1、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22015 年 1 月 5 日3目 录1. 概述 22. 设计原理、计算及分析 22.1. 三相电动机工作原理 22.2. Y200L-4/30KW 三相异步电动机各参数 .22.3. 电动机额定电流与转矩的的计算 32.4. 电气控制原理及其原理图 32.4.1. 电气控制原理 32.4.2. 控制过程 42.5. 电路各处
2、电流值的计算及元器件的选择 42.6. 电缆的选择 53. 设计方案的安装调试与注意事项 .54. 总结 55. 鸣谢 56. 三相异步电动机星三角起动电气控制系统电器表 .67. 参考文献 .641. 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 57 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
3、1/3。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 沿定1n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 转速旋转，转子导1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
4、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：YY 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）。噪声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1 级 2 级振动速度 重量型号V kW A r/mi
5、n % COS 倍 倍 倍 dB(A) mm/s kgY200L-4 380 30 56.8 1470 92.2 0.87 2 7 2.2 79 84 1.8 25352.3.电动机额定电流与转矩的的计算（1）电动机的额定电流 3056.8cos8.92.73nnPI AU根据公式的计算值与铭牌数据一致。（2）电动机的额定转矩 0950194.7nnNPTNm2.4.电气控制原理及其原理图降压启动控制电路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
6、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) 形连接的交流接触器（KM2） 。用于电动机起动结束后恢复 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 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
7、相保护、短路保护和平衡保护6等。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
8、 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 来选择。在 Y-起动时，为满足电机的超载运行，nI最大电流选择电动机额定电流 的 1.52.5 倍。nQS 断路器的电流= （1.52.5）A=85.2A142AI应该选取：正泰断路器 DZ158 100A 3P2. 交流接触器 KMKM1 流过的电流为 ，故 KM1 的电流 32.79A132.79nIA（ ）选取：CJT1-40KM3 流过的电流为 Y 接起动时的线电流 ，故 KM3 的电流1
9、8.9A138.9nIA（ ）选取：CJT1-20KM2 流过的电流为接时电机的相电流 ，故 KM2 的电流27（ ）32.79A选取：CJT1-40电气元件 Y 形接线启动 接线运行QS 13QSnII（ ） QSnIKM1 KM（ ） 13KMI（ ）KM2 202n（ ）KM3 3nII（ ） 30IKT 1KT（ ） KTnI（ ）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 ，一般取（1.051.1）倍，56.8
10、nIA则 59.64A62.48A。选取：JR36-635. 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7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的时间上再加 2-3 秒。2.6.电缆的选择30KW 三相异步电动机工作电流 57A，根据导线截面积与电流的关系，应选 10 平方
11、毫米铜电源线。一般铜线安全计算方法是：1 平方毫米铜电源线的安全载流量17A 。1.5 平方毫米铜电源线的安全载流量21A 。2.5 平方毫米铜电源线的安全载流量28A 。4 平方毫米铜电源线的安全载流量35A 。6 平方毫米铜电源线的安全载流量48A 。10 平方毫米铜电源线的安全载流量65A 。16 平方毫米铜电源线的安全载流量91A 。25 平方毫米铜电源线的安全载流量120A 。单相负荷按每千瓦 4.5A（COS&=1 ） ，计算出电流后再选导线。如果是铝线，线径要取铜线的 1.5-2 倍；如果铜线电流小于 28A，按每平方毫米 10A来取肯定安全；如果铜线电流大于 120A，按每平方
12、毫米 5A 来取。导线的截面积所能正常通过的电流可根据其所需要导通的电流总数进行选择，一般可按照如下顺口溜进行确定：十下五，百上二，二五三五四五三界，柒拾玖五两倍半，铜线升级。3. 设计方案的安装调试与注意事项本次设计电路的难点在于理论分析与计算各种参数，因此选择相应的电器定位比较难，要考虑相对多的原因。对于这个问题，只能通过网上查阅资料，再根据计算得的电流大小选择相应的电器。4. 总结通过一个星期的共同努力，我们小组从本次课程设计中获益匪浅。第一，以前只是根据已选好参数的电器进行实验，而这次通过我们自己计算各种电器的理论值，再选择相应的电器，提高了我们的实验设计水平。第二，本次课程设计让我们
13、大四重温了重要的专业基础知识，让我们对电机学和电气控制技术有更深刻的认识，更重要的是，本次课程设计让我们积累了设计经验，对于我们以后学习或工作都有一定帮助。5. 鸣谢在电机课程设计中我们学到了很多知识，在这里我想要特别感谢给我们予以指导和提供学习平台的老师、学校。首先，我要感谢诸葛老师，在本次设计过程中，在我们有疑惑之处，您都会抽出时间来答疑，耐心地指导我们，而且您为我们提供了这次学习机会，还为我们提供了便利的实验条件，使我们这次课程设计得以顺利进行。此外，我还要鸣谢学校。感谢学校重视对我们的实践动手的培养，只有通过实践，我们才能真正吸收消化课堂上的理论知识，正是因为这些点滴的基础，为我们以后
14、的发展打下了一定基础。86. 三相异步电动机星三角起动电气控制系统电器表种类 选择型号 数量断路器(QS) 正泰断路器 DZ158100A3P 1接触器 KM1 CJT1-40 1接触器 KM2 CJT1-40 1接触器 KM3 CJT1-20 1热继电器 FR JR36-63 1控制回路熔断器 FU2 RL1-15 螺旋式熔断器熔断体 380V2A 陶瓷保险丝 1时间继电器 KT JS7-2A 220V 60S 1起动按钮 SB2 LA19-11D（绿色） 1停止按钮 SB1 LA19-11D（红色） 1电缆 10 平方毫米铜电源线 若干7. 参考文献1史国生主编，电气控制与可编程控制器技术（第三版） ，北京：化学工业出版社，2012年 1 月。2顾绳谷，电机及拖动基础（第 4 版 上册） ，北京：机械工业出版社， 2007(138560)3顾绳谷，电机及拖动基础（第 4 版 下册） ，北京：机械工业出版社， 2007(077360)
