課程設(shè)計(jì)---單臺鼠籠式三相異步電動機(jī)y—δ啟動控制電路設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　三相異步電動機(jī)直接啟動時電流較大，在電源變壓器容量一定的情況下，會引起電源變壓器輸出電壓下降，影響電動機(jī)的本身啟動及同一線路其它負(fù)載的工作。單臺鼠籠式三相異步電動機(jī)Y—Δ啟動控制電路的設(shè)計(jì)，是為了實(shí)現(xiàn)鼠籠式三相異步電動機(jī)正常運(yùn)行時可以采用Y—Δ的方式進(jìn)行啟動。按照這種方式啟動時，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩均降為直接啟動時的1/3?？梢?/p>

2、實(shí)現(xiàn)電源、電路回路及人身安全的保護(hù)。而換接是靠通電延時計(jì)時器的動作，不論負(fù)載變化和電網(wǎng)波動，都不會影響通電延時計(jì)時器的整定時間，可以按時切換，不會造成起動失誤及設(shè)備的損壞。電路圖的設(shè)計(jì)主要包括主回路跟控制回路兩部分，電動機(jī)Y—Δ的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)控制回路對主回路的控制作用。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要包括電路圖的繪制，設(shè)計(jì)控制電路的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、計(jì)算和元器件的選擇，所設(shè)計(jì)的控制電路的創(chuàng)新點(diǎn)及結(jié)論。</p

3、><p>　　電路的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢</p><p>　　電路設(shè)計(jì)成Y—Δ啟動方式，即在啟動時將定子繞組接成Y接法，以使得加在每相繞組上的電壓降至額定電壓的，因而啟動電流就可以減小到直接啟動時的1/3，待電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，再通過開關(guān)改接為Δ接法，使電動機(jī)在額定電壓下運(yùn)轉(zhuǎn)。由于電壓降為，啟動轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，所以啟動轉(zhuǎn)矩也降為Δ接法直接啟動時的1/3。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備比較簡單、成

4、本較低、維修方便、啟動電流小、可以頻繁啟動。由于啟動時的轉(zhuǎn)矩較小并且不可以調(diào)，所以僅適用于定子正常運(yùn)行時定子繞組為三角形接法電動機(jī)空載或輕載啟動。</p><p>　　線路設(shè)計(jì)思想 Y—△降壓起動也稱為星形—三角形降壓起動，簡稱星三角降壓起動。這一線路的設(shè)計(jì)思想仍是按時間原則控制起動過程。所不同的是，在起動時將電動機(jī)定子繞組接成星形，每相繞組承受的電壓為電源的相電壓（220V），減小了起動電流對電網(wǎng)的影響。

5、而在其起動后期則按預(yù)先整定的時間換接成三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓（380V），電動機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。凡是正常運(yùn)行時定子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動機(jī)，均可采用這種線路。</p><p>　　三角形換接啟動控制電路在生產(chǎn)的應(yīng)用</p><p>　　異步電動機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格偏于、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，但在啟動過程中電流較大，所以容量大的電動機(jī)必須采取一定的方式啟動，星

6、三角形換接啟動就是一種簡單方便的降壓啟動方式。</p><p>　　對于正常運(yùn)行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機(jī)來說，就可以降低啟動電流，減輕它對電網(wǎng)的沖擊。這樣的啟動方式成為星三角減壓啟動，簡稱為星三角啟動。啟動電流降低了，啟動轉(zhuǎn)矩也將為原來按三角形直接啟動時的1/3。</p><p>　　由此可見，采用星三角啟動方式時，電流特性很好，而轉(zhuǎn)矩特性較差，所以客觀存在用于無載或輕載啟

7、動的場合，換句話來說，由于啟動轉(zhuǎn)矩小，星三角啟動的有點(diǎn)還是很明顯的，因?yàn)榛谶@個啟動原理的星三角啟動器，同任何別的減壓啟動器相比較，其結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格也最便宜除此之外，星三角啟動方式還有一個優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)負(fù)載輕載時，可以讓電動機(jī)在星形接法下運(yùn)行，此時，額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載可以匹配，這樣能使電動機(jī)的效率有所提高，并因此節(jié)約電力消耗。</p><p>　　Y—△降壓起動控制線路：</p><p><

8、b>　　主要元器件的介紹：</b></p><p><b>　　1. 主回路部分：</b></p><p>　　L1、L2、L3，電源引線；</p><p>　　QF，空氣開關(guān)，按照電動機(jī)額定電流的1.5～2倍選擇；</p><p>　　KM1、KM2、KM3，交流接觸器觸頭， 交流接觸器線圈按照電動機(jī)

9、額定電流的1.5倍選擇；</p><p>　　FR，熱繼電器，整定電流覆蓋電動機(jī)額定電流；</p><p>　　M，電動機(jī)，額定功率為11KW，額定電壓為380V，額定轉(zhuǎn)速為1455r/min，額定電流為22.6A；</p><p>　　電流互感器選用50/5。</p><p>　　2. 控制回路部分：</p><p>

10、;　?、貴R，交流接觸器常閉觸頭；</p><p>　?、赟B1、SB2、SB3，按鈕開關(guān)；</p><p>　　③KM1、KM2、KM3，為各個交流接觸器的線圈及觸頭；</p><p>　?、躃T，通電延時計(jì)時器。</p><p>　　另：根據(jù)設(shè)計(jì)及參數(shù)的計(jì)算，查相關(guān)手冊知，1mm2導(dǎo)線流過的電流約為3A。因此，根據(jù)所設(shè)計(jì)線路的需要看，主回

11、路線路選用4mm2的銅導(dǎo)線，控制回路線路選用1.5mm2的銅導(dǎo)線。</p><p><b>　　元器件明細(xì)表</b></p><p><b>　　相關(guān)計(jì)算：</b></p><p>　　電動機(jī)數(shù)據(jù)：額定電壓UN=380V，額定電流IN=22.6A，額定功率PN=11KW，額定轉(zhuǎn)速=1460 r/min，效率ηN=88%，功

12、率因數(shù)</p><p><b>　　轉(zhuǎn)差率：</b></p><p><b>　　額定轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　得P1=12.5KW</p><p><b>　　啟動時 </b></p><p><b>　　所以 <

13、/b></p><p>　　得實(shí)際啟動電流: </p><p><b>　　因?yàn)椋?</b></p><p><b>　　所以滿壓啟動轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　最大轉(zhuǎn)矩 </b></p><p>　　星型接法的啟動轉(zhuǎn)矩=1

14、58.29/3=52.76</p><p><b>　　控制電路分析如下：</b></p><p>　　1、合上空氣開關(guān)QF引入三相電源。</p><p>　　2、按下啟動按鈕SB2，交流接觸器KM1線圈回路通電吸合并通過自己的輔助常開觸點(diǎn)自鎖，其主觸頭閉合接通電動機(jī)三相電源，時間繼電器KT線圈也通電吸合并開始計(jì)時，交流接觸器KM3線圈通過時間

15、繼電器的延時斷開接點(diǎn)通電吸合，KM3的主觸頭閉合將電動機(jī)的尾端連接，電動機(jī)定子繞組成Y形連接，這是電動機(jī)在Y形接法下降壓啟動。</p><p>　　3、當(dāng)時間繼電器KT整定時間到時后，其延時常開觸點(diǎn)打開，交流接觸器KM3線圈回路斷電，主觸點(diǎn)打開定子繞組尾端的接線，KM3的輔助常閉觸點(diǎn)閉合為KM2線圈的通電做好準(zhǔn)備。</p><p>　　4、時間繼電器KT動作使，其延時常開觸點(diǎn)閉合，接通KM

16、2線圈回路，使得KM2通電吸合并通過自己的輔助常開觸點(diǎn)自鎖，KM2主觸頭閉合將定子繞組接成三角形，電動機(jī)在△接法下運(yùn)行。</p><p>　　5、電動機(jī)的過載保護(hù)由熱繼電器FR完成</p><p>　　6、線路中的互鎖環(huán)節(jié)有：KM2常閉觸點(diǎn)接入KM3線圈回路。</p><p>　　KM3常閉觸點(diǎn)接入KM2線圈回路。</p><p>　　7、空

17、氣開關(guān)下面的電流互感器和電流表，是為了測量電動機(jī)電流，便于監(jiān)視電動機(jī)的運(yùn)行情況。</p><p><b>　　安裝注意事項(xiàng)：</b></p><p>　　1、Y－△降壓啟動電路，只適用于△形接線，380V的鼠籠異步電動機(jī)。不可用于Y形接線的電動機(jī)應(yīng)為啟動時已是Y形接線，電動機(jī)全壓啟動，當(dāng)轉(zhuǎn)入△形運(yùn)行時，電動機(jī)繞組會應(yīng)電壓過高而燒毀。</p><p&

18、gt;　　2、接線時應(yīng)先將電動機(jī)接線盒的連接片拆除。</p><p>　　3、接線時應(yīng)特別注意電動機(jī)的首尾端接線相序不可有錯，如果接線有錯，在通電運(yùn)行會出現(xiàn)啟動時電動機(jī)左轉(zhuǎn)，運(yùn)行時電動機(jī)右轉(zhuǎn)，應(yīng)為電動機(jī)突然反轉(zhuǎn)電流劇增燒毀電動機(jī)或造成掉閘事故。</p><p>　　4、如果需要調(diào)換電動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，應(yīng)在電源開關(guān)負(fù)荷側(cè)調(diào)電源線為好，這樣操作不容易造成電動機(jī)首尾端接線錯誤。</p>

19、<p><b>　　5、起動時間；</b></p><p>　　起動時間過短；起動時間過短電動機(jī)的轉(zhuǎn)速還為提起來，這時如果切換到運(yùn)行，電動機(jī)的啟動電流還會很大，造成電壓波動。</p><p>　　起動時間過長；起動時間過長電動機(jī)的轉(zhuǎn)速隨以轉(zhuǎn)起來，但因起動時間過長，電動機(jī)會應(yīng)低電壓大電流電動機(jī)發(fā)熱燒毀。</p><p>　　起動時間調(diào)

20、整；為了防止起動時間過短或過長，時間繼電器的初步時間確定一般按電動機(jī)功率1KW約0.6~0.8秒整定。</p><p>　　6、電動機(jī)Y－△降壓啟動電路，由于啟動力矩只有原來的 ，所以只適用于輕載或空載的電動機(jī)。</p><p><b>　　常見故障： </b></p><p>　　1、Y啟動過程正常，但按下SB3后電動機(jī)發(fā)出異常聲音轉(zhuǎn)速也急劇

21、下降，這是為什么？ </p><p>　　分析現(xiàn)象：接觸器切換動作正常，表明控制電路接線無誤。問題出現(xiàn)在接上電動機(jī)后，從故障現(xiàn)象分析，很可能是電動機(jī)主回路接線有誤，使電路由Y接轉(zhuǎn)到△接時，送入電動機(jī)的電源順序改變了，電動機(jī)由正常啟動突然變成了反序電源制動，強(qiáng)大的反向制動電流造成了電動機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降和異常聲音。</p><p>　　處理故障：核查主回路接觸器及電動機(jī)接線端子的接線順序。<

22、;/p><p>　　2、線路空載試驗(yàn)工作正常，接上電動機(jī)試車時，一起動電動機(jī)，電動機(jī)就發(fā)出異常聲音，轉(zhuǎn)子左右顫動，立即按SB1停止，停止時KM2和KM3的滅弧罩內(nèi)有強(qiáng)烈的電弧現(xiàn)象。這是為什么？</p><p>　　分析現(xiàn)象：空載試驗(yàn)時接觸器切換動作正常，表明控制電路接線無誤。問題出現(xiàn)在接上電動機(jī)后，從故障現(xiàn)象分析是由于電動機(jī)缺相所引起的。電動機(jī)在Y起動時有一相繞組為接入電路，電動機(jī)造成單相啟動

23、，由于缺相繞組不能形成旋轉(zhuǎn)磁場，使電動機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向不定而左右顫動。</p><p>　　處理故障：檢查接觸器接點(diǎn)閉合是否良好，接觸器及電動機(jī)端子的接線是否緊固。</p><p>　　3、空載試驗(yàn)時，一按起動按鈕SB2，KM2合KM3就噼叭噼把切換不能吸合。這是為什什么？</p><p>　　分析故障：以啟動KM2和KM3就反復(fù)切換動作，說明時間繼電器沒有延時動作，一

24、按SB2起動按鈕，時間繼電器線圈得電吸合，接點(diǎn)也立即動作，造成了KM2和KM3的相互切換，不能正常啟動。分析問題出現(xiàn)在時間繼電器的接點(diǎn)上。</p><p>　　處理故障；檢查時間繼電器的接線，發(fā)現(xiàn)時間繼電器的接點(diǎn)使用錯誤，接到時間繼電器的瞬動接點(diǎn)上了，所以一通電接點(diǎn)就動作，將線路改接到時間繼電器的延時接點(diǎn)上故障排除。</p><p>　　（時間繼電器往往有一對延時動作接點(diǎn)，還有一對瞬時動作

25、接點(diǎn)，接線前應(yīng)認(rèn)真檢查時間繼電器的接點(diǎn)的使用要求。）</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　通過這一次與企業(yè)合作的課程設(shè)計(jì)，使自已對有了一個很大的提高，既鞏固以前所學(xué)的知識又掌握了新的課外內(nèi)容，擴(kuò)展了自己的視野。在設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)了自己不少的不足，只有以為單獨(dú)設(shè)計(jì)能夠完成任務(wù)，但當(dāng)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)自己的力量是多么的渺小，最后和大家一起并一步步的

26、改進(jìn)所設(shè)計(jì)的電路，計(jì)算跟查相關(guān)技術(shù)手冊，選擇合適的電路元器件，最終完成了老師交給我們的任務(wù)。感謝大家的幫助，時間雖然短暫，但已經(jīng)深深地感受到團(tuán)隊(duì)的力量。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　許實(shí)章.第三版.電機(jī)學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社1996:105-221</p><p>　　顧繩谷.第二版.電機(jī)及拖動基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出