双速电机课程设计

安徽机电职业技术学院

特种电机课程设计

双速电机的控制系统

系别电气工程系

专业电机与电器

班级

姓名

学号

2016 ～ 2017 学年第一学期

目录

目录..................................................... I 双速电机的控制系统 (1)

1. 简介 (1)

2. 现代电气控制 (1)

2.1 控制要求 (1)

2.2 主电路、控制电路图 (2)

3. 传统继电器控制 (2)

3.1 电气分析 (2)

4. 现代PLC控制 (3)

4．1 I/O分配表 (3)

4．2 绘制外部接线图的绘制 (4)

4．3 梯形图程序的设计与调试 (5)

4．4 软件结果仿真分析 (6)

双速电机的控制系统

1.简介

双速电机是交流异步电动机的变级调速的一种，它通过改变动机机定子绕组的连接方法达到改变电动机旋转磁场的磁极对数，从而改变电动机的转速。双速电机具有两种极对数，如2/4极、4/8极，因为n=60f/p，所以，2/4极电动机对应的转速分别为3000r/min和1500r/min、4/8极对应的转速分别为1500r/min和750r/min。双速电机通常用在需要变级调速的场合，例如高层建筑的地下停车库通风机电机，低速时用以排除室内汽车尾气，火灾时则启动高速，以排除室内的烟气。

2.现代电气控制

电机选择：一台双速交流异步电机

2.1 控制要求

高层建筑的地下停车库通风机电机采用双速电机控制（电机定子绕组的接法是YY/Δ）。要求：合上QS开关后，按下低速按钮SB2，双速电机定子绕组接成Δ形，风机电机低速运行排除室内汽车尾气。当发生火灾时，按下高速按钮SB3，双速电机绕组首先接成Δ形，经过5S的延时后，再将双速电机的定子绕组接成YY形，风机电机高速运行以排除室内的烟气。在排除室内的烟气之后，按下停止按钮SB1，主轴电动机停止工作。

2.2 主电路、控制电路图

双速电机电气原理图

3.传统继电器控制

3.1 电气分析：

（1）在双速电机原理图中，当主电路的三相组合开关QS闭合后在控制电路中按下低速按钮，KM1线圈的电，电动机在定子绕组Δ形低速工作。若按钮停止按钮SB1，KM1线圈断电，电动机停止运行。（2）当按钮高速按钮SB3，KM1、KT、KA线圈得电，过了5S后，进行Δ-YY的转换，KM1、KT、KA线圈断电，KM2和KM3线圈得电，电动机在YY状态下高速工作。若按下停止按钮SB1，KM2和KM3线圈断电，电动机停止运行。

（3）三相组合开关QS进行电路供电控制，主电路用三个熔断器，控制电路用两个熔断器对电路进行短路保护、主电路中的热继电器对电路进行过载保护。控制电路中有三个接触器KM1、KM2、KM3，其中，KM1为三角形接触器，KM2、KM3为双星形接触器。控制电路中有三个按钮，分别用于低速、高速、停止。控制电路中的时间继电器KT在进行PLC改造时用PLC中的定时器来替代控制，中间继电器在进行PLC改造时用PLC中的中间继电器M代替控制。

4.现代PLC控制

PLC选择：西门子S7-200，CPU224型号

对继电器电路进行分析，确定出被控对象为“KM1、KM2、KM3”，施控元件为“SB1、SB2、SB3”。

4．1I/O分配表

4．2绘制外部接线图的绘制

双速电机外部接线图

绘制外部接线图时，若KM1、KM2和KM3同时接通，会造成两相短路的情况，因此，除了在程序设计中要进行互锁外，还需在PLC控制电路的输出端子进行互锁。输入端子的FR常开触点也可以设计在输出电路中，过载时，切断输出电路的电源。

4．3梯形图程序的设计与调试

在本制方案中，将电机的运行分为三个过程，每个过程用一个中间继电器线圈M来表示，如：M0.1表示低速运行状态；M0.2高速运行时先低速运行的状态；M0.3表示高速运行的状态。这样的设计，有效地避免了梯形图设计过程中的双线圈现象。

4．4软件结果仿真分析

打开S7-200仿真软件，将CPU设置成224型号，载入写好的程序，将PLC打入运行模式，RUN灯变亮。

（1）、按下低速按钮SB2，输入端子I0.2得电，变亮；输出端子Q0.1得电，变亮；电动机在定子绕组Δ形低速工作。

（2）、按下停止按钮SB1，输入端子I0.1得电，变亮；输出端子Q0.1断电，不亮，电动机停止运行。

（3）、按下高速按钮SB3，输入端子I0.3得电，变亮；输出端子Q0.1得电，变亮；电动机在定子绕组Δ形低速工作。

经过定时器定时5S后，输出端子Q0.1断电，不亮；同时，输出端子Q0.2、Q.3得电，变亮。电动机在YY状态下高速工作。

（4）、按下停止按钮SB1，输入端子I0.1得电，变亮；输出端子Q0.2、Q0.3同时断电，不亮，电动机停止运行。

（5）、模拟电动机在运行过程中过载时，输入端子I0.0得电，变亮，输出端子不亮，电动机停止运行。

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