洗衣机电容运行脱水XDC-250电机及其控制开题报告.doc

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1、 湖南工程学院应用技术学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 熊立文 学 号： 8 专 业： 电气工程及其自动化 设计(论文)题目：洗衣机电容运行脱水XDC-250电机及其控制 指导教师： 顾飞跃 2013年 3 月 26 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述

2、”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。4统一用A4纸，并装订单独成册，随毕业设计（论文）说明书等资料装入文件袋中。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。 文 献 综 述洗衣机脱水的背景及其发展历史 从古到今，纺织品的洗涤过程一直是难于逃避的劳动，手工操作不仅增加了人们的劳动负担，而且洗衣过程

3、中药量越来越大化学试剂也将会对人的皮肤造成越来越大的伤害。因此，机器代替手工操作成为必然。随着工业的发展和进步，人们也在不断想方设法来改变这一现状，于是在1858年，一个叫汉密尔顿史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机。但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。而到了19世纪末期的洗衣机已发展到一只用手柄转动的八角形洗衣缸，洗衣时缸内放入热肥皂水，衣服洗净后，现在真正开始脱水是由轧液装置把衣服挤干。 1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人比尔布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。 1880年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。经

4、历了上百年的发展改进，现代蒸汽洗衣机较早期有了无与伦与的提高，但原理是相同的。现代蒸汽洗衣机的功能包括蒸汽洗涤和蒸汽烘干，“蒸汽烘干”的工作原理则是把恒定的蒸汽喷洒在衣物上，将衣物舒展开之后，再进行恒温冷凝式烘干。通过这种方式，厚重衣物不仅干得更快，并且具有舒展和熨烫的效果。 1910年，美国的费希尔在芝加哥试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。 1932年，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！ 1960年以后的日本出现了带干

5、桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机，这就为洗衣机脱水带入了另一个高度。 70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期，以电脑控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。在中国，由于历史原因，洗衣机工业起步较晚，直到1978年才正式生产家用洗衣机。技术的引进、吸收和创新，极大地提升了国产洗衣机的产业素质与生产能力，缩短了同发达国家之间的差距。如今，我国洗衣机年产量约占世界年产量的四分之一，居于世界首位。除了在数量和品种上满足国内市场外，还出口到北美、欧洲、东南亚等地，跻身于国际洗衣机市场的竞争行列。洗衣机脱水的工作原理 洗衣机漂洗结束后进人脱水程序当电机带动内筒及其

6、筒内的衣物高速旋转时,衣物中的水分由于离心力的作用而被甩到内外筒之间,经排水管排出。脱水率是衡量洗衣机脱水效果的指标。影响脱水效果的主要因素是脱水转速,而转速又受机械设计和驱动装置(即电机)的限制。洗衣机的内外筒是通过挂簧和减振器支承在箱体里的,电机作为动力源带动内筒旋转,构成一个动态平衡系统。筒内的衣物分布不均会引起不平衡,从而导致系统的振动、振动可以分解为水平和垂直两个方向上,而机器的结构在这两个方向上有它自身的共振频率。一般情况,当内筒转速达到130一150 转/分时,洗衣机的振动最大,故称这段区域为共振区。如果电机输出的功率和扭矩不够大,不能迅速通过这个共振区,那么,整个洗衣机由于共振

7、将会产生振动和跳动。新一代的洗衣机在电机的轴上装有一个测速器作为速度传感器。它能准确灵敏地测量出内筒转速的微小变化。当衣物造成的不平衡越大,传感器测得的电信 号频率变化就越快。依靠速度传感器的电信号,确定脱水转速变化,纠正系统的不平 衡量,最终使脱水转速稳定提高。当转速经过共振区时,若振动或跳动严重,造成外筒碰到箱体，则电机应立即停转,然后以洗涤转速转几圈,尽力将衣物负载松散均匀,之后,便于升至最高脱水转速。如果内筒转速一下子升到脱水转速,到有可能不会把水完全排净。这是因为在最初的前几秒钟里,离心旋转会对织物纤维产生很大压力,被挤压的衣物顶成环形,不易伸展开,而这时仍会有一部分水份残存在衣物里

8、。为了防止这种拱顶现象产生,脱水转速应当何歇地逐步提高,即开始的脱水转速不要太高,大约为400转/ 分钟,一、二分钟后,电机停顿一下,或以洗涤转速儿圈,使衣物坠落后重新松散开来,经过新的分布摆匀后,再将脱水转速提高到额定速度,这时不平衡已降低到最低程度而脱水甩干的效果也是最理想的。脱水时段完成之后还需要让衣物松散开来让被挤压的衣物纤维得到松驰,皱纹得以减少,如需要烘干,可直接进人烘干程序(如果洗衣机带有烘干功能的话)变频技术在洗衣机电机中的应用 通常，家用电器用得最多的是单相异步电动机，靠电容或电阻分相. 起动频繁噪声大、电机寿命短、温度稳定性差以及能耗高等一系列弊端。所以在洗衣机电动机中运用

9、变频调速能够有较的提高洗衣机电动机的性能. 根据单相电机对称运行时的合成电压矢量方程，提出了考虑单相电动机主、副绕组对称和不对称两种情况下产生圆形旋转磁场的电压矢量式PWM变频调速控制方法该方法在保证两相电压分量相位相差90度的条件下；使电压分量大小与绕组匝数成正比，然后合成为电压矢量，产生PWM变频控制信号计算机动态仿真结果表明该方法使单相电机产生圆形旋转磁场，实现对称运行是有效的样机的试验结果证明了用电压矢量式PWM变频控制方法实现单相电机宽范围调速的可行性。 1新型单相异步电机的提出 目前国内生产的单相异步电机有单相电容起动电机、单相电阻起动电机、单相电容运转电机和单相电容起动电容运转电

10、机4个基本系列。其电气性能各有差别，特别是起动性能各不相同，因此，也就使用在各个不同场合。由于电容运转电机起动力短偏低，故使用场合受到限制而电容起动和电阻起动电机虽起动性能较高，但制造成本上要高25%-30%，双值电容电机具有两者的优点，但使用中起动电容常因过电流和过电压而被烧坏。而电阻起动电容运转电机既可省掉一只电容的成本，又可避免因烧坏电容而带来的麻烦。为此，我们根据市场状况设计了单相电阻起动电容运转电机，给企业和用户带来了较好的效益。单相电容运转异步电机(单速)的绕组是由两个在空间上相差90度电角度的主相绕组和副相绕组组成，转子是鼠笼绕组，由电容分相运行。优点是结构简单、成本低且具有较好

11、的启动和运行性能、控制简单，缺点是效率低、调速性差、无法适应高档洗衣机的需要。洗衣机用单相电容运转异步电机按功能分为：专用于洗涤的洗涤电机、单用于脱水的脱水电机和用于全自动洗衣机的洗涤脱水电机。由于不同的用途，还分为双向运行及单向运行电机。洗涤衣物时为提高洗涤效果及防止衣物缠绕，要求波轮双向运转工作故而用于洗涤的洗涤电机和洗涤-脱水电机都是双向运转电机，其主、副绕组是一样的而脱水电机是单向运行电机，因主、副绕组为取得运行时的圆形磁场而不一致，也就不能双向工作。单相电容电机运行的设计1 新型单相异步电机的提出 目前国内生产的单相异步电机有单相电容起动电机、单相电阻起动电机、单相电容运转电机和单相

12、电容起动电容运转电机4个基本系列。其电气性能各有差别，特别是起动性能各不相同，因此，也就使用在各个不同场合。由于电容运转电机起动力短偏低，故使用场合受到限制而电容起动和电阻起动电机虽起动性能较高，但制造成本上要高25一30，双值电容电机具有两者的优点，但使用中起动电容常因过电流和过电压而被烧坏。而电阻起动电容运转电机既可省掉一只电容的成本，又可避免因烧坏电容而带来的麻烦。为此，我们根据市场状况设计了单相电阻起动电容运转电机，给企业和用户带来了较好的效益。表l是几种单相电机的电气参数的比较。 2关于单相电阻起动电容运转电机的设计 由于本产品是单相电阻起动电容运转电机，故在设计中必须满足起动和运转

13、两种状态下的条件，运转时的考核标准，如效率、功率因数、最大转矩、最小转矩和温升等以同功率的电容运转电机或双值电容电机为标准。计算出主副绕组的线径、线圈匝数、铁心长度及电容器的规格等。主副绕组的电密为75Amm2，一般不高于8Amm2，气隙磁密控制在0.7T以内，电容器两端的电压控制在电容器额定电压范围之内。在运转性能达到标准以后，即可对电机的起动性能设计计算。起动性能是在铁心长度、主绕组匝数和主副绕组线径不变的情况下设计。其原则是起动电流、起动转矩、起动时的线径和电密要符合电阻起动电机的标准。从定型产品图纸上看，同功率的电阻起动电机和电容运转电机，副绕组的线径相同或接近，故线径和电密是不难达到

14、要求的。为使起动转短达到标准要求，只是在主副绕组的匝数比上进行调节计算。匝数比一般为0.5-0.8，匝数比越低起动电流越大，起动转矩也越大。但要避免电压降太大。 3工艺加工中的技术处理 电阻起动电容运转电机的接线原理图如图1。实际接线图如图2。 和普通单相电机不同的是在副绕组上分两组线圈，一组作为起动绕组用，其另一组被离心开关短路掉，起动完毕后，离心开关打开，副绕组的全部线圈被运转电容串联，加入运行。 在工艺加工中副绕组根据设计数据绕两组，一组是起动绕组，两组之和为运转绕组。嵌线时将两组分别同样嵌入，将第一组的尾和第二组的头连接作为中间抽头线，副绕组的另外两根分别为头和尾，标记不能搞错。因此该

15、电机的引进线头为7根。即增加了一根中间抽头线。其余工艺和常规单相电阻起动电机一样。从表2可看出电阻起动电容运转电机每台要低2540元左右，这对企业来讲是净效益，同时线路功率因数高、损耗小、电力部门是欢迎的。又因该产品比双值电容电机少一只起动电容，降低了成本经济上分析是可观的。因此在一些起动力矩要求不太离、而电容运转电机又不能使用的场合，它将能大显伸手。这将对企业和用户有极好的经济效益。单相电机对称运行的变频调速方法根据单相电机对称运行时的合成电压矢量方程，提出了考虑单相电动机主、副绕组对称和不对称两种情况下产生圆形旋转磁场的电压矢量式PWM变频调速控制方法该方法在保证两相电压分量相位相差90度

16、的条件下；使电压分量大小与绕组匝数成正比，然后合成为电压矢量，产生PWM变频控制信号计算机动态仿真结果表明该方法使单相电机产生圆形旋转磁场，实现对称运行是有效的样机的试验结果证明了用电压矢量式PWM变频控制方法实现单相电机宽范围调速的可行性 洗衣机的控制电路 (1) 普通双桶洗衣机的 定时器及控制电路 普通双桶洗衣机定时器分为洗涤定时器和脱水定时器,主要有发条式,电动式,电子式三种.都用同步电动机作动力。它从类型上与转页扇导风轮驱动电动机一样，属于微型电磁式同步电动机。普通双桶洗衣机控制电路分为两类:洗涤控制电路主要由洗涤定时器(S1,S2,S3),洗涤方式选择开关S4和洗涤电动机M1组成.

17、S4有强,中, 弱洗三档.脱水电动机控电路 由脱水桶盖安全开关S5, 脱水定时器S6,和脱水电动机M2组成. (2) 波轮式全自动洗衣机电动机控制电路 波轮式全自动洗衣机电动机主要使用程序控制器进行控制. 全自动洗衣机电动机控制器有两大类: 机电式,微电脑式控制器总结 参考文献1 张晓明编著.家用电器原理与维修.北京:电子工业出版社,19912 陈湘坤编著.小功率电动机原理设计应用.北京:人民邮电出版社,19953（日）野口昌介著.电动机实用技术.第1版.邵富春等译.北京:机械工业出版社,19874 李德成等编著.单相异步电动机原理、设计、实验.北京:科学出版社,19935 孙云鹏主编.单相异

18、步电动机及其应用.北京:机械工业出版社,1987 6 方日杰主编.电机制造工艺学.北京:机械工业出版社,19997 李发海等编著.电机学.第2版.北京:科学出版社,19918 陈世坤主编.电机设计.北京:机械工业出版社,19829 上海电机厂.异步电动机近年来发展趋势,197810 曹承志主编.电机拖动与控制.M.北京:机械工业出版社,200211 E.维德曼、W.克伦贝格尔著.电机结构.刘彦清等译.北京:机械工业出版社,197612 才家刚主编.电机实验手册.北京:中国电力出版社,199713 李隆年、李东起、胡元德编著.单相电机原理与设计.北京：清华大学出版社，198414小功率电动机.陈水佼、汤宗武主编15单相及民用电机维修.潘品英主编.中国水利水电出版社16家用电动机与控制技术.李乃夫主编.福建科学技术出版社17 小家电技术.程立新主编.福建科学技术出版社 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施 开 题 报 告课题的目的与意义 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日