電機拖動與電氣控制 第2版 教案 6.4 三相繞線式異步電動機控制 課程教案

電機拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第6章電氣控制電路的基本控制環(huán)節(jié)6.4三相繞線式異步電動機控制授課時數(shù)2授課形式教學目標①掌握三相繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動控制電路。②能設(shè)計會分析三相繞線式異步電動機起動控制電路圖，會時間原則和電流原則的接線控制電路。③尊重標準，認真學習，提高學生對三相異步電機減壓起動控制電路的分析和設(shè)計能力。教學重點難點三相繞線式異步電動機起動控制電氣原理圖的分析方法。教學內(nèi)容由水電站泄洪閘門提升為案例引入繞線式異步電動機起動。繞線異步電動機的優(yōu)點是可以在轉(zhuǎn)子繞組中串接電阻，從而達到減小起動電流、增大起動轉(zhuǎn)矩及平滑調(diào)速之目的。起動時，在轉(zhuǎn)子回路中串入三相起動變阻器，并把起動電阻調(diào)到最大值，以減小起動電流，增大起動轉(zhuǎn)矩。隨著電動機轉(zhuǎn)速的升高，起動電阻逐級減小。起動完畢后，起動電阻減小到零，轉(zhuǎn)子繞組被短接，電動機在額定狀態(tài)下運行。一、轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動控制線路１．按鈕操作控制線路轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動由按鈕操作的控制線路如圖所示。工作原理為：合上電源開關(guān)QS，按下SB1，KM得電吸合并自鎖，電動機串全部電阻起動，經(jīng)一定時間后，按下SB2，KM1得電吸合并自鎖，KM1主觸頭閉合切除第一級電阻R1，電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，經(jīng)一定時間后，按下SB3，KM2得電吸合并自鎖，KM2主觸頭閉合切除第二級電阻R2，電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，當電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，按下SB4，KM3得電吸合并自鎖，KM3主觸頭閉合切除全部電阻，起動結(jié)束電動機在額定轉(zhuǎn)速下正常運行。該線路的缺點是操作不便，在生產(chǎn)實際中常采用自動短接起動電阻的控制線路。2．時間原則控制繞線式電動機串電阻起動控制線路時間繼電器控制繞線式電動機串電阻起動控制線路中三個時間繼電器KT1、KT2、KT3分別控制三個接觸器KM1、KM2、KM3按順序依次吸合，自動切除轉(zhuǎn)子繞組中的三級電阻，與起動按鈕SB1串接的KM1、KM2、KM3三個常閉觸頭的作用是保證電動機在轉(zhuǎn)子繞組中接入全部起動電阻的條件下才能起動。若其中任何一個接觸器的主觸頭因熔焊或機械故障而沒有釋放時，電動機就不能起動。3．電流原則控制繞線式電動機串電阻起動控制線路電流繼電器自動控制繞線式電動機串電阻起動控制線路如圖所示。因根據(jù)電流大小進行控制故為電流原則控制，圖中KA1、KA2、KA3三個欠電流繼電器的線圈串接在轉(zhuǎn)子回路中，三個欠電流繼電器的吸合電流一樣，但釋放電流不同，KA1的釋放電流最大，KA2其次，KA3最小。當電動機剛起動時轉(zhuǎn)子電流最大，三個電流繼電器KA1、KA2、KA3都吸合，控制回路中的常閉觸頭都打開，接觸器KM1、KM2、KM3的線圈都不能得電吸合，主觸頭處于斷開狀態(tài)，全部起動電阻均串接在轉(zhuǎn)子繞組中。隨著電動機轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子電流在逐漸減小，當電流減小至KA1的釋放電流時，KA1首先釋放，其常閉觸頭復(fù)位，使接觸器KM1得電主觸頭閉合，切除第一級電阻R1。當R1被切除后，轉(zhuǎn)子電流重新增大，電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子電流又會減小，當減小至KA2的釋放電流時，KA2釋放，KA2的常閉觸頭復(fù)位，KM2線圈得電主觸頭閉合，第二級電阻R2被切除，如此繼續(xù)下去，直到全部電阻被切除，電動機起動完畢，進入正常運行狀態(tài)。中間繼電器KA的作用是保證電動機在轉(zhuǎn)子電路中接入全部電阻的情況下開始起動。因為剛開始起動時KA的常開觸頭切斷了KM1、KM2、KM3線圈回路，從而保證了起動時串入全部外接電阻。二、轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動控制線路繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻起動，使用的電器較多，控制線路復(fù)雜，而且起動過程中，電流和轉(zhuǎn)矩會突然增大，產(chǎn)生一定的電氣和機械沖擊。為了獲得較理想的機械特性，常采用轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動。頻敏變阻器是一個鐵心損耗很大的三相電抗器，是由鑄鐵板或鋼板疊成的三柱式鐵心，在每個鐵心上裝有一個線圈，線圈的一端與轉(zhuǎn)子繞組相連，另一端作星形連接。頻敏變阻器的等效阻抗的大小與頻率有關(guān)，電動機剛起動時，轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)子電流的頻率較高，相當于在轉(zhuǎn)子回路中串接一個阻抗很大的電抗器，隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子頻率逐漸降低，其等效阻抗自動減小，實現(xiàn)了平滑無級起動。1．電動機單向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動控制電路電動機單向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動控制電路如圖所示。圖（a）為主電路，KM為電源接觸器，KM1為短接頻敏變阻器用接觸器。圖（b）為控制電路，其工作原理為：按下SB1，KM得電吸合并自鎖，電動機串頻敏變阻器起動，同時KT得電吸合開始延時，當電動機起動完畢后，KT的延時常開觸頭閉合，KM1的電主觸頭閉合將頻敏變阻器短接，電動機正常運行。該電路的缺點是：當KM1的主觸頭熔焊或機械部分被卡死，電動機將直接起動，當KT線圈出現(xiàn)斷線故障時，KM1線圈將無法得電，電動機運行時頻敏變阻器不能被切除。為了克服上述缺點，可采用圖（c）所示控制電路，該電路操作時，按下SB1時間應(yīng)稍長點，待KM常開觸點閉合后才可松開。KM為電源接觸器，KM線圈得電需在KT、KM1觸點工作正常條件下進行，若發(fā)生KT、KM1觸點粘連，KT線圈斷線等故障時，KM線圈將無法得電，從而避免了電動機直接起動和轉(zhuǎn)子長期串接頻敏變阻器的不正?，F(xiàn)象發(fā)生。2．電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器正反轉(zhuǎn)起動控制線路該電路的工作原理學生自行分析?？偨Y(jié)：1.三相繞線式異步電動機的起動工作原理；2.三相繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動控制（時間原則和電流原則電