桂电电机课设

1 编号： 课程设计报告书 课 题： 30KW三相异步电动机星三 角起动电气控制系统设计 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 学 号：

题目类型：理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 2015年1月5日 2

目 录 1. 概述 ............................................................................................................................................. 3 2. 设计原理、计算及分析 ............................................................................................................... 3 2.1. 三相电动机工作原理 ................................................................................................................ 3 2.2. Y200L-4/30KW三相异步电动机各参数 ..................................................................................... 3 2.3. 电动机额定电流与转矩的的计算 ............................................................................................ 4 2.4. 电气控制原理及其原理图 ........................................................................................................ 4 2.4.1. 电气控制原理 ...................................................................................................................... 4 2.4.2. 控制过程 .............................................................................................................................. 5 2.5. 电路各处电流值的计算及元器件的选择 ................................................................................ 5 2.6. 电缆的选择 ................................................................................................................................ 6

3. 设计方案的安装调试与注意事项 ................................................................................................ 6 4. 总结 ............................................................................................................................................. 6 5. 鸣谢 ............................................................................................................................................. 6 6. 三相异步电动机星三角起动电气控制系统电器表 ..................................................................... 6 7. 参考文献 ...................................................................................................................................... 7 3

1. 概述 三相异步电动机的全压启动电流可达电动机额定电流的5~7倍，过大的启动电流会造成电网电压显著下降，在短时间内会在线路上造成较大的电压降，而使负载端的电压降低，直接影响同一电网其它电动机的正常工作。通常对中、小容量的三相异步电动机采用直接启动方式，对大容量的三相异步电动机采用降压启动。三相异步电动机的Ｙ——△降压启动可使电动机启动时，每相绕组所承受的电压降到正常工作时的1/√3，电流为直接启动时的1/3。Ｙ一△降压启动器、启动柜等装置，因启动电流特性好、线路简单、成本低、运行可靠、操作和维修方便，在轻载或空载场合被普遍应用。

2. 设计原理、计算及分析 2.1. 三相电动机工作原理 当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速1n沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以1n转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的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。

2.2. Y200L-4/30kw三相异步电动机各参数 Y系列全程为全封闭自扇冷式三相鼠笼型异步电动机。使用非常普遍，应用于一般无特殊要求的机械设备、如农业机械、食品机械、风机、水泵、机床、拌搅机、空气压缩机等 课设题目中的三相异步电动机型号为：Y200L-4 其中：Y——Y系列交流电机，200——机座中心高度为200mm，L——长铁芯，4——电机极数为4（转速为1500转/分钟）。

型号 额定 电压 额定 功率 额定 电流 转速 效率 功率 因数 堵转转矩 /额定转矩 堵转电流 /额定电流 最大转矩 /额定转矩 噪声 振动 速度 重量

1级 2级 V kW A r/min % COSФ 倍 倍 倍 dB(A) mm/s kg Y200L-4 380 30 56.8 1470 92.2 0.87 2 7 2.2 79 84 1.8 253 4

2.3. 电动机额定电流与转矩的的计算 （1）电动机的额定电流 30000056.8cos33800.9220.873nnnPIAU



根据公式的计算值与铭牌数据一致。 （2）电动机的额定转矩

3095509550194.91470nnNPTNmn

2.4. 电气控制原理及其原理图

Ｙ－△降压启动控制电路 2.4.1. 电气控制原理 1) 起动按钮（SB2）。手动按钮开关，可控制电动机的起动运行。 2) 停止按钮（SB1）。手动按钮开关，可控制电动机的停止运行。 3) 主交流接触器（KM1）。电动机主运行回路用接触器，起动时通过电动机起动电流，运行时通过正常运行的线电流。 4) Y形连接的交流接触器（KM3）。用于电动机起动时作Y形连接的交流接触器，起动时通过Y形连接降压起动的线电流，起动结束后停止工作。 5) Δ形连接的交流接触器（KM2）。用于电动机起动结束后恢复Δ形连接作正常运行的接触器，通过绕组正常运行的相电流。 6) 时间继电器（KT）。控制Y—Δ变换起动的起动过程时间（电机起动时间），即电动机从起动开始到额定转速及运行正常后所需的时间。 7) 热继电器（或电机保护器FR）。热继电器主要设置有三相电动机的过负荷保护；电机保护器主要设置有三相电动机的过载保护、断相保护、短路保护和平衡保护等。 5

2.4.2. 控制过程 第一阶段，电动机定子绕组Y接起动。当按下起动按钮SB2时，接触器KM1得电，其主触点闭合，使电动机定子绕组端子短接，此时电动机定子绕组接成Y形，KM1常开辅助触点闭合，同时接触器KM3得电(接触器KM1，KM3自锁)，配电回路中主触点闭合，使电动机定子绕组端子接通电源并开始起动运转。 第二阶段，电动机定子绕组△接线，转入正常运行，经时间继电器KT延时，电动机Y运行达到一定转速，KT常闭触点打开，接触器KM3失电,其主触点断开、常闭辅助触点闭合，使接触器KM2得电(接触器KM2，KM3互锁)，KM2主触点闭合，定子绕组端子相接，此时电动机定子绕组接成△形，Y-△起动过程结束，进入正常△形运行状态。

2.5. 电路各处电流值的计算及元器件的选择 1. 断路器QS的选择 QS通常选用电动机保护型，应按nI来选择。在Y-△起动时，为满足电机的超载运行，最大电流选择电动机额定电流nI的1.5~2.5倍。 QS断路器的电流=nI（1.5~2.5）A=85.2A~142A 应该选取：正泰断路器DZ158 100A 3P 2. 交流接触器KM（按电流等级分为10A，20A，40A，60A，100A，150A） KM1流过的电流为1332.79nIA（），故KM1的电流≥32.79A 选取：CJT1-40 KM3流过的电流为Y接起动时的线电流1318.9nIA（），故KM3的电流≥18.9A 选取：CJT1-20 KM2流过的电流为△接时电机的相电流1332.79nIA（），故KM2的电流≥32.79A 选取：CJT1-40 电气元件 Y形接线启动 △接线运行 QS 13QSnII（） QSnII KM1 113KMnII（） 113KMnII（） KM2 20KMI 213KMnII（） KM3 313KMnII（） 30KMI KT 13KTnII（） 13KTnII（） 3. 熔断器FU的选择 控制回路：控制回路FU2熔断器整定电流大于或等于2A 选取：RL1-15螺旋式熔断器熔断器380V 2A陶瓷保险丝 4. 热继电器FR的选择 热继电器的动作电流整定值为电动机额定电流56.8nIA，一般取（1.05~1.1）倍，则59.64A~62.48A。 选取：JR36-63 5. 时间继电器KT的选择 KT在控制回路中，选择2A以下容量的即可。 选取：JS7-2A 时间继电器时间设定：电动机所带的机械负载由于惯量不同，会造成电动机启动时间不同，大多数设备是属于轻载启动，第一次启动电动机不清楚启动时间有多长，所以不可能正确设定启动时间。选择手动启动，当启动电动机后开始看表计时，等电动机达到高速，如果有电流表看电流读数退回到最低值时，这段时间就是启动时间，为了可靠安全在刚才测量到