三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與制動(dòng)控制電路

1、 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與制動(dòng)控制電路 （一）三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng) 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用全壓直接起動(dòng)時(shí)，控制線(xiàn)路簡(jiǎn)單，維修工作量較少。但是，并不是所有異步電動(dòng)機(jī)在任何情況下都可以采用全壓起動(dòng)。這是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī) 的全壓起動(dòng)電流一般可達(dá)額定電流的4-7倍。較大容量的鼠籠電機(jī)（大于10KW）因?yàn)槠饎?dòng)電流大，應(yīng)采用減壓?jiǎn)?dòng)。過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)降低電動(dòng)機(jī)壽命，由于電樞電流和電壓成正比，所以降低電壓可以減少啟動(dòng)電流，從而減少對(duì)線(xiàn)路電壓的影響，以免變壓器二次電壓大幅度下降。起動(dòng)時(shí)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，待啟動(dòng)后全壓使其正常工作；一、定子串電阻降壓起動(dòng)控制 在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，常在三相定子電路中串

2、接電阻（或電抗）來(lái)降低定子繞組上的電壓，使電動(dòng)機(jī)在降低了的電壓下起動(dòng)，以達(dá)到限制起動(dòng)電流的目的。一旦電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，切除串聯(lián)電阻（或電抗），使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓正常運(yùn)行 。 控制過(guò)程： 按SB2后 KM1得電（電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)） ,KT 得電延時(shí)后 KM2得電（短接電阻，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行） 按SB1，KM2斷電，其主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停車(chē)。 串電阻起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是控制線(xiàn)路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，動(dòng)作可靠，提高了功率因數(shù)，有利于保證電網(wǎng)質(zhì)量。但是，由于定子串電阻降壓起動(dòng)，起動(dòng)電流隨定子電壓成正比下降， 而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩則按電壓下降比例的平方倍下降。同時(shí)，每次起動(dòng)都要消耗大量的電能。因此，三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采

3、用電阻降壓的起動(dòng)方法，僅適用于要求起動(dòng)平穩(wěn)的中小容量電動(dòng)機(jī)以及起動(dòng)不頻繁的場(chǎng)合。大容量電動(dòng)機(jī)多采用串電抗降壓起動(dòng)。 二、星型三角形降壓起動(dòng)控制線(xiàn)路 Y降壓起動(dòng)的原理：把正常運(yùn)行時(shí)，定子繞組應(yīng)作三角形聯(lián)接的籠型異步電動(dòng)機(jī)在起 動(dòng)時(shí)接成Y形，起動(dòng)電壓從380V220V，從而減小起動(dòng)電流。待轉(zhuǎn)速上升后，再改接成聯(lián)結(jié)，投入正常運(yùn)行。這是一種最常用的降壓起動(dòng)。 （起動(dòng)電壓） （起動(dòng)轉(zhuǎn)矩） （起動(dòng)電流）UUY31MMY31IIY31工作原理： 按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線(xiàn)圈得電，電動(dòng)機(jī)M接入電源。同時(shí)，時(shí)間繼電器KT及接觸器KM2線(xiàn)圈得電。接觸器KM2線(xiàn)圈得電，其常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M定子繞組在星

4、形連接下運(yùn)行。KM2的常閉輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，保證了接觸器KM3不得電。 時(shí)間繼電器KT的常開(kāi)觸點(diǎn)延時(shí)閉合；常閉觸點(diǎn)延時(shí)繼開(kāi)，切斷KM2線(xiàn)圈電源，其主觸點(diǎn)斷開(kāi)而常閉輔助觸點(diǎn)閉合。 接觸器KM3線(xiàn)圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，使電動(dòng)機(jī)M由星形起動(dòng)切換為三角形運(yùn)行。 按SB1 輔助電路斷電 各接觸器釋放 電動(dòng)機(jī)斷電停車(chē) ,線(xiàn)路在KM2與KM3之間設(shè)有輔助觸點(diǎn)聯(lián)鎖，防止它們同時(shí)動(dòng)作造成短路；此外，線(xiàn)路轉(zhuǎn)入三角接運(yùn)行后，KM3的常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，切除時(shí)間繼電器KT、接觸器KM2,避免KT、KM2線(xiàn)圈長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而空耗電能，并延長(zhǎng)其壽命。 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用Y降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于：定子繞組星形接法時(shí)，起動(dòng)電壓為直接采用

5、三角形接法時(shí)的1/1.732，起動(dòng)電流為三角形接法時(shí)的1/3， 因而起動(dòng)電流特性好，線(xiàn)路較簡(jiǎn)單，投資少。其缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為三角形接法的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差。所以該線(xiàn)路適用于輕載或空載起動(dòng)的場(chǎng)合。 三、自耦變壓器降壓起動(dòng) 在自耦變壓器降壓起動(dòng)的控制線(xiàn)路中，限制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流是依靠自耦變壓器的降壓作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。自耦變壓器的一次側(cè)和電源相接，自耦變壓器的二次側(cè)與電動(dòng)機(jī)相 聯(lián)。自耦變壓器的次級(jí)一般有3個(gè)抽頭，可得到3種數(shù)值不等的電壓。使用時(shí)，可根據(jù)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求靈活選擇。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組得到的電壓是 自耦變壓器的二次電壓，一旦起動(dòng)完畢，自耦變壓器便被切除，電動(dòng)機(jī)直接接至電源，即

6、得到自耦變壓器的一次電壓，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓運(yùn)行。 線(xiàn)路工作原理： 閉合開(kāi)關(guān)QS,起動(dòng) 按下按鈕SB2，KM1和時(shí)間繼電器KT同時(shí)得電，KM1常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)經(jīng)星形連接的自耦變壓器接至電源降壓起動(dòng)。 時(shí)間繼電器KT經(jīng)一定時(shí)間到達(dá)延時(shí)值，其常開(kāi)延時(shí)觸點(diǎn)閉合，中間繼電器KA得電并自鎖，KA的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使接觸器KM1線(xiàn)圈失電，KM1主觸點(diǎn)斷 開(kāi)，將自耦變壓器從電網(wǎng)切除,KM1常開(kāi)輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)，KT線(xiàn)圈失電，KM1常閉觸點(diǎn)恢復(fù)閉合，在KM1失電后，使接觸器KM2線(xiàn)圈得電，KM2的主觸點(diǎn) 閉合，將電動(dòng)機(jī)直接接入電源，使之在全電壓下正常運(yùn)行。 在自耦變壓器降壓起動(dòng)過(guò)程中，起動(dòng)電流與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的比值按

7、變比平方倍降低。在獲得同樣起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的情況下，采用自耦變壓器降壓起動(dòng)從電網(wǎng)獲取的電流，比采 用電阻降壓起動(dòng)要小得多，對(duì)電網(wǎng)電流沖擊小，功率損耗小。所以自耦變壓器被稱(chēng)之為起動(dòng)補(bǔ)償器。換句話(huà)說(shuō)，若從電網(wǎng)取得同樣大小的起動(dòng)電流，采用自耦變壓器 降壓起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這種起動(dòng)方法常用于容量較大、正常運(yùn)行為星形接法的電動(dòng)機(jī)。其缺點(diǎn)是自耦變壓器價(jià)格較貴，相對(duì)電阻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，且 是按照非連續(xù)工作制設(shè)計(jì)制造的，故不允許頻繁操作。 （二）三相繞線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制 三相繞線(xiàn)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組可以通過(guò)滑環(huán)串電阻以達(dá)到減少起動(dòng)電流、提高轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的。在一般要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高的場(chǎng)合，繞

8、線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。 按照繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組在起動(dòng)過(guò)程中串接的裝置不同，分為串電阻起動(dòng)和串頻敏變阻器起動(dòng)兩種控制電路。 一、頻敏變阻器的工作原理： 頻敏變阻器實(shí)際上是一個(gè)特殊的三相鐵芯電抗器，它有一個(gè)三柱鐵芯，每個(gè)柱上有一個(gè)繞組，三相繞組一般接成星形。頻敏變阻器的阻抗隨著電流頻率的變化而有明 顯的變化電流頻率高時(shí)，阻抗值也高，電流頻率低時(shí)，阻抗值也低。頻敏變阻器的這一頻率特性非常適合于控制異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率 最大。電阻與電抗最大,電動(dòng)機(jī)可以獲得較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)后，隨著轉(zhuǎn)速的提高轉(zhuǎn)子電流頻率逐漸降低，等效電阻 和電抗都自動(dòng)減小，所以電動(dòng)機(jī)可以近似地

9、得到恒轉(zhuǎn)矩特性，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)啟動(dòng)。啟動(dòng)完畢后，頻敏變阻器應(yīng)短路切除。二、啟動(dòng)電路原理： 啟動(dòng)過(guò)程可分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制。由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA完成。 1、自動(dòng)控制 合上空氣開(kāi)關(guān)Q接通三相電源。 將SA板向自動(dòng)位置，按SB2交流接觸器KM1線(xiàn)圈得電并自鎖，主觸頭閉合，動(dòng)機(jī)定子接入三相電源開(kāi)始啟動(dòng)。（此時(shí)頻敏變阻器串入轉(zhuǎn)子回路）。 此時(shí)時(shí)間繼電器KT也通電并開(kāi)始計(jì)時(shí)，達(dá)到整定時(shí)間后KT的延時(shí)閉合的常開(kāi)接點(diǎn)閉合，接通了中間繼電器KA線(xiàn)圈回路，KA其常開(kāi)接點(diǎn)閉合，使接觸器KM2 線(xiàn)圈回路得電，KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，將頻敏變阻器短路切除，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。 線(xiàn)路過(guò)載保護(hù)的熱繼電器接在電流互感器二次側(cè)，這是因

10、為電動(dòng)機(jī)容量大。為了提高熱繼電器的靈敏的度和可靠性，故接入電流互感器的二次側(cè)。v 另外在啟動(dòng)期間，中間繼電器KA的常閉接點(diǎn)將繼電器的熱元件短接，是為了防止啟動(dòng)電流大引起熱元件誤動(dòng)作。在進(jìn)入運(yùn)行期間KA常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，熱元件接入電流互感器二次回路進(jìn)行過(guò)載保護(hù). 2、手動(dòng)控制 合上空氣開(kāi)關(guān)Q接通三相電源 將SA搬至手動(dòng)位置 按下啟動(dòng)按鈕SB2, 接觸器KM1線(xiàn)圈得電，吸合并自鎖，主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)帶頻敏變阻器啟動(dòng)。 待轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速或觀(guān)察電流表接近額定電流時(shí)，按下按鈕SB3中間繼電器KA線(xiàn)圈得電吸合并自鎖，KA的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合接通KM2線(xiàn)圈回路，KM2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合將頻敏變阻器短路切除。 KA的常閉觸

11、點(diǎn)斷開(kāi)，將熱元件接入電流互感器二次回路進(jìn)行過(guò)載保護(hù) （二）轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)控制 串接在三相轉(zhuǎn)子繞組中的起動(dòng)電阻一般都接成星形。起動(dòng)前，起動(dòng)電阻全部接入，起動(dòng)過(guò)程中將電阻依次短接，起動(dòng)結(jié)束時(shí)，轉(zhuǎn)子電阻全部被短接。短接起動(dòng)電阻的方式有不平衡短接法和平衡短接法兩種。在此介紹接觸器控制的平衡短接法起動(dòng)控制電路。在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中，采用逐段短接電阻，會(huì)使電流及轉(zhuǎn)矩突然增大，產(chǎn)生較大的機(jī)械沖擊。在華新武穴公司行車(chē)與浮吊都是采用的這種起動(dòng)方式?？刂圃恚?合上空開(kāi)接通電源 按下起動(dòng)按鈕SB2，KM1線(xiàn)圈得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子接入三段電阻起動(dòng)，同時(shí)KT1得電動(dòng)作，當(dāng)延時(shí)時(shí)間到，KM2線(xiàn)圈得電并自鎖，KM2主觸

12、頭閉合，短接電阻R1，KM2常開(kāi)觸頭閉合，KT2得電，當(dāng)延時(shí)時(shí)間到延時(shí)閉合觸頭閉合，KM3線(xiàn)圈得電并自鎖，短接R2， KM3常開(kāi)觸頭閉合，KT3得電，當(dāng)延時(shí)時(shí)間到延時(shí)閉合觸頭閉合， KM4線(xiàn)圈得電并自鎖，短接R3，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程結(jié)束。閉點(diǎn)串聯(lián)起電路檢測(cè)保護(hù)作用。三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制 三相異步電動(dòng)機(jī)脫離電源，由于慣性的作用，轉(zhuǎn)子要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能完全停止旋轉(zhuǎn)，由于生產(chǎn)機(jī)械工藝的要能迅速停車(chē)。一般采取的制動(dòng)方法有兩大類(lèi)：機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。機(jī)械制動(dòng)是利用電磁抱閘等機(jī)械裝置來(lái)強(qiáng)迫電動(dòng)機(jī)迅速停車(chē)；電氣制動(dòng)是使電動(dòng)機(jī)工作在制動(dòng)狀態(tài)，使電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反，從而起制動(dòng)作用。電氣制

13、動(dòng)包括反接制動(dòng)和能耗制動(dòng)。 一、反接制動(dòng)控制電路 電源反接制動(dòng)即改變電動(dòng)機(jī)電源的相序，使定子繞組產(chǎn)生反向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子迅速降速。為防止轉(zhuǎn)子降速后反向起動(dòng)，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)迅速切斷電源。另外轉(zhuǎn)子與突然反向的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度接近于兩倍的同步轉(zhuǎn)速，所以繞組中流過(guò)的反接制動(dòng)電流相當(dāng)于全電壓起動(dòng)時(shí)的電流的兩倍。 為了減小沖擊電流，通常在電動(dòng)機(jī)主電路中串接電阻來(lái)限制反接制動(dòng)電流。反接制動(dòng)特點(diǎn)：制動(dòng)迅速，效果好沖擊大，通常僅適應(yīng)于10KW以下的小容量電機(jī)。為免引起反向起動(dòng)，采用速度繼電器來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，一般轉(zhuǎn)速在1203000r/min動(dòng)作，當(dāng)轉(zhuǎn)速低于100r/mi

14、n時(shí)觸頭復(fù)位。 起動(dòng)時(shí)按下SB2，接觸器KM1得電并自鎖，電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)。在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí) ，速度繼電器KS的常開(kāi)觸頭閉合，為反接制動(dòng)做好了準(zhǔn)備。停車(chē)時(shí)，按下停止按鈕SB1，KM1斷電，電動(dòng)機(jī)脫離電源，由于慣性，電機(jī)的轉(zhuǎn)速還很高， KS的常開(kāi)觸頭閉合，反接制動(dòng)接觸器KM2得電，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入反接制動(dòng)狀態(tài)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近于零時(shí)（轉(zhuǎn)速小于100r/min），速度繼電器 的常開(kāi)觸頭復(fù)位，KM2斷電，反接制動(dòng)結(jié)束。 二、能 耗制動(dòng)就是將運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)，從交流電源上切除并立即接通直流電源，在定子繞組接通直流電源時(shí)，直流電流會(huì)在定子內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)靜止的直流磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子因慣性在 磁場(chǎng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)有感應(yīng)電流流過(guò)。并與恒定磁場(chǎng)相互作用消耗電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣性能量產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使電動(dòng)機(jī)迅速減速，最后停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 控制原理： 合上空氣開(kāi)關(guān)QF接通三電源 按下啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線(xiàn)圈通電并自鎖，主觸頭閉合電動(dòng)機(jī)接入三相電源而啟動(dòng)運(yùn)行。 當(dāng)需要停止時(shí)，按下停止按鈕SB1，KM1線(xiàn)圈斷電，其主觸頭全部釋放電動(dòng)機(jī)脫離電源。 此時(shí)，接觸器KM2和時(shí)間繼電器KT線(xiàn)圈通電并自鎖，KT開(kāi)始計(jì)時(shí)KM2主觸點(diǎn)閉合將直流電源接入電動(dòng)機(jī)定子繞組，電動(dòng)機(jī)在能耗制動(dòng)下迅速停車(chē)。 另外，時(shí)間繼電器KT的常閉觸點(diǎn)延時(shí)斷開(kāi)時(shí)接觸器KM2線(xiàn)圈斷電，KM2常開(kāi)觸點(diǎn)斷