三相异步电动起动电气控制系Word格式.docx

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delta"

foraccesstostart,runandstop.Star-deltastart-upmode,thecurrentcharacteristicsofwellappliestono-loadorlightloadsituations.Comparedtothesameanyotherantihypertensivestartofway,thestructureoftheeasiest,cheapestprice.Inaddition,thestar-deltastart-upmode,thereisanadvantage,thatis,whentheloadislight,letsrunthemotorinstarconnection.Inthiscase,theratedtorqueloadcanbematched,somakethemotorefficiencycanberaised.

Keywords:

three-phaseACinductionmoto;

contactors；

step-downstar；

star-deltastarter.

目前，工业中原动力主要由电动机提供，电动机可分为直流和交流电机。

由于直流电机和交流电机的特点又决定了机械设备的动力大多由交流异步电机提供，尤其以鼠笼

式电机居多。

作为调速性能，随着变频技术的发展，已经得到了很好的解决，所以一直处于弱势的是其启动性能。

因为在该阶段，由于启动过程中措施不到位导致电流过大有可能会出现烧毁电机和引发电网故障的现象，所以在工程界比较重视电机的启动问题。

其中丫-△启动方式以其设备价格低，启动电流小、控制方式简单、维护方便等优点在民用电气设计中被普遍采用。

本次实训正是根据工程实际中常用的电动机丫-△降压启动问题，设计三相异步电动机（型号为丫200L-4,额定功率为30kw）Y-△降压启动电气控制系统主线路、控制线路。

本次实训内容为：

首先查阅型号为丫200L-4额定功率为30kw的三相异步电动机的各种参数，根据各种参数计算验证电机的额定电流，计算结果应与查得的额定电流相符，否则数据有误。

电流验证无误后，再设计并绘制电气控制系统原理图，并根据电机额定电流计算电机带上额定负载时电路各处的电流值，计算各种电器（如交流接触器、热继电

器、熔断器、自动空气开关、时间继电器、电缆线等）的相关参数，然后选择电器具体

的型号，并绘制电器元件明细表。

绘制电气安装接线图，并在实验台上进行接线、通电、调试、运行。

1系统概述

星三角起动法仅适用于正常运行时绕组为三角形联接的电动机，电动机的三相绕组

的六个出线端都要引出，并接到转换接触器上。

起动时，将正常运行时三角形接法的定子绕组改接为星形联接，起动结束后再换为三角形联接。

这种方法广泛应用于4-100kW

的异步电动机当中，具有体积小，成本低，寿命长，动作可靠等优点。

只有深入了解星三角形控制电路的原理，正确选择所需元器件，才能保证电动机的稳定、安全运行。

2各部分设计、计算及分析

2.1各部分的具体设计

主电路：

隔离开关一一用于通断电源；

熔断器一一过流保护；

热继电器一一过载保护；

电机要接地一一接地保护；

控制电路：

熔断器一一过流保护；

要有起停按钮一一用于启动和停止；

时间继电器一一控制电机起动时间；

交流接触器一一用于电路的逻辑控制（要设有电气互锁）。

2.2电动机选择

课设题目中的三相异步电动机型号为丫200L-4其中；

丫表示的是丫系列；

200表示的是机座中心高度；

L表示的是长铁芯；

4表示此电机是4级。

由西安电机厂经销处的网址查阅得知电机的具体参数如下:

型号

额

疋功率

额疋电流

转速

效率

功率因数

堵转转矩

堵转电流

最大转矩

噪声

振动速度

重量

额定转矩

1级

2级

kW

A

r/min

%

COS

①

倍

dB（A）

mm/s

kg

Y20

0L-

4

30

56.

8

147

92.

2

0.8

7

2.2

79

84

1.8

253

计算结果与查得参数相符。

2.3控制原理及电压、电流分析

2.3.1Y-△启动控制原理图

控制原理分析：

如图1所示，第一阶段星形起动：

按下起动按钮SB2,接触器KM1线圈得电，KM1主触点闭合，电动机M接入电源。

同时，时间继电器KT及接触器KM3线圈得电。

接触器KM3线圈得电，其主触点闭合，常闭触点断开，使KM2线圈不得点，实现互锁，电动机M在星型连接下运行。

第二阶段三角形运行：

时间继电器KT的常开触点延时闭合；

常闭触点继开，切断KM3线圈电源，其主触点断开而常闭辅助触点闭合。

接触器KM2线圈得电，其主触点闭

合，使电动机M由星形起动切换为三角形运行。

停车：

按SB1辅助电路断电，各接触器释放，电动机断电停车；

另外，线路转入三角接运行后，KM3的常闭触点分断，切除时间继电器KT接触器KM3避免KT、KM3线圈长时间运行而空耗电能，并延长其寿命。

图1控制原理图

2.3.2电压及电流分析

在电机的进线端电压U不变的条件下，电机三相绕组星形连接时，加在每相绕组上的电压Uy和电流Iy分别为

UY-U/"

3

Iy=Uy/Z=U/.3Z

电机绕组三角形接法时，加在每相绕组上的电压为UD和电流Id分别为UD=U,

ID-ud/Z-U/Z。

所以有：

Uy=UD/3

I-ID/■3

星形连接时，配电线路上的起动电流IST=|Y，三角形连接时丨STD=3丨D，所以：

ISTY=ISTD。

又因为对于电机起动电流和额定电流关系ISTD=5~7IN，电机额定电流与

其功率P（kW的关系In=2P，有Isty=（1.3~2.7）Id，Isty二（3.3~4.7）P。

因为转矩T和电机绕组上所加电压的平方成正比,Uy二Ud/：

3，所以星形连接时的起动转矩与△连接全压起动时的起动转矩关系为：

Tsty=Tstd/3。

2.4元件容量选择

2.4.1断路器容量选择

一般情况下，鼠笼型电动机的直接起动电流是运行电流的5-7倍，即便是采用星三

角降压起动电流仍为额定电流的2-5倍。

断路器安装位置为三角形的外围电路，断路器按额定电流的1.5-2倍选择即可，选择过小，断路器会因无法躲过起动电流而跳闸，造成无法正常起动。

本次实训用的断路器QS的电流：

IQ=（1.5~2）IN=（1.5~2）56.8=82.5~113.6A

2.4.2主接触器的选择

KM1，角接触器KM2都串联在电动机的绕组中，所以它们具有相同的相电流KM1KM2的额定电流值以Ie=3Ie/3为依据选择。

KM3起动电流持续的时间很短,不足以烧毁电气设备,其额定值可按（1/3）Ie来选择。

一些设计中,KM1,KM2，KM3全部用Ie来选择，显然是浪费的。

KM1KM2接触器的电流：

Ikm1=|km2=|e/3=56.8/3A=32.79a

KM3接触器的电流：

IKM3=0.47IN=0.4756.8A=27.6A

2.4.3热继电器FR的选择

热继电器主要作用是用于电动机的过载保护，在电动机运行的过程中若过载时间太长，绕组温升超过允许值，绝缘老化速度加快就会缩短电动机的使用寿命、在严重的情况下甚至会烧坏。

其热元件的额定电流值应以IFR>

Ie为依据选择,保证Ie值KH可调范围之内。

串联在电动机的绕组中，所以它们具有相同的相电流。

热继电器的电流选取1.2倍电动机额定电流即：

|frn=56.8A1.2二68.16A

244熔断器（主回路FU1,控制回路FU2的选择的选择）

主回路FR1按电动机额定电流选定，一般选择主回路选额定电流的1.5-2.5倍,FU1

熔断器整定电流：

|FR1=（1.5~2.5）IN二（1.5~2.5）56.8=（85.2~142）A

控制回路用2A的熔断器足够了。

FU2熔断器整定电流：

IFR2=2A

2.4.5时间继电器KT的选择

在控制回路中，选择2A以下容量的即可。

时间继电器时间设定：

电动机所带的机械负载由于惯量不同，会造成电动机启动时间不同，大多数设备是属于轻载启动，第一次启动电动机不清楚启动时间有多长，所以不可能正确设定启动时间。

选择手动启动，当启动电动机后开始看表计时，等电动机达到高速，如果有电流表看电流读数退回到最低值时，这段时间就是启动时间，为了可靠安全在刚才测量到的时间上再加2-3秒。

把它作为时间继电器最终设定值。

时间设定后是否正确，可以用下面办法检查：

把控制箱电动机输入熔断器熔芯去掉，再按启动按钮，

这时可以看接触器转换时间是否正确。

2.4.6电缆截面的选择

由于三角形接法外围电路流过的电流为线电流，因此电缆截面选择应根据电动机额

定电流|e来核算，三角形内部电路流过的电流为相电流，线路额定电流

|e—-3|e/3i356.8/3=32.79（A），也就是说三角形内部电路电缆截面要根3|e/3

来核算。

星形电路导线截面一般都和三角形电路导线截面相等。

综上所述，本次实训所用电机为30KW三相异步电动机，工作电流为57A,导线的选择：

穿管时可选用YJV-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm2同芯电缆；

埋地可选用YJV22-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm2铜芯电缆。

2.5元件明细表

元器件明细表:

种类

选择型号

数量

空气开关（QS）

正泰断路器158-1252P100A正泰空气开关DZ158

100A2P

1

主接触器KM1

交流接触器32A（LC1）CJX2-3210380V银点

角接触器KM2

交流接触器32A（LC1）CJX2-3210380V银点

星接触器KM3

交流CJX2接触器25A（LC1）CJX2-2510380V银点

热继电器FR1

正泰热过载继电器JRS1-40/Z70A

热继电器FR2

正泰热继电器JR36-20/3.2A

熔断器主回路

MR（茗熔RGS11CR2LGSB380V100螺栓连接式熔断

3

FU1

体快速熔断器

熔断器控制回路

FU2

RL1-15螺旋式熔断器熔断体380V2A陶瓷保险丝

时间继电器KT

JS14S-3

穿管电缆线

YJV-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm铜芯电缆

若干

埋地电缆线

YJV22-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm铜芯电缆

若干「

3设计方案的安装调试或验证

3.1设计方案

系统通过对控制电机的实际应用场合，将传统的星三角控制方式进行优化，使转换器内部结构紧凑，布局尺寸合理，将主控元器件接触器，定时器与热继电器集成在一起，进线与出线采用端子连接，从而达到控制性能稳定，运行可靠,可满足不同控制要求的场合，提高控制系统的性价比。

3.2安装调试

（1）启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是否灵活，触头接触是否良好，接线是否正确、牢固等。

（2）检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。

（3）电动机接线板上接头有无松动或氧化。

（4）同一线路上的电动机不应同时启动，一般应由大到小逐台启动以免多太电动机同时启动，线路上电流太大。

电压降低过多，造成电动机启动困难引起线路故障或使开关设备跳闸。

（5）传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。

（6）检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地线有无断路，接地螺丝是否松动、脱落等。

（7）对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象；

观察滑环的火花是否发生异常现象。

滑环上碳刷是否要更换。

（8）接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电源，绝不能迟疑等待，更不能带电检查电动机发故障，否则将会烧毁电动机和发生危险。

（9）同一线路上的电动机不应同时启动，一般应由大到小逐台启动以免多太电动机同时启动，线路上电流太大。

（10）电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响声。

若发生剧烈振动，噪音和焦臭气味，应停车进行检查修理。

3.3验证

电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不应超出允许的限度。

如果电动机负载过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允许限度，导致绕组；

过热烧毁，因此电动机温度的高低是反映电动机运行的主要标志，在运行中经常检查。

判断电动机是否过热，可以用以下方法：

（1）凭手的感觉：

如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度正常；

如果手放上去烫得马上缩回来，说明电动机已经过热。

（2）在电动机外壳上滴2-3滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机没有过热，如果水滴急剧汽化同时伴有"

咝咝"

声，说明电动机已经过热。

（3）判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。

发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。

4总结

通过本次实训我们明白，学习课本中的知识是远远不够的。

也深深的体会到只有亲手去做一样事情才会明白它的原理在哪里。

因为许多事情就是我们身边常见的实物。

但是要把它原原本本的做出来时才发现是一件很难的事情。

这次设计使我对机电一体化有

了更深的理解，解决了很多以前比较迷惑的问题。

三相异步电动机星三角启动的优点是附加设备少，操作简便。

所以现在生产的小型异步电动机常采用这种方法。

为了便于采用星三角启动，小型异步电动机的定子绕组一般设计成三角形连接，刚开始采用星型连接的电流是三角连接的三分之一，从而减小启动电流，保护电网安全，待启动后改为三角形连接，转矩就为开始星连接的三倍，从而保证对电机力矩的要求。

俗话说：

“万事

开头难。

”这话一点也不假，回想当初确定这个，还是挺茫然的，不知怎么下手。

查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件容易的事，需要通过自己所学知识进行判断和删选，培养了我们收集资料的能力。

通过本次机电一体化的课程设计我知道，做事情一定要有耐心。

而且在这过程中我还得到了很多人得帮助，是他们的帮助才使得我能完成这次实训，这里对你们说一声谢谢了。

总而言之，只要努力，只要坚持，再大困难也能克服。

兴趣是自发形成的，而默契是慢慢培养出来的。

当前的社会，科技迅速发展，知识更新速度大大加快，只有我们共同去探索，用自己的双手去征服每一片天空，用我们新的力量去打造一片创新的领域

谢辞

三周的机电一体化实训已经圆满结束，通过这次实训收获了很多，首先是确实设计思路，弄清楚工作原理，然后进行绘图和论文的写作，最后在实验台上进行接线、通电、调试、运行。

熟悉了星三角启动原理与方法，对于解决类似的问题，有很大的帮助。

在整个实训过程中，我们体会到了应用所学知识的乐趣，同时在实践过程中也才知道自己所学知识的浅显和不扎实，许多东西要自学和查阅相关资料才能会应用。

通过本次实训，巩固温习了以前所学的知识，同时扩大了自己的知识面，了解了书本以外比较前沿的科技，拓宽了自己的视野，夯实了自己的专业知识，并且能够与其他学科紧密连接起来，做到学以致用。

此次的实训是在诸老师的精心指导下认真完成的，诸老师渊博的知识、认真的工作态度使我受益相当的深刻。

在整个实训过程中，遇到了很多疑点和难点，这些问题都在诸葛致老师的耐心指导下一一解决，锻炼了自己解决问题的能力，并且得到了许多其他同学的帮助，使得本次实训得以圆满完成，在此向诸老师表示衷心的感谢，并向同组同学献上我真诚的谢意。

非常感谢学校安排了这次实训，还有老师们对我的帮助。

参考文献：

[1]邓星钟•机电传动控制（第三版）[M].武汉：

华中科技大学出版社，2001.

[2]王艳秋.电机及电力拖动[M].化学工业出版社,2003

[3]电力拖动控制线路[M].中国劳动出版社,2005

[4]李发海,王岩.电机与拖动基础[M].北京：

清华大学出版社，2006.