单台鼠笼式三相异步电动机YΔ启动控制电路设计Word.docx
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单台鼠笼式三相异步电动机YΔ启动控制电路设计Word
摘要
三相异步电动机直接启动时电流较大，在电源变压器容量一定的情况下，会引起电源变压器输出电压下降，影响电动机的本身启动及同一线路其它负载的工作。
单台鼠笼式三相异步电动机Y—Δ启动控制电路的设计，是为了实现鼠笼式三相异步电动机正常运行时可以采用Y—Δ的方式进行启动。
按照这种方式启动时，启动电流和启动转矩均降为直接启动时的1/3。
可以实现电源、电路回路及人身安全的保护。
而换接是靠通电延时计时器的动作，不论负载变化和电网波动，都不会影响通电延时计时器的整定时间，可以按时切换，不会造成起动失误及设备的损坏。
电路图的设计主要包括主回路跟控制回路两部分，电动机Y—Δ的设计可以实现控制回路对主回路的控制作用。
本次设计主要包括电路图的绘制，设计控制电路的现状、发展趋势、计算和元器件的选择，所设计的控制电路的创新点及结论。
电路的现状及发展趋势
电路设计成Y—Δ启动方式，即在启动时将定子绕组接成Y接法，以使得加在每相绕组上的电压降至额定电压的
，因而启动电流就可以减小到直接启动时的1/3，待电动机转速接近额定转速时，再通过开关改接为Δ接法，使电动机在额定电压下运转。
由于电压降为
，启动转矩与电压的平方成正比，所以启动转矩也降为Δ接法直接启动时的1/3。
这种方式的优点是设备比较简单、成本较低、维修方便、启动电流小、可以频繁启动。
由于启动时的转矩较小并且不可以调，所以仅适用于定子正常运行时定子绕组为三角形接法电动机空载或轻载启动。
线路设计思想
Y—△降压起动也称为星形—三角形降压起动，简称星三角降压起动。
这一线路的设计思想仍是按时间原则控制起动过程。
所不同的是，在起动时将电动机定子绕组接成星形，每相绕组承受的电压为电源的相电压（220V），减小了起动电流对电网的影响。
而在其起动后期则按预先整定的时间换接成三角形接法，每相绕组承受的电压为电源的线电压（380V），电动机进入正常运行。
凡是正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，均可采用这种线路。
三角形换接启动控制电路在生产的应用
异步电动机因其结构简单、价格偏于、可靠性高等优点被广泛应用，但在启动过程中电流较大，所以容量大的电动机必须采取一定的方式启动，星三角形换接启动就是一种简单方便的降压启动方式。
对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说，就可以降低启动电流，减轻它对电网的冲击。
这样的启动方式成为星三角减压启动，简称为星三角启动。
启动电流降低了，启动转矩也将为原来按三角形直接启动时的1/3。
由此可见，采用星三角启动方式时，电流特性很好，而转矩特性较差，所以客观存在用于无载或轻载启动的场合，换句话来说，由于启动转矩小，星三角启动的有点还是很明显的，因为基于这个启动原理的星三角启动器，同任何别的减压启动器相比较，其结构简单，价格也最便宜除此之外，星三角启动方式还有一个优点，即当负载轻载时，可以让电动机在星形接法下运行，此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电动机的效率有所提高，并因此节约电力消耗。
Y—△降压起动控制线路：
主要元器件的介绍：
1.主回路部分：
1L1、L2、L3，电源引线；
2QF，空气开关，按照电动机额定电流的1.5～2倍选择；
3KM1、KM2、KM3，交流接触器触头，交流接触器线圈按照电动机额定电流的1.5倍选择；
4FR，热继电器，整定电流覆盖电动机额定电流；
5M，电动机，额定功率为11KW，额定电压为380V，额定转速为1455r/min，额定电流为22.6A；
6电流互感器选用50/5。
2.控制回路部分：
①FR，交流接触器常闭触头；
②SB1、SB2、SB3，按钮开关；
③KM1、KM2、KM3，为各个交流接触器的线圈及触头；
④KT，通电延时计时器。
品名
规格
数量
鼠笼式三相异步电动机
Y160M—4
1台
交流接触器
CJ20-10线圈电压380V
1个
熔断器
RL6-2525A配20A熔体
3个
熔断器
RL6-2525A配2A熔体
2个
热继电器
JR16-20/3
1个
时间继电器
JS7-1A线圈电压380V
2个
按钮
LA10-3H
1个
另：
根据设计及参数的计算，查相关手册知，1mm2导线流过的电流约为3A。
因此，根据所设计线路的需要看，主回路线路选用4mm2的铜导线，控制回路线路选用1.5mm2的铜导线。
元器件明细表
相关计算：
电动机数据：
额定电压UN=380V，额定电流IN=22.6A，额定功率PN=11KW，额定转速
=1460r/min，效率ηN=88%，功率因数
转差率：
额定转矩：
得P1=12.5KW
启动时
所以
得实际启动电流:
因为：
所以满压启动转矩
最大转矩
星型接法的启动转矩=158.29/3
=52.76
控制电路分析如下：
1、合上空气开关QF引入三相电源。
2、按下启动按钮SB2，交流接触器KM1线圈回路通电吸合并通过自己的辅助常开触点自锁，其主触头闭合接通电动机三相电源，时间继电器KT线圈也通电吸合并开始计时，交流接触器KM3线圈通过时间继电器的延时断开接点通电吸合，KM3的主触头闭合将电动机的尾端连接，电动机定子绕组成Y形连接，这是电动机在Y形接法下降压启动。
3、当时间继电器KT整定时间到时后，其延时常开触点打开，交流接触器KM3线圈回路断电，主触点打开定子绕组尾端的接线，KM3的辅助常闭触点闭合为KM2线圈的通电做好准备。
4、时间继电器KT动作使，其延时常开触点闭合，接通KM2线圈回路，使得KM2通电吸合并通过自己的辅助常开触点自锁，KM2主触头闭合将定子绕组接成三角形，电动机在△接法下运行。
5、电动机的过载保护由热继电器FR完成
6、线路中的互锁环节有：
KM2常闭触点接入KM3线圈回路。
KM3常闭触点接入KM2线圈回路。
7、空气开关下面的电流互感器和电流表，是为了测量电动机电流，便于监视电动机的运行情况。
安装注意事项：
1、Y－△降压启动电路，只适用于△形接线，380V的鼠笼异步电动机。
不可用于Y形接线的电动机应为启动时已是Y形接线，电动机全压启动，当转入△形运行时，电动机绕组会应电压过高而烧毁。
2、接线时应先将电动机接线盒的连接片拆除。
3、接线时应特别注意电动机的首尾端接线相序不可有错，如果接线有错，在通电运行会出现启动时电动机左转，运行时电动机右转，应为电动机突然反转电流剧增烧毁电动机或造成掉闸事故。
4、如果需要调换电动机旋转方向，应在电源开关负荷侧调电源线为好，这样操作不容易造成电动机首尾端接线错误。
5、起动时间；
起动时间过短；起动时间过短电动机的转速还为提起来，这时如果切换到运行，电动机的启动电流还会很大，造成电压波动。
起动时间过长；起动时间过长电动机的转速随以转起来，但因起动时间过长，电动机会应低电压大电流电动机发热烧毁。
起动时间调整；为了防止起动时间过短或过长，时间继电器的初步时间确定一般按电动机功率1KW约0.6~0.8秒整定。
6、电动机Y－△降压启动电路，由于启动力矩只有原来的，所以只适用于轻载或空载的电动机。
常见故障：
1、Y启动过程正常，但按下SB3后电动机发出异常声音转速也急剧下降，这是为什么？
分析现象：
接触器切换动作正常，表明控制电路接线无误。
问题出现在接上电动机后，从故障现象分析，很可能是电动机主回路接线有误，使电路由Y接转到△接时，送入电动机的电源顺序改变了，电动机由正常启动突然变成了反序电源制动，强大的反向制动电流造成了电动机转速急剧下降和异常声音。
处理故障：
核查主回路接触器及电动机接线端子的接线顺序。
2、线路空载试验工作正常，接上电动机试车时，一起动电动机，电动机就发出异常声音，转子左右颤动，立即按SB1停止，停止时KM2和KM3的灭弧罩内有强烈的电弧现象。
这是为什么？
分析现象：
空载试验时接触器切换动作正常，表明控制电路接线无误。
问题出现在接上电动机后，从故障现象分析是由于电动机缺相所引起的。
电动机在Y起动时有一相绕组为接入电路，电动机造成单相启动，由于缺相绕组不能形成旋转磁场，使电动机转轴的转向不定而左右颤动。
处理故障：
检查接触器接点闭合是否良好，接触器及电动机端子的接线是否紧固。
3、空载试验时，一按起动按钮SB2，KM2合KM3就噼叭噼把切换不能吸合。
这是为什什么？
分析故障：
以启动KM2和KM3就反复切换动作，说明时间继电器没有延时动作，一按SB2起动按钮，时间继电器线圈得电吸合，接点也立即动作，造成了KM2和KM3的相互切换，不能正常启动。
分析问题出现在时间继电器的接点上。
处理故障；检查时间继电器的接线，发现时间继电器的接点使用错误，接到时间继电器的瞬动接点上了，所以一通电接点就动作，将线路改接到时间继电器的延时接点上故障排除。
（时间继电器往往有一对延时动作接点，还有一对瞬时动作接点，接线前应认真检查时间继电器的接点的使用要求。
）
心得体会
通过这一次与企业合作的课程设计，使自已对有了一个很大的提高，既巩固以前所学的知识又掌握了新的课外内容，扩展了自己的视野。
在设计实践过程中发现了自己不少的不足，只有以为单独设计能够完成任务，但当实践中发现自己的力量是多么的渺小，最后和大家一起并一步步的改进所设计的电路，计算跟查相关技术手册，选择合适的电路元器件，最终完成了老师交给我们的任务。
感谢大家的帮助，时间虽然短暂，但已经深深地感受到团队的力量。
参考文献
许实章.第三版.电机学.机械工业出版社1996:
105-221
顾绳谷.第二版.电机及拖动基础.机械工业出版社1997:
2-225.
GB/T17564.4-2009
（本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。
请预览后才下载，期待您的好评与关注！
）
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