工作原理 (2) 1.2.1 旋转磁场 (2) 1.2.2 电磁转矩的产生 (3) 1.3 异步电动机的启动方法 (3)
1.4 异步电动机的启动指标 (3) 2 绕线形异步电动机串电阻启动 (4) 2.1 启动过程分析 (4) 2.1.1 串联启动电阻Rst和Rst启动 (4) 2.1.2 切除启动电阻Rst2 (5) 2.1.3 切除启动电阻Rs1 (5) 2.2 启动电阻的计算 (5) 2.2.1 选择起动转矩Tst1和切换转矩Tst2…………………………… 5 2.2.2 求出起动转矩比β (5) 2.2.3 求出起动级数m (5) 2.2.4 重新计算β，校验T ,是否在规定范围内……………………… 7 2.2.5 求出转子每相绕组的电阻R (7) 2.2.6 计算各级总电阻 (7) 2.2.7 求出各级起动的电阻 (8) 3 实际例子分析 (9) 3.1 电动机相关参数 (9) 3.2 计算起动转矩T1 (9) 3.3 计算切换转矩T2 (9) 3.4 计算切换转矩比β (9) 3.5 计算起动级数 (9)
《机械原理课程设计》设计题
设计题编号:01设计题目:牛头刨床 （1)机器功能和设计要求 该机器主要用于零件的平面加工。机器须完成的动作为：刨刀的往复运动和工件的进给运动。要求刨刀切削速度较均匀,且有急回特性。 （2)基本数据 主转转速60r/min,工件最大加工长度ｌ≤45０ｍｍ,加工面距地面高度ｈ=８00ｍm，行程速比系数K =１．5，许用压力角[α] =１５°，切削进给量S在0.1～0.5ｍm范围内可调。 设计题编号:02 设计题目：圆盘(平板）印刷 （1)机器的功能和设计要求 该机器的功能是在小型铜锌板上刷上油墨，通过铜锌板与白纸相互粘合而完成印刷工艺。须完成的动作为：纸张输送、油辊上添加油墨、铜锌板上刷墨、白纸与刷墨后的铜锌板粘合印刷、取出印刷品。 （２）基本数据 印刷能力：24次／min、印头的固定支承距地面高度500ｍm,印头摆角5０°、印头最大高度280mｍ。 设计题编号：0３设计题目:电阻压帽自动机 (1）机器的功能和设计要求 该机器的功能是将电阻帽分左、右两端压合在电阻坯上。须完成的动作为：送电阻坯、电阻坯的定位和夹紧、左、右电阻帽的送料、压帽、产品送出。 (2）基本数据 生产能力:3０个/miｎ、电阻坯直径d ＝3mm，长度l ＝7mm。
设计题编号：04 设计题目：半自动钻床 (1）机器的功能和设计要求 该机器的功能是加工件自动送到钻床工位,定位机构使被加工件可靠定位，完成钻孔加工后，自动送出工件。须完成的动作为:送料、定位、钻孔加工、零件输出。 (２)基本数据 该机器的加工零件如图1所示。 图1 半自动钻床设计数据参看下表１。 表1 半自动钻床设计数据 方案号进料机构 工作行程 ／ｍm 定位机构 工作行程 /mm 动力头 工作行程 /mm 电动机 转速 /（r/miｎ） 工作节拍 /（件/miｎ） A4０30１５14５0１ Ｂ３５25２014402 Ｃ302０1０9601 设计题编号：05 设计题目：纸板压痕机 （1)机械的功能和设计要求 该机器的功能是将裁切好的纸板，在折叠式纸箱的拆缝压出痕迹。须完成的动作：从料箱中送料、冲压输出产品。 (2)基本数据（自定）
绕线式电动机转子串电阻调速方法
绕线式电动机转子串电阻调速方法 绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。 1、串电阻启动增加起动转矩，降低起动电流，起动达速后切除启动电阻（就是短接转子回路）全速运行。 2、串电阻启动（电阻最大值起动），根据需要调整电阻的阻值，可以改变电机的运行速度，达到调速的目的（是有范围的调速）。 绕线式电机的启动电流是可调的，通过调整转子串联的电阻大小，可以调节绕线式电机的启动电流！ 原理：对于绕线式异步电动机，当电网电压及频率不变时，在转子回路中串入电阻后，可以改善电动机的起动转矩，在绕线电机转子中串接启动电阻，减小启动电流，电阻一般接为星形接法，根据公式： I0=U0/R0 当转子串接电阻时R0↑,在U0不变的情况下，I0↓,此分析忽略电机感抗的损耗。 启动前将电阻全部接入转子回路，随着启动过程的结束，启动电阻被逐级短接， KM1,KM2,KM3逐级吸合，保证始终有较大的起动转矩，短接方式可以遵循时间和电流调节原则，KA1,KA2,KA3中间继电器可以根据实际工作情况而定。 RN=E N÷I N÷√3 R N：电机转子额定电阻 E N：电机转子额定电压 I N：电机转子额定电流 例：240KW-6极电机，定子电流436A，定子电压380V。转子电流376A，转子电压407V RN=(E N÷IN)÷√3=(407÷376)÷√3=（1.0824）÷√3=0.624Ω△RY1=1.4 RN = 1.4×1.0824 = 1.515Ω △RY2=0.5RN = 0.5×1.0824= 0.5412Ω △R1=0.3RN = 0.3×1.0824 = 0.3247Ω △R2=0.2 RN = 0.2×1.0824 = 0.21648Ω △R3=0.12 RN = 0.12×1.0824= 0.1299Ω △R4=0.07RN = 0.07×1.0824= 0.0757Ω