三相異步電動機的起動與制動控制電路

1、 三相異步電動機的起動與制動控制電路 （一）三相籠型異步電動機降壓起動 鼠籠式異步電動機采用全壓直接起動時，控制線路簡單，維修工作量較少。但是，并不是所有異步電動機在任何情況下都可以采用全壓起動。這是因為異步電動機 的全壓起動電流一般可達額定電流的4-7倍。較大容量的鼠籠電機（大于10KW）因為起動電流大，應(yīng)采用減壓啟動。過大的起動電流會降低電動機壽命，由于電樞電流和電壓成正比，所以降低電壓可以減少啟動電流，從而減少對線路電壓的影響，以免變壓器二次電壓大幅度下降。起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，待啟動后全壓使其正常工作；一、定子串電阻降壓起動控制 在電動機起動過程中，常在三相定子電路中串

2、接電阻（或電抗）來降低定子繞組上的電壓，使電動機在降低了的電壓下起動，以達到限制起動電流的目的。一旦電動機轉(zhuǎn)速接近額定值時，切除串聯(lián)電阻（或電抗），使電動機進入全電壓正常運行 。 控制過程： 按SB2后 KM1得電（電動機串電阻啟動） ,KT 得電延時后 KM2得電（短接電阻，電動機正常運行） 按SB1，KM2斷電，其主觸點斷開，電動機停車。 串電阻起動的優(yōu)點是控制線路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，動作可靠，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，起動電流隨定子電壓成正比下降， 而起動轉(zhuǎn)矩則按電壓下降比例的平方倍下降。同時，每次起動都要消耗大量的電能。因此，三相鼠籠式異步電動機采

3、用電阻降壓的起動方法，僅適用于要求起動平穩(wěn)的中小容量電動機以及起動不頻繁的場合。大容量電動機多采用串電抗降壓起動。 二、星型三角形降壓起動控制線路 Y降壓起動的原理：把正常運行時，定子繞組應(yīng)作三角形聯(lián)接的籠型異步電動機在起 動時接成Y形，起動電壓從380V220V，從而減小起動電流。待轉(zhuǎn)速上升后，再改接成聯(lián)結(jié)，投入正常運行。這是一種最常用的降壓起動。 （起動電壓） （起動轉(zhuǎn)矩） （起動電流）UUY31MMY31IIY31工作原理： 按下起動按鈕SB2，接觸器KM1線圈得電，電動機M接入電源。同時，時間繼電器KT及接觸器KM2線圈得電。接觸器KM2線圈得電，其常開主觸點閉合，電動機M定子繞組在星

4、形連接下運行。KM2的常閉輔助觸點斷開，保證了接觸器KM3不得電。 時間繼電器KT的常開觸點延時閉合；常閉觸點延時繼開，切斷KM2線圈電源，其主觸點斷開而常閉輔助觸點閉合。 接觸器KM3線圈得電，其主觸點閉合，使電動機M由星形起動切換為三角形運行。 按SB1 輔助電路斷電 各接觸器釋放 電動機斷電停車 ,線路在KM2與KM3之間設(shè)有輔助觸點聯(lián)鎖，防止它們同時動作造成短路；此外，線路轉(zhuǎn)入三角接運行后，KM3的常閉觸點分?jǐn)啵谐龝r間繼電器KT、接觸器KM2,避免KT、KM2線圈長時間運行而空耗電能，并延長其壽命。 三相鼠籠式異步電動機采用Y降壓起動的優(yōu)點在于：定子繞組星形接法時，起動電壓為直接采用

5、三角形接法時的1/1.732，起動電流為三角形接法時的1/3， 因而起動電流特性好，線路較簡單，投資少。其缺點是起動轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)下降為三角形接法的1/3，轉(zhuǎn)矩特性差。所以該線路適用于輕載或空載起動的場合。 三、自耦變壓器降壓起動 在自耦變壓器降壓起動的控制線路中，限制電動機起動電流是依靠自耦變壓器的降壓作用來實現(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)與電動機相 聯(lián)。自耦變壓器的次級一般有3個抽頭，可得到3種數(shù)值不等的電壓。使用時，可根據(jù)起動電流和起動轉(zhuǎn)矩的要求靈活選擇。電動機起動時，定子繞組得到的電壓是 自耦變壓器的二次電壓，一旦起動完畢，自耦變壓器便被切除，電動機直接接至電源，即

6、得到自耦變壓器的一次電壓，電動機進入全電壓運行。 線路工作原理： 閉合開關(guān)QS,起動 按下按鈕SB2，KM1和時間繼電器KT同時得電，KM1常開主觸點閉合，電動機經(jīng)星形連接的自耦變壓器接至電源降壓起動。 時間繼電器KT經(jīng)一定時間到達延時值，其常開延時觸點閉合，中間繼電器KA得電并自鎖，KA的常閉觸點斷開，使接觸器KM1線圈失電，KM1主觸點斷 開，將自耦變壓器從電網(wǎng)切除,KM1常開輔助觸點斷開，KT線圈失電，KM1常閉觸點恢復(fù)閉合，在KM1失電后，使接觸器KM2線圈得電，KM2的主觸點 閉合，將電動機直接接入電源，使之在全電壓下正常運行。 在自耦變壓器降壓起動過程中，起動電流與起動轉(zhuǎn)矩的比值按

7、變比平方倍降低。在獲得同樣起動轉(zhuǎn)矩的情況下，采用自耦變壓器降壓起動從電網(wǎng)獲取的電流，比采 用電阻降壓起動要小得多，對電網(wǎng)電流沖擊小，功率損耗小。所以自耦變壓器被稱之為起動補償器。換句話說，若從電網(wǎng)取得同樣大小的起動電流，采用自耦變壓器 降壓起動會產(chǎn)生較大的起動轉(zhuǎn)矩。這種起動方法常用于容量較大、正常運行為星形接法的電動機。其缺點是自耦變壓器價格較貴，相對電阻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，且 是按照非連續(xù)工作制設(shè)計制造的，故不允許頻繁操作。 （二）三相繞線異步電動機起動控制 三相繞線異步電機的轉(zhuǎn)子繞組可以通過滑環(huán)串電阻以達到減少起動電流、提高轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)和起動轉(zhuǎn)矩的目的。在一般要求起動轉(zhuǎn)矩較高的場合，繞

8、線轉(zhuǎn)子異步電動機得到了廣泛的應(yīng)用。 按照繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子繞組在起動過程中串接的裝置不同，分為串電阻起動和串頻敏變阻器起動兩種控制電路。 一、頻敏變阻器的工作原理： 頻敏變阻器實際上是一個特殊的三相鐵芯電抗器，它有一個三柱鐵芯，每個柱上有一個繞組，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，阻抗值也高，電流頻率低時，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機的啟動過程。啟動時，轉(zhuǎn)子電流頻率 最大。電阻與電抗最大,電動機可以獲得較大起動轉(zhuǎn)矩。啟動后，隨著轉(zhuǎn)速的提高轉(zhuǎn)子電流頻率逐漸降低，等效電阻 和電抗都自動減小，所以電動機可以近似地

9、得到恒轉(zhuǎn)矩特性，實現(xiàn)了電動機的無級啟動。啟動完畢后，頻敏變阻器應(yīng)短路切除。二、啟動電路原理： 啟動過程可分為自動控制和手動控制。由轉(zhuǎn)換開關(guān)SA完成。 1、自動控制 合上空氣開關(guān)Q接通三相電源。 將SA板向自動位置，按SB2交流接觸器KM1線圈得電并自鎖，主觸頭閉合，動機定子接入三相電源開始啟動。（此時頻敏變阻器串入轉(zhuǎn)子回路）。 此時時間繼電器KT也通電并開始計時，達到整定時間后KT的延時閉合的常開接點閉合，接通了中間繼電器KA線圈回路，KA其常開接點閉合，使接觸器KM2 線圈回路得電，KM2的常開觸點閉合，將頻敏變阻器短路切除，啟動過程結(jié)束。 線路過載保護的熱繼電器接在電流互感器二次側(cè)，這是因

10、為電動機容量大。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 另外在啟動期間，中間繼電器KA的常閉接點將繼電器的熱元件短接，是為了防止啟動電流大引起熱元件誤動作。在進入運行期間KA常閉觸點斷開，熱元件接入電流互感器二次回路進行過載保護. 2、手動控制 合上空氣開關(guān)Q接通三相電源 將SA搬至手動位置 按下啟動按鈕SB2, 接觸器KM1線圈得電，吸合并自鎖，主觸頭閉合電動機帶頻敏變阻器啟動。 待轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速或觀察電流表接近額定電流時，按下按鈕SB3中間繼電器KA線圈得電吸合并自鎖，KA的常開觸點閉合接通KM2線圈回路，KM2的常開觸點閉合將頻敏變阻器短路切除。 KA的常閉觸

11、點斷開，將熱元件接入電流互感器二次回路進行過載保護 （二）轉(zhuǎn)子串電阻起動控制 串接在三相轉(zhuǎn)子繞組中的起動電阻一般都接成星形。起動前，起動電阻全部接入，起動過程中將電阻依次短接，起動結(jié)束時，轉(zhuǎn)子電阻全部被短接。短接起動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控制電路。在電動機的起動過程中，采用逐段短接電阻，會使電流及轉(zhuǎn)矩突然增大，產(chǎn)生較大的機械沖擊。在華新武穴公司行車與浮吊都是采用的這種起動方式?？刂圃恚?合上空開接通電源 按下起動按鈕SB2，KM1線圈得電并自鎖，電動機轉(zhuǎn)子接入三段電阻起動，同時KT1得電動作，當(dāng)延時時間到，KM2線圈得電并自鎖，KM2主觸

12、頭閉合，短接電阻R1，KM2常開觸頭閉合，KT2得電，當(dāng)延時時間到延時閉合觸頭閉合，KM3線圈得電并自鎖，短接R2， KM3常開觸頭閉合，KT3得電，當(dāng)延時時間到延時閉合觸頭閉合， KM4線圈得電并自鎖，短接R3，電動機起動過程結(jié)束。閉點串聯(lián)起電路檢測保護作用。三相異步電動機的制動控制 三相異步電動機脫離電源，由于慣性的作用，轉(zhuǎn)子要經(jīng)過一段時間才能完全停止旋轉(zhuǎn)，由于生產(chǎn)機械工藝的要能迅速停車。一般采取的制動方法有兩大類：機械制動和電氣制動。機械制動是利用電磁抱閘等機械裝置來強迫電動機迅速停車；電氣制動是使電動機工作在制動狀態(tài)，使電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方向與電動機的旋轉(zhuǎn)方向相反，從而起制動作用。電氣制

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

14、n時觸頭復(fù)位。 起動時按下SB2，接觸器KM1得電并自鎖，電動機全壓起動。在電動機正常運行時 ，速度繼電器KS的常開觸頭閉合，為反接制動做好了準(zhǔn)備。停車時，按下停止按鈕SB1，KM1斷電，電動機脫離電源，由于慣性，電機的轉(zhuǎn)速還很高， KS的常開觸頭閉合，反接制動接觸器KM2得電，電動機進入反接制動狀態(tài)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)速接近于零時（轉(zhuǎn)速小于100r/min），速度繼電器 的常開觸頭復(fù)位，KM2斷電，反接制動結(jié)束。 二、能 耗制動就是將運行中的電動機，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，直流電流會在定子內(nèi)產(chǎn)生一個靜止的直流磁場，轉(zhuǎn)子因慣性在 磁場內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電勢有感應(yīng)電流流過。并與恒定磁場相互作用消耗電動機轉(zhuǎn)子慣性能量產(chǎn)生制動力矩，使電動機迅速減速，最后停止轉(zhuǎn)動。 控制原理： 合上空氣開關(guān)QF接通三電源 按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1線圈通電并自鎖，主觸頭閉合電動機接入三相電源而啟動運行。 當(dāng)需要停止時，按下停止按鈕SB1，KM1線圈斷電，其主觸頭全部釋放電動機脫離電源。 此時，接觸器KM2和時間繼電器KT線圈通電并自鎖，KT開始計時KM2主觸點閉合將直流電源接入電動機定子繞組，電動機在能耗制動下迅速停車。 另外，時間繼電器KT的常閉觸點延時斷開時接觸器KM2線圈斷電，KM2常開觸點斷