项目四 三相异步电动机的启动

1、电机拖动应用与实践,项目四 三相异步电动机的启动,一、三相异步电动机的启动方式,三相异步电动机的起动是指其转速从零到稳定的过程。 要使电机能安全转动起来，主要考虑两个问题，一是将起动电流限制在允许范围内；二是保证有足够的起动转矩。 1）起动性能的指标： a起动转矩倍数 b起动电流倍数 ，（st值为启动瞬间值，N值为额定值） c起动时间 d起动设备 启动要求：启动电流尽量小，以减小对电网的冲击；启动转矩尽量大，以缩短起动时间；启动设备简单，可靠。,2）大启动电流将带来以下不良后果： a线路产生很大电压降，导致电网电压波动，影响到接在电网上其他用电设备正常工作。 b电压降低，电动机转速下降，严重时

2、使电动机停转，甚至可能烧坏电动机。 c电动机绕组电流增加，铜耗过大，使电动机发热、绝缘老化。 d电动机绕组端部受电磁力冲击，甚至发生变形。 3）异步电动机起动时，起动电流很大，但起动转矩却不大,4）三相异步电动机的起动方式,可分为三种： 直接起动、降压起动、绕线式电机的转子串电阻起动 一般小容量电机多采用直接起动，鼠笼型多采用降压起动，这种起动方式简单、方便。绕线型电机多采用转子串电阻起动，这种起动具有良好的起动特性，只要转子串接电阻适当，不但可有效限制起动电流，还可增大起动转矩。,二、直接启动,直接起动，就是三相异步电动机定、转子不接任何阻抗，在额定电压下起动。这种起动方式简单、方便，但存在

3、着较大的起动电流，而且起动转矩较小，只适用于小型异步电动机。,1、断路器直接启动,容量在75以下的三相异步电动机一般均可采用直接起动。通常也可用下面经验公式来确定电动机是否可以采用直接起动。 适用条件：小容量电动机带轻载的情况起动。 如何判断是否能起动？起动电流；起动转矩；二者必须同时满足。,st值为启动瞬间值，N值为额定值,2、点动、自锁控制,主电路,控制电路,请自行叙述线路工作原理,线路保护环节,a短路保护 ：短路时通过熔断器FU的熔体熔断切开主电路。 b过载保护 通过热继电器FR实现。由于热继电器的热惯性比较大，即使热元件上流过几倍额定电流的电流，热继电器也不会立即动作。因此在电动机起动

4、时间不太长的情况下，热继电器经得起电动机起动电流的冲击而不会动作。只有在电动机长期过载下FR才动作，断开控制电路，接触器KM失电，切断电动机主电路，电动机停转，实现过载保护。,c欠压保护和失压保护 依靠接触器本身实现。当电源电压低到一定程度或失电，接触器KM就会释放，主触点把主电源断开，电动机停止运转。这时如果电源恢复，由于控制电路失去自保，电动机不会自行启动。只有操作人员再次按下启动按钮SB2，电动机才会重新启动，这又叫零压保护。 欠压保护可以避免电机在低压下运行损坏。零压保护一方面可以避免电动机同时启动而造成电源电压严重下降；另一方面防止电动机自行再启动运转而可能造成设备和人身事故。,3、

5、既可点动也可自锁线路,主电路,控制电路,1、请自行叙述工作原理 2、本线路存在的问题（竞争现象） 3、请利用中间继电器设计既可点动又可自锁线路,4、多地多条件控制,多地启停 多条件启停：满足多个条件后才可以启停,三、时间继电器KT,概念：当吸引线圈通电或断电后其触点经过一定延时再动作的继电器。 分类： A通电延时型时间继电器：线圈通电后发生延时动作 B断电延时型时间继电器：线圈断电后发生延时动作,1、通电延时继电器,空气阻尼式通电延时时间继电器结构示意图,动作原理： 线圈1通电后， 吸下动铁心2，微动开关9的下面一组就动作，常闭变打开，常开变闭合，也就是微动开关的瞬时触点立即动作。同时活塞3因

6、失去支撑， 在释放弹簧4的作用下开始下降， 带动伞形活塞5和固定在其上的橡皮膜6一起下移， 在膜上面造成空气稀薄的空间， 活塞由于受到下面空气的压力， 只能缓慢下降。 经过一定时间后， 杠杆8才能碰触微动开关9的上面一组， 使常闭触点断开， 常开触点闭合。 可见， 从电磁线圈通电开始到触点动作为止， 中间经过一定的延时， 这就是时间继电器的延时作用。 延时长短可以通过螺钉10调节进气孔的大小来改变。 空气阻尼式时间继电器的延时范围较大， 可达0.4180 s。,结构： 时间继电器有二对瞬时触头，即一对为常开触头，一对为常闭触头。另有二对延时触头，一对为延时闭合触头（常开），另一对为延时断开触头

7、（常闭）。 动作方式： 时间继电器线圈一旦通电，二对瞬时触头立即动作，即常开触头立即变为闭合，而常闭触头立即变为断开。同时，时间继电器开始计时，计时时间一到，延时闭合触头，立即由常开状态变为闭合，而延时断开触头，立即由常闭状态变为断开。线圈一旦断电，所有触头均恢复原始状态。,符号,2、断电延时型时间继电器,动作原理： 将电磁机构翻转180度安装后即为断电延时继电器。工作原理和通电延时继电器相似。,结构： 该时间继电器有二对瞬时触头，一对为常开触头，一对为常闭触头，另有二对延时触头，一对为动断延时闭合触头（常闭），另一对为动合延时断开触头（常开）。,工作原理： 时间继电器线圈一旦通电，二对瞬时触

8、头立即动作，即常开触头立即变为合，而常闭触头立即变为断开。同时，动断延时闭合触头（常闭），立即变为断开。而动合延时断开触头（常开），立即变为闭合。时间继电线圈若一直处于通电状态，则上述状态将一直保持。 时间继电器线圈一旦断电，延时触头立即开始计时，计时时间一到，动断延时闭合触头（常闭）由上述的断开又立即变为闭合。而动合延时断开触头（常开）由上述闭合又立即变为断开。其实质是恢复原始状态。,3、时间继电器自检法,时间继电器的瞬时和延时触点在用手模拟按动时对应的一对触点（常开和常闭）都会动作，此时用万用表可以检测出电阻在0和间变化。但仍需再检查延时触点的延时功能是否正常。此时可以手动模拟铁心2被吸合

9、，稍等片刻，就可以听到延时触电动作的声音。,三、三相笼型异步电动机降压启动,启动时将定子绕组电压降低，启动结束后电压升至全压，使电动机在全压下运行。 降压启动的方法有： 定子串电阻降压启动，定子串电抗器降压启动，定子串自耦变压器降压启动，Y-降压启动，延边三角形降压启动等。,1、定子电路串电阻的降压启动（抽水机线路亦同）,主电路,控制电路,SB2按下，KM1、KT线圈获电，电机通过R启动（降压），ts后，KT延时触点闭合，KM2获电，KM1、KT失电，全压启动。 电阻值的计算公式： 其中 IN电动机额定电流， IST额定电压下未串电阻时的启动电流，一般取 IST （57）IN ， IST串联电

10、阻后所要求达到的电流，一般取 IST （23） IN 。,启动原理： 起动过程按时间原则实现控制，即利用时间继电器延时动作来控制各电器元件的先后切换顺序。起动时，在三相定子绕组中串入电阻R（或电抗），降低定子绕组上的电压，待起动后，再将电阻R切除，使电动机在额定电压下进入正常运行。 特点： 这种启动方法不受电动机定子绕组接法形式的限制，但由于启动电阻的存在，将使设备体积增大，电能损耗大，目前已较少采用,2、Y-降压启动,主电路,控制电路,采用时间控制原则进行起动控制，起动时将电动机接成星形，使加于定子绕组上的电压为额定电压的（相电压），从而减小了起动电流，待起动后，再将线路改成三角形连接，使电

11、动机进行额定电压下运行。,1）降压原理,鼠笼式异步电动机的电磁转矩和定子绕组相电压平方成正比。 Y减压起动时电压、电流和转矩关系,由此可知，Y减压起动的优点是起动电流与起动电压都降到三角形时的1/3，其缺点是起动转矩也相应下降为三角形接法的1/3，转矩特性差。所以该线路适用于轻载或空载起动的场合。我国4kw以上的三相笼型异步电机，都采用额定电压为380V，6个出线端引出机外，正常运行为接法，提供用户Y减压起动的可能性。另外应注意，Y联接时要注意其旋转方向的一致性。 自述工作原理,合上空气开关QS引入三相电源。 按下启动按钮SB2，交流接触器KM线圈回路通电吸合并通过自己的辅助动合触点自锁，其主

12、触头闭合接通电动机三相电源，时间继电器KT线圈也通电吸合并开始计时，交流接触器KM1线圈通过时间继电器的延时动断触点通电吸合，KM1的主触头闭合将电动机的尾端连接，电动机定子绕组成Y形连接，这是电动机在Y形接法下降压启动。 当时间继电器KT整定时间到时后，其延时动断触点打开，交流接触器KM1线圈回路断电，主触点打开定子绕组尾端的接线，KM1的辅助动断触点闭合为KM2线圈的通电做好准备。,时间继电器KT动作，使其延时动合触点闭合，接通KM2线圈回路，使得KM2通电吸合并通过自己的辅助动合触点自锁，KM2主触头闭合将定子绕组接成三角形，电动机在接法下运行。 电动机的过载保护由热继电器FR完成 线路

13、中的互锁环节有：KM2动断触点接入KM1线圈回路。 KM1动断触点接入KM2线圈回路。 用于防止KM1，KM2线圈同时通电造成短路。 停车：按SB1电路断电，各接触器释放，电动机断电停车。 线路转入三角形运行后，KM2的动断触点分断，切除时间继电器KT、接触器KM1，避免KT、KM1线圈长时间运行而空耗电能，并延长其寿命。,3、自耦变压器降压启动,自耦变压器降压启动，启动的时候电源接入一个三相自耦变压器，变压器接成星形，电机的三根电源线分别从自耦变压器每相绕组的80或者是65的位置抽头接入电机进入线端子上。这样电机启动的时候电源经过自耦变压器降压启动，启动完毕再把自耦变压器切除，电源直接进入电

14、机的进线端子。自耦变压器的次级有3个抽头，可得到3种数值不等的电压，使用时可根据起动电流和起动转矩的要求灵活选择。 在自耦变压器降压起动过程中，起动电流与起动转矩的比值按变比平方倍降低。因此，从电网取得同样大小的起动电流，采用自耦变压器降压起动比采用电阻降压起动产生较大的起动转矩。这种起动方法常用于容量较大、正常运行为Y形连接法的电动机。启动性能好，但线路相对较复杂，设备体积大，目前是三相笼形异步电动机常用的一种降压启动方法,4、延边三角形降压启动,启动时将电动机一部分定子绕组接成Y形，一部分接形。 延边绕组示意图：9个接线端子,说明：绕组连接67、48、59构成延边三角形 接法，绕组连接16、24、35为接法。,KM1使接点1、2、3接三相电源，KM3使67 、 48、 5 9对应端接在一起构成延边三角形接法，用于降压起动。 KM1、KM2使接点16、24、35接在一起，构成连接，用于全压运行。,3、习题,简述线路中KM1，KM2的动断触点起什么作用，去掉会有什么现象？ 用断电延时继电器实现Y降压启动,电动机正反转原理,电机的旋转方向与电流相序有关，转向从电流导前相绕组到落后相绕组。改变电流相序可改变电机旋转方向。若将接到电动机的三根电源相线中任意两根相线对调连接，即可达到反转目的。如