三相异步电动机星三角起动电气控制系统

1、目录前言21、资料查询32、系统主控控制线路的设计以及参数计算42.1、主控回路以及控制线路的设计42.1.1、工作原理42.2、参数计算52.2.1、电动机定子绕组 Y、形接法电流、电压分析52.2.2、交流接触器的选择52.2.3、熔断器(FU1 FU2)的选择62.2.4、时间继电器（KT）的选择62.2.5、热继电器 (FR1，FR2) 的选择72.2.6、电缆线的选择82.3、元器件明细表83、 结语9参考文献9前言概述： 在工程中,三相异步电动机的启动方式主要有直接启动和降压启动。直接启动的特点是所需设备少,启动方式简单，成本低，电动机直接启动的启动转矩大，启动电流也较大，,约是正

2、常运行电流的5倍左右，理论上来说，只要向电动机提供电源的线路和变压器容量大于电动机容量的5倍以上的，都可以直接启动。这一要求对于小容量的电动机容易实现，但对于大容量的电动机来说，一方面是提供电源的线路和变压器容量很难满足电动机直接启动的条件，另一方面强大的启动电流冲击电网和电动机，影响电动机的使用寿命，对电网不利，所以大容量的电动机不能采用直接启动方式。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

3、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。降压启动方式主要包括：定子串接电阻或电抗器启动，Y-启动，自耦变压器启动和软启动。定子串接电阻或电抗器降压启动是指在电动机启动时，把电阻（或电抗器）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（电抗器）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。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

4、行。缺点：设备体积大，价格高、维修麻烦，也不能重负载启动。软启动方式是近几年发展起来的将电力电子技术，微处理技术和自动控制技术有机结合的一种新技术。软启动器主回路一般由三对反并联的晶闸管构成。通过控制晶闸管触发角的大小，改变其导通时刻，来控制电动机的输出电压的大小，令其按照设定好的曲线和时间上升，最终达到额定电压。启动电流可以控制在限定范围以内，对设备无冲击转矩、对电网无冲击电流，对其他设备的影响非常小，还可满足不同的负载启动特性。但是其缺点是由于采用晶闸管移相控制，会产生高次谐波，影响其他设备的用电质量。同时软起启动属于一种造价较高的技术方案，虽然软启动能够将启动电流降到电流限定值以内，但对

5、于不经常启动又不需要调速的大型动力设备来说，仅仅为了启动而加大设备投资，太不经济。Y-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1/，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，起动电流小、控制方式简单、维

6、护方便，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。 综合分析讨论，从效益和经济方面，本次设计实验我们采用 Y-起动方式。本设计的主要内容：设计型号为Y200L-4额定功率为30kw的三相异步电动机星三角起动电气控制系统主线路、控制线路，要求控制方案安全、可靠、规范、合理、简洁、清楚，在此基础上要求经济投入尽可能的少。设计并绘制三相异步电动机电气控制系统原理图，计算各种电器(如交流接触器、热继电器、熔断器、自动空气开关、时间继电器、电缆线等)的相关参数，并作选择。1、资料查询 题目中的三相异步电动机型号为Y200L-4 ，其中 Y - Y系列交

7、流电机200 -电机中心高为200mm（轴心到安装底脚与地面接触的平面）L - 铁心代号（长型）4 -电机极数（4代表4极电机，同步转速为1500转/分钟；6极为1000转/分钟；8极为750转/分钟；2极为3000转/分钟）（p为极对数，f为工频）Y200L-4性能数据： 380V 50Hz型 号额定功率 额定电流 转速 效率 功率因数 堵转转矩堵转电流最大转矩噪声振动速度 重量额定转矩额定电流额定转矩1级2级kWAr/min%COS倍倍倍dB(A)mm/skgY200L-43056.8147092.20.87272.279841.8253图12、系统主控控制线路的设计以及参数计算2.1、主

8、控回路以及控制线路的设计Y-降压启动是在启动时将电动机定子绕组接成Y形，每相绕组承受的电压为电源的相电压（220V），在启动结束时换接成三角形接法，每项绕组承受的电压为电源线电压（380V），电机进入正常运行。凡是正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，均可采用此种线路。Y-降压启动的自动控制线路如图2所示：图2、Y-降压启动控制线路2.1.1、工作原理：Y-降压启动设计思想是按照时间原则来控制的。按下启动按钮SB2。、按接触器KM1线圈得电，电动机M接入电源。、接触器KM3得电，其常开主触点闭合，Y形启动，辅助触点断开，保证了接触器KM2不得电。、时间继电器KT线圈得电，经过一点延时

9、，常闭触点断开。切断KM3线圈电源。、KM3主触点断开，KME常闭辅助触点闭合，KT常开触点闭合，接触器KM2线圈得电，KM2主触点闭合，使电动机M由Y形启动切换为运行。2.2、参数计算：2.2.1、 电动机定子绕组 Y、形接法电流、 电压分析当电动机定子绕组为 Y形接法时,定子绕组端电压为相电压： :当电动机定子绕组为 形接法时,定子绕组端电压为线电压： 由上可知，定子绕组Y形接法时，启动电压为直接采用接法时的，启动电流为接法的1/3，因而启动电流特性好，线路较简单，投资少。2.2.2、交流接触器的选择 图3、CJT1交流接触器系列交流接触器广泛用作电力的开断和控制电路，利用主接点来开闭电路

10、，用辅助接点来执行控制指令。接触器主要由电磁系统、触点系统、灭弧系统及其它部分组成，当接触器电磁线圈不通电时，弹簧的反作用力和衔铁芯的自重使主触点保持断开位置。当电磁线圈通过控制回路接通控制电压(一般为额定电压)时，电磁力克服弹簧的反作用力将衔铁吸向静铁心，带动主触点闭合，接通电路，辅助接点随之动作。在系统控制图中主接触器KM1, KM2都串联在电动机的绕组中，所以它们具有相同的相电流KM1, KM2 的额定电流值以 为依据选择。起动电流持续的时间很短, 不足以烧毁电气设备, 因此 KM3 的额定值可按 来选择。KM1, KM2的接触器电流=额定电流=56.8A选取 交流接触器CJT1-60

11、380VKM3接触器的电流=选取 交流接触器CJT1-40 380V 2.2.3、熔断器(FU1 FU2)的选择熔断器是一种过电流保护器，主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。是一种连接在电路上用以保护电路的一次性元件，当电路上电流过大时，使其中的金属线或片产生高温而熔断，导致开路而中断电流，以保护电路免于受到伤害。在电气设备中，常作为短路和过电流的保护器。 由图3，与交流接触器CJT1-40配套使用的熔断器型号为RT16-80,若电路中电流需增大，选图三中所列出的熔断器型号即可。2.2.4、时间继电器（KT）的选择时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的自动开关装置。当加入（或

12、去掉）输入的动作信号后，其输出电路需经过规定的准确时间才产生跳跃式变化（或触头动作）的一种继电器。是一种使用在较低的电压或较小电流的电路上，用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件。种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。考虑到本设计对时间精度要求不高，因此选用空气阻尼式时间继电器。KT在控制回路中，选择2A以下容量的即可应该选取空气阻尼式时间继电器JS7 -1A。延时范围在0.4180S2.2.5、热继电器 (FR1，FR2) 的选择热继电器主要是利用了不同膨胀系数的金属片发生热效应形变的原理。对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动

13、作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。FR1的主要作用是用于电动机的过载保护, 在电动机运行的过程中若过载时间太长,绕组温升超过允许值, 绝缘老化速度加快就会缩短电动机的使用寿命，在严重的情况下甚至会烧坏。其热元件的额定电流值应以为依据选择, 保证 值 KH可调范围之内。串联在电动机的绕组中，所以它们具有相同的相电流。是绕组外边的所以选取1.2倍电动机额定电流FR1热继电器的电流=选取正泰热过载继电器JRS1-4080/F FR2热继电器的电流在2A以下即可选取正泰热继电器JRS1-0925/Z 2.2.6、电缆线的选择电缆线主要是起电的传输作用

14、，本次实验30KW三相异步电动机工作电57A，考虑一定电流余度，选用YJV22 16mm2的铜线即可，在控制回路中，选用YJV22 10mm2。2.3、元器件明细表电动机Y-起动电气控制系统电器选用一览表种类选择型号主接触器KM1交流接触器CJT1-60 380V接触器KM2交流接触器CJT1-60 380VY接触器KM3交流接触器CJT1-40 380V热继电器FR1正泰热过载继电器JRS1-40/Z 70A热继电器FR2正泰热继电器JR36-20/3.2A熔断器主回路FU1填料封闭管式熔断器熔断器RTO-100熔断器控制回路FU2螺旋式熔断器RT14-2时间继电器KTJS7-1A电缆线YJV22 16mm2（主控回路）、YJV22 10mm2（控制）3、 结语采用Y-降压启动的方式启动，其优点就是线路简单，投资少。当然，此法也有其缺点，那就是由于电流下降为原来的1/3，其起动转矩也相应的下降为三角形接法的1/3，转矩特性差。因而本线路只适用于轻载或