《电力拖动教材》课题十多速异步电动机控制线路.docx
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《电力拖动教材》课题十多速异步电动机控制线路
由三相异步电动机的转速公式
可知，改变异步电动机转速可通过三种方法来实现：
一是改变电源频率f1；二是改变转差率s；三是改变磁极对数p。
改变异步电动机的磁极对数调速称为变极调速。
变极调速是通过改变定子绕组的连接方式来实现的，它是有级调速，且只适用于笼型异步电动机，常见的多速电动机有双速、三速、四速等几种类型。
多速电动机具有可随负载性质的要求而分级地变换转速，从而达到功率的合理匹配和简化变速系统的特点，适用于需要逐级调速的各种传动机构，主要应用于万能、组合、专用切削机床及矿山冶金、纺织、印染、化工、农机等行业。
一、双速异步电动机定子绕组的连接
双速异步电动机定子绕组的△/YY连接图如图1－113所示。
图中，三相定子绕组接成△形，由三个连接点接出三个出线端U1、V1、W1，从每相绕组的中点各接出一个出线端U2、V2、W2，这样定子绕组共有6个出线端。
通过改变这6个出线端与电源的连接方式，就可以得到两种不同的转速。
a）低速－△接法（4极）b）高速－YY接法（2极）
图1-113双速电动机三相定子绕组△/YY接线图
要使电动机在低速工作时，就把三相电源分别接至定子绕组作△形连接顶点的出线端U1、V1、W1上，另外三个出线端U2、V2、W2空着不接，如图1－113a所示，此时电动机定子绕组接成△形，磁极为4极，同步转速为1500r/min；若要使电动机高速工作，就把三个出线端U1、V1、W1并接在一起，另外三个出线端U2、V2、W2分别接到三相电源上，如图1－113b所示，这时电动机定子绕组接成YY形，磁极为2极，同步转速为3000r/min。
可见，双速电动机高速运转时的转速是低速运转转速的两倍。
值得注意的是，双速电动机定子绕组从一种接法改变为另一种接法时，必须把电源相序反接，以保证电动机的旋转方向不变。
二、双速电动机的控制线路
1.接触器控制双速电动机的控制线路
想一想：
若使如图1－114所示双速电动机低速运转，应按下哪个按钮？
高速运转呢？
叙述线路的工作原理。
图1-114接触器控制双速电动机的电路图
2.时间继电器控制双速电动机的控制线路
用时间继电器控制双速电动机低速启动高速运转的电路图如图1－115所示。
时间继电器KT控制电动机△形启动时间和△－YY的自动换接运转。
图1-115时间继电器控制双速电动机电路图
线路的工作原理如下：
先合上电源开关QS。
△形低速启动运转：
SB1常闭触头先分断
按下SB1
SB1常开触头后闭合KM1线圈得电
KM1自锁触头闭合自锁
KM1主触头闭合电动机M接成△形低速启动运转
KM1两对辅助常闭触头分断对KM2、KM3联锁
YY形高速运转：
按下SB2KT线圈得电KT－1常开触头瞬时闭合自锁经KT整定时间
KM1常开触头均分断
KT-2先分断KM1线圈失电
KM1常闭触头恢复闭合
KT-3后闭合
KM2、KM3主触头闭合电动机M接成YY形高速运转
KM2、KM3线圈得电
KM2、KM3联锁触头分断对KM1联锁
停止时，按下SB3即可。
若电动机只需高速运转时，可直接按下SB2，则电动机△形低速启动后，YY形高速运转。
三、安装与检修时间继电器控制双速电动机的控制线路
1.目的要求
学会安装与检修时间继电器控制双速电动机的控制线路。
2.训练内容
（1）选用工具、仪表及器材根据三相笼型异步电动机的技术数据及如图1－115所示的电路图，选用工具、仪表及器材，并分别填入表1－60和表1－61中。
表1－60工具及仪表
工具
仪表
表1－61器材明细表
代号
名称
型号
规格
数量
M
三相笼型异步电动机
YD112M-4/2
3.3kW/4kW、380V、7.4A/8.6A、△/YY接法、1440r/min或2890r/min
1
QS
电源开关
FU1
熔断器
FU2
熔断器
KM1～KM3
交流接触器
KH1
热继电器
KH2
热继电器
KT
时间继电器
SB1～SB3
按钮
XT
端子板
主电路导线
控制电路导线
按钮线
接地线
电动机引线
控制板
走线槽
紧固体及编码套管
（2）安装训练自编安装步骤，并熟悉其工艺要求，经指导教师审查合格后，开始安装训练。
安装注意事项如下：
1）接线时，注意主电路中接触器KM1、KM2在两种转速下电源相序的改变，不能接错，否则，两种转速下电动机的转向相反，换向时将产生很大的冲击电流。
2）控制双速电动机△形接法的接触器KM1和YY形接法的KM2的主触头不能对换接线，否则不但无法实现双速控制要求，而且会在YY形运转时造成电源短路事故。
3）热继电器FR1、FR2的整定电流及其在主电路中的接线不要搞错。
4）通电试车前，要复验一下电动机的接线是否正确，并测试绝缘电阻是否符合要求。
5）通电试车时，必须有指导教师在现场监护，并用转速表测量电动机的转速。
（3）检修训练
1）故障设置在控制电路或主电路中人为设置电气自然故障两处。
2）故障检修由学生自编检修步骤，经教师审阅合格后进行检修。
其检修注意事项如下：
①检修前，要认真阅读电路图，掌握线路的构成、工作原理及接线方式。
②在排除故障的过程中，故障分析、排除故障的思路和方法要正确。
③工具和仪表使用要正确。
④不能随意更改线路和带电触摸电器元件。
⑤带电检修故障时，必须有教师在现场监护，并要确保用电安全。
3.评分标准
评分标准见表1－39。
一、三速异步电动机定子绕组的连接
三速异步电动机是在双速异步电动机的基础上发展起来的。
它有两套定子绕组，分两层安放在定子槽内，第一套绕组（双速）有七个出线端U1、V1、W1、U3、U2、V2、W2，可作△或YY连接；第二套绕组（单速）有三个出线端U4、V4、W4，只作Y形连接，如图1－116a所示。
当分别改变两套定子绕组的连接方式（即改变磁极对数）时，电动机就可以得到三种不同的转速。
图1-116三速电动机定子绕组接线图
三速异步电动机定子绕组的接线方法如图1－116b、c、d所示和见表1－62。
图中，W1和U3出线端分开的目的是当电动机定子绕组接成Y形中速运转时，避免在△形接法的定子绕组中产生感生电流。
表1－62三速异步电动机定子绕组的接线方法
转速
电源接线
并头
连接方式
L1L2L3
低速
U1V1W1
U3、W1
△
中速
U4V4W4
－
Y
高速
U2V2W2
U1、V1、W1、U3
YY
二、三速电动机的控制线路
1.接触器控制三速电动机的控制线路
图1-117接触器控制三速电动机的电路图
2.时间继电器控制三速电动机的控制线路
用时间继电器控制三速电动机的电路图如图1－118所示。
其中SB1、KM1控制电动机△接法下低速启动运转；SB2、KT1、KM2控制电动机从△接法下低速启动到Y接法下中速运转的自动变换；SB3、KT1、KT2、KM3控制电动机从△接法下低速启动到Y中速过渡到YY接法下高速运转的自动变换。
图1-118时间继电器自动控制三速异步电动机的电路图
线路的工作原理如下：
先合上电源开关QS。
△形低速启动运转：
KM1自锁触头闭合自锁电动机M接成△形低速运转
按下SB1KM1线圈得电KM1主触头闭合
KM1两对辅助常闭触头分断对KM2、KM3联锁
△形低速启动Y中速运转：
SB2常闭触头先分断
按下SB2
SB2常开触头后闭合KT1线圈得电KT1-2、KT1-3未动作
KT1-1瞬时闭合
KM1线圈得电KM1触头动作电动机M接成△形低速启动
经KT1整定时间KT1-2先分断KM1线圈失电KM1触头复位
KM2两对常开触头闭合M接成Y中速
KT1-3后闭合KM2线圈得电KM2主触头闭合运转
KM2两对联锁触头分断对KM1、KM3联锁
△形低速启动Y形中速运转过渡YY形高速运转：
SB3常闭触头先分断
按下SB3
SB3常开触头后闭合KT2线圈得电KT2-2、KT2-3未动作
KT2-1瞬时闭合
KT1-1瞬时闭合KM1线圈得电KM1触头动作M接成△低速启动
KT1线圈得电
KT1-2、KT1-3未动作
经KT1整定时间KT1-2先分断KM1线圈失电KM1触头复位
KT1-3后闭合KM2线圈得电KM2触头动作M接成Y中速过渡
经KT2整定时间KT2-2先分断KM2线圈失电KM2触头复位
KT2-3后闭合KM3、KM4线圈得电
KM3两对常开触头闭合电动机M接成YY形高速运转
KM3、KM4主触头闭合
KM3两对常闭触头分断对KM1联锁
KT1线圈失电KT1触头复位
停止时，按下SB4即可。
三、安装与检修三速异步电动机的控制线路
1.目的要求
学会安装与检修三速异步电动机的控制线路。
2.训练内容
（1）选用工具、仪表及器材根据三速电动机的技术数据及如图1－117所示的电路图，选用工具、仪表及器材，并分别填入表1－63和表1－64中。
表1－63工具及仪表
工具
仪表
表1－64器材明细表
代号
名称
型号
规格
数量
M
三速电动机
YD160M-8/6/2
3.3kW/4kW/5.5kW、380V、10.2A/9.9A/11.6A、△/Y/YY接法、720/960/1440r/min
1
QS
电源开关
FU1
熔断器
FU2
熔断器
KM1～KM4
交流接触器
KH1
热继电器
KH2
热继电器
KH3
热继电器
SB1～SB4
按钮
XT
端子板
主电路导线
控制电路导线
按钮线
接地线
电动机引线
控制板
走线槽
紧固体及编码套管
（2）安装训练自编安装步骤，并熟悉其工艺要求，经指导教师审查合格后，开始安装训练。
安装注意事项如下：
1）主电路接线时，要看清电动机出线端的标记，掌握其接线要点：
△形低速时，U1、V1、W1经KM1接电源，W1、U3并接；Y形中速时，U4、V4、W4经KM2接电源，W1、U3必须断开，空着不接；YY形高速时，U2、V2、W2经KM3接电源，U1、V1、W1、U3并接。
接线要细心，保证正确无误。
2）热继电器FR1、FR2、FR3的整定电流在三种转速下是不同的，调整时不要搞错。
3）通电试车时，要复验一下电动机的接线是否正确，并测试绝缘电阻是否符合要求。
同时必须有指导教师在现场监护，并用转速表测量电动机的转速。
（3）检修训练
1）故障设置在控制电路或主电路中人为设置电气自然故障两处。
2）故障检修由学生自编检修步骤，经教师审阅合格后进行检修。
其检修注意事项参照本课题任务一。
3.评分标准
评分标准见表1－39。
思考与练习1－10
1.三相异步电动机的调速方法有哪三种？
笼型异步电动机的变极调速是如何实现的？
2.双速电动机的定子绕组共有几个出线端？
分别画出双速电动机在低、高速时定子绕组的接线图。
3.三速异步电动机有几套定子绕组？
定子绕组共有几个出线端？
分别画出三速电动机在低、中、高速时定子绕组的接线图。
4.现有一双速电动机，试按下述要求设计控制线路：
（1）分别用两个按钮操作电动机的高速启动与低速启动，用一个总停止按钮操作电动机停止。
（2）启动高速时，应先接成低速，然后经延时后再换接到高速。
（3）有短路保护和过载保护。
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