两台三相交流异步电动机的设计

两台三相交流电动机配电柜的设计

毕

业

设

计

说

明

书

系部：机电工程系

专业：电气自动化

班级：08电气一班

姓名：张玉伟

指导老师：张勃老师第1页共26页

两台37KW三相交流异步电动机的动力配电柜的设计

第 2 页共26 页引言

本次设计对象为某乡工业用水水厂两台37kw三相交流电动机的动力配电柜，该配电柜是以交流50Hz，额定电压380v的低压电气柜。低压电气柜是集多个开关电器和相关的控制、测量、信号、保护、调节等单元于一体的一种电气设备。

本设计主要内容是两台37kw三相交流异步电动机的控制、低压控制电器的选择、低压控制电器的参数、指示灯、按钮、导线、母线排、接线端子的选择、三相交流笼型异步电动机主电路的设计、三相交流笼型异步电动机控制电路的设计、柜体的设计、电器布置图的设计、元件明细表、用Auto CAD完成控制电路接线图的绘制。

目前，国内实际使用的电控类和低压配电类电气柜的行业几乎包括了国民经济的全部行业。据有关资料显示，我国发电量及用电量以平均每年10％的速度增长，社会对高低压配电柜的需求量也逐渐加大，而本次设计的低压配电柜具有分断能力强、动热稳定性好、电气方案灵活、组合方便、实用性强、结构新颖等特点，使传统的高低压成套设备逐步向智能化、自动化方向发展。

编者

2011年3月

基本原理

该配电柜主要控制对象为工业用水水厂两台三相交流异步电动机，该柜是由柜体、母线、一二次元件、辅材等组成的完整设备，它在电网中起着接收和分配电能的作用，同时对电力设备起着控制和保护作用。其中母线板、刀开关、断路器、电流互感器、自耦变压器、交流接触器、热继电器组成的设备为一次设备。为了使一次系统能安全可靠、稳定地运行，随时监视一次系统运行状态，同时能随时控制一次系统所必须配备许多其他电器元件及设备，如：测量仪表（电流表）、控制信号元件（信号灯、按扭、转换开关等）、继电保护装置等。

首先该厂使用的是自扇冷式三相笼型异步电动机，其额定功率为37kw，额定电流为71.2A，额定工作电压为380v。对于电动机的起动，如果采用直接起动，起动电流将使电网电压发生较大的波动而影响其他电动机或电器的正常工作，所以，采用通过自耦变压器减压起动的方法。QS为刀开关，主要用于手动接通或分断开电流较小的电路。TA为电流互感器，它二次绕组的额定电流为5A，可以避免主电路的高压直接引入仪表、继电器，又可防止仪表、继电器的故障影响主电路，提高工作的安全性和可靠性。FR为热继电器，做电动机的过载保护。KM为交流接触器，是一种自动化的控制电器，主要用于频繁的接通和分断交直流电路，具有控制容量大，可远距离操作的优点。

第 3 页共26 页

3

两台37KW三相交流异步电动机的动力配电柜的设计

第 4 页共26 页结构设计说明

（一）控制方案分析

1. 确定起动方法

对于两台37kw的三相异步电动机，如果直接起动，起动电流将使电网电压发生较大的波动而影响其他电动机或电器的正常工作，所以需采用减压起动。

三相异步电动机常用的减压起动方法有：定子电路串电阻器（或电抗器）减压起动法；星形－三角形减压起动法；自耦变压器减压起动法等几种。在本例中，因电动机的接法是星形，所以带负载又为重载，根据各种起动方法的特点，选择自耦变压器减压起动法起动。自耦变压器又成起动补偿器，它可以限制起动电流的同时，用自耦变压器减压起动将比其他减压起动方法获得较大的起动转矩；起动用自耦变压器减压起动，用户可根据电网允许的起动电流和机械负载所需的起动转矩通过二次绕组的三个抽头进行选配。

2. 电动机的控制原则

在电动机的起动、调速、反向与制动过程中，按不同参数的变化来实现自动控制，称为电力拖动自动控制原则。各种控制原则及特点如下表。选择控制原则时，除考虑其本身特点外，还应考虑电力控制系统提出的基本要求、安全可靠性、操作维修等因素。

根据各种控制原则的特点，综合考虑选用时间原则进行控制。

3. 电气控制电路的联锁环节和电动机的保护环节

为了保证电力拖动控制系统中电动机、各种电器和控制电路能正常运行，消除可能出现的危险因素，并在出现电气故障时，尽可能缩小故障范围，保障人身和设备的安全，必须对电力拖动控制系统设置各种联锁和保护环节。

（1）联锁环节

在控制电路中，常用的联锁有自锁环节、互锁环节、顺序动作环节和机械联锁等，以保证生产工艺要求的实现与电路安全可靠地工第 5 页共26 页

5

两台37KW三相交流异步电动机的动力配电柜的设计

作。

（2）电动机的保护环节

电动机常用的保护环节有短路保护、过电流保护、热保护、零电压和欠电压保护、弱磁保护及超速保护等。电力拖动系统中，根据不同的工作情况，对电动机设置一种或几种保护措施。如：过载保护、缺相保护、短路保护等，确定保护元件如下：断路器、热继电器和熔断器。

（二）原理图设计

1. 主电路设计

在设计主电路时除要考虑有关保护外，对主电路中的电流大小还应有指示，因而加电流表对电流进行监视。根据以上的方案分析以及设计要求，设计两台电动机控制线路的主电路。

第 6 页共26 页

2. 控制电路设计

根据控制要求和主电路的设计方案设计控制电路。注意事项：a. 在起动过程中应保证KM3、KM6不能得电；b. 起动结束后应将自耦变压器T1、T2切除。

M1的控制电路图：

第7 页共26 页

7

两台37KW 三相交流异步电动机的动力配电柜的设计

第 8 页 共 26 页

M2的控制电路图：

（三）控制电路原理分析