淮阴工学院机电传动课程设计工作台往返循环电机拖动系统设计(2)

电动机都选用6kV电压。

故最终确定电动机的额定电压为380V。

额定功率相同的电动机，额定转速越高，电动机的尺寸越小，相应的电动机质量和价格也就越低，因此选用高速电动机比较经济。但生产机械的转速是一定的，电动机的转速越高，则传动机构的传动比就越大，使传动机构更复杂，所以应综合电动机和生产机械两方面的各种因素来选择电动机的额定转速。[4]

因此，综合分析电动机和生产机械两方面的各种因素最终确定电动机的额定转速为

nN?1400r/min。

3.4电动机工作制的选择

根据电动机的工作方式选择电动机的工作制。国产电动机按发热与冷却情况的不同，分为九种工作制，如连续工作制、短时工作制、断续周期工作制，等等。选择工作制与实际工作方式相当的电动机比较经济。[3]

因为电动机一旦起动就处于连续工作状态，当电动机电源反接时，电动机转轴不能实现立即反转，存在一小段时间的反转制动，然后又继续工作，如此循环往复，是周期工作制，所以选用包括电制动的连续周期工作制（S7工作制）。[5]

3.5电动机型号的选择

Y系列电机具有高效、节能、起动转矩高、噪声小、可靠性高、寿命长等优点。安装尺寸和功率等级完全符合IEC标准。采用B级绝缘，外壳防护等级为IP44，冷却方式为IC411。

Y系列电机，额定电压为380V，额定频率为50Hz，3kW及以下为“Y”接法，4kW以上为“?”接法。

Y系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。Y80~315电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB/T9616-1999。Y355电动机符合Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件JB5274-91。Y80~315电动机采用B级绝缘。Y355电动机采用F级绝缘。额定电压为380V，额定频率为50Hz。功率3kW及以下为Y接法；其它功率均为△接法。电动机运行地点的海拔不超过1000m；环境空气温度随季节变化，但不超过40℃；最低环境空气温度为-15℃；最湿月月平均最高相对湿度为90%；同时该月月平均最低温度不高于25℃。[6]

表3-1电动机型号及相关参数 额定 额定 功率 堵转转矩 堵转电流 最大转矩 噪声 转速 效率 电流 因数 型 号 功率 额定转矩 额定电流 额定转矩 1级 2级 kW A r/min % COSФ 倍 倍 倍 dB(A) 同步转速 1500r/min 4 级 Y80M1-4 0.55 1.5 1390 73.0 0.76 2.4 6.0 2.3 56 67

4

振动 重量 速度 mm/s kg 1.8 17

Y80M2-4 0.75 2 1390 74.5 0.76 Y90S-4 1.1 2.7 1400 78.0 0.78 Y90L-4 1.5 3.7 1400 79.0 0.79 2.3 2.3 2.3 6.0 6.5 6.5 2.3 2.3 2.3 56 67 61 67 62 67 1.8 1.8 1.8 17 25 26 额定转矩的计算公式

TN?60PN2?nN 式（3.2）

式中：TN——表示额定转矩

PN——表示额定功率

nN——表示额定转速

根据电动机的详细参数计算得：

表3-2不同型号对应的额定转矩 型号 Y80M1-4 Y80M2-4 Y90S-4 Y90L-4 额定转矩（Nm） 3.78 5.15 7.50 10.23 因为负载转矩错误！未找到引用源。TL?5.45Ngn，所以选择Y90S-4型号电动机。

4电动机的校验

4.1电动机的起动校验

根据查表得Y90S-4型电动机的起动转矩倍数?ST=TS?2.3、起动电流倍数TNαSC?ΙS?6.5 ΙΝ起动转矩为

TS??STTN?2.3?7.50?17.250?(1.1~1.2)TL?(5.995~6.540)Ngn 起动转矩TS大于起动时的负载转矩的（1.1~1.2）倍，起动转矩满足起动条件。 起动电流为

IS??SCIN?6.5?2?13.0A

起动电流IS小于电路保护的额定电流，起动电流满足起动条件。

5

4.2电动机的过载校验

根据查表得Y90S-4型电动机的最大转矩倍数?MT=TM?2.3 TNTM??MTTN?2.3?7.5?17.25?TL?5.45Ngn

电动机的最大转矩TM??MTTN大于电动机的负载转矩，过载转矩符合过载要求。

4.3电动机的稳定运行校验

TL?5.45Ngn

s0Nn?n?nn?1500?14001500?0.0667 sM?sN.0667?MT??MT2?1?02.3?2.32?1?0.292

?s?sM?TM2??????TM???1??0.292?17.25?17.25?2??T?????1??0.0473L?TL?????5.45?5.45???nL?(1?s)n0?(1?0.0656)?1500?1429r/min?n

?可以稳定运行

4.4电动机的发热校验

图4-4

假设工作台匀速运动，由动能定理

12mv2?PNt1cos? 式中 t1——表示电动机启动的时间；

PN——表示电动机的额定功率；

6

4—4）

（式

cos?——表示电动机的功率因数； m——表示工作台的质量； v——表示工作台的平移速度。 可求得 t1?0.11 恒定负载运行时，

2?nLTL2??1429?5.45??815.56W?PN?1.1kW 6060假设恒定负载运行t2?12s,由等效功率校验法，

PL?等效功率

P12t1?P22t2?P32t311002?0.11?815.562?12?11002?0.11PL???821W?PN

t1?t2?t30.11?12?0.11由于PL?PN，所以发热校验合格。[7]

5 系统电路图的设计

5.1主电路的设计

5.1.1主电路设计分析

任务要求电动机能够实现正反转，所以电动机主电路必须由两个开关来控制两个主电路的通断，且两个电路不能同时接通，另外主电路中应该存在熔断器和热继电器来保护电路，由于两个电路实现电动机的转向不同，所以两个电路连接电动机的相序不同。另外电动机的额定功率比较小，所以采用Y接法。[8]

7

5.1.2主电路电路图

图5-1 系统主电路图

图中：L1、L2、L3——表示三相380V交流电源 QS——表示电路电源开关 FU1——表示主电路熔断器 KM2——表示电动机正转电路开关 KM1——表示电动机反转电路开关 FR——表示热继电器

当KM1闭合时电动机正转，当KM2闭合时电动机反转。

5.2控制电路设计

5.2.1控制电路设计分析

设计任务要求，当工作台挡铁1从右向左触碰到限位开关SQ1时，电动机从正接变为反接，工作台减速至零，挡铁1停在限位开关SQ1和超限开关SQ3之间，并开始从左向右运动，当挡铁2从左向右触碰到限位开关SQ2时，电动机从反接变为正接，工作台减速至零，挡铁2停在限位开关SQ2和超限开关SQ4之间，并开始从右向左运动。若限位开关SQ1或SQ2失效时，工作台会继续向左或向右运动然后挡铁1或挡铁2会触碰到超限开关SQ3或超限开关SQ4，此时需要电机停止转动排除故障或者让超限开关自行进行校正代替限位开关实现控制功能，人为停止系统停止，并排除故障。本系统选择的是后者。除此之外控

8

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