《电工电子技术基础及应用》课件 5.5 三相异步电动机常用控制电路

5.5

三相异步电动机

常用控制电路《第五章三相异步电动机》学习目标1.理解自锁、电气互锁和机械互锁在电动机控制电路中的作用2.熟悉星-三角启动的工作原理，以及启动电流、启动转矩的计算3.能够根据控制要求，设计简单的电气原理图5.5.1三相异步电动机的启动条件

启动电流是否满足要求启动转矩应大于启动时所带的负载转矩，否则电动机将无法启动，造成堵转。所以需要考虑不同生产机械的负载类型，比如电梯、起重设备通常为带负载启动，也就是启动时的负载转矩与正常运行时相同，这需要电动机应具有较大的启动转矩；机床主轴电动机为空载启动，在主轴转动起来后，才会加工工件形成负载，相对于带负载启动，这种方式对启动转矩要求不高；而通风机、水泵等设备启动时具有很小的负载转矩，但随着转速的上升，负载转矩成平方倍增大。5.5.1三相异步电动机的启动条件启动转矩是否满足要求由于三相异步电动机本身的特性，直接接通电源启动时，启动电流Ist较大，。若电源的容量较小，那么就有可能会造成电源产生过大的压降，从而影响连接在同一电源下其他用电设备的运行，所以电动机的启动电流要满足一定的要求，不能太大。直接启动的条件可根据下方经验公式判断。若不等式成立，则说明电动机能够在电源下直接启动，式中，

为电动机启动电流倍数；若不等式不成立，则说明需要采取措施降低电动机的启动电流，或增加电源容量。5.5.2三相异步电动机的单向运行控制

开关控制三相异步电机开关控制原理图，如图所示。通过操作电源开关QS，实现电动机的运行控制，这种方式仅适用于不频繁启动的小容量电动机，并且不能实现远距离控制和自动控制。

三相异步电动机开关控制5.5.2三相异步电动机的单向运行控制

接触器控制通过按钮操纵接触器主触点的开合，实现控制电动机的运行，同时采用熔断器作为短路保护，热继电器作为过载保护。（1）点动控制三相异步电动机点动控制原理图，如图所示。三相异步电动机点动控制5.5.2三相异步电动机的单向运行控制

接触器控制（2）长动控制三相异步电动机长动控制原理图，如图所示。三相异步电动机长动控制5.5.3三相异步电动机的正反转控制根据三相异步电动机的工作原理，电动机的旋转方向与磁场旋转方向一致，而磁场的旋转方向由定子三相绕组中电流的相序决定。可以通过接触器的配合，在电动机主回路中，将三相电源进线中的任意两线对调，即可改变定子电流相序。5.5.3三相异步电动机的正反转控制正-停-反控制“正-停-反”控制在主电路中若接触器KM1主触点闭合，则三相电源与电动机的连接方式是L1-U、L2-V、L3-W若接触器KM2主触点闭合，则三相电源与电动机的连接方式是L1-W、L2-V、L3-U5.5.3三相异步电动机的正反转控制正-停-反控制KM1和KM2可以分别控制电动机两个方向的旋转。若KM1与KM2主触点同时闭合，会导致主电路电源短路，需要在控制电路中进行互锁设计，以防止两个接触器的线圈同时得电。5.5.3三相异步电动机的正反转控制正-停-反控制在控制电路中，将KM1、KM2的常闭触点分别与对方的线圈串联，形成“电气互锁”操作正转按钮SB1时，KM1线圈得电并形成自锁，主电路中电动机正转运行再操作反转按钮SB2，KM2线圈上方的KM1常闭触点由于自锁的作用而保持断开，因此KM2线圈不会得电，可以避免误操作导致短路的情况发生5.5.3三相异步电动机的正反转控制正-停-反控制若需要电动机反转：操作停止按钮SB3，使KM1线圈失电、KM1常闭触点复位操作反转按钮SB2，使电动机正常反转这种控制方式被称为“正-停-反”控制，缺点是操作不便。5.5.3三相异步电动机的正反转控制正-反-停控制“正-反-停”控制在KM1线圈上方串联反转按钮SB2的常闭触点，在KM2线圈上方串联正转按钮SB1的常闭触点，这样便形成了“机械互锁”5.5.3三相异步电动机的正反转控制正-反-停控制这种方式称为“正-反-停”控制当KM1得电自锁，电动机保持正转状态时，直接操作反转按钮SB2SB2常闭触点断开，KM1线圈失电，KM1的常闭触点复位KM2线圈得电且自锁，电动机开始反转5.5.4三相异步电动机降压启动控制三相异步电动机直接启动的启动电流过大，可采用降压启动的方式。电动机的启动转矩与定子电压的平方成正比，采用降压启动时，会使启动转矩减小很多，仅适合空载或轻载启动的电力拖动系统。5.5.4三相异步电动机降压启动控制常用降压启动方法定子绕组串电阻启动星-三角降压启动自耦变压器降压启动延边三角形降压启动5.5.4三相异步电动机降压启动控制定子绕组串电阻降压启动三相异步电动机串电阻启动控制按下启动按钮SB2接触器KM1得电自锁时间继电器KT线圈得电，主电路中电阻R被串联至电动机定子绕组回路中，由于电阻的分压作用，定子绕组的电压减小，启动电流成比例减小5.5.4三相异步电动机降压启动控制定子绕组串电阻降压启动KT是通电延时型时间继电器，在延时时间到达时，延时常开触点才会闭合，导致KM2得电自锁、KM1与KT线圈失电，主电路中切除了启动电阻R，使电动机恢复全压运行。5.5.4三相异步电动机降压启动控制定子绕组串电阻降压启动适用于小容量电动机不经常启动的场合对于大容量电动机，可将电阻换成电抗器实现降压启动，避免电能浪费5.5.4三相异步电动机降压启动控制星形-三角形降压启动星-三角（Y-△）降压启动启动时将电动机定子绕组接成星形接法，以降低定子绕组的启动电压、减小启动电流启动结束后，把定子绕组改接成三角形接法，恢复全压运行星-三角降压启动适用于正常运行时为三角形接法的电动机三相异步电动机星-三角启动控制5.5.4三相异步电动机降压启动控制星形-三角形降压启动在主电路中KM1的作用为电源引入KM2的作用是将三相绕组首尾相连，形成三角形接法KM3的作用是将三相绕组的末端短接，形成星形接法5.5.4三相异步电动机降压启动控制星形-三角形降压启动要注意的是：若三个接触器的主触点同时闭合，会造成主电路电源短路。在控制电路中要有KM2与KM3的电气互锁设计，使二者线圈不能同时得电。5.5.4三相异步电动机降压启动控制星形-三角形降压启动使用时，操作启动按钮SB2接触器KM1得电自锁，KM3、KT线圈得电，主电路中电动机星形接法启动KT延时时间到达后，其延时触点动作，KM3线圈失电、KM3常闭触点复位KM2线圈得电并形成自锁，KT线圈失电，主电路中电动机改为三角形接法全压运行5.5.4三相异步电动机降压启动控制星形-三角形降压启动根据三相电路特点，当定子绕组处于星形接法降压启动时，启动电流为式中UL为电源线电压ZK为启动时绕组等效阻抗5.5.4三相异步电动机降压启动控制星形-三角形降压启动当定子绕组处于三角形接法直接启动时，启动电流为启动电流比值为5.5.4三相异步电动机降压启动控制星形-三角形降压启动

5.5.4三相异步电动机降压启动控制星形-三角形降压启动采用星-三角降压启动方式，电动机启动电流与启动转矩均降低至直接启动的1/3，具有较好的限流效果。考虑其启动转矩的降低，仅适用于30kW以下的中小容量电动机空载或轻载启动。5.5.4三相异步电动机降压启动控制【例1】一台三相笼型异步电动机的数据为额定功率PN=40kW，额定电压UN=380V，额定转速nN=2930r/min，额定效率ηN=0.9，额定功率因数cosΦN=0.85，Ist

/IN=5.5，Tst

/TN

=1.2，定子绕组为三角形接法，试计算：（1）额定电流IN；（2）星-三角降压启动时的启动电流和启动转矩。（3）供电变压器允许启动电流为150A，能否在下列情况下采用星-三角降压启动？a.负载转矩为0.25TN时b.负载转矩为0.5TN时5.5.4三相异步电动机降压启动控制解：（1）（2）直接启动电流额定转矩直接启动转矩采用Y-Δ降压启动时：