项目四 三相异步电动机的启动

电机拖动应用与实践项目四三相异步电动机的启动一、三相异步电动机的启动方式三相异步电动机的起动是指其转速从零到稳定的过程。要使电机能安全转动起来，主要考虑两个问题，一是将起动电流限制在允许范围内；二是保证有足够的起动转矩。1）起动性能的指标：a起动转矩倍数b起动电流倍数，（st值为启动瞬间值，N值为额定值）c起动时间d起动设备启动要求：启动电流尽量小，以减小对电网的冲击；启动转矩尽量大，以缩短起动时间；启动设备简单，可靠。stNT/TstNI/I2）大启动电流将带来以下不良后果：a线路产生很大电压降，导致电网电压波动，影响到接在电网上其他用电设备正常工作。b电压降低，电动机转速下降，严重时使电动机停转，甚至可能烧坏电动机。c电动机绕组电流增加，铜耗过大，使电动机发热、绝缘老化。d电动机绕组端部受电磁力冲击，甚至发生变形。3）异步电动机起动时，起动电流很大，但起动转矩却不大4）三相异步电动机的起动方式可分为三种：直接起动、降压起动、绕线式电机的转子串电阻起动一般小容量电机多采用直接起动，鼠笼型多采用降压起动，这种起动方式简单、方便。绕线型电机多采用转子串电阻起动，这种起动具有良好的起动特性，只要转子串接电阻适当，不但可有效限制起动电流，还可增大起动转矩。二、直接启动直接起动，就是三相异步电动机定、转子不接任何阻抗，在额定电压下起动。这种起动方式简单、方便，但存在着较大的起动电流，而且起动转矩较小，只适用于小型异步电动机。1、断路器直接启动容量在7．5ＫＷ以下的三相异步电动机一般均可采用直接起动。通常也可用下面经验公式来确定电动机是否可以采用直接起动。适用条件：小容量电动机带轻载的情况起动。如何判断是否能起动？①起动电流；②起动转矩；二者必须同时满足。stNI3KVA+I44KW电源容量（）〈电动机额定功率（）st值为启动瞬间值，N值为额定值2、点动、自锁控制主电路控制电路请自行叙述线路工作原理线路保护环节a短路保护：短路时通过熔断器FU的熔体熔断切开主电路。b过载保护通过热继电器FR实现。由于热继电器的热惯性比较大，即使热元件上流过几倍额定电流的电流，热继电器也不会立即动作。因此在电动机起动时间不太长的情况下，热继电器经得起电动机起动电流的冲击而不会动作。只有在电动机长期过载下FR才动作，断开控制电路，接触器KM失电，切断电动机主电路，电动机停转，实现过载保护。c欠压保护和失压保护依靠接触器本身实现。当电源电压低到一定程度或失电，接触器KM就会释放，主触点把主电源断开，电动机停止运转。这时如果电源恢复，由于控制电路失去自保，电动机不会自行启动。只有操作人员再次按下启动按钮SB2，电动机才会重新启动，这又叫零压保护。欠压保护可以避免电机在低压下运行损坏。零压保护一方面可以避免电动机同时启动而造成电源电压严重下降；另一方面防止电动机自行再启动运转而可能造成设备和人身事故。3、既可点动也可自锁线路主电路控制电路1、请自行叙述工作原理2、本线路存在的问题（竞争现象）3、请利用中间继电器设计既可点动又可自锁线路4、多地多条件控制多地启停多条件启停：满足多个条件后才可以启停三、时间继电器KT概念：当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。分类：A通电延时型时间继电器：线圈通电后发生延时动作B断电延时型时间继电器：线圈断电后发生延时动作1、通电延时继电器空气阻尼式通电延时时间继电器结构示意图动作原理：线圈1通电后，吸下动铁心2，微动开关9的下面一组就动作，常闭变打开，常开变闭合，也就是微动开关的瞬时触点立即动作。同时活塞3因失去支撑，在释放弹簧4的作用下开始下降，带动伞形活塞5和固定在其上的橡皮膜6一起下移，在膜上面造成空气稀薄的空间，活塞由于受到下面空气的压力，只能缓慢下降。经过一定时间后，杠杆8才能碰触微动开关9的上面一组，使常闭触点断开，常开触点闭合。可见，从电磁线圈通电开始到触点动作为止，中间经过一定的延时，这就是时间继电器的延时作用。延时长短可以通过螺钉10调节进气孔的大小来改变。空气阻尼式时间继电器的延时范围较大，可达0.4～180s。结构：时间继电器有二对瞬时触头，即一对为常开触头，一对为常闭触头。另有二对延时触头，一对为延时闭合触头（常开），另一对为延时断开触头（常闭）。动作方式：时间继电器线圈一旦通电，二对瞬时触头立即动作，即常开触头立即变为闭合，而常闭触头立即变为断开。同时，时间继电器开始计时，计时时间一到，延时闭合触头，立即由常开状态变为闭合，而延时断开触头，立即由常闭状态变为断开。线圈一旦断电，所有触头均恢复原始状态。符号2、断电延时型时间继电器动作原理：将电磁机构翻转180度安装后即为断电延时继电器。工作原理和通电延时继电器相似。结构：该时间继电器有二对瞬时触头，一对为常开触头，一对为常闭触头，另有二对延时触头，一对为动断延时闭合触头（常闭），另一对为动合延时断开触头（常开）。工作原理：时间继电器线圈一旦通电，二对瞬时触头立即动作，即常开触头立即变为合，而常闭触头立即变为断开。同时，动断延时闭合触头（常闭），立即变为断开。而动合延时断开触头（常开），立即变为闭合。时间继电线圈若一直处于通电状态，则上述状态将一直保持。时间继电器线圈一旦断电，延时触头立即开始计时，计时时间一到，动断延时闭合触头（常闭）由上述的断开又立即变为闭合。而动合延时断开触头（常开）由上述闭合又立即变为断开。其实质是恢复原始状态。3、时间继电器自检法时间继电器的瞬时和延时触点在用手模拟按动时对应的一对触点（常开和常闭）都会动作，此时用万用表可以检测出电阻在0和∞间变化。但仍需再检查延时触点的延时功能是否正常。此时可以手动模拟铁心2被吸合，稍等片刻，就可以听到延时触电动作的声音。三、三相笼型异步电动机降压启动启动时将定子绕组电压降低，启动结束后电压升至全压，使电动机在全压下运行。降压启动的方法有：定子串电阻降压启动，定子串电抗器降压启动，定子串自耦变压器降压启动，Y-△降压启动，延边三角形降压启动等。1、定子电路串电阻的降压启动（抽水机线路亦同）主电路控制电路SB2按下，KM1、KT线圈获电，电机通过R启动（降压），ts后，KT延时触点闭合，KM2获电，KM1、KT失电，全压启动。电阻值的计算公式：其中IN——电动机额定电流，IST——额定电压下未串电阻时的启动电流，一般取IST＝（5～7）IN，I′ST——串联电阻后所要求达到的电流，一般取I′ST＝（2～3）IN。ST'NI220R=IIST（）-1启动原理：起动过程按时间原则实现控制，即利用时间继电器延时动作来控制各电器元件的先后切换顺序。起动时，在三相定子绕组中串入电阻R（或电抗），降低定子绕组上的电压，待起动后，再将电阻R切除，使电动机在额定电压下进入正常运行。特点：这种启动方法不受电动机定子绕组接法形式的限制，但由于启动电阻的存在，将使设备体积增大，电能损耗大，目前已较少采用2、Y-△降压启动主电路控制电路采用时间控制原则进行起动控制，起动时将电动机接成星形，使加于定子绕组上的电压为额定电压的（相电压），从而减小了起动电流，待起动后，再将线路改成三角形连接，使电动机进行额定电压下运行。1）降压原理鼠笼式异步电动机的电磁转矩和定子绕组相电压平方成正比。Y—△减压起动时电压、电流和转矩关系由此可知，Y—△减压起动的优点是起动电流与起动电压都降到三角形时的1/3，其缺点是起动转矩也相应下降为三角形接法的1/3，转矩特性差。所以该线路适用于轻载或空载起动的场合。我国4kw以上的三相笼型异步电机，都采用额定电压为380V，6个出线端引出机外，正常运行为△接法，提供用户Y—△减压起动的可能性。另外应注意，Y—△联接时要注意其旋转方向的一致性。自述工作原理1.合上空气开关QS引入三相电源。2.按下启动按钮SB2，交流接触器KM线圈回路通电吸合并通过自己的辅助动合触点自锁，其主触头闭合接通电动机三相电源，时间继电器KT线圈也通电吸合并开始计时，交流接触器KM1线圈通过时间继电器的延时动断触点通电吸合，KM1的主触头闭合将电动机的尾端连接，电动机定子绕组成Y形连接，这是电动机在Y形接法下降压启动。3.当时间继电器KT整定时间到时后，其延时动断触点打开，交流接触器KM1线圈回路断电，主触点打开定子绕组尾端的接线，KM1的辅助动断触点闭合为KM2线圈的通电做好准备。4.时间继电器KT动作，使其延时动合触点闭合，接通KM2线圈回路，使得KM2通电吸合并通过自己的辅助动合触点自锁，KM2主触头闭合将定子绕组接成三角形，电动机在△接法下运行。5.电动机的过载保护由热继电器FR完成6.线路中的互锁环节有：KM2动断触点接入KM1线圈回路。7.KM1动断触点接入KM2线圈回路。8.用于防止KM1，KM2线圈同时通电造成短路。9.停车：按SB1电路断电，各接触器释放，电动机断电停车。10.线路转入三角形运行后，KM2的动断触点分断，切除时间继电器KT、接触器KM1，避免KT、KM1线圈长时间运行而空耗电能，并延长其寿命。3、自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动，启动的时候电源接入一个三相自耦变压器，变压器接成星形，电机的三根电源线分别从自耦变压器每相绕组的80％或者是65％的位置抽头接入电机进入线端子上。这样电机启动的时候电源经过自耦变压器降压启动，启动完毕再把自耦变压器切除，电源直接进入电机的进线端子。自耦变压器的次级有3个抽头，可得到3种数值不等的电压，使用时可根据起动电流和起动转矩的要求灵活选择。在自耦变压器降压起动过程中，起动电流与起动转矩的比值按变比平方倍降低。因此，从电网取得同样大小的起动电流，采用自耦变压器降压起动比采用电阻降压起动产生较大的起动转矩。这种起动方法常用于容量较大、正常运行为Y形连接法的电动机。启动性能好，但线路相对较复杂，设备体积大，目前是三相笼形异步电动机常用的一种降压启动方法4、延边三角形降压启动启动时将电动机一部分定子绕组接成Y形，一部分接Δ形。延边绕组示意图：9个接线端子说明：绕组连接67、48、59构成延边三角形接法，绕组连接16、24、35为△接法。KM1使接点1、2、3接三相电源，KM3使67、48、59对应端接在一起构成延边三角形接法，用于降压起动。KM1、KM2使接点16、24、35接在一起，构成△连接，用于全压运行。3、习题简述线路中KM1，KM2的动断触点起什么作用，去掉会有什么现象？用断电延时继电器实现Y—△降压启动电动机正反转原理电机的旋转方向与电流相序有关，转向从电流导前相绕组到落后相绕组。改变电流相序可改变电机旋转方向。若将接到电动机的三根电源相线中任意两根相线对调连接，即可达到反转目的。如L1、L2、L3分别接定子绕组的U1U2、V1V2、W1W2相时为正转，换为L3、L2、L1接定子绕组的W1W2、V1V2、U1U2后即为反转。接触器联锁概念为避免正转和反转两接触器同时吸合动作而造成电源相间短路，本电路在两接触器线圈的各自支路中相互串联了对方的一组常闭辅助触点，以保证两接触器不会同时通电。这种保证只有在一个接触器断电释放后，另一个接触器才能通电动作的相互制约，相互配合的联接关系叫联锁（或互锁）。使用的常闭触点称接触器联锁触点。本项目结束！