江西理工大學應用科學學院
電力拖動綜合課程設計
專業： 電氣工程
班級 學號
姓名設計題目： 交流電動機拖動設計-e
2023年11月
目錄第1章引言2
1.1繞線型非同步電動機的基本結構2
1.1.1 定子部分2
1.1.2 轉子部分3
1.1.3 其他部分4
1.2繞線型非同步電動機的工作原理4
1.2.1 三相交流電機的旋轉磁場4
1.2.2 三相電動機的轉動原理5
第2章水閘門拖動系統的執行分析7
2.1 速度圖7
2.2 水閘門拖動系統的執行方案7
第3章水閘門拖動系統8
3.1 水閘門拖動系統的起動方案8
3.1.1 轉子串電阻的分級起動的原理8
3.2 水閘門拖動系統的調速方案9
3.2.1 轉子串電阻調速的原理9
3.3 水閘門拖動系統的制動方案10
3.3.1 轉速反向的反接制動的原理10
第4章水閘門拖動系統的引數計算11
4.1 啟動引數的計算11
4.2 調速引數的計算11
4.3 制動引數的計算11
參考文獻13
總結14
1、設計題目
某水電廠閘門重60噸，採用繞線非同步電動機進行電力拖動，要求啟門揚程為9m, 啟閉速度為0.95m/min，閘門的開度能進行控制，系統的示意圖如下：
捲揚機傳動軸傳動軸捲揚機
2、對設計題目的分析
由於是第一次接觸此類工程設計題目，經驗不足，只能參照模型（起重機）進行設計，而且在一定程度上，水電廠的閘門拖動同起重機的重物起降是相似的。基於以上原因，本人會盡力地達到設計題目的要求，從而圓滿完成這次課程設計！
3、電動機的選型
根據題目的技術要求，本人選用了yzr132m16型繞線式三相非同步電動機。yzr系列是最新設計的電動機，具有過載能力大和機械強度高的特點，特別適用於驅動各種型別的冶金及起重機械或其他類似裝置。
（1）yzr系電動機能在下列環境條件下正常執行：
1）冷卻介質溫度不超過60℃(冶金用電動機)或40℃（起重用電動機）。
2）海拔不超過1000公尺。
3）經常的、顯著的機械振動和衝擊。
（2）yzr系電動機在下列負載條件下能正常工作：
1）經常的起動與逆轉。
2）經常的電器或機械制動。
（4）電動機的額定頻率為50赫，額定電壓為380伏
（5）接法：功率為132千瓦和小於132千瓦的定子繞組用y接法，其餘的用△接法。
（6）型號說明：
第1章引言
1.1繞線型非同步電動機的基本結構
三相非同步電動機的種類很多，但各類三相非同步電動機的基本結構是相同的，它們都由定子和轉子這兩大基本部分組成，在定子和轉子之間具有一定的氣隙。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環等其他附件。
圖1-1 繞線型非同步電動機的結構
1.1.1 定子部分
定子是用來產生旋轉磁場的。三相電動機的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組等部分組成。
a 外殼
三相電動機外殼包括機座、端蓋、軸承蓋、接線盒及吊環等部件。
機座：鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是保護和固定三相電動機的定子繞組。中、小型三相電動機的機座還有兩個端蓋支承著轉子，它是三相電動機機械結構的重要組成部分。
通常，機座的外表要求散熱效能好，所以一般都鑄有散熱片。
端蓋：用鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是把轉子固定在定子內腔中心，使轉子能夠在定子中均勻地旋轉。
軸承蓋：也是鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型的，它的作用是固定轉子，使轉子不能軸向移動，另外起存放潤滑油和保護軸承的作用。
接線盒：一般是用鑄鐵澆鑄，其作用是保護和固定繞組的引出線端子。
吊環：一般是用鑄鋼製造，安裝在機座的上端，用來起吊、搬抬三相電動機。
b 定子鐵心
非同步電動機定子鐵心是電動機磁路的一部分，由0.35mm～0.5mm厚表面塗有絕緣漆的薄矽鋼片疊壓而成，如圖1-2所示。
由於矽鋼片較薄而且片與片之間是絕緣的，所以減少了由於交變磁通通過而引起的鐵心渦流損耗。鐵心內圓有均勻分布的槽口，用來嵌放定子繞圈。
定子鐵心定子衝片
圖 1-2
c 定子繞組
定子繞組是三相電動機的電路部分，三相電動機有三相繞組，通入三相對稱電流時，就會產生旋轉磁場。三相繞組由三個彼此獨立的繞組組成，且每個繞組又由若干線圈連線而成。每個繞組即為一相，每個繞組在空間相差120°電角度。
線圈由絕緣銅導線或絕緣鋁導線繞制。中、小型三相電動機多採用圓漆包線，大、中型三相電動機的定子線圈則用較大截面的絕緣扁銅線或扁鋁線繞制後，再按一定規律嵌入定子鐵心槽內。定子三相繞組的六個出線端都引至接線盒上，首端分別標為u1,v1,w1，末端分別標為u2,v2, w2。
這六個出線端在接線盒裡的排列如圖1-3所示，可以接成星形或三角形。
內部連線星形聯接三角形聯接
圖 1-3
1.1.2 轉子部分
轉子鐵心是用0.5mm厚的矽鋼片疊壓而成，套在轉軸上，作用和定子鐵心相同，一方面作為電動機磁路的一部分，一方面用來安放轉子繞組。
繞線形繞組與定子繞組一樣也是乙個三相繞組，一般接成星形，三相引出線分別接到轉軸上的三個與轉軸絕緣的集電環上，通過電刷裝置與外電路相連，這就有可能在轉子電路中串接電阻或電動勢以改善電動機的執行效能，見圖1-4。
1—集電環；2—電刷；3—變阻器
圖 1-4繞線形轉子與外加變阻器的連線
1.1.3 其他部分
其他部分包括端蓋、風扇等。端蓋除了起防護作用外，在端蓋上還裝有軸承，用以支撐轉子軸。風扇則用來通風冷卻電動機。
三相非同步電動機的定子與轉子之間的空氣隙，一般僅為0.2mm～1.5mm。
氣隙太大，電動機執行時的功率因數降低；氣隙太小，使裝配困難，執行不可靠，高次諧波磁場增強，從而使附加損耗增加以及使啟動效能變差。
1.2繞線型非同步電動機的工作原理
1.2.1 三相交流電機的旋轉磁場
三相非同步電動機轉子之所以會旋轉、實現能量轉換，是因為轉子氣隙內有乙個旋轉磁場。下面來討論旋轉磁場的產生。
如圖1-5所示，u1u2, v1v2, w1w2為三相定子繞組，在空間彼此相隔120°，接成y形。三相繞組的首端u1, v1, w1接在三相對稱電源上，有三相對稱電流通過三相繞組。設電源的相序為u, v, w, 的初相角為零，如圖1-5波形圖所示。
圖 1-5三相交流電流波形圖
設：i1=sin wt
i2=sin(wt-120°)
i3=sin(wt+120°)
為了分析方便，假設電流為正值時，在繞組中從始端流向末端，電流為負值時，在繞組中從末端流向首端。
當wt=0o 的瞬間，i1=0,i2為負值，i3為正值，根據」右手螺旋定則」，三相電流所產生的磁場疊加的結果，便形成乙個合成磁場，如圖1-6所示，可見此時的合成磁場是一對磁極（即二極），右邊是n極，左邊是s極。
wt=0owt=90o
圖 1-6 二極旋轉磁場
空間120度對稱分布的三相繞組通過三相對稱的交流電流時，產生的合成磁場為極對數p=1的空間旋轉磁場，每電源週期旋轉一周，即兩個極距；
某相繞組中電流達到最大值時，磁極軸線恰好旋轉到該相繞組軸線上。
當wt=90o時，即經過1/4週期後， 由零變成正的最大值， i2仍為負值，i3已變成負值，如圖1-6所示，這時合成磁場的方位與wt=0o時相比，已按逆時針方向轉過了90°。
應用同樣的方法，可以得出如下結論：當wt=180o時，合成磁場就轉過了180o ，當wt=300o時合成磁場方向旋轉了300°，如圖3.6（d）所示；當wt=360o 時合成磁場旋轉了360°，即轉1周。
由此可見，對稱三相電流i1、i2、i3分別通入對稱三相繞組u1u2，v1v2，w1w2中所形成的合成磁場，是乙個隨時間變化的旋轉磁場。
以上分析的是電動機產生一對磁極時的情況，當定子繞組連線形成的是兩對磁極時，運用相同的方法可以分析出此時電流變化乙個週期，磁場只轉動了半圈，即轉速減慢了一半。
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