單臺(tái)鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)Y—Δ啟動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)

1、摘 要 三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)電流較大，在電源變壓器容量一定的情況下，會(huì)引起電源變壓器輸出電壓下降，影響電動(dòng)機(jī)的本身啟動(dòng)及同一線路其它負(fù)載的工作。單臺(tái)鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)Y啟動(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)，是為了實(shí)現(xiàn)鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)可以采用Y的方式進(jìn)行啟動(dòng)。按照這種方式啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩均降為直接啟動(dòng)時(shí)的1/3?？梢詫?shí)現(xiàn)電源、電路回路及人身安全的保護(hù)。而換接是靠通電延時(shí)計(jì)時(shí)器的動(dòng)作，不論負(fù)載變化和電網(wǎng)波動(dòng)，都不會(huì)影響通電延時(shí)計(jì)時(shí)器的整定時(shí)間，可以按時(shí)切換，不會(huì)造成起動(dòng)失誤及設(shè)備的損壞。電路圖的設(shè)計(jì)主要包括主回路跟控制回路兩部分，電動(dòng)機(jī)Y的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)控制回路對(duì)主回路的控制作用。本次設(shè)

2、計(jì)主要包括電路圖的繪制，設(shè)計(jì)控制電路的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、計(jì)算和元器件的選擇，所設(shè)計(jì)的控制電路的創(chuàng)新點(diǎn)及結(jié)論。電路的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢電路設(shè)計(jì)成Y啟動(dòng)方式，即在啟動(dòng)時(shí)將定子繞組接成Y接法，以使得加在每相繞組上的電壓降至額定電壓的，因而啟動(dòng)電流就可以減小到直接啟動(dòng)時(shí)的1/3，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再通過開關(guān)改接為接法，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)。由于電壓降為，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，所以啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也降為接法直接啟動(dòng)時(shí)的1/3。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備比較簡單、成本較低、維修方便、啟動(dòng)電流小、可以頻繁啟動(dòng)。由于啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩較小并且不可以調(diào)，所以僅適用于定子正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形接法電動(dòng)機(jī)空載或輕載啟

3、動(dòng)。線路設(shè)計(jì)思想 Y降壓起動(dòng)也稱為星形三角形降壓起動(dòng)，簡稱星三角降壓起動(dòng)。這一線路的設(shè)計(jì)思想仍是按時(shí)間原則控制起動(dòng)過程。所不同的是，在起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形，每相繞組承受的電壓為電源的相電壓（220V），減小了起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響。而在其起動(dòng)后期則按預(yù)先整定的時(shí)間換接成三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓（380V），電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。凡是正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，均可采用這種線路。三角形換接啟動(dòng)控制電路在生產(chǎn)的應(yīng)用異步電動(dòng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格偏于、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，但在啟動(dòng)過程中電流較大，所以容量大的電動(dòng)機(jī)必須采取一定的方式啟動(dòng)，星三角形換接啟

4、動(dòng)就是一種簡單方便的降壓啟動(dòng)方式。對(duì)于正常運(yùn)行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)來說，就可以降低啟動(dòng)電流，減輕它對(duì)電網(wǎng)的沖擊。這樣的啟動(dòng)方式成為星三角減壓啟動(dòng)，簡稱為星三角啟動(dòng)。啟動(dòng)電流降低了，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也將為原來按三角形直接啟動(dòng)時(shí)的1/3。 由此可見，采用星三角啟動(dòng)方式時(shí)，電流特性很好，而轉(zhuǎn)矩特性較差，所以客觀存在用于無載或輕載啟動(dòng)的場合，換句話來說，由于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，星三角啟動(dòng)的有點(diǎn)還是很明顯的，因?yàn)榛谶@個(gè)啟動(dòng)原理的星三角啟動(dòng)器，同任何別的減壓啟動(dòng)器相比較，其結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格也最便宜除此之外，星三角啟動(dòng)方式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)負(fù)載輕載時(shí)，可以讓電動(dòng)機(jī)在星形接法下運(yùn)行，此時(shí)，額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載可

5、以匹配，這樣能使電動(dòng)機(jī)的效率有所提高，并因此節(jié)約電力消耗。 Y降壓起動(dòng)控制線路：主要元器件的介紹： 1. 主回路部分： L1、L2、L3，電源引線； QF，空氣開關(guān)，按照電動(dòng)機(jī)額定電流的1.52倍選擇； KM1、KM2、KM3，交流接觸器觸頭， 交流接觸器線圈按照電動(dòng)機(jī)額定電流的1.5倍選擇； FR，熱繼電器，整定電流覆蓋電動(dòng)機(jī)額定電流； M，電動(dòng)機(jī)，額定功率為11KW，額定電壓為380V，額定轉(zhuǎn)速為1455r/min，額定電流為22.6A； 電流互感器選用50/5。 2. 控制回路部分：FR，交流接觸器常閉觸頭；SB1、SB2、SB3，按鈕開關(guān)；KM1、KM2、KM3，為各個(gè)交流接觸器的線圈

6、及觸頭；KT，通電延時(shí)計(jì)時(shí)器。品名規(guī)格數(shù)量鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)Y160M41臺(tái)交流接觸器CJ20-10線圈電壓380V1個(gè)熔斷器RL6-25 25A配20A熔體3個(gè)熔斷器RL6-25 25A配2A熔體2個(gè)熱繼電器JR16-20/31個(gè)時(shí)間繼電器JS7-1A線圈電壓380V2個(gè)按鈕LA10-3H1個(gè)另：根據(jù)設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)算，查相關(guān)手冊(cè)知，1mm2導(dǎo)線流過的電流約為3A。因此，根據(jù)所設(shè)計(jì)線路的需要看，主回路線路選用4mm2的銅導(dǎo)線，控制回路線路選用1.5mm2的銅導(dǎo)線。元器件明細(xì)表相關(guān)計(jì)算：電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)：額定電壓UN=380V，額定電流IN=22.6A，額定功率PN=11KW，額定轉(zhuǎn)速=1460 r

7、/min，效率N=88%，功率因數(shù) 轉(zhuǎn)差率： 額定轉(zhuǎn)矩： 得P1=12.5KW 啟動(dòng)時(shí) 所以 得實(shí)際啟動(dòng)電流: 因?yàn)椋?所以滿壓啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 星型接法的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩=158.29/3=52.76控制電路分析如下：1、合上空氣開關(guān)QF引入三相電源。2、按下啟動(dòng)按鈕SB2，交流接觸器KM1線圈回路通電吸合并通過自己的輔助常開觸點(diǎn)自鎖，其主觸頭閉合接通電動(dòng)機(jī)三相電源，時(shí)間繼電器KT線圈也通電吸合并開始計(jì)時(shí)，交流接觸器KM3線圈通過時(shí)間繼電器的延時(shí)斷開接點(diǎn)通電吸合，KM3的主觸頭閉合將電動(dòng)機(jī)的尾端連接，電動(dòng)機(jī)定子繞組成Y形連接，這是電動(dòng)機(jī)在Y形接法下降壓啟動(dòng)。3、當(dāng)時(shí)間繼電器KT整定時(shí)間到時(shí)后，其延

8、時(shí)常開觸點(diǎn)打開，交流接觸器KM3線圈回路斷電，主觸點(diǎn)打開定子繞組尾端的接線，KM3的輔助常閉觸點(diǎn)閉合為KM2線圈的通電做好準(zhǔn)備。4、時(shí)間繼電器KT動(dòng)作使，其延時(shí)常開觸點(diǎn)閉合，接通KM2線圈回路，使得KM2通電吸合并通過自己的輔助常開觸點(diǎn)自鎖，KM2主觸頭閉合將定子繞組接成三角形，電動(dòng)機(jī)在接法下運(yùn)行。5、電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)由熱繼電器FR完成6、線路中的互鎖環(huán)節(jié)有：KM2常閉觸點(diǎn)接入KM3線圈回路。KM3常閉觸點(diǎn)接入KM2線圈回路。7、空氣開關(guān)下面的電流互感器和電流表，是為了測量電動(dòng)機(jī)電流，便于監(jiān)視電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況。安裝注意事項(xiàng)：1、Y降壓啟動(dòng)電路，只適用于形接線，380V的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。不可用于

9、Y形接線的電動(dòng)機(jī)應(yīng)為啟動(dòng)時(shí)已是Y形接線，電動(dòng)機(jī)全壓啟動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)入形運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組會(huì)應(yīng)電壓過高而燒毀。2、接線時(shí)應(yīng)先將電動(dòng)機(jī)接線盒的連接片拆除。3、接線時(shí)應(yīng)特別注意電動(dòng)機(jī)的首尾端接線相序不可有錯(cuò)，如果接線有錯(cuò)，在通電運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)左轉(zhuǎn)，運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)右轉(zhuǎn)，應(yīng)為電動(dòng)機(jī)突然反轉(zhuǎn)電流劇增燒毀電動(dòng)機(jī)或造成掉閘事故。4、如果需要調(diào)換電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，應(yīng)在電源開關(guān)負(fù)荷側(cè)調(diào)電源線為好，這樣操作不容易造成電動(dòng)機(jī)首尾端接線錯(cuò)誤。5、起動(dòng)時(shí)間；起動(dòng)時(shí)間過短；起動(dòng)時(shí)間過短電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速還為提起來，這時(shí)如果切換到運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流還會(huì)很大，造成電壓波動(dòng)。起動(dòng)時(shí)間過長；起動(dòng)時(shí)間過長電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨以轉(zhuǎn)起來，但因起動(dòng)

10、時(shí)間過長，電動(dòng)機(jī)會(huì)應(yīng)低電壓大電流電動(dòng)機(jī)發(fā)熱燒毀。起動(dòng)時(shí)間調(diào)整；為了防止起動(dòng)時(shí)間過短或過長，時(shí)間繼電器的初步時(shí)間確定一般按電動(dòng)機(jī)功率1KW約0.60.8秒整定。6、電動(dòng)機(jī)Y降壓啟動(dòng)電路，由于啟動(dòng)力矩只有原來的 ，所以只適用于輕載或空載的電動(dòng)機(jī)。常見故障： 1、Y啟動(dòng)過程正常，但按下SB3后電動(dòng)機(jī)發(fā)出異常聲音轉(zhuǎn)速也急劇下降，這是為什么？ 分析現(xiàn)象：接觸器切換動(dòng)作正常，表明控制電路接線無誤。問題出現(xiàn)在接上電動(dòng)機(jī)后，從故障現(xiàn)象分析，很可能是電動(dòng)機(jī)主回路接線有誤，使電路由Y接轉(zhuǎn)到接時(shí)，送入電動(dòng)機(jī)的電源順序改變了，電動(dòng)機(jī)由正常啟動(dòng)突然變成了反序電源制動(dòng)，強(qiáng)大的反向制動(dòng)電流造成了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降和異常聲音

11、。處理故障：核查主回路接觸器及電動(dòng)機(jī)接線端子的接線順序。2、線路空載試驗(yàn)工作正常，接上電動(dòng)機(jī)試車時(shí)，一起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)就發(fā)出異常聲音，轉(zhuǎn)子左右顫動(dòng)，立即按SB1停止，停止時(shí)KM2和KM3的滅弧罩內(nèi)有強(qiáng)烈的電弧現(xiàn)象。這是為什么？分析現(xiàn)象：空載試驗(yàn)時(shí)接觸器切換動(dòng)作正常，表明控制電路接線無誤。問題出現(xiàn)在接上電動(dòng)機(jī)后，從故障現(xiàn)象分析是由于電動(dòng)機(jī)缺相所引起的。電動(dòng)機(jī)在Y起動(dòng)時(shí)有一相繞組為接入電路，電動(dòng)機(jī)造成單相啟動(dòng)，由于缺相繞組不能形成旋轉(zhuǎn)磁場，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向不定而左右顫動(dòng)。處理故障：檢查接觸器接點(diǎn)閉合是否良好，接觸器及電動(dòng)機(jī)端子的接線是否緊固。3、空載試驗(yàn)時(shí)，一按起動(dòng)按鈕SB2，KM2合KM3就

12、噼叭噼把切換不能吸合。這是為什什么？分析故障：以啟動(dòng)KM2和KM3就反復(fù)切換動(dòng)作，說明時(shí)間繼電器沒有延時(shí)動(dòng)作，一按SB2起動(dòng)按鈕，時(shí)間繼電器線圈得電吸合，接點(diǎn)也立即動(dòng)作，造成了KM2和KM3的相互切換，不能正常啟動(dòng)。分析問題出現(xiàn)在時(shí)間繼電器的接點(diǎn)上。處理故障；檢查時(shí)間繼電器的接線，發(fā)現(xiàn)時(shí)間繼電器的接點(diǎn)使用錯(cuò)誤，接到時(shí)間繼電器的瞬動(dòng)接點(diǎn)上了，所以一通電接點(diǎn)就動(dòng)作，將線路改接到時(shí)間繼電器的延時(shí)接點(diǎn)上故障排除。（時(shí)間繼電器往往有一對(duì)延時(shí)動(dòng)作接點(diǎn)，還有一對(duì)瞬時(shí)動(dòng)作接點(diǎn)，接線前應(yīng)認(rèn)真檢查時(shí)間繼電器的接點(diǎn)的使用要求。）心得體會(huì)通過這一次與企業(yè)合作的課程設(shè)計(jì)，使自已對(duì)有了一個(gè)很大的提高，既鞏固以前所學(xué)的知識(shí)又掌握了新的課外內(nèi)容，擴(kuò)展了自己的視野。在設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)了自己不少的不足，只有以為單獨(dú)設(shè)計(jì)能夠完成任務(wù)，