阻转矩负载计算机速度调节拖动系统本科毕业论文(编辑修改稿)

阻转矩负载计算机速度调节拖动系统本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

式中，使 dT/ds=0,可求出产生 maxT 时的转差率 ms 又因通常  39。 1 1 2R X X  可得 39。 2m 39。 12RS XX   21m a x 39。 s 1 2m2 UT XX  通过以上公式可见： （ 1）当电动机各参数及电源频率不变时， maxT 与 2U 成正比， ms 则保持不变，沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 9 与 U 无关。 （ 2）当电源频率及电压不变时， ms 与 maxT 近似的与  39。 12XX 成反比。 （ 3） maxT 与 239。 R 无关， ms 则与 239。 R 成正比。 除了 maxT 外，异步电动机还有另一个重要参数，即起动 stT ，它是异步电动机接至电源开始起动时的电磁转矩，此时 s=1（ n=0），代入参数表达式中得    239。 12st 2239。 39。 s 1 2 1 2m= URT R R X X    由上式可见，对于绕线转子异步电动机，转子电路串联附加电阻（即加大 239。 R ），便能改变 stT ，从而可改善起动特性。 图 23异步电动机的机械特性 3 实用表达式： maxmm2TT SSSS  其中 maxT 为最大转矩， mS 为发生最大转矩时的转差率。 三种表达式其应用场合各有不同，一般物理表达式适用于定性的分析 T与 m 及2239。 cos 39。 I  间的关系；参数表达式可用以分析各参数变化对电动机运行性能的影响；沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 10 实用表达式最适于用以进行机械特性的工程计算。 固有机械特性 固有机械 特性是指异步电动机工作在额定电压及额定功率下，电动机按规定的接线方法接线，定子及转子电路中不外接电阻（电抗或电容）时所获得的机械特性曲线 n=f（ T）。 如图 24 所示。 图 24三相异步电动机的固有机械特性 （ 1）起动点 A （ 2）额定工作点 B （ 3）同步速点 H， H点是电动状态与回馈制动状态的转折点 （ 4）最大转矩点 P和 39。 P 由参数表达式可得 39。 m mSS 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 11 39。 max maxTT 由上式可见，在回馈制动时异步电动机的过载能力较电动状态时大，只有当忽略 1R时，两者才相等。 人为机械特性 由三相异步电动机的机械特性参数表达式可见：异步电动机电磁转矩 T的数值是由某一转速 n（或 s）下的电源电压 U 、电流频率 1f 、定子极对数 p、定子及转子电路的电阻及电抗（ 1R 、 239。 R 、 1X 、 239。 X ）决定的。 因此人为的改变这些参数，就可得到不同的人为机械特性。 现介绍改变某些参数时人为机械特性的变化： （ 1）降低 U sn 不变， mS 不变，因为 T、 stT 、 maxT 均与 2U 成正比，所以降低电压 U 时 T、 stT 、maxT 均减小，其人为机械特性如图 25。 图 25异步电动机降低 U 时的人为机械特性 U 降低后电动机电流将大于额 定值，电动机如长时连续运行，最终温升 将超过允许值，导致电动机寿命缩短甚至烧坏。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 12 （ 2）转子电路串联对称电阻 sn 不变，当 2R 增大，即串入 R ， stT 增大， mS 增大， maxT 不变，其人为机械特性如图 26 所示。 图 26转子电路内串联对称电阻时的人为机械特性 转子电路串联对称电阻适用于绕线转子异步电动机的起动，也可用于调速。 （ 3）定子电路串联对称电抗 sn 不变， mS 、 stT 、 maxT 随所串电抗 stX 值的增大而减小，其人为机械特性如图 27 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 13 图 27定子电路串联对称 电抗时的人为机械特性 定子电路串联对称电抗一般用于笼型异步电动机的降压起动，以限制电动机的起动电流。 （ 4）定子电路串联对称电阻 sn 不变， mS 、 stT 、 maxT 随所串电阻 fR 值的增大而减小，其人为机械特性如图 28 图 28定子电路串联对称电阻时的人为机械特 性 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 14 （ 5）转自电路接入并联阻抗 图 29转子接入并联阻抗的电路图与人为机械特性 适用于绕线式电机。 转子回路接入并联电阻和电抗如图 29 所示，起动过程中，电抗值随转子回路的频率变化，转速较低即频率较高时电抗值较大，转子电流大部分流过电阻，随着转速升高，电抗逐步减小，流过电阻的电流逐步减小，流过电抗的电流逐步增大，起动结束后，几乎全部转子电流都流过电抗，近乎将并联的电阻开路。 如果参数配合适当，电动机在整个加速过程中产生几乎恒定的转矩，绕线式异步电动机转子串联频敏变阻器起动即应用了上述原理。 其人为机械特 性 不变，低速时由于电阻流过的电流大，转矩比固有特性大， 由于电抗的串入略有减小如图 29 所示。 综上所述， 本设计采用转子电路串联对称电阻的方法对电动机进行调速其原理如图 210 所示。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 15 图 210电动机正反转调速原理图 图 210 当 K2闭合 K3 断开时电动机正转， K3 闭合 K2 断开时电动机反转， RR R R R R6 为电动机转自内串联的电阻，通过控制 K K K K KK9 的导通或闭合来对电动机进行调速。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 16 图 211 开关控制保护原理图 如图 211所示，当正转开关闭合的时候， K2 线圈通电 K2断开，当反转开关闭合的时候 K3 断开，保证了正反转的独立运行。 当遇到故障需要停车闭合急停开 关K1 通电，正反转电路中 K1 断开。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 17 与直流电动机相同，三相异步电动机也可工作于两大运行状态，即电动运行状态和制动运行状态。 在交流电力拖动系统运行时，拖动不同负载的条件下，改变异步电动机电源电压的大小、相序及频率，或者改变绕线式异步电动机转子回路所串电阻等参数，三相异步电动机可以运行在四个象限的各种不同状态。 电动运行状态 图 212电动状态下异步电动机的机械特性 电动运行状态的特点是电动机转矩 的方向与旋转的方向 相同，在图 212的第 I及第 III 象限绘出了电动状态下电动机的机械特性。 第 I象限电动机工作在正向电动状态，第 III 象限相当于电动机改变 相序后，工作在反向电动状态。 在电动状态下运行，电动机由电网吸取电能，变换为机械能带动负载。 制动运转状态 与直流电动机相同，异步电动机也可工作于回馈制动、反接制动及能耗制动三种制动状态。 其共同的特点是电动机转矩 与转速 的方向相反，以实现制动。 此时电动机由轴上吸收机械能，并转换为电能 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 18 （ 1）回馈制动状态 回馈制动时，异步电动机的机械特性如图 213 所示绘于第二象限。 电动机在位能负载的作用下，使其转速高于同步速 sn ，即 n sn 时，如图 214 电动机进入回馈制动状态。 图 213异步电动机回馈制动的机械特 性 图 214位能负载带动异步电动机进入回馈制动状态 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 19 综上所述，当转速高于同步速时，电动机处于回馈制动运行状态。 回馈制动状态一般用于位能性负载下放，以获得稳定的下放速度，或异步电动机变极调速由少极数变为多极数时发生。 （ 2）反接制动状态 实现反接制动可有转速反向和定子两相反接两种方法 1. 转速反向的反接制动 转速反向的反接制动与直流电动机的电势反接制动相似。 异步电动机带位能性负载，按正转接线，转子回路串入较大电阻 ，机械特性的最大转矩点到了第 IV象限。 当接通电源，电动机的起动转矩的方向与重物 产生的负载转矩相反，而且，在重物 的作用下，迫使电动机反 的方向旋转，并在重物下降的方向加速。 此时转差率 ，随着 的增加， 、 及 均增大，直到转矩增至 ，转速稳定为 ，此时重物以等速下降，稳定运行点在第 IV象限的 点，如图 215所示，图中机械特性在第 IV象限的部分（用实线表示）即为异步电动机转速反向的反接制动。 沈阳航空航天大学北方科技学院毕业设计（论文） 20 图 215转速反向的反接制动时的异步电动机特性 这种制动与前述回馈制动一样，可用于起重机的重物下放，这也属于一种稳定运行状态。 2. 定子两相反接的反接制动 为了迅速停车或反向，可将定子两项反接，工作点由。