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3.3 三相异步电动机的启动控制

三相异步电动机具有结构简单、运行可靠、坚固耐用、价格便宜、维修方便等一系列优点,因此,在工矿企业中异步电动机得到广泛应用。三相异步电动机的控制电路大多由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成。通常,三相异步电动机的启动有全压直接启动方式和降压启动方式。

3.3.1 鼠笼式异步电动机的全压启动控制

在变压器容量允许的情况下,鼠笼式异步电动机应该尽可能采用全压直接启动,即启动时将电动机的定子绕组直接接在交流电源上,电动机在额定电压下直接启动。直接启动既可以提高控制电路的可靠性,又可以减少电器的维修工作量。

1.单向长动控制电路

三相鼠笼式电动机单方向长时间转动控制是一种最常用、最简单的控制电路,能实现对电动机的启动、停止的自动控制。单向长动控制的电路即图3-3所示的启动-保护-停止电路。

2.单向点动控制电路

生产机械在正常工作时需要长动控制,但在试车或进行调整工作时,就需要点动控制,点动控制也称为短车控制或点车控制。例如桥式吊车需要经常作调整运动,点动控制是必不可少的。点动的含义是:操作者按下启动按钮后,电动机启动运转,松开按钮时,电动机就停止转动,即点一下,动一下,不点则不动。如图3-4(a)是最基本的点动控制电路;图3-4(b)是采用中间继电器KA实现点动与长动的控制电路。

3.3.2 鼠笼式异步电动机的降压启动控制

鼠笼式异步电动机采用全压直接启动时,控制电路简单,但是异步电动机的全压启动电流一般可达额定电流的4~7倍,过大的启动电流会降低电动机寿命,使变压器二次电压大幅度下降,会减小电动机本身的启动转矩,甚至使电动机无法启动,过大的电流还会引起电源电压波动,影响同一供电网路中其他设备的正常工作。

判断一台电动机能否全电压启动的一般规定:电动机容量在10kW以下者,可直接启动;10kW以上的异步电动机是否允许直接启动,要根据电动机容量和电源变压器容量的经验公式估计:

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式中, I q 为电动机的全电压启动电流(A); I e 为电动机的额定电流(A)。

若计算结果满足上述经验公式,则可以全电压启动;否则,应考虑采用降压启动。有时,为了限制和减少启动转矩对机械设备的冲击作用,允许全电压启动的电动机采用降压启动方式。

1.自耦变压器的降压启动控制电路

自耦变压器又称为启动补偿器。电动机启动时,定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压,一旦启动完毕,自耦变压器便被切除,电动机进入全电压运行状态。自耦变压器的次级一般有3个抽头,可得到3种数值不等的电压,使用时可根据启动电流和启动转矩的要求灵活选择。

自耦变压器降压启动的原理:采用时间继电器来完成自耦变压器的降压启动过程的切除。由于时间继电器的延时可以较为准确地整定,当时间继电器延时时间到,切除自耦变压器,结束启动过程。这种使用时间继电器控制电路中各电器的动作顺序,称为时间原则控制电路。自耦变压器降压启动控制电路如图3-8所示。

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图3-8 自耦变压器降压启动控制电路

在自耦变压器降压启动过程中,启动电流与启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启动电流,采用自耦变压器降压启动比采用电阻降压启动产生较大的启动转矩。这种启动方法常用于容量较大、正常运行且采用星形连接法的电动机。其缺点是自耦变压器价格较贵,结构相对复杂,体积庞大,不允许频繁操作。

2.星形-三角形降压启动控制电路

星形-三角形降压启动是在启动时将电动机定子绕组连接成星形,每相绕组承受的电压为电源的相电压(220V),在启动结束时换成三角形连接法,每相绕组承受的电压为电源线电压(380V),电动机进入正常运行状态。

凡是正常运行时定子绕组连接成三角形的鼠笼式异步电动机,均可采用这种电路。星形-三角形降压启动的自动控制电路如图3-9所示。

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图3-9 星形-三角形降压启动控制电路

星形-三角形降压启动的工作原理:按下启动按钮SB2:

(1)接触器KM1线圈通电,电动机M接入电源。

(2)接触器KM2线圈通电,其常开触点闭合,星形启动,辅助触点断开,保证了接触器KM3不通电。

(3)时间继电器KT线圈通电,经过一定时间延时,常闭触点断开,切断KM2线圈电源。

(4)KM2主触点断开,KM2常闭辅助触点闭合,KT常开触点闭合,接触器KM3线圈通电,KM3主触点闭合,使电动机M由星形启动切换为三角形运行。

按下停止按钮SB1,切断控制电路电源,电动机M停止运转。

三相鼠笼式异步电动机采用星形-三角形降压启动的优点是定子绕组星形连接法时,启动电压为直接采用三角形连接法时的1/ img ,启动电流为三角形接法时的1/3,因而启动电流特性好,电路较简单,投资少。其缺点是启动转矩也相应下降为三角形接法的1/3,转矩特性差。本电路适用于轻载或空载启动的场合,应当强调指出,星形-三角形连接时要注意其旋转方向的一致性。

除了上述两种降压启动方法,还有其他降压启动的方法:延边三角形降压启动和定子串联电阻降压启动。这两种方法目前已经很少采用,因此不做介绍。 ZH3NUCq68aihXR1PZ8XTagJVpysWcearGQIULri18IXzmENMgnBfKtbFu32tSLi0

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