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    三相笼型异步电动机降压起动控制电路

    2014-2-13 23:17:36点击: 编辑:湘潭电机厂

    一、定子绕组串电阻降压起动控制电路

    1.手动切除电阻控制电路

    图6-9所示为按钮控制的手动切换电路。图中R为起动电阻,SB2为起动按钮,SB3为

    结束起动切换至全压的按钮。控制过程如下:合上电源开关QS,按下起动按钮SB2,KM1线圈通电自锁,电动机定子回路串电阻进行降压起动。当电动机转速上升至一定值时,按下SB3,KM2通电自锁,KM2主触点闭合短接电阻R,电动机进入全压运行。

        该电路从起动到全压运行都是由操作人员掌握,很不方便。且若由于某种原因导致KM2不能动作时,电阻不能被短接,电动机将长期在低电压下运行,严重时将烧毁电动机。因此,应对此电路进行改进,如加互锁或信号电路。

    图6-9  手动切除电阻的控制电路

    2.自动切除电阻的控制电路

    电气控制电路中需要自动实现电路的切换时常使用时间继电器,此种控制称为时间控制原则。图6-10是使用时间继电器实现从降压至全压自动切换的控制电路,且时间可调。

    但图(a)电路在电动机运行时,接触器KM1、KM2和时间继电器KT线圈都通电,消耗功率。为了避免这一缺点,可改进为图(b)所示电路。电路的控制过程如下:合上电源开关QS、按下起动按钮SB2→KM1、KT线圈同时通电KT辅助触点自锁→ KM1主触点接通电源,电动机串电阻起动→ 时间继电器KT延时结束 →KT动合触点延时闭合→ 接触器KM2线圈通电→     

    KM2动合辅助触点闭合自锁,动断辅助触点断开使KM1线圈断电,继而KT线圈断电。KM2主触点闭合,切除起动电阻R,电动机转入全压运行。

    该电路在正常运行时只保留KM2通电,使电路的可靠性增加,能量损耗减少,显然比(a)图要合理。

    电路中时间继电器的延时时间根据电动机起动时间的长短进行调整。由于起动时间的长短与负载大小有关,负载越大,起动时间越长。对负载经常变化的电动机,若对起动时间控制要求较高时,需要经常调整时间继电器的整定值,就显得很不方便。

                                      (a)                     (b)

    图6-10  时间继电器控制的串电阻降压起动控制电路

    二、自耦变压器降压起动控制电路

    自耦变压器降压起动是指电动机起动时,利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的起动电压。当电动机起动,转速上升到接近一定值时,短接自耦变压器,电动机进入全压运行。采用自耦变压器降压起动时,由于用于电动机降压起动的自耦变压器通常有三个不同的中间抽头(匝数比一般为65%、73%、85%),使用不同的中间抽头,可以获得不同的限流效果和起动转矩等级,因此,有较大的选择余地。常用于大容量的电动机。

    自耦变压器起动可分为手动控制和自动控制两种。

    (一)手动控制

    1.采用刀开关控制的自耦变压器降压起动

    手动控制可以采用专用的起动器,如QJ10系列手动自耦降压起动器控制10~75KW以内的电动机。也可以采用三极双投开关来实现小容量电动机的控制,如图6-11所示。起动时,合上开关QS1,将开关QS2扳至“起动”位置,使电源加至自耦变压器一次绕组上,而电动机的定子绕组与自耦变压器的抽头连接,电动机进入降压起动阶段。电动机转速升至一定值时,将QS2迅速扳至“运行”位置,使电动机直接与电源相接,进入全压运行。

    图6-11  刀开关实现电动机自耦变压器降压起动

    2.按钮接触器控制的自耦变压器降压起动控制电路

    图6-12是用按钮控制电动机从利用自耦变压器降压起动切换至全压运行的电路。该电路控制过程如下:合上QS,按下起动按钮SB2→KM1、KM2线圈通电,KM2自锁触点闭合自锁。主回路中KM1、KM2主触点闭合,电动机接入自耦变压器降压起动→ 转速上升至一定值时,按下按钮SB3→KA得电,动断辅助触点断开,KM1断电;KM1动合辅助触点断开,使KM2断电。KM1动断辅助触点闭合,与已经闭合的KA动合辅助触点一起使KM3通电且自锁。

    该电路的优点是:起动时若误按SB3,KM3线圈不会通电,避免了由于误操作造成直接起动的情况。起动完毕后,接触器KM1、KM2线圈均断电,即使KM3出现故障无法使电动机全压运行,也不会使电动机长期运行在低压下。

    图6-12  按钮接触器控制的自耦变压器降压起动电路

    (二)自动控制

    图6-13是按时间运则控制的自耦变压器降压起动控制电路。其控制过程如下:合上开关QS,按下起动按钮SB2 →KM1、KT线圈通电,KM1自锁触点闭合;主回路中KM1主触点闭合,电动机接入自耦变压器降压起动→ 电动机转速上升到一点值后,此时时间继电器KT结束延时→KT动合触点延时闭合,KA通电自锁→KA动断辅助触点断开,KM1断电,电动机失电→KA动合辅助触点闭合,经已经复位的KM1动断辅助触点使KM2通电。主回路中KM2动断辅助触点首先断开,然后KM2动合主触点闭合,电动机进入全压运行。

    图6-13  按时间原则控制的自耦变压器降压起动控制电路

    三、星形-三角形降压起动控制电路

    凡是正常运行时定子绕组接成三角形接法的三相笼型感应电动机,都可采用星形—三角形降压起动。起动时,定子绕组先接成Y形,由于每相绕组的电压下降为正常工作电压的1/,故起动电流下降为全压起动的1/3。当转速接近一定值时,电动机定子绕组改接成D形,进入正常运行。此种降压起动方式简便、经济,可用于操作较频繁的场合,但其起动转矩只有全压起动时的1/3。

        1.手动控制电路

      手动控制可以采用专用的星-三角起动器,常用有QX1、QX2两个系列,是一种触点数量较多的手动电器。起动时,将手柄扳至“Y”位置,起动结束后,将手柄扳至“D”位置。如要停止,将手柄扳至“0”位置。手动星-三角起动器不带任何保护,所以要与其他保护电器配合使用。

    采用按钮控制的手动星形-三角形起动电路如图6-14所示。

    其控制过程为:按下起动按钮SB2→KM1、KM3线圈同时通电→ KM1辅助触点自锁,KM1主触点接通电源;KM3主触点将电动机三相绕组尾端短接,电动机星形起动→ 电动机转速上升至一定值时,按下SB3 →KM3线圈断电→KM3主触点断开;KM3动断辅助触点闭合,为KM2线圈通电作好准备→ SB3按钮动合辅助触点闭合,KM2线圈通电自锁 →KM2主触点闭合,电动机“D”接法运行;KM2动断辅助触点断开,使KM3线圈不能通电。

    此电路采用按钮手动控制星形-三角形的切换,同样存在操作不方便,切换时间不易掌握的缺点。可采用时间继电器控制的自动“Y-D”降压起动控制。

    图6-14  按钮控制的手动“Y-D”降压起动控制电路

    2.自动星-三角降压起动控制电路

    图6-15为使用三个接触器和一个时间继电器的按时间原则控制的电动机“Y-D”降压起动控制电路。它是产品QX3-13型“Y-D”降压起动器的电气控制线路。

    电路的控制过程如下:合上开关QS,接通电源,按下起动按钮SB2→KM1、KM3、KT线圈同时通电→KM1动合辅助触点闭合自锁;KM1、KM3动合主触点闭合,电动机接成星形起动     电动机转速上升至一定值时,时间继电器延时结束→KT延时动断触点断开,KM3断电,电动机断开星形接法;KM3动断辅助触点闭合,为KM2通电作好准备→KT延时动合触点闭合,KM2线圈通电自锁,电动机接成三角形运行。同时KM2的动断辅助触点断开,使KM3和KT线圈都断电。

    图6-15  自动“Y-D”降压起动控制电路

    以上三个接触器控制的电路适合控制功率为13kW以上的电动机,对13kW以下的电动机的控制可以采用两个接触器实现,此时主回路中KM3主触点其中一对直接用导线接通,另外两对用KM2的动断辅助触点代替。在实现控制时,必须注意:由于辅助触点允许断开的电流较小,因此,从星形切换至三角形时,必须让KM1主触点断开,使电动机断开电源后,才能使KM2通电,主触点闭合,电动机接成三角形。最后再由KM1通电,使电动机再次接通电源。

    电动机采用星-三角降压起动的电路简单、成本低。但由于起动时起动电流降低为直接起动电流动三分之一,起动转矩也降为直接起动转矩的三分之一,因此,这种方法仅仅适合于电动机轻载或空载起动的场合。

    四、延边三角形降压起动控制电路

    三相笼型异步电动机星-三角降压起动时虽然不用增加起动设备,起动方式相对简单,但其起动转矩却只有额定电压起动时的1/3,因此一般只适用于空载或轻载起动。而采用延边三角形起动时,每相绕组承受的电压比三角形接线时低,又比星形接法时高,介于两者之间,这样既不增加起动用专用设备,实现降压起动,又可提高起动转矩。

    延边三角形起动即是在电动机起动过程中将绕组接成延边三角形,起动结束后,将绕组换接成三角形进入全压运行状态。

    图6-16为延边三角形接线原理图。KM3为延边三角形联结接触器,KM1为线路接触器,KM2为三角形联结接触器图。6-17所示为延边三角形降压起动控制电路。电动机起动过程如下:合上电源开关QS,按下起动按钮SB2→KM1、KM3、KT线圈同时通电,KM1自锁触点闭合。主回路中KM1、KM3主触点闭合使电动机联结成延边三角形降压起动→当电动机转速达到一定值时,时间继电器KT动作→KT延时动断辅助触点断开使KM3线圈断电释放;延时动合辅助触点接通使KM2线圈通电自锁,电动机联结成三角形正常运转。KM2动作后通过动断辅助触点切断KM3和KT线圈支路。

    图6-16  延边三角形连接原理图

    图6-17  延边三角形降压起动控制电路