1、.电力电子课 程 设 计设计题目： 专业班级： 2009 级电气工程及其自动化 姓 名： 学 号： 指导教师 ： 黄敏 目 录： 1.计算书（ 1 ）份；.合上 QS按下 SB2KM1线圈得电并自锁 KM 1自锁触点闭合KM1主触点闭合KM1互锁触点断开 合上 QS按下 SB3KM2线圈得电并自锁 KM 2自锁触点闭合KM2主触点闭合KM2互锁断开三相异步电动机的双向启动反接制动在运用了三相异步电动机正反转的控制线路并加以改进使得电动机能够适应现今社会发展快速的时代得到更多更广泛的使用。三 相 异 步 电 动 机 正反 转 控 制 原 理 图.第一章主回路的设计主回路是电动机的正反转原理，是在
2、电动机三根电源线中的任意两根对调而使电动机输出转矩反向产生制动。因此电动机双向启动反接制动的主回路图是与电动机正反转图相同。主回路元器件的选择：主回路有刀开关、低压断路器、熔断器、交流接触器、热继电器。以知数据是 PN=7.5KW UN=380V COS=0.85 =0.85IN=PN/（UN* COS*）=7.5*10 3/（380*0.85*0.85）=27A 元器件要根据元器件的选择原理进行选择。(1)热继电器：热继电器的用途是对电动机和其他用电设备进行过载保护。热继电器的结构，它是由热元件、触点、动作机构、复位按钮和整定电装置五部分组成的。热元件由双金属片及绕在双金属片外面的电阻丝组成
3、，双金属片由两种热膨胀系数不同的金属片复合而成。使用时，将电阻丝直接串联在异步电动机的电路上。热元件有两种结构和三种结构两种。热继电器的触点有两副，由一个公共动触点、一个常开触点和一个常闭触点组成。动作机构由导板、补偿双金属片、推杆、杠杆和拉簧等组成。复位按钮是热继电器动作后进行手动复位的按钮。.整定电流装置由旋钮和偏心轮组成，通过它们来调节整定电流（热继电器长期不动的最大电流）的大小。在整定电流调节旋钮上刻有整定电流的标尺，旋动调节旋钮，使整定电流的值等于电动机额定电流即可。当电动机过载时，过载电流通过串联在定子电路中的电阻丝，是之发热过量，双金属片受热膨胀，因膨胀系数不同，膨胀系数越大的左
4、边一片的下端向右弯曲；通过导板推动补偿双金属片使推杆绕轴转动，带动杠杆使它绕轴转动，将常闭触点断开。常闭触点通常串联在接触器的线圈电路中，当它断开时，接触器的线圈断电，主触点释放，使电动机脱离电源保护。IFRN=（47）I N=（94189）A(2)低压断路器的选择：低压断路器(曾称自动开关)是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器可以手动直接操作和电动操作，也可以远方遥控操作。 发生过载、短路或欠电压等故障是能自动切断电路，它是低压配电线路应用非常
5、广泛的一种保护器。它有触点，灭弧系统和各种脱扣器包括过电源脱扣器、失压脱扣器、热脱扣器、分磁脱扣器和自由脱扣器组成的。开关书靠操作机构手动或电动合闸的触点闭合后，自由脱扣机构将触头锁在合闸位置上装电路发生故障时，通过各自的脱扣器，使自由脱扣机构动作，动条闸实现保护作用。IKIst1.7*27=45.5(3)交流接触器的选择：交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。 交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性
6、。交流接触器主要有四部分组成:(1) 电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯其作用是操纵触点的闭合与分断。；(2)触头系统,包括三副主触头（用于接通和分断电流较大的主电路，体积较大）和两个常开、两个常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；.(3)灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置（交流接触器在分断大电流或高电压时，其动、静触点间气体在强电场作用下产生放电，形成电弧。电弧发光、发热，灼伤触点，并是电路切断时间长，引发事故）,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；(4)绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。 当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系
7、统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。 IKMN=P MN*1000/KMN=7.5*1000/（1.4*380）=14.098A(4)刀开关的选择：铁壳开关又称为封闭式负荷开关，可不频繁的接通和分断负荷电路，也可用作 15KW及以下电动机不频繁启动的控制开关。它的铸铁壳内装有由刀片和夹座组成的触点系统、熔断器和速断弹簧，30A 以上的还装有灭弧罩。铁壳开关具有操作方便、使用安全、通断性能好的优点。选用时主要根据电源种类、电压等级、所需极数、断流容量等进行选择。操作
8、是，不得面对它拉闸或合闸，一般用左手掌握手柄。若更换容丝，必须在分闸时进行。QS=（33.5）I N=（8194.5）A第二章控制回路正向启动合上 QS按下 SB2KM1线圈得电并自锁 KM 1主触点闭合M 正向启动运行KM1互锁触点断开继电器 KS-Z 的常闭触点断开，常开触点闭合为KM2线圈参加反接制动作好准备正向运行时的制动按下 SB1KM1线圈断电释放由于惯性，M 仍转动KS-Z 常开触点仍闭合KM 2线圈得电M 定子绕组电源改变相序，M 进入正向反接制动状态当 M 转速0 时，KS-Z 的常闭触点和常开触点均复位KM2 线圈断电，正向反接制动结束反向启动合上 QS按下 SB3KM2线
9、圈得电并自锁 KM 2主触点闭合M 正向启动运行.KM2互锁触点断开继电器 KS-F 的常闭触点断开，常开触点闭合为KM1线圈参加反接制动作好准备反向运行时的制动按下 SB1KM2线圈断电释放由于惯性，M 仍转动KS-F 常开触点仍闭合KM1 线圈得电M 定子绕组电源改变相序，M 进入反向反接制动状态当 M 转速0 时，KS-F 的常闭触点和常开触点均复位KM1 线圈断电，正向反接制动结束显然，速度继电器 KS、KF 在控制中起着非常重要的作用，利用它来判断电动机的停与转。在结构上，速度继电器与电动机同轴连接，其常开触点串联在电动机控制电路中。当电动机转动时，速度继电器的常开触点闭合；电动机停
10、止时，其常开触点打开因为人为的转动电动机转子，且转速达到 100r/min 左右，KS-Z 或 KS-F 的常开触点就有可能闭合，使 KM1 或 KM2 得电，电动机因短时接通而引起意外事故。改进线路，中间继电器 KA 的加入克服了原来的缺点。当人为转动电动机转子时，不会因速度继电器常开触点 KS-Z 或 KS-F 的闭合导致电动机意外接通而反向启动的事故。第三章控制回路元器件的选择控制回路有热继电器、交流接触器、速度继电器、按钮开关、中间继电器。 继电器是根据电流、电压、时间温度和速度等信号的变化，来接通或断开小电流和电器的控制元件。(1)速度继电器：速度继电器又称反接制动继电器，其作用与接
11、触器配合，对笼型异步电动机进行反接制动控制。.它主要由永久磁铁制成的转子、用硅钢片叠成的铸有笼型绕组的定子、支架、胶木摆杆和触点系统等组成，其中转子与被控电动机的转轴相连接。由于继电器与被控电动机同轴连接，当电动机制动时，由于惯性，它要继续旋转，从而带动速度继电器的转子一起转动。该转子的旋转磁场在速度继电器钉子绕组中感应出电动势和电流，由左手定则可以确定。此时，定子受到与转子转向相同的电磁转矩的作用，使定子和转子沿着同一方向转动。定子上固定的胶木摆杆也随着转动，推动弹簧（端部有动触点）与静触点闭合（按轴的转动方向而定）。静触点又起挡块作用，限制胶木摆杆继续转动。因此，转子转动时，定子只能转过一
12、个不大的角度。当转子转速接近于零（低于 100r/min）时胶木摆杆恢复原来状态，触点断开，切断电动机的反接制动电路。速度继电器的动作转速一般不底于 300r/min，复位转速约在 100r/min 以下。使用时，应将速度继电器的转子与被控电动机同轴连接，而将其触点（一般用常开触点）串联在控制电路中，通过控制接触器来实现反接制动。(3)中间继电器中间继电器一般用来控制各种电磁线圈使信号得到放大，或将信号同时传给几个控制元件，也可以代替接触器控制额定电流不超过 5A 的电动机控制系统。它主要由线圈、静铁心、动铁心、触点系统、反作用弹簧等组成。它有 8 对触点，可组成 4 对常开、4 对常闭触点；
13、或 6 对常开、2 对常闭触点；或 8 对常开触点三种形式。(3)热继电器：热继电器的用途是对电动机和其他用电设备进行过载保护。热继电器的结构，它是由热元件、触点、动作机构、复位按钮和整定电装置五部分组成的。热元件由双金属片及绕在双金属片外面的电阻丝组成，双金属片由两种热膨胀系数不同的金属片复合而成。使用时，将电阻丝直接串联在异步电动机的电路上。热元件有两种结构和三种结构两种。热继电器的触点有两副，由一个公共动触点、一个常开触点和一个常闭触点组成。动作机构由导板、补偿双金属片、推杆、杠杆和拉簧等组成。复位按钮是热继电器动作后进行手动复位的按钮。整定电流装置由旋钮和偏心轮组成，通过它们来调节整定
14、电流（热继电器长期不动的最大电流）的大小。在整定电流调节旋钮上刻有整定电流的标尺，旋动调节旋钮，使整定电流的值等于电动机额定电流即可。当电动机过载时，过载电流通过串联在定子电路中的电阻丝，是之发热过量，双金属片受热膨胀，因膨胀系数不同，膨胀系数越大的左边一片的下端向右弯曲；通过导板推动.补偿双金属片使推杆绕轴转动，带动杠杆使它绕轴转动，将常闭触点断开。常闭触点通常串联在接触器的线圈电路中，当它断开时，接触器的线圈断电，主触点释放，使电动机脱离电源保护。IFRN=（47）I N=（94189）A(4)按钮开关：按钮开关是一种用来短时接通或分断小电流电路的手动控制电器。在控制电路中，通过它发出“指
15、令”控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路的通断。按钮开关的外行和结构主要由按钮帽、复位弹簧、常开触点、常闭触点、接线柱、外壳等组成。选用按钮应根据使用场合、被控电路所需触点数目及钮帽的颜色等综合考虑。使用前，应检查按钮动作是否自如，弹性是否正常，触点接触是否良好可靠。由于按钮触点之间距离较小，应注意保持触点及导电部分的清洁，防止触点间短路或漏电。(5)交流接触器的选择：交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。 交流接触
16、器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。交流接触器主要有四部分组成:(1) 电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯其作用是操纵触点的闭合与分断。；(2)触头系统,包括三副主触头（用于接通和分断电流较大的主电路，体积较大）和两个常开、两个常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；(3)灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置（交流接触器在分断大电流或高电压时，其动、静触点间气体在强电场作用下产生放电，形成电弧。电弧发光、发热，灼伤触点，并是电路切断时间长，引发事故）、以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；(4)绝缘外壳及附件、各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。 当线
17、圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。IKMN=P MN*1000/KMN=7.5*1000/（1.4*380）=14.098A.第四章小结经过近半个月的努力，到此为止，课程设计已基本完成。由于本次设计从头至尾都是由我一个人独立来完成的。不和任何小组进行分工协作，而且设计课题关系到的相关材料范围较为广泛，这并给设计本身增加了工作量，提高了难度。但鉴于上学期一周的电工电子课程设计实训基础，以及之前的各种课程设计，完
18、成了本次毕业设计。在进行过程中也碰到了一些困难，特别是在安装调试的过程中遇到一些问题，不是那么容易解决的，尽管看起来能过的去，但实际验证效果却不行，甚至越着急越是迷惘。后来还是从电路原理图得基本入手，经过分析、查找、总结；再安装、再调试、再查找，一步步逐次分析，最终才把正确的理论思想附诸在实际中，完成了本次设计。在这次设计中，我学会了怎样通过查阅相关资料和一些文献来进行自己的设计，加深了对一些常用元器件的认识和怎样使用，并提高了自己独立分析和解决实际问题的能力。另外，动手能力也得到了很大的提高。但从中我也发现了自己存在的一些不足，在安装、调试及故障检修过程中碰到的一些问题，经过我一步步认真的分
19、析，最终找出问题并解决了问题。从中体会到了应该怎样去分析解决问题，一定要认真不能马虎，一定要从基本理论着手去分析。在以后的学习、工作中，我会加强对使用电路的设计及选用能力方面。把所学到的理论运用与实践，并通过实践加强对理论知识的掌握，不断地充实自己，争做一个合格的大学毕业生！致谢 时间匆匆，一个月的毕业设计很快过去，对于三相异步电动机方面的知识 学到很多，还有书本上学不到的知识，但最重要的 一点就是从老师那里学到了学习的方法和分析问题的方法 。这次毕业设计不是简单的完成一个 课题，而是使我初步掌握了科学研究的 步骤和方法，巩固了我的专业知识，锻炼了 我实际动手能力，为今后的 工作打下了一个坚实的基础。通过这次毕业设计我获益良多。首先，使我 对于三相异步电动机有了比较清晰认识.具体的了解。更重要的是它提高了我查阅资料.分析.解决实际问题的能力，同时也培养了我不骄不躁.严谨求实的作风。在此向指导我设计并给我极大帮助和支持的老师表示忠心的感谢，向给我帮助的其他老师表以最诚挚的谢意。最后在 离开母校之际，为 我 的母校送上一份真诚的 祝福。参考文献：董儒胥 电工电子实训 高等教育出版社叶真 工厂电气控制技术 高等教育出版社
