三速电动机变极调速控制设备电气说明书

三速电动机变极调速控制设备电气说明书

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目录

一、拖动方案的确定（）二、电动机的选择（）三、电气控制原理图的设计（）四、电器元件的选择（）五、电器元件明细表（）六、电器布置图的设计（）七、电器接线图的设计（）．八、设计小结（）（此标准答案仅供参考，图）

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课题：《三速电动机变极调速控制设备设计》一、拖动方案的确定

从设计任务1书中内容可知，要求我们设计的控制设备的控制对象为—纺织车间的轴流风机，其全年的送风量是不均匀的，可划分为三个时间段，即夏季、春秋季和冬季。由风机的特性可知，当风机转速从n变到n’时，风量Q和轴功率P的变化关系式如下：?n’?Q’?Q??

?n??n’?P’?P??

?n?从已知技术数据，春秋季的风景为夏季的66％，冬季的风量为夏季风量的50％，我们知道拖动风机的电动机需要调速控制。由于经设计达到夏季风量所需电动机功率为11.6kw，转速为1457r／min，亦即我们所选电动机的最大功率和转速只要满足大于等11．6kw

和1457r／min，控制设备能实现对该电动机实行调速即可满足设计的技术要求。

对电动机实行调速控制的方案比较多：有调压调速、电磁调速电动机调速、串级调速、变频调速和变极对数调速等。前几种调速方案都可实现对电动机的无级调速，但实现调速的控制设备和控制方案都比较复杂，经济投入较大。只有变极对数调速为有级调速，控制设备相对较简单，经济投入较少。而根据设计的技术数据，纺织车间全年要求的风量变化并不要求连续，只分为三段，在每一段内的风量我们可视作不变(因风量略有变化引起的温、湿度变化是不会超出允许的温、湿度要求范围的)，这样由式

?n’?Q’?Q??

?n?3可知，拖动风机的电动机转速实际上全年中只要有三个变化点即可满足要求，只需有级调速控制。因此，我们可采用变极对数调速的控制方案。

二、电动机的选择

出确定的拖动方案可知，我们选用变极三速电动机可实现对风机的控制。

在纺织车间内空气中含有棉絮等杂物，这就要求电动机密封性要好，而车间内电动机—般在地面平装，因而我们可选用电动机的外壳防护等级为IP44，结构和安装型式为IMB3。

设风机在夏季、春秋季和冬季的风量分别为Ql、Q2、Q3，转速分别为n1、n2、n3，轴功串分别为P1、P2、P3。由已知条件即得：

Q2：Ql＝0.66，Q3：Ql＝0.50，Pl＝11.6kw，P2＝1457r

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／min。

?n’?Q’?Q??

?n??Q?n2?n1?2??1457r/min?0.66?962r/min

?Q1??Q?n3?n1?3??1457r/min?0.50?729r/min

?Q1??n’?Q’?Q??

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?Q?33?Q2?3P2?P?11.6KW?0.66?3.3KW ??1?Q1??Q3?3P3?P??11.6 KW?0.5?1.5KW 1??Q1?33从以上计算可知．风机夏季、春秋季、冬季二个调速点要求的转速分别为1457r／min、962r／min、729r／min，要求的功率分别为11.6kw、3.3kW、1.5kwi

根据上述情况和车间内有交流380V，50Hz的二相电源，我们选用YD系列变极三速异步电动机来拖动风机。该电动机的有关参数如下：

型号为YD180L—8∕6∕4

电动机有三种极对数变化，分别为8极、6极、4极。对应于三种极对数8／6／4的额定功率为7KW/9KW/12KW，满载电流为20.2A∕20.6A∕24.1A，满载转速为740r/min∕980r/min∕1470r/min。绕组接法为△∕Y∕YY。

电动机绕组接线图如图1所示。

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图1 YD系列变极三速电动机绕组接线图

要满足对风机的控制要求，即夏季采用4极运转，春秋季采用6极运转，冬季采用8极运转，我们分别定义为高速、中速和低速运转状态。这样功率和转速均能满足风机的工作要求，并有裕量。

三、电气控制原理图的设计

电气控制原理图的设计方法较多，在此我们采用两种方法来设计。(一) 经验设计法

因风机起动属于轻载起动，可对电动机采用全压起动控制电路。由于风机和电动机有三种运行速度，故需有三只控制按钮分别发出指令来控制电动机三种速度运行。考虑到控制柜要有短路、过载等保护，在原理图的主回路中设置三只热继电器和三只熔断器，结合三速电动机绕组接线图设计出图2所示电路。

该控制图能实现电动机低、中、高三种速度的控制，不管原来电动机的运行状态如何、只耍按动按钮SB1、SB2、SB4按钮中的任意一只，电动机将工作在某种转速上。例如电动机原为停止状态，我们按动按钮SB4，接触器KM4、KM3先后吸合，使电动机工作在高速状态。再按按钮SB2，接触器KM4、KM3同时释放，接着接触器KMl吸合，电动机由高速直接进入低速运行。这样，使电动机在转换状态时的转速变化较大，不利于电动机的使用。同时风机的风量变化

也将不符合设计技术要求，设计技术要求中风量控制要求在三种速度之间的转换能逐段进行。即起动时先进入低速运行，再进入中速，最后进入高速运行，不允许中速或高速直接起动。在高速远行转入低速运行时，先由高速变化到中速，再转入低速运行；

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从低速切换到高速也一样。即要求在三种速度之间转换。不能越级直接切换，满足风机风量控制的技术要求。根据此前提，重新设计出的三速电动机电气控制原理图如图3所示。

图2 三速电动机电气控制原理图草图之一

在此图中接触器KMl吸合，三相电源进入电动机的U1、V1、W1端子，电动机工作在低速状态。接触器KM2吸合，三相电源进入电动机的U2、V2、W2端子，电动机工作在中速状态。接触器KM4、KM3吸合，三相电源进入电动机U3、V3、W3端子，电动机工作在高速状态。低中高三种工作状态分别由按钮SB2、SB3、SB4来控制。为避免电源同时接入Ul、V1、W1、U2、V2、W2及U3、V3、W3三者之中的任意二处，在接触器KMl、KM2及KM4线圈回路中接入了机械互锁和电气互锁。为实现在电动机起动时只能低速起动，不允许中速或高速直接起动，在线路中设置了中间继电器KAl，并将KAl 的二对常开触点分别串入接触器KM3和KM4的线圈回路，使得起动时若不按SB2按钮，接触器KM1没有吸合过，则中间继电器KA1