电动机Y-△起动（共3篇）
电动机Y-△起动 篇1
1 前言
三相鼠笼式异步电动机, 若采用直接启动, 虽具有启动力矩大、设备简单、易于操作等优点, 但其启动电流大, 会在供电变压器和线路的阻抗中产生较大的电压降, 引起母线电压波动。这样不但会影响同母线上其他用电器械的运行, 也使电机的起动性能变差, 甚至缩短电机的使用寿命。
对于定子绕组接成三角形, 且绕组的6个端头均引出至接线盒的较大容量笼式异步电动机, 一般都采用启动设备和操作相对简单的Y-△切换方式进行降压起动, 其起动电流仅为直接起动的1/3。因此本文就该启动方式的主回路故障及排查方法进行探讨, 相信会有实际指导意义。
2 电动机Y-△降压起动主回路工作原理分析
主回路原理如图1所示:起动时, 接触器KM1、KM3主触点闭合, 电动机Y形起动。经过手动或自动延时切换后, KM3断开、KM2闭合, 电动机转为△形运行。
根据工作原理, 我们将主回路划分为3个功能区域:
(1) 电动机Y形、△形联结方式都必须经过的共用主回路, 如图2粗实线部分。
(2) 电动机以Y形联结方式启动的回路, 如图3粗实线部分。
(3) 电动机以△形联结方式运行的回路, 如图4粗实线部分。
3 主回路故障类型及排查步骤
异步电动机的主回路在启动或运行中, 可能出现的故障多数为接触不良、断线、假接或错接引起的缺相甚至堵转。如低压断路器或刀闸动、静触头接触不良;交流接触器触头烧坏, 不能可靠接通;熔断器长期使用导致熔丝氧化腐蚀、过热烧断等。
对于以上故障本人总结出4个排查步骤, 即:一观察、二分析、三查找、四排故。
(1) 观察现象:用耳听、眼观等方法, 通过仔细、认真地观察每一个细节现象, 反复实践, 不断积累经验。
(2) 分析原理:根据回路原理图了解当前电机的实际接线和工作原理, 结合现象判断出可能的故障范围。
(3) 查找故障:利用万用表测量电阻的通与断, 迅速缩小故障范围, 直至找到故障点。
(4) 排除故障:通过正确的工艺措施排除故障。
4 实例分析
4.1 共用主回路缺相
图2中的粗实线任意一点断线或假接都将导致共用主回路缺相。
4.1.1 观察
图2粗实线回路是电动机绕组无论Y形或△形联结都必须经过的共用主回路。因此该回路出现故障, 电动机无论是Y形启动, 还是△形运行都处在故障状态下。从现场可以观察到电动机Y形启动, 电动机内部有交流声, 无法正常起动;换接为△形后, 电机仍然不转、噪声大、机身振动剧烈, 此时需立即断电, 以防烧毁电动机。
4.1.2 分析
电机Y形、△形联结方式均无法正常转动, 说明故障范围一定在Y形、△形共用回路上。以故障出现在U2点为例, 电机绕组无论Y形或△形接法, U相绕组均无电流通过, 电流只流经V、W两相绕组, 只能产生单相脉振磁场, 合成力矩为零, 电机无法正常转动。
4.1.3 查找
首先确定故障范围, 即U、V、W三相中哪相缺相。方法是:在断开电源的情况下, 手动合上起动器KM1主触点, 用万用表欧姆档检测电路的通与断。以U相为例, 红表笔插在电源L1进线处, 黑表笔插在U2处, 若所测数值0, 则表明电路正常;若所测数值为∞, 表明电路存在故障。
其次确定故障点。采用从上往下、逐步缩小测量范围的方法。在查找时, 始终注意有一只表笔固定, 不可轻易移动, 否则容易错过故障点。例如:已知故障范围在电源L1到U2之间, 黑表笔不动, 红表笔顺着QS、FU1、KM1的入线、出线端至U1, 共计7个测量点, 依次测量电路的通断, 所测数值一定有一次从∞突变为零值。假设, 当红表笔点在KM1出线端时, 所测数值突变为零, 说明故障点一定在KM1入线、出线端之间 (包括KM1) 。
4.1.4 排除故障
依上所测, 拧下KM1两端螺丝检查导线接触情况;仔细检查KM1触点是否接触良好等等。
4.2 Y形启动回路缺相
图3中的粗实线任意一点断线或假接将导致Y形启动回路缺相。
4.2.1 观察
图3粗实线电路是电动机绕组以Y形联结方式启动必须经过的回路。该回路出现断线故障后, 电动机Y形起动时只产生单相脉振磁场, 无法转动, 且电动机内交流噪声很大、机身振动剧烈;换接为△形后, 电动机能正常运转, 但因处于直接起动状态, 故起动电流较大。
4.2.2 分析
电机以Y形联结方式无法正常启动, 换接至△形工作正常, 说明故障范围一定在Y形启动回路上。
4.2.3 查找
首先用万用表欧姆档确定U、V、W三相中哪一相缺相。以W相为例, 断电后, 手动合上接触器KM3主触点, 红表笔插在W2处, 黑表笔插在 (1) 处, 若所测数值为0, 则表明电路正常;若所测数值∞, 则表明电路存在故障。
其次确定故障点。假设故障范围在W2和 (1) 之间, 黑表笔固定在 (1) 点不动, 红表笔顺着W2、KM3入线、出线端, 共3个测量点, 依次测量电路的通断。假定, 当红表笔点在KM3出线端时, 测量数值从∞突变为零, 说明故障点一定在KM3入线、出线端之间 (包括KM3) 。
4.2.4 排除故障
方法同共用回路缺相。拧下KM3入、出线端螺丝检查, 是否导线接触不良;仔细检查KM3触点是否接触良好等等。
4.3△形运行回路缺相
图4粗实线的任意一点, 包括与共用回路的6个连接点U1、V1、W1、U2、V2、W2假接或接触不良均会引起△形运行回路缺相。
4.3.1 观察
因图4粗实线电路是电动机绕组以△形连接方式运行时才经过的回路, 故该回路出现故障时, 从现场可以观察到的现象是电动机起动时正常, 换接为△形后, 电机减速、噪声加大、机身振动剧烈, 需及时断电, 否则会烧毁电机。
4.3.2 分析
电机以△形联结方式无法正常运行, 说明故障范围一定在△形特有的回路上, 即在图4粗实线的任意一点发生了故障。
4.3.3 查找
首先确定故障范围。首先用万用表欧姆档确定U、V、W三相中哪一相缺相。以W相为例, 断电后, 手动合上接触器KM2主触点, 黑表笔插在V2处, 红表笔插在W1处, 若所测数值为0, 则表明电路正常;若所测数值∞, 则表明电路存在故障。
再确定故障点。测量方法同上。黑表笔不动, 红表笔顺着W1及FR、KM2的入线、出线端共计5个测量点来确定故障点。
4.3.4 排除故障
方法同共用回路缺相。
4.4 错接线引起的堵转
当电机从Y接转为△联接时, 正确接线如图5所示, 但常出现电机的U1、V1、W1或U2、V2、W2两线对调的错接现象, 如图6 (U1、V1接线对调) 所示。此时电机为单相电动机, 中间的一相绕组首尾短接, 所产生的磁场对电机的转动起制动作用, 使电机转速迅速降低, 出现堵转现象。
4.4.1 观察现象
因为错接线引起的堵转一般发生在三角形接线时, 所以电动机能正常启动, 转换后除具备△形运行回路缺相特征外, 噪声更大, 减速更快, 机身振动更为剧烈。从现场的三相电流表可观察到故障相电流成十几倍增加, 必为堵转。
4.4.2 分析
因为堵转较为简单, 在观察的同时就可以作出结论。
4.4.3 查找
U、V、W三相通常用黄、绿、红来表示, 我们根据电动机接线盒上的6根线的排列规律 (通常错开一相) , 很容易发现错接点。
4.4.4 排故
将错接的2根线复原即可。
5 结语
综上分析, 不难发现, 电动机Y-△主回路故障查找是有规律可循的, 具有较强的可归纳性, 具有易于分析判断和易于学习等特点。关键是对现象的观察是否仔细、是否正确无误, 这是所有排故的前提;在分析时头脑必须冷静沉着、坚决果断;在查找时做到眼明手快、大胆心细;在排故时干脆利落、工艺严谨。通过举一反三、反复实践, 故障查找将成为有趣、轻松的事情了。
电动机Y-△起动 篇2
关键词：电动机,起动,技术
1 引言
由于鼠笼式电动机具有结构简单,使用方便,造价低等特点,在工农业生产、机械加工与制造、建筑工程等方面应用广泛,特别是它的适用功率大,自动化控制技术要求越来越高,是高等院校物理实验室和电力拖动实验的重要组成部分,也是检验学生动手能力和探索实验创新能力的重要实验之一。本文结合电动机原理和物理技术,着重对鼠笼式电动机Y-Δ换接起动进行技术性改进,以提高自动化程度,适应现代科学技术水平发展的需要。
2 鼠笼式电动机Y-Δ起动的机械时间控制及特点
鼠笼式电动机Y-Δ换接起动就是把正常工作时定子绕组作三角形联结的电动机,在起动时接成星形,待电动机转速上升后,再换接成三角形。Y-Δ换接起动设备简单,工作可靠,但只适用于正常工作时作△联结的电动机,为此,Y型系列异步电动机额定功率在4kW及其以上的均设计成△接法[2]。它的接线控制线路如图1所示。
由于这种起动线路电器元件件较多,且机械性能强,操作起来相对繁锁,也不利于创新型技术建设与改革,因此,应加强自动化程度研究,赋予实验改革、创新教学研究、电动机技术创新以新的内涵。
3 鼠笼式电动机Y-Δ起动的自动控制(PLC)技术
(1)PLC的主电路
自动控制(PLC0的主电路,如图2所示。
(2)PLC的外部接线图
自动控制(PLC)的外部接线,如图3所示。
(3)PLC的梯形图
自动控制,即可编程控制器(PLC)的梯形图,如图4所示。
(4)PLC的I/O点分配
I/O点分配,参考图3,如表1所示。
(5)PLC的指令程序
指令语句,如表2所示。
(6)PLC的选取与确定
PLC选用价格低廉,装备简单,设计合理的西门子编程软件S7-300和S7-400系列[3]。这种选配,起动原理便捷,起动时按下SB2,PLC输入继电器X2的常开触点闭合,辅助继电器R0和输出继电器Y1,Y3均接通。此时,将接触器KM1和KM3同时接通,电动机进行Y形联接降压起动。
4 结束语
PLC应用于鼠笼式电动机Y-Δ换接起动,结构简单,操作和设计流程完全符合电力电子技术,特别是西门子编程软件S7-300和S7-400系列,其过硬的技术和质量保障,十分适合于高校电力拖动实验改装和生产建设应用,具有广阔的发展和应用前景。
参考文献
[1]秦曾煌.电工学(上册)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]周文彬.工厂供配电技术[M].天津:天津大学出版社,2008.
电动机软起动装置探析 篇3
随着社会的发展, 各行业生产规模的不断扩大, 电动机使用越来越普遍。三相异步电动机全压起动电流很大, 通常会达到额定电流的5~7倍, 会对电网造成冲击。为了解决电动机的启动问题, 通常会使用软启动装置。基于各种控制技术的软起动装置有多种, 本文介绍了几种常用软起动装置的技术原理及特性, 供相关电气设计人员参考。
二、晶闸管式可变电抗器软启动装置
可变电抗器软起动装置是电磁调压软起动的一种形式, 由功率变换器和可变电抗变换器构成, 其拓扑结构为:在传统的电抗器中增加二次线圈, 二次线圈与电力电子功率变换器相连接, 通过电力电子功率变换器的阻抗变换来改变可变电抗变换器二次线圈电流, 进而改变可变电抗变换器一次线圈的电流, 因而可实现可变电抗器的阻抗改变。
可变电抗器利用电磁转换原理, 通过电力电子器件实现了电抗器阻抗的无级连续调节, 具有良好的起动性能。电力电子器件工作在二次低压侧, 一般不需要将功率器件串联使用, 可靠性高, 性能稳定, 可连续反复起动, 操作维护简单。由于采用了电力电子器件, 可变电抗器的二次线圈含有一定的谐波分量, 通过电感、电容抑制一部分谐波, 但在一次线圈仍会有少量的谐波分量。为保证可变电抗器的电磁转换性能, 必须保证磁路工作在线性区间, 因此电抗器铁心较大, 成本较高。
三、饱和电抗器软起动装置
饱和电抗器软起动装置应用的是串电抗器降压软起动技术。饱和电抗器有他励式、自励式、磁阀式等多种。他励式饱和电抗器需要外加励磁电源, 自励式以及磁阀式软起动装置无需外加励磁电源, 通过局部磁饱和减少漏磁和磁损耗。
饱和电抗器通过改变电抗器的饱和度, 从而平滑连续地调节电抗器的容量, 同样实现了电抗器阻抗的无级连续调节, 具有良好的起动性能。饱和电抗器的磁芯工作在磁化曲线的饱和区间, 磁路饱和以后的漏磁较大, 磁芯发热较大。
四、晶闸管软起动装置
晶闸管式软起动装置是一种固态软起动装置, 是应用晶闸管相控调压的原理, 利用晶闸管的可控导通特性, 通过改变相控角α来改变加在定子上的电压均方根值。受晶闸管耐压限制, 用于大型中高压电动机时需采用晶闸管串联。
由于采用晶闸管移相调压直接控制电动机输入电压, 具有非常优秀的控制特性, 能够实现多种控制算法, 如电压斜坡、电流限幅、转速闭环、转矩控制等, 是降压型软起动器中起动性能最好的, 控制最灵活、使用最方便、体积最小的软起动装置。
由于电力电子器件直接串联在高压回路, 直接承受电网高电压, 增加了设计难度。同时, 基于移相调压原理, 加在电动机定子上的电压含有大量谐波, 对电网和电机都会造成一定的损害。
五、液态软起动装置
液态软起动装置是在三相异步电动机定子侧串入液态电阻, 降低电动机定子电压, 属于串电阻降压起动方式。液态电阻由特制碱性的水溶液配制的电解液构成, 其阻值在电场强度的一定限度内符合欧姆定律, R= (ρL) /S。R为电解液的电阻值, ρ为电解液的导电率, L为极板间的等效距离, S为极板在电解液中的平均导电面积。尽量保持S和ρ不变, 通过电极板的运动来改变等效的L值实现阻值的无级变化, 从而无级连续调节定子电流, 实现电动机的调压起动。
由于能够无级连续调节液态电阻值, 也就实现了无级连续调节电动机起动电流, 能够平滑无冲击地完成起动过程, 软起动性能较好。通过改变L值来调节电阻, 要求S和ρ不变, 才能保证L值和液阻箱的线性关系。而实际上, ρ很容易发生变化, 由于环境温度的变化, 电解液的导电率会发生明显的变化, 同时由于水的蒸发特性, 会改变电解液的导电率, 因此相同的L值在不同条件下, 液阻箱的电阻值并不相同, 液态软起动装置的稳定性较差。由于一次起动完成后, 电解液处于高温状态, 不能实现连续起动, 必须等电解液的温度降低到一定范围内才能再次起动, 不适合短时间内反复起动的场合, 使用受到限制。
六、结论
受设备类型、投资规模、电网容量、运营管理模式等因素的影响, 大型电动机软起动装置通常会从可靠性、价格、电网输入特性、使用维护成本等因素综合考虑选用。下表给出了上述4种产品的对比情况。
参考文献
[1]余洪明:《软起动器实用手册》, 机械工业出版社。
[2]杨德印:《电机的起动控制与变频调速》, 机械工业出版社。