大功率生活水泵电动机的电气控制.doc

大功率生活水泵电动机的电气控制2.2.1三相异步电动机降压启动控制一、鼠笼异步电动机直接起动直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方法，但电动机起动电流Ist为额定电流IN的47倍。过大的起动电流一方面会造成电网电压显著下降，直接影响在同一电网工作的其他电动机及用电设备正常运行；另一方面电动机频繁起动会严重发热，加速线圈老化，缩短电动机的寿命。直接起动的条件：（只需满足下述三个条件中的一条即可）1.容量在7.5KW以下的三相异步电动机均可采用。2.电动机在启动瞬间造成的电网电压降不大于电源电压正常值的10%，对于不经常启动的电动机可放宽到15%。3.可用经验公式粗估电动机是否可直接启动，如果电动机的启动电流倍数（Ist/IN）小于下式右边的数值时，可直接启动。直接起动的特点：优点是所需启动设备简单，启动时间短，启动方式简单、可靠，所需成本低。缺点是对电动机及电网有一定冲击。二、鼠笼异步电动机的降压启动容量小的电动机才允许采取直接起动，容量较大的笼型异步电动机因起动电流较大，一般都采用降压起动方式来起动。降压启动：指利用启动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行启动，待电动机启动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运转，由于电流随电压的降低而减小，所以降压起动达到了减小启动电流的目的。但同时，由于电动机转矩与电压的平方成正比，所以降压启动也将导致电动机的启动转矩大大降低。因此，降压启动需要在空载或轻载下启动。常见的降压起动的方法有定子绕组串电阻(或电抗)降压启动、星形三角形降压启动、自耦变压器降压启动和使用软起动器等。常用的方法是星形三角形降压起动和使用软起动器。1.定子绕组串接电阻降压启动控制（1）定子绕组串接电阻降压启动的方法定子绕组串接电阻降压启动控制动画演示定子绕组串接电阻降压启动是指在电动机启动时，把电阻串接在电动机定子绕组与电源之间，通过电阻的分压作用，来降低定子绕组上的启动电压，待启动后，再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行。这种降压启动的方法由于电阻上有热能损耗，如用电抗器则体积、成本又较大，因此该方法很少用。这种降压启动控制线路有手动控制、接触器控制、时间继电器控制等。（2）定子绕组串接电阻降压启动控制线路电动机启动电阻的短接时间由时间继电器自动控制。串电阻降压启动控制线路线路工作原理分析：停止时，按下SB2，控制电路失电，电动机M失电停转。（a）工作原理示意图1（b）工作原理示意图2串电阻（电抗）降压启动控制线路原理示意图（a）工作原理示意图1（b）工作原理示意图22.定子串自耦变压器（TM）降压启动控制（1）自耦变压器降压启动的方法自耦变压器降压启动是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动。这种降压启动分为手动控制和自动控制两种。接线：自耦变压器的高压边投入电网，低压边接至电动机，有几个不同电压比的分接头供选择。特点：设自耦变压器的变比为K，原边电压为U1，副边电压U2=U1/K，副边电流I2（即通过电动机定子绕组的线电流）也按正比减小。又因为变压器原副边的电流关系I1=I2/K，可见原边的电流（即电源供给电动机的启动电流）比直接流过电动机定子绕组的要小，即此时电源供给电动机的启动电流为直接启动时1/K2倍。由于电压降低为1/K倍，所以电动机的转矩也降为1/K2倍。自耦变压器副边有23组抽头，如二次电压分别为原边电压的80%、60%、40%。自耦变压器降压启动优点：可以按允许的启动电流和所需的启动转矩来选择自耦变压器的不同抽头实现降压启动，而且不论电动机的定子绕组采用Y或接法都可以使用。缺点：设备体积大，投资较贵。（2）自耦变压器降压启动控制线路自耦变压器降压启动控制线路如下图所示。 定子串自耦变压器降压启动控制线路线路工作原理分析：（a）自耦变压器降压启动控制工作原理示意图1（b）自耦变压器降压启动控制工作原理示意图2自耦变压器降压启动控制线路原理示意图（a）工作原理示意图1（b）工作原理示意图23.星形三角形(Y-)降压启动控制（1）星形三角形(Y-)降压启动的方法星形三角形降压启动是指电动机启动时，把定子绕组接成星形(Y)，以降低启动电压，限制启动电流；待电动机启动后，再把定子绕组改接成三角形()，使电动机全压运行。只有正常运行时定子绕组作三角形()联接的异步电动机才可采用这种降压启动方法。电动机启动时，接成星形，加在每相定子绕组上的启动电压只有三角形接法直接启动时的，启动电流为直接采用三角形接法时的1/3，启动转矩也只有三角形接法直接启动时的1/3。所以这种降压启动方法，只适用于轻载或空载下启动。星形三角形降压启动的最大优点是设备简单，价格低，因而获得较广泛的应用。缺点是只用于正常运行时为接法的电动机，降压比固定，有时不能满足启动要求。（2）星形三角形(Y-)降压启动控制线路控制线路及电路组成：三相异步电动机的Y降压启动控制线路如下图所示，它主要有以下元器件组成：三相异步电动机的Y降压启动控制线路起动按钮SB2：手动按钮开关，可控制电动机的起动运行。停止按钮SB1：手动按钮开关，可控制电动机的停止运行。主交流接触器KM1：电动机主运行回路用接触器，起动时通过电动机起动电流。Y形连接的交流接触器KM3：用于电动机起动时作Y形连接的交流接触器，起动结束后停止工作。形连接的交流接触器KM2：用于电动机起动结束后恢复形连接作正常运行的接触器。时间继电器KT：控制Y变换起动的起动过程时间（电动机起动时间），即电动机从起动开始到额定转速及运行正常后所需的时间。热继电器FR：三相电动机的过载保护。线路工作原理分析：（a）电动机的Y降压启动控制工作原理示意图1（b）电动机的Y降压启动控制工作原理示意2三相异步电动机的Y降压启动控制线路原理示意图（a）工作原理示意图1（b）工作原理示意22.2.2大功率生活水泵的电气控制作者: Admin | 来源： | 点击: 262 | 发布时间: 2008-03-13大功率生活水泵电气控制的动画演示当生活水泵电动机容量较大时通常采用星三角形降压启动，鼠笼式异步电动机的降压启动方式有自耦变压器降压启动、星三角形降压启动等多种降压方式。下面以星三角形降压启动为例说明。此例在高位水箱中设置水位信号器，采用干簧式开关作为水位信号器对电动机进行控制以供生活给水之用。水泵电动机一台为工作泵，另一台为备用泵。1.大功率生活水泵降压启动控制线路该线路由水位信号回路、水泵机组的主回路和控制回路构成，如下图所示。图中采用了SA1和SA2两个转换开关，两台泵可分别选择自己的工作状态，使控制具有灵活性。受屋顶高位水箱水位开关的控制，低水位启泵，高水位停泵。生活水泵星-三角形降压启动控制线路（一）（a）主电路生活水泵星-三角形降压启动控制线路（二）（b）控制电路2.大功率生活水泵降压启动控制工作原理分析（1）自动控制将转换开关SA2转至“自动（Z1）”位，其触点9-10、11-12接通，其它触头断开；将转换开关SA1转至“备用（Z2）”位，其触点1-2接通，M2为工作泵，M1为备用泵，控制过程如下。正常工作时的控制如果屋顶高位水箱水位在低水位时，浮标下降，对应于SL2处，SL2动合触点闭合，水位信号电路的中间继电器KA1线圈得电，其动合触头闭合，接通205207点，使接触器KM6线圈通电吸合，KM6的动合触头闭合，接通209215点后时间继电器KT2和接触器KM4同时通电，2号水泵电动机M2以星形接法降压启动；经过预定的时间延时后，KT2的动断触头（即209211点）延时断开，KM6的线圈失电，其触头复位，随后KT2常开触头延时闭合，使接触器KM5线圈通电，则电动机M2以三角形接法全电压稳定运行。备用泵自动投入控制在故障状态下，即使屋顶高位水箱的水位处于低水位，SL2接通，使水位继电器KA1动合触头闭合，但如果KM6机械卡住触头不动作，造成KM4、KM5都不动作，使时间继电器KT3线圈通电，经预定时间延时后，KT3的动合触头（即121点）延时闭合，接通KA2线圈，KA2动合触头闭合，接通113-107点，使KM3线圈通电，KM3动合触头（即109115点）闭合，于是时间继电器KT1和接触器KM1同时通电，1号水泵电动机M1以星形接法降压启动，之后过程同上。（2）报警控制当工作泵发生故障停泵后，时间继电器KT3线圈通电，经预定时间延时后，KA2线圈通电吸合，电铃HA响，发出故障报警并启动备用泵。当水源水池断水时，水位信号器SL3闭合，使继电器KA3线圈通电吸合，其动合触头闭合，接通125点，于是电铃HA也报警。当接到报警后，可按下音响解除按钮SBR，中间继电器KA4线圈通电并自锁，其动断触头（即2527点）断开，切断电铃HA电路，电铃不再响。当万能转换开关SA1转至“自动”位，将转换开关SA2转至“备用”位，M1为工作泵，M2为备用泵，其工作原理与前面分析类似。2.2.4三相绕线式异步电动机的启动控制作者: Admin | 来源： | 点击: 278 | 发布时间: 2008-03-13绕线式异步电动机与鼠笼式异步电动机的主要区别是绕线式异步电动机的转子采用三相对称绕组，启动时通常采用转子串电阻启动，或者是采用频敏变阻器启动。一、绕线式异步电动机转子串电阻启动1.方法启动时，在绕线式异步电动机的转子回路中串入合适的三相对称电阻，如果正确选取电阻器的电阻值，使转子回路的总电阻值R2=X20，由前面分析可知，此时Sm=1，即最大转矩产生在电动机启动瞬间，从而缩短起动时间，达到减小启动电流增大启动转矩的目的。随着电动机转速的升高，可变电阻逐级减小。启动完毕后，可变电阻减小到零，转子绕组被直接短接，电动机便在额定状态下运行。这种启动方法的优点是不仅能够减少启动电流，而且能使启动转矩保持较大范围，故在需要重载启动的设备如桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等场合被广泛采用。其缺点是所需的启动设备较多，一部分能量消耗在启动电阻，而且启动级数较少。2.绕线式异步电动机转子串电阻启动控制线路串接在三相转子回路的启动电阻，一般接成星形。利用时间继电器控制电阻自动切除，即转子回路三段启动电阻的短接是依靠KT1、KT2、KT3三个时间继电器及KM1、KM2、KM3三个接触器的相互配合来实现。图2-70绕线式异步电动机转子串电阻控制线路线路工作原理分析：与启动按钮SBl串接的接触器KMl、KM2、和KM3常闭辅助触头的作用是保证电动机在转子绕组中接入全部外加电阻的条件下才能启动。如果接触器KMl、KM2、和KM3中任何个触头因熔焊或机械故障而没有释放时，启动电阻就没有被全部接入转子绕组中，从而使启动电流超过规定的值。把KMl、KM2和KM3的常闭触头与SBl串接在一起，就可避免这种现象的发生，因三个接触器中只要有一个触头没有恢复闭合，电动机就不可能接通电源直接启动。停止时按下SB2即可。二、转子回路串接频敏变阻器启动控制绕线式异步电动机转子绕组串接电阻的启动方法：若想获得良好的启动特性，一般需要较多的启动级数，所用电器多，控制线路复杂，设备投资大，维修不便，同时由于逐级切除电阻，会产生一定的机械冲击力。在工矿企业中广泛采用频敏变阻器代替启动电阻，来控制绕线式异步三动机的启动。频敏变阻器是一种阻抗值随频率明显变化(敏感于频率)、静止的无触点电磁元件，它实质上是一个铁心损耗非常大的三相电抗器。在电动机启动时，将频敏变阻器串接在转子绕组中，由于频敏变阻器的等值阻抗随转子电流频率减小而减小，从而达到自动变阻的目的，因此只需要用一级频敏变阻器就可以平稳地把电动机启动起来。串接频敏变阻器启动的不足之处：由于有电感存在，使功率因数较低，启动转矩并不很大。因此当绕线式异步电动机在轻载启动时，采用频敏变阻器法启动优点较明显