电机与拖动专业课程设计.doc
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1、哈尔滨工业大学 电机和拖动课程设计 设 计 题 目:绕线式异步电动机转子串电阻起动分析和设计 院(系、部): 航天学院 专 业 班 级: 自动化 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 日 期: 电气工程系课程设计标准评分模板课程设计成绩评定表学期/第2学期姓名专业自动化班级课程名称电机和拖动课程设计设计题目绕线式异步电动机转子串电阻起动分析和设计 成绩 评分项目优良中及格不及格设计表现1.设计态度很认真认真较认真通常不认真2.设计纪律严格遵守遵守基础遵守少许违反严重违反3.独立工作能力强较强能独立设计完成基础独立设计完成不能独立设计完成4.上交设计时间提早或按时按时迟交半天迟交一天迟交一天以上
2、设计说明书5.设计内容设计思绪清楚,结构方案良好,设计参数选择正确,条理清楚,内容完整,结果正确设计思绪清楚,结构方案合理,设计参数选择正确,条理清楚,内容较完整,极少许错误设计思绪较清楚,结构方案基础合理,设计参数选择基础正确,调理清楚,内容基础完整,有少许错误设计思绪基础清楚,结构方案基础合理,设计参数选择基础正确,调理清楚,内容基础完整,有些错误设计思绪不清楚,结构方案不合理,关键设计参数选择有错误,调理清楚,内容不完整,有显著错误6.设计书写、字体、排版规范、整齐、有条理,排版很好较规范、整齐、有条理,部分排版有问题基础规范、整齐、有条理,部分排版有问题基础规范、整齐、有条理,排版有问
3、题较多不规范、不整齐、无条理,排版有问题很大7.封面、目录、参考文件完整较完整基础完整缺项较多不完整图纸8.绘图效果很出色较出色通常较差很差9.布局合理、美观较合理基础合理有些混乱布局混乱10.绘图工程标准符合标准较符合标准基础符合标准部分不符合标准完全不符合标准评定说明:不及格标准:设计内容一项否决制,即5为不及格,整个设计不及格,其它4项否决;优、良、中、及格标准:以设计内容为主体,其它项超出三分之一为评定标准,不然评定为下一等级;如优异评定,设计内容要符合5,其它九项要有4项符合才能评定为优,不然评定为良好,以这类推。最终成绩: 评定老师签字:课程设计任务书一、设计题目绕线式异步电动机转
4、子串电阻起动分析和设计二、设计任务一台JR71-4型三相绕线式异步电动机,拖动一个横转矩负载。已知:PN=20kW,nN=1420r/min,fN=50Hz,U2N=187V,I2N=68.5A,MT=2.3,TL=100Nm。1、若要求开启电流是Ist=2.5IN,求最大串联电阻,设计其起动级数并计算每级电阻值。2、最大许可起动转矩T1=1.8TN,起动切换转矩T2=TN,试设计其起动级数并计算每级电阻值。三、设计计划电机和拖动课程设计累计1周内完成:1、第12天查资料,熟悉题目;2、第35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、设
5、计工作量为完成设计说明书一份;2、设计必需依据进度计划按期完成;3、设计说明书必需经指导老师审查签字方可答辩。指 导 老师: 教研室主任: 时 间: 摘要绕线式异步电动机转子回路中能够外串三相对称电阻,以增大电动机开启转矩,开启结束后能够切除外串电阻,电动机效率不受影响。当然,所串联电阻超出一定数值后,最初起动转矩反而会减小。所以绕线异步电动机转子要串入适宜电阻,不仅能够降低起动电流,而且能够增大起动转矩。因为三相异步电动机直接开启时,开启转矩和开启电流很大轻易造成电机和设备损坏,所以此次设计对三相异步电动机开启做了研究,目标是确保电动机安全开启。本此设计针对绕线型异步电动机转子串电阻做了叙述
6、,依据开启电流和开启转矩要求设计适宜电阻和开启级数来确保电动机安全平稳开启。关键词:异步电动机;串电阻;开启目 录1 引言12 电动机原理和结构12.1 工作原理12.2 异步电动机结构22.2.1 定子22.2.2 气隙22.2.3 转子22.2.4 其它33 电动机起动指标33.1 起动转矩要足够大33.2 起动电流不要超出许可范围34 起动过程44.1串联起动电阻Rst2和Rst2起动44.2切除起动电阻R55起动级数未定时起动电阻计算55.1计算推导过程55.2具体设计76 结论9参考文件101 引言对于三相异步电动机起动,因为起动瞬间s=1,转子电路感应电动势及电流全部比较大且远大于
7、其额定值,故不能直接起动,故产生很多方法起动,本设计将讨论绕线型三相异步电动机转子串电阻起动。绕线型三相异步电动机转子电路串适宜电阻不仅能够减小起动电流,而且能够增大起动转矩,对于转矩大或频繁起动生产机械引用尤为广泛。不仅使电机有足够大起动转矩,使拖动系统有较大加速转矩,立即达成正常运行状态,而且能够减小对电网冲击,影响其它设备。而且绕线型异步电动机含有起动性能好、起动转距高、起动电流小等优点。因为起动时,转子回路中串入附加电阻或频敏变阻器,不仅能改善起动性能,而且还能够实现调速。绕线式异步电动机经过转子外接电阻进行调速是一个传统调速方法。但假如转速越低,这个损耗越大,电动机效率越低,转子串电
8、阻调速是将转差攻率消耗在转子电阻上。2 电动机原理和结构2.1 工作原理三项异步电动机工作原理应该是:当向三项定子绕组中经过入对称三项交流电时,就产生了一个以同时转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转旋转磁场。因为旋转磁场以n1转速旋转,转子导体开始时是静止,故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势方向用右手定则判定)。因为导子导体两端被短路环短接,在感应电动势作用下,转子导体中将产生和感应电动势方向基础一致感生电流。转子载流导体在定子磁场中受到电磁力作用(力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。经过上述分析能够总结出电动机工作原
9、理为:当电动机三项定子绕组,通入三项交流电后,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,而且电机旋转方向和旋转磁场方向相同。图2-1工作原理图2.2 异步电动机结构三相异步电动机关键由定子和转子两部分组成,及其它附件。图2-2异步电机结构图2.2.1 定子三相异步电动机定子由定子铁心、定子绕组、机座和端盖四部分组成。为降低旋转磁场在铁心中引发铁损耗,定子铁心通常采取相互绝缘、厚为0.5mm硅钢片叠成圆筒形,内壁开有很多均匀分布槽,用以嵌放定子绕组。定
10、子绕组是由绝缘导线制成三相对称绕组,根据一定连接方法安放于定子铁心槽内。小型异步电动机多采取单层绕组,容量较大异步电动机通常采取双层绕组。机座由铸铁或铸钢制成,关键作用是用来固定和支撑定子铁心,所以,机座需要有足够机械强度和刚度。端盖由铸铁或铸钢制成,固定在机座两端,用以支撑转子和防护外物侵入。2.2.2 气隙气隙大小对异步电动机运行性能有很大影响。为了降低电机励磁电流,提升功率因数,气隙应该尽可能小。在中小型异步电动机中,气隙大约为0.21.5mm2.2.3 转子异步电动机转子有转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子铁心通常由0.5mm厚硅钢片叠成圆筒形,硅钢片外圆冲有均匀分布孔,用来安
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