电气传动技术应用报告.doc

2009秋机电一体化（工业控制PLC）专科

《电气传动技术及应用》

课程设计任务书

姓 名： xxx

学 号： xxxxxxxx

校 区：南 汇 分 校

上 海 电 视 大 学

2011年12月
一、课程设计概述
电气传动技术课程是本专业的一门专业课，主要讲述交、直流电动机原理及其应用，是一门实践性很强的课程，通过电气传动技术的课程设计，掌握在工厂设备中电动机的选择、校验和计算。
课程设计模拟工厂常用的生产流水线，设计一条电动机驱动的输送带，根据加工工艺要求，在输送带上的工件大小和重量是变化的，输送的位置和距离根据不同的要求，有所变化，要求正确的选择电动机的额定功率、转速、工作制以及考虑生产现场的实际条件，需要采取的措施。
二、课程设计任务
有一条生产流水线的输送带如下图所示，在装料点0，按生产节拍依次装上各种电动机的零配件：A转子、B定子、C前端盖、D后端盖、E底座。分别要求送到工位1、工位2、工位3、工位4、工位5进行加工装配。输送带采取带上无零配件的空载启动，在传送中，自动控制系统使输送带上始终只有一个零配件，而且两个零配件传送过程中无间隔、停顿。各种零配件依次送完后，再重复循环传送，…。传动系统设计参数：
空载负载力矩 TL0 = 400N·m
输送带的输送速度 ν= 12m/min；
输送带的加速度 dv/dt = 0.05m/s2 ；
电源供电电压 3相380V、变压器容量20Kva
电压波动安全系数 0.75。
1
2
6
5
3
4
7
0
ν
TL0
TL
工件
装配输送机及传动布置
L5
L4
L3
L2
装料0
工位1
工位2
工位3
工位4
工位5
电动机
L1

传动系统的减速装置第一级减速采用皮带轮，第二和第三级采用齿轮减速箱，参数见表1：
表1
名 称
GD2(N·m2)
传动参数
传动效率
0
电动机
6(初选)

1
带轮⑴
1
￠70
η1=0.87
2
带轮⑵
4
￠245
3
齿轮⑶
1
17齿
η2=0.91
4
齿轮⑷
5
80齿
5
齿轮⑸
3
19齿
η3=0.9
6
齿轮⑹
9
89齿
7
送带轮
70
￠200mm

工艺要求送料的次序和位置见表2：
工艺六
工位1
工位2
工位3
工位4
工位5
(N.M/N.M)
距离
工步1
A转子

1200 / 150
L1=5M
工步2

B定子

1800 / 300
L2=9M
工步3

C前端盖

200/50
L3=11M
工步4

D后端盖

300 / 60
L4=12M
工步5

E底座
800/120
L5=15M
假设四极交流电动机转速1470 r/min、六极970 r/min，功率以0.1Kw分档，Tst/TN=1.2，Tmax/TN=2，电源电压波动安全系数0.75。（计算中保留两位小数点）
三、课程设计要求
根据输送机的启动和送料过程中给出的阻力矩和飞轮转矩，在保证启动过程和送料过程中系统要求的速度和加速度的条件下，设计、计算所需的电动机力矩，然后分析负载特性，选择电动机的工作制，确定电动机的额定功率、转速，最后在车间供电条件下，以及可能出现的供电电压不稳的特殊情况下，选择电动机的类型、电压、启动方式。

四、课程设计步骤
1：当输送带加速度=0.05m/s2时，计算电动机在空载条件下的启动转矩、负载转矩、飞轮转矩、转速和功率。
（1） 求出各级传动机构速比 j
带轮（1）和带轮（2）的速比：

带轮（1）到齿轮（４）的速比：

带轮（1）到齿轮（６）的速比：

电动机轴的飞轮转矩：

带轮（２）和带轮（３）的飞轮转矩：

带轮（４）和带轮（５）的飞轮转矩：

带轮（６）和送带轮的飞轮转矩：

总的飞轮转矩：

总的传动效率：
空载负载转矩：
皮带轮7加速度：
电动机轴加速度：
电动机空载转矩：

送带轮的转速：
电动机的转速：
空载功率：

2：分别计算电动机在启动后送各种料的过程中，电动机的转矩、负载转矩、飞轮转矩、转速和功率。
电动机在运行过程中，在上料和下料的过程中转速会发生变化，在稳定运行后转速保持不变即：

当工步1时的负载转矩：

当工步1时的飞轮转矩：

当工步1时的电机转矩：

当工步1时的功率：

当工步2时的负载转矩：

当工步2时的飞轮转矩：

当工步2时的电机转矩：

当工步2时的功率：

当工步3时的负载转矩：

当工步3时的飞轮转矩：

当工步3时的电机转矩：

当工步3时的功率：

当工步4时的负载转矩：

当工步4时的飞轮转矩：

当工步4时的电机转矩：

当工步4时的功率：

当工步5时的负载转矩：

当工步5时的飞轮转矩：

当工步5时的电机转矩：

当工步5时的功率：

3：根据计算得到的电动机在送各种料时各个转矩、 功率和电动 机的工作制，选择电动机额定功率、转速、电压参数。
根据以上计算得到的电动机转矩画出该系统的负载变化图如下：
29.26
18.29
20.12
15
12
11
9
55
50
40
20
0
10
36.57

Tm1
47.54
Tm2
Tm4
30
Tm/
L/m
系统负载变化图
Tm3
Tm5

可以确定该系统为带变动负载连续工作的电动机，这种“连续工作制”可以用“等值法”来计算电动机的等效转矩，它的公式：

其等效功率为：

对于带变动负载时的电动机额定功率的选择，使PN≥PL即可，
根据以上计算及已知条件可以确定；
电动机的初选额定功率：PN=4.7KW
电动机的初选额定转速：nN=1470r/min
电动机的初选额定电压：三相380V
4：校验电源电压波动时，电动机的功率；
当电压波动时要求所选电动机的最大转矩Tmax必须大于运
行过程中出现的最大负载转矩TLmax,即
TLmax≤Tmax=
即是
当电源电压波动的安全系数为：0.75时

此时电动机的最大功率：
最大负载功率：
则PLmax<Pmax ,即当电源电压波动的安全系数为：0.75时电动机能正常工作。
5：在工厂电源供电的条件下，选择电动机的额定启动方式，校验系统空载启动条件。
当电源供电电压是3相380V，变压器容量为20KVA。
根据有关供电，动力部门规定：有独立变压器供电，电动机的功率与变压器的容量之比值，在电动机不频繁启动的条件下，电动机功率小于变压器的30%,允许直接启动。
即 ： Sor=30%Sn =30%×20=6KVA
且 Pmax=7.05KVA 则 Pmax ＞ Sor
∴ 电动机在额定功率不可以直接启动。
电动机的额定转矩：
电动机的启动转矩：

电动机的额定电流：
电动机的启动电流：

∴ 采用Y-△或自耦变压器降压启动，降压比为80℅。
电动机空载转矩：
即 Tst＞TM电动机空载可以启动
电动机的最大转矩：Tmax=2TN=2×30.53=61.06
负载的最大转矩：Tmax=TM1=36.57
即电动机 Tmax＞TM1电动机在最大负载时能正常运行。因此选同步转速1500r/min的Y系列三相异步电动机
电动机额定功率： PN=4.7 KW
电动机额定转速： nN=1470 r/min
额定电压： 三相380V

五、课程设计小结

本次《电气传动技术及应用》的课程设计后，我重新梳理、反思了设计方法和一些概念，学习功底的不扎实完全暴露了出来，许多基本公式、知识要点早已还给了老师，通过这次的课程设计，让我又一次巩固了知识点。在电大的专科毕业前，课程设计是难得的一次练兵机会，意义非凡。
工厂自动化控制中，电动机选择使用是很普遍的事，虽然工作环境不同，负载性质不同，工艺要求也不尽相同，在此设计的基础上，使我们更深入地思考研究，从设计与实际工作情况的差异中，得到启发，相信一定受益匪浅。如加料过程中电动机的速度、加速度，在实际使用中是变化的，传送带在加上一个零配件后，由于负载的变化，系统将经过一个减速、加速、然后再稳速的过程，最后速度是在电动机机械特性曲线上的另外一个相交点。这个过程电动机的加速度分析、计算是比较复杂的，而设计中采用了保证系统在加速过程的力矩，是比较简单、可靠的算法。
千里之足，始于脚下，任何的学习，都会有个循序渐进的过程。把学过的知识，牢牢地掌握于心中，这不是轻易能做到的事情。电气传动技术，在现代自动化的科研生产中，占着举足轻重的地位。尽管在工作中，我并没有直接应用到这门技术，但机会永远是留给有准备的人。当今世界，新的知识层出不穷，得心应手而又合理地规划设计一个传动系统，是对我们学员的挑战。
真诚的感谢担任本次《电气传动技术及应用》课程设计的辅导老师甘世红，设计的顺利完成，离不开他的倾力帮助，能与他切磋讨教电机传动知识，不胜荣幸。

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