任務(wù)2-5三相異步電動(dòng)機(jī)減壓?jiǎn)?dòng)控制線路的分析與安裝調(diào)試了解全壓起動(dòng)、減壓起動(dòng)的概念;掌握時(shí)間繼電器、熱繼電器的使用;了解電流繼電器、電壓繼電器的相關(guān)知識(shí)。能夠根據(jù)任務(wù)要求選擇低壓電器元件;能夠分析電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)電氣控制電路;能夠根據(jù)電路圖，連接電動(dòng)機(jī)電氣控制電路，利用儀表和工具對(duì)常出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析和維護(hù)。學(xué)習(xí)目標(biāo)01

定子串電阻減壓起動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)02Y/△減壓起動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)本任務(wù)主要通過(guò)電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)電路學(xué)習(xí)電機(jī)控制的相關(guān)知識(shí)，為此將本任務(wù)分解為以下3個(gè)分任務(wù)。03

定子串接自耦變壓器減壓起動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)任務(wù)導(dǎo)入電動(dòng)機(jī)通電后由靜止?fàn)顟B(tài)逐漸加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程稱為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。將額定電壓全部加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，是全壓起動(dòng)，也稱直接起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)采用全壓起動(dòng)時(shí)，控制電路簡(jiǎn)單，但是電動(dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)電流一般可達(dá)到額定電流的4~7倍，過(guò)大的起動(dòng)電流將導(dǎo)致電源變壓器輸出電壓大幅度下降，不僅會(huì)減少電動(dòng)機(jī)本身的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，甚至使電動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)，而且還將影響同一供電網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備的正常工作，甚至使它們停轉(zhuǎn)或無(wú)法起動(dòng)。因此較大容量的電動(dòng)機(jī)需要采用減壓起動(dòng)。有時(shí)為了減少和限制起動(dòng)時(shí)對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊，即使允許直接起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，也往往采用減壓起動(dòng)。那么什么是減壓起動(dòng)？減壓起動(dòng)的方法有哪些？它們又是如何實(shí)現(xiàn)的？減壓起動(dòng)是指利用起動(dòng)設(shè)備將電壓適當(dāng)降低后加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組上進(jìn)行起動(dòng)，待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)后，再使其電壓恢復(fù)到額定值正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于電流隨電壓的降低而減少，所以減壓起動(dòng)達(dá)到了減少起動(dòng)電流的目的，但同時(shí)由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，所以減壓起動(dòng)也將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大為降低，因此減壓起動(dòng)需要在空載或輕載下進(jìn)行。常用的降壓起動(dòng)方法有：定子繞組串電阻（或電抗）起動(dòng)、Y/△降壓起動(dòng)、定子串接自耦變壓器降壓起動(dòng)等。任務(wù)一

定子串電阻減壓起動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)起動(dòng)時(shí)在電動(dòng)機(jī)的定子繞組中串接電阻，通過(guò)電阻的分壓作用，使電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓減少；待起動(dòng)完畢后，將電阻切除，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓（全壓）下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。圖6.1定子串接電阻降壓起動(dòng)控制電路定子串電阻減壓起動(dòng)控制原理圖：定子串電阻減壓起動(dòng)工作過(guò)程分析：合上電源開關(guān)QS并按下啟動(dòng)按鈕SB2，KM1通電自鎖，其主觸點(diǎn)閉合，電機(jī)M串接三相電阻R后減壓?jiǎn)?dòng)；當(dāng)KT延時(shí)到以后，KM2閉合，將電阻R短路，使三相電源直接加到電機(jī)的定子繞組，使電機(jī)全壓運(yùn)行。采用定子繞組串電阻減壓起動(dòng)的缺點(diǎn)是：減少了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；在電阻上功率損耗較大；如果起動(dòng)頻繁，則電阻的溫升很高，對(duì)于精密的機(jī)床會(huì)產(chǎn)生一定的影響。任務(wù)二

Y/△降壓起動(dòng)電路的實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，把定子繞組接成Y形，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成△，全壓運(yùn)行。這種接法適用于正常運(yùn)行接成三角形的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)Y-△降壓起動(dòng)過(guò)程按時(shí)間原則進(jìn)行，時(shí)間控制通過(guò)時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。時(shí)間繼電器的整定時(shí)間一般是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)牧闵叩筋~定轉(zhuǎn)速所需要的時(shí)間。

降壓起動(dòng)的線電流為全壓起動(dòng)時(shí)的設(shè)：電機(jī)每相阻抗為，各線電流：+－三角形運(yùn)行U1U2V1V2W1W2+－

星型起動(dòng)U1U2V1V2W1W2UP+＿三角形聯(lián)結(jié)時(shí)：星型聯(lián)結(jié)時(shí)：1Y-△減壓起動(dòng)原理：按工作電壓等級(jí)分類1Y-△減壓起動(dòng)原理：Y-

起動(dòng)：三角形運(yùn)行UlU1W2V2W1+＿U2V1UP

星型起動(dòng)+＿Ul+＿U1W2V2W1U2V1圖6.2星-三角形降壓起動(dòng)控制電路Y-△降壓起動(dòng)控制原理圖：U1V1U2V2W1W2工作過(guò)程分析合上電源開關(guān)Q后，按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1和KM3線圈同時(shí)得電吸合，KM1和KM3主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)Y聯(lián)結(jié)減壓起動(dòng)，與此同時(shí)，時(shí)間繼電器KT的線圈同時(shí)得電。延時(shí)時(shí)間到后，KT常閉觸頭斷開，KM3線圈斷電釋放，KT常開觸頭閉合，KM2線圈得電吸合，電動(dòng)機(jī)定子繞組由Y聯(lián)結(jié)自動(dòng)換接成△聯(lián)結(jié)，時(shí)間繼電器KT的延時(shí)觸頭延時(shí)動(dòng)作時(shí)間由電動(dòng)機(jī)的容量及起動(dòng)時(shí)間的快慢等決定。電路運(yùn)行過(guò)程中，大家要注意以下幾點(diǎn)：1.控制電路中一定要體現(xiàn)KM2與KM3聯(lián)鎖，以免兩個(gè)接觸器同時(shí)吸合，造成主電路短路。2.為了體現(xiàn)綠色環(huán)保節(jié)約能源的理念，在定時(shí)器延時(shí)時(shí)間到時(shí)，接通其他電路時(shí)，其自身線圈失電。工作過(guò)程分析Y-

換接起動(dòng)特點(diǎn):(1)Y-△起動(dòng)比定子串電抗器啟動(dòng)性能要好;

(2)方法簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，因此在輕載起動(dòng)條件下，應(yīng)優(yōu)先采用;(3)僅適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電機(jī)。任務(wù)三

定子串接自耦變壓器減壓起動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)

電動(dòng)機(jī)自耦變壓器減壓起動(dòng)是將自耦變壓器一次側(cè)接在電網(wǎng)上，起動(dòng)時(shí)定子繞組接在自耦變壓器二次側(cè)上。這樣，起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)獲得的電壓為自耦變壓器的二次側(cè)電壓。待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將電動(dòng)機(jī)定子繞組接在電網(wǎng)上即電動(dòng)機(jī)額定電壓上進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這種減壓起動(dòng)適用于較大容量電動(dòng)機(jī)的空載或輕載起動(dòng)。KM2圖6.3

定子串接自耦變壓器降壓起動(dòng)控制電路上圖中，KM1為減壓起動(dòng)接觸器，KM2為全壓運(yùn)行接觸器，KA為中間繼電器，KT為減壓起動(dòng)時(shí)間繼電器，HL1為正常運(yùn)行指示燈，HL2為減壓起動(dòng)指示燈，HL3為電源指示燈。定子串接自耦變壓器減壓起動(dòng)---工作過(guò)程分析：合上電源開關(guān)Q后，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，接觸器KM1和時(shí)間繼電器KT的線圈先后得電吸合，電動(dòng)機(jī)串接自耦變壓器減壓起動(dòng)。延時(shí)時(shí)間到后，KT常開觸頭延時(shí)閉合，中間繼電器KA線圈得電吸合，常開觸頭閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，使KM1線圈斷電，KM1常閉觸頭閉合，KM2線圈得電，電動(dòng)機(jī)脫離自耦變壓器進(jìn)入全壓運(yùn)行。自耦變壓器減壓起動(dòng)適用于容量較大的電動(dòng)機(jī)的不頻繁起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以通過(guò)改變變壓器抽頭的連接位置得到改變。在自耦變壓器減壓起動(dòng)過(guò)程中，起動(dòng)電流與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的比值按變比二次方倍降低。因此，從電網(wǎng)取得同樣大小的起動(dòng)電流，采用自耦變壓器減壓起動(dòng)比采用電阻減壓起動(dòng)產(chǎn)生的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。這種起動(dòng)方法常用于容量較大、正常運(yùn)行為Y聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。其缺點(diǎn)是自耦變壓器價(jià)格較貴，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，體積龐大，不允許頻繁操作。知識(shí)拓展電磁式繼電器電磁式繼電器是應(yīng)用最早同時(shí)也是應(yīng)用最多的一種繼電器。

(b)電流繼電器

(c)中間繼電器(a)電壓繼電器

圖6.4電磁式繼電器實(shí)物圖

電磁式繼電器的結(jié)構(gòu)與原理和接觸器基本相同。電磁式繼電器的典型結(jié)構(gòu)如圖6.5所示。圖6.5所示為電磁機(jī)構(gòu)和觸頭系統(tǒng)組成。按吸引線圈電流的類型，可分為直流電磁式繼電器和交流電磁式繼電器。

按其在電路中的聯(lián)接方式，可分為電流繼電器、電壓繼電器和中間繼電器等。

1-靜觸點(diǎn)2-動(dòng)觸點(diǎn)3-簧片4-銜鐵5-極靴6-空氣氣隙7-反力彈簧8-鐵軛9-線圈10-鐵芯

圖6.5

電磁式繼電器的典型結(jié)構(gòu)

電壓繼電器又分過(guò)電壓繼電器、欠電壓繼電器和零電壓繼電器。(1)過(guò)電壓繼電器在電路中用于過(guò)電壓保護(hù)，當(dāng)其線圈為額定電壓值時(shí)，銜鐵不產(chǎn)生吸合動(dòng)作，只有當(dāng)電壓高于額定電壓105%～120%時(shí)才產(chǎn)生吸合動(dòng)作，當(dāng)電壓降低到釋放電壓時(shí)，觸點(diǎn)復(fù)位。(2)欠電壓繼電器在電路中用于欠電壓保護(hù)，當(dāng)其線圈在額定電壓下工作時(shí)，欠電壓繼電器的銜鐵處于吸合狀態(tài)。1.電磁式電壓繼電器如果電路出現(xiàn)電壓降低，并且低于欠電壓繼電器線圈的釋放電壓時(shí)，其銜鐵打開，觸點(diǎn)復(fù)位，從而控制接觸器及時(shí)切斷電氣設(shè)備的電源。通常，欠電壓繼電器的吸合電壓的整定范圍是額定電壓的30%～50%，釋放電壓的整定范圍是額定電壓的10%～35%。零電壓繼電器是當(dāng)電路電壓降低到5%～25%額定電壓時(shí)釋放，對(duì)電路實(shí)現(xiàn)零電壓保護(hù)。它用于線路的失壓保護(hù)。

電流繼電器除用于電流型保護(hù)的場(chǎng)合外，還經(jīng)常用于按電流原則控制的場(chǎng)合。電流繼電器有欠電流和過(guò)電流繼電器兩種。(1)欠電流繼電器正常工作時(shí)，欠電流繼電器的銜鐵處于吸合狀態(tài)。如果電路中負(fù)載電流過(guò)低，并且低于欠電流繼電器線圈的釋放電流時(shí)，其銜鐵打開，觸點(diǎn)復(fù)位，從而切斷電氣設(shè)備的電源。2.電磁式電流繼電器通常，欠電流繼電器的吸合電流為額定電流值的30%～65%，釋放電流為額定電流值的10%～20%。(2)過(guò)電流繼電器過(guò)電流繼電器線圈在額定電流值時(shí)，銜鐵不產(chǎn)生吸合動(dòng)作，當(dāng)電路發(fā)生過(guò)載或短路故障時(shí)，過(guò)電流繼電器才吸合，吸合后立即使所控制的接觸器或電路分?jǐn)啵缓笞约阂册尫拧＿^(guò)電流繼電器常用于電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中起保護(hù)作用。通常，交流過(guò)電流繼電器的吸合電流整定范圍為額定電流的1.1～4倍，直流過(guò)電流繼電器的吸合電流整定范圍為額定值的0.7～3.5倍。中間繼電器實(shí)質(zhì)上是電壓繼電器，只是觸頭數(shù)量多（一般有8對(duì)），容量也大，起到中間放大（觸頭數(shù)目和電流容量）的作用。3.中間繼電器繼電器在投入運(yùn)行前，必須把它的返回系數(shù)K調(diào)整到控制系統(tǒng)所要求的范圍以內(nèi)。一般整定方法有2種。(1)調(diào)整釋放彈簧的松緊程度：釋放彈簧越緊，反作用力越大，則吸合值和釋放值都增加，返回系數(shù)上升，反之返回系數(shù)下降。這種調(diào)節(jié)為精調(diào)，可以連續(xù)調(diào)節(jié)。但若彈簧太緊，電磁吸力不能克服反作用力，有可能吸不上；彈簧太松，反作用力太小，又不能可靠釋放。4.電磁式繼電器的整定(2)改變非磁性墊片的厚度：非磁性墊片越厚，銜鐵吸合后磁路的氣隙和磁阻增大，釋放值增大，使返回系數(shù)增大；反之釋放值減小，返回系數(shù)減小，采用這種調(diào)整方式，吸合值基本不變。這種調(diào)節(jié)為粗調(diào)，不能連續(xù)調(diào)節(jié)。電磁式繼電器主要包括電流繼電器、電壓繼電器和中間繼電器。選用時(shí)主要依據(jù)繼電器所保護(hù)或所控制對(duì)象對(duì)繼電器提出的要求，如觸頭的數(shù)量、種類，返回系數(shù)，控制電路的電壓、電流、負(fù)載性質(zhì)等。由于繼電器觸頭容量小，所以經(jīng)常將觸頭并聯(lián)使用。有時(shí)為增加觸頭的分?jǐn)嗄芰Γ灿邪延|頭串聯(lián)起來(lái)使用的。

5.電磁式繼電器的選擇電磁式繼電器的圖形符號(hào)如下圖所示。電流繼電器的文字符號(hào)為KI，電壓繼電器的文字符號(hào)為