三相鼠笼式异步电动机正反转及能耗制动电气控制系统

电机拖动课程设计

电拖及综合课程设计

题 目：专 业：班

级：

三相鼠笼式异步电动机正反转及能耗制动电气控制系统 电气工程及其自动化 电气一班

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电机拖动课程设计

三相鼠笼式异步电动机正反转及能耗制动电气控制系统

[摘 要] 本课题主要是关于用西门子的PLC控制机械手来完成一系列预定动作，其中机械手由三相鼠笼式异步电动机来控制，系统的外部信息由五个行程开关及按钮提供，电动机的制动方式为能耗制动。本设计主要完成如下任务：1.完成三相鼠笼式异步电动机正反转及能耗制动系统主电路设计；2.完成PLC控制系统硬件电路设计；3.设计中用到的所有元器件的选型。

1.系统设计方案：

本实验用 Y100L2-4型三相鼠笼式异步电动机驱动机械手来完成如下动作：

机械手初始位置时停在左边，位置传感器SQ1 为ON。当按下起动按钮SB1 后，机械手开始工作，前进到工位1 时工作6s，前进到工位2 时工作6s，然后返回到初始位置。当按下停止按钮SB2 后，机械手停止工作。当机械手运动到左（右）极限位置时，报警指示并使机械手停止运动。机械手的正反转以及停车等由三相鼠笼异步电动机及可编程控制器实现。

左极限位右极限位前进返回位置传感器位置传感器SQ1SQ4暂停6s工位1前进暂停6s工位2位置传感器SQ2起动按钮SB1停止按钮SB2位置传感器SQ3位置传感器SQ5左极限报警指示右极限报警指示

图1：（机械手运动工作示意图）

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2.电动机主电路设计：

电动机的运动状态分为正转，反转，停止三种，制动形式为能耗制动。电机选

用.Y100L2-4型三相鼠笼式异步电动机.PLC可编程控制器

图中QS,FU1，FU2，FR分别为空气开关，熔断器，用于电机的过载，缺相保护等。 电机的正反转互换由改变输入电路的相序来实现。正转是KM1闭合， KM2断开，反转时KM1断开，KM2闭合，输入电路的相序就由L1-L2-L3变为L3-L2-L1，实现电路的反转。

电机制动时采用能耗制动的方案，选其中两个端口加入直流电压，使电机中为恒定磁通，且电流为额定电流的4-5倍。因为电源只有220V的交流电，所以需要变压及整流电路，使输出电压为一定幅值的直流电。

在停止状态时，KM1，KM2，应为断开状态，KM3应为闭合状态，所以KM1，KM2设计为常开，KM3设计为常闭开关。

图2：（电动机主电路图）

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3.PLC硬件电路设计

西门子可编程控制器的型号为6ES 7214--1AD23--0XB0 CPU 224 ，DC/DC/DC 14输入/10输出，所以选择原器件的驱动电压都为24VDC。 I/O分配如下表： 电路 SB1 PLC I0.0 SB2 I0.6 SQ1 I0.1 SQ2 I0.2 SQ3 I0.3 SQ4 I0.4 SQ5 I0.5 KM1 Q0.0 KM2 Q0.1 KM3 Q0.2 报警器 Q0.3 西门子PLC可编程控制器硬件连线图如下：

图3:(PLC硬件电路连线图）

4. 24V直流提供电路

380VAC--24VDC整流电路，先用变压器把380VAC交流降为36VAC,然后再用二极管桥式整流电路整流，再用LM7824三端稳压器电路降为24VDC,7824三端稳压器的输入电压为36-72V，输出电压为24V,且需要两个电容来稳压，输入端为大电荣为0.33uf，输出端为小电容为0.1uf，输出电流最大为1.5A，因为总电流需求为2.675A，所以需要两个电路并联使用才能满足需要。

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图4:（24V直流提供电路）

5.器件表及选型说明：

空气开关：参数电压380V,额定电流：>6.8A 所以选择型号为： 品牌: Panasonic/松下 型号: BBD3503CP

主要参数：规格: 3P 额定电流: 50A 额定电压：380V 灭弧方式: 磁吹断路器 个数：1

热继电器：额定电压为380v，额定电流大于6.8A。 所以选择型号为：

品牌: 施耐德 型号: LRD35C 触点形式: 常开型 主要参数：额定电压380V 额定电流0.1 - 38A可调 个数1个

变压器：380V---36V，能耗制动的电流有效值为7A，所以的容量应大于7*36=252VA

所以选择型号为：品牌: 万家 型号: BK-500

主要参数:输入电压380V，输出电压：36V。额定容量：5000VA 个数：1

接触器：额定电压380V,额定电流大于6.8V，线圈电压24VDC,驱动电流<50mA。

所以选择型号为：品牌: 西门子 型号: 3RT1016-1BB42

主要参数：AC-3 400V额定功率4kW，1 NC，直流操作24V、3极、 个数：3

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