电动机智能软起动控制系统的研究与设计(PLC)毕业设计(论文)word格式.doc
《电动机智能软起动控制系统的研究与设计(PLC)毕业设计(论文)word格式.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电动机智能软起动控制系统的研究与设计(PLC)毕业设计(论文)word格式.doc(63页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、毕 业 设 计 论 文题 目 电动机智能软起动控制系统的研究与设计(PLC) (院)系 电气与信息工程系 专业 自动化 班级 0101班 学号 0101110106 学生姓名 肖 正 导师姓名 胡俊达(教授) 完成日期 2005年6月15日 湖南工程学院毕业设计(论文)任务书 设计(论文)题目: 电动机智能软起动控制系统的研究与设计(PLC)姓名 肖正 系别 电气与信息系 专业 自动化 班级 0101 学号 0106 指导老师 胡俊达 教研室主任 唐勇奇 一、 本任务及要求:针对大中型异步电动机起动时的冲击电流问题及各类降压起动的方式进行分析研究,设计出一种以可编程序控制器(PLC)为控制核心
2、的软起动和保护系统。该系统除了能完成软起动功能外,还应具有多种保护功能,如断相、短路、过流、漏电闭锁等,并对变频器用于软起动的安全同步切换问题进行探讨。主要设计内容:1系统主电路原理图,元器件计算2系统的软、硬件设计二、 进度安排及完成时间:3月7日-3月26日查阅资料、撰写文献综述、撰写开题报告。 3月27日-4月9日 毕业实习、撰写实习报告。 4月10日-4月22日 主要完成系统硬件构建的初步设计。 4月23日-5月10日 修改系统硬件构建设计。 5月11日-5月20日 完成系统的主电路设计与元器件计算。 5月21日-5月29日 完成系统的软件设计。 5月30日-6月11日 完成系统主电路
3、原理图的绘制,撰写毕业设计说明书(论文)。 6月12日-6月16日 修改、装订毕业设计说明书、指导教师评阅。 6月17日-6月20日 毕业设计答辩(公开、分组答辩)。 湖南工程学院毕业设计论文目 录摘 要 Abstract第1章 异步电动机及其起动方式1.1异步电动机11.1.1异步电动机概述11.1.2异步电动机全压直接起动的危害41.1.3异步电动机常用的起动方式61.2软起动概述71.2.1软起动的概念71.2.2软起动常用的起动方式91.2.3软起动的运行特点91.2.4软起动应用场合91.2.5几种大中型异步电动机软起动方式在高压电动机软起动应用中的综合比较9第2章 可编程序控制器及
4、其特殊功能模块2.1可编程序控制器132.1.1可编程序控制器的概念及历史132.1.2可编程序控制器的主要特点132.1.3可编程序控制器最新发展趋势152.1.4可编程序控制器的工作原理152.1.5可编程序控制器的基本结构172.1.6可编程序控制器的I/O滞后现象182.1.7可编程序控制器编程语言的国际标准182.2可编程序控制器特殊功能模块202.2.1模拟量输入输出模块20第3章 PID控制及其调节规律3.1 PID控制213.1.1 PID控制的概念213.1.2 PID控制的特点213.2 PID控制器223.2.1数字PID控制233.2.2 数字PID控制器的设计233.
5、3 PLC的PID模块分析研究233.3.1 PID控制器设计及实现253.3.2现场实验校验26第4章 系统原理及方案设计4.1 基于PLC的大中型软起动控制系统274.1.1 系统的基本工作原理及结构特点274.1.2系统原理分析284.2磁控式PLC电动机起动控制系统结构的研究与设计284.2.1系统原理及方案设计294.2.2 硬件设计304.2.3 软件编程314.3基于单台软起动器对多台异步电动机的软起动324.3.1主回路图324.3.2软件编制33第5章 大中型异步电动机变频工频同步切换研究5.1变频器的输出切换方法分类355.2硬切换的危害及改进方法365.3同步切换(软切换
6、)385.4锁相控制385.5变频器旁路与软起动器的分析比较395.6同步切换问题小结40结束语41参考文献42致谢44附录A 基于PLC的磁控式软起动器的主程序45附录B 基于单台软起动器对多台电动机实现软起动的主程序47附录C PID运算主程序54湖南工程学院毕业设计论文电动机智能软起动控制系统的研究与设计摘 要: 本文阐述了PLC技术在大中型异步电动机软起动自动控制中的应用及其优越性,并给出了具体的实施办法。即采用PLC来对以串联在笼型电机的转子回路中的电压调节式可漏电抗、A/D、D/A转换模块、电力电子装置、PID调节等共同组成的一套起动系统加以控制,大致原理即电机起动时由于串联了可调
7、电抗,起动电流较小。起动过程中通过PLC调节装置调节可调电抗的控制电压,使之电抗逐渐减小至零,电机由起动状态平稳过渡到正常运行状态再将可调电抗旁路后退出运行,电机起动过程完成。此外,本文针对目前在变频器输出切换问题上存在的情况,试图从技术和经济实用的角度出发,对变频器的同步切换问题进行了分析和探讨。关键词: 可编程序控制器(PLC); 电动机 ; 软起动; 变频器; 同步切换An electric motor is soft to startthe research and the design of control the systemAbstract: This text introduc
8、ed an electric motor of big and medium-sized difference soft the concept and the movement principles that start, elaborated the programmable preface controller( PLC) technique in an electric motor of big and medium-sized difference softly start automatic control of application and its superiority, a
9、nd give concrete implement way.Adopt the PLC namely to turn in an electrical engineering of cage by establish the electric voltage in the sub- back track regulate type can the electric leakage, A/ D, the D/ A conversion mold piece, the electric power electronics equip, the PID regulates etc. to cons
10、titute together a set of to start the system to carry out the control to carry on soft start, thus attain the purpose of protect the electric motor.Mostly principle namely the electrical engineering start because of establishing the adjustable electricity, starting the electric current smaller.Start
11、 to regulate to equip to regulate the control electric voltage of the adjustable electricity anti- through a PLC in the process, the electricity anti- that make lets up to zeroth gradually, electrical engineering from start the appearance steady transfer the normal movement appearance to retreat the
12、 adjustable electricity bypass again a movement, the electrical engineering starts the process to complete.In addition, this text aim at currently existent circumstance in changing the frequency machine to output to cut over the problem, try from the technique and economies the practical angle set o
13、ut, cutting over the problem to carry on the analysis and studies towards changing the frequency machine synchronously.Keyword: The programmable preface controller(PLC) ; Motor; Soft-starting; Changing frequency machine ; Inverter Output switching I湖南工程学院毕业设计论文第1章 异步电动机及其起动方式1.1异步电动机1.1.1异步电动机概述一、异步
14、电动机是如何转动起来的异步电动机定子上有三相对称的交流绕组,三相对称交流绕组通入三相对称交流电流时,将在电机气隙空间产生旋转磁场; 转子绕组的导体处于旋转磁场中;转子导体切割磁力线,并产生感应电势,判断感应电势方向。转子导体通过端环自成闭路,并通过感应电流。感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁力,判断电磁力的方向。电磁力作用在转子上将产生电磁转矩,并驱动转子旋转。根据以上电磁感应原理,异步电动机也叫感应电动机3。 二、 转差,转差率(为什么叫异步电动机?)切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。 转子必须与旋转磁场保持一定的速度差,才可能切割磁力线。 旋转磁场的转速用n1表示,称为同步
15、转速;转子的实际转速用n表示,转差n=n1-n。 转差率: 转差率是异步电动机的一个基本变量,在分析异步电动机运行时有着重要的地位。 起动瞬间,n=0,s=1 理想空载运行时:n=n1,s=0 作为电动机运行时,s的范围在0-1之间。 转差率一般很小,如s=0.03。 制动运行时,电磁转矩方向与转速方向相反,即n1与n反向,s1 发电运行时,n高于同步转速n1,s0. 根据转差率可以区分异步电动机运行状态 三、电势平衡方程式1、定子绕组电势平衡方程式定子绕组接到交流电源上,与电源电压相平衡的电势(压降)包括: 主电势(感应电势): 定子绕组通入三相对称交流电流时,将会产生旋转的主磁通,同时被定
16、子绕组和转子绕组切割,并在其中产生感应电势。定子绕组感应电势的有效值: 漏磁电势(漏抗压降) o 定子漏磁通:仅与定子绕组相匝链。 o 漏抗压将: 电阻压降: 定子电势平衡方程式: 2、转子绕组的电势及电流 转子绕组的感应电势 o 转子绕组切割主磁通的转速 主磁通以同步速度旋转 转子以转速n旋转 转子绕组导体切割主磁通的相对转速为(n1-n)=sn1 o 转子绕组中感应电势的频率: 公式: 结论:由于s很小,转子感应电势频率很低。0.5-3Hz o 转子感应电势的有效值 公式: 感应电势与转差率正比。 对绕线式异步电机,转子绕组每相串联匝数,相数计算方法同定子绕组的计算。 对于笼型转子来说,由
17、于每个导条中电流相位均不一样,所以,每个导条即为一相,可见相数等于导条数即转子槽数;每相串联匝数为半匝即1/2。 注意转子不动时(s=1)时的感应电势与转子旋转是感应电势的关系。 转子绕组的阻抗 o 由于转子绕组是闭合的,所以有转子电流流过。同样会产生漏磁电抗压降。 o 漏抗公式:。漏抗也与转差率正比。转速越高,漏抗越小。 o 考虑到转子绕组的相电阻后: 转子绕组中的电流 o 转子绕组短路,转子电压为0,感应电势全部加在转子阻抗上 o 转子回路方程: o 转子电流:, 四、异步电动机的磁势平衡1、定子绕组的磁势 大小(有效值) 转速: 2、转子绕组磁势 大小: o 转子电流的频率 o 转子电流
18、产生的旋转磁势的转速: o 转子磁势的绝对转速(相对于不动的定子) 结论:转子绕组的磁势与定子绕组的磁势转速相同,在空间相对静止。 3、磁势平衡方程式 激磁电流和激磁磁势 o 产生主磁通所需要的电流称为激磁电流; o 对应的磁势称为激磁磁势: 激磁磁势近似不变 o 由电势方程式:;电源电压不变,阻抗压降很小,电势近似不变; o 由公式:,近似不变; o 可见,激磁磁势和激磁电流几乎不变。 空载运行时,激磁磁势全部由定子磁势提供,即:= 负载运行时,转子绕组中有电流流过,产生一个同步旋转磁势,为了保持不变,定子磁势除了提供激磁磁势外,还必须抵消转子磁势的影响,即: 异步电动机的磁势平衡方程: o
19、ooo 结论:空载运行时,转子电流为0,定子电流等于激磁电流;负载时,定子电流随负载增大而增大。 1.1.2 异步电动机全压直接起动的危害从三相异步电动机固有机械特性的分析中知道,如果在额定电压直接起动三相异步电动机,由于最初起动瞬间主磁通约减少到额定值的一半,功率因数又很低,造成了起动电流相当大而起动转矩并不大的结果。以普通鼠笼式三相异步电动机为例,起动电流:IS=KIIN=(4-7)IN,起动转矩:TS=KTTN=(0.9-1.3)TN。再看对供电变压器的影响,整个交流电网的容量相对于单个的三相异步电动机来讲是非常大的。但是具体到直接供电的变压器来讲,容量却是有限的。配电变压器的容量是按其
20、供电的负载总容量设置的,正常运行条件下,变压器由于电流不超过额定电流,其输出电压比较稳定,电压变化率在允许的范围之内。三相异步电动机起动时,变压器提供较大的起动电流,会使变压器输出电压下降。若变压器额定容量相对很大、电动机额定功率相对很小时,短时起动电流不会使变压器输出电压下降多少,因此也没有什么关系。若变压器额定容量相对不够大、电动机额定功率相对不算小时,电动机短时较大的起动电流,会使变压器输出电压短时下降幅度较大,超过了正常值,这样一来,影响了几个方面:一、起动电动机本身,由于电压太低起动转矩下降很多,当负载较重时,可能起动不了。电动机较大的起动电流引起电压下降,对电动机本身有着不良影响,
21、因电压太低会使电动机起动转矩下降很多,当负载较重时,电动机可能不能起动。通常电动机起动过程时间很短,短时间过大的电流,从发热角度来看,电动机本身是可以承受的。但是,对于起动频繁的电动机,过大的起动电流会使电动机内部过热,导致电机温升过高,使电机绕组绝缘过热而老化。因此要采取措施,减少最初起动电流的影响。电动机起动时,起动电流的大小为: IST = 由上式可见,降低起动电流有三种方法:1.降低电源电压;2.定子边串接电阻或电抗;3.转子边串接电阻或电抗。从上面分析看出,不同的电源和不同的负载情况,对电动机起动的要求不一样的。有时要求有大的起动转矩;有时要求起动电流要小,有时上述两个要求要同时满足
22、。总之电动机起动过程需要考虑以下几个问题:1 应有足够大的最初起动转矩(TS1.1TL);2 尽可能小的最初起动电流;3 起动操作简便,起动设备简单和经济;二、大中异步电动机直接起动的再一个危害就是影响由同一台配电变压器供电的其他负载。显然,即使是偶尔出现一次,也是不允许的。从上边分析看出,变压器额定容量相对电动机讲不足够大时,三相异步电动机不允许直接起动。直接全压起动的危害性主要有如下几点:(1) 电动机在空载全压直接起动时,起动电流会达到额定电流的57倍。当电动机容量相对较大时,该起动电流将引起电网电压急剧下降,电压频率也发生变化,这会破坏同电网其它设备的正常运行,甚至会引起电网失去稳定,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电动机 智能 起动 控制系统 研究 设计 PLC 毕业设计 论文 word 格式
链接地址:https://www.31doc.com/p-3960609.html