电动机Y-△降压起动（共4篇）
电动机Y-△降压起动 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-△降压起动 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
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[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Y-△降压起动 篇3
三相异步电动机的旋转是由于其定子绕组中通入三相交流电后, 在定子绕组周围产生一个旋转的磁场, 当转子处于该旋转磁场中时, 相当于导体在磁场中作切割磁力线运动, 从而产生感应电流和感应电动势, 促使转子不断地旋转运动。但是三相异步电动机的转子转速不会与旋转磁场同步, 更不会超过旋转磁场的速度。因为三相异步电动机转子线圈中的感应电流是由于转子导体与磁场有相对运动而产生的, 如果三相异步电动机转子的转速与旋转磁场的转速大小相等, 那么, 磁场与转子之间就没有相对运动, 导体不能切割磁力线, 转子线圈中也就不会产生感应电流和感应电动势, 三相异步电动机转子导体在磁场中也就不会受到电磁力的作用而使转子转动——三相异步电动机因此而得名。
2 电动机的启动过程和启动方式
电动机的启起动过程是指电动机从接入电网开始到正常运转的这一过程。三相异步电动机的启动方式有两种, 即在额定电压下的全压 (直接) 启动和降低启动电压的减压启动。电动机的直接启动是一种简单、可靠、经济的启动方法, 但由于直接启动电流可达电动机额定电流的4～7倍, 过大的启动电流会造成电网电压显著下降, 直接影响在同一电网工作的其他电动机, 甚至使它们停转或无法启动, 故直接启动电动机的容量受到一定的限制。
对容量较大的电动机的启动, 为了不造成电网电压的大幅度降落, 从而导致电动机启动困难或不能启动, 也不影响电网内其他用电设备的正常供电, 在生产技术上, 多采用降压启动措施。所谓降压启动是将电网电压适当降低后加到电动机定子绕组上进行启动, 待电动机启动后, 再将绕组电压恢复到额定值。
降压启动的目的是减小电动机启动电流, 从而减小电网供电的负荷。但由于启动电流的减小, 必然导致电动机启动转矩下降, 因此凡采用降压启动措施的电动机, 只适合空载或轻载启动。在实际生产中的电机, 广泛采用的降压启动措施是星-三角降压启动。
3 星-三角降压启动
3.1 星-三角降压启动的理论依据
星-三角降压启动一般用Y-△符号表示, 这种降压启动方式只适用于正常运行时定子绕组为三角形连接的三相异步电动机。在启动时, 将绕组连接成星形, 使每相绕组电压降至原电压的1/√3, 启动结束后再将绕组切换成三角形连接, 使三相绕组在额定电压下正常运行。这种启动方式的优点是启动设备成本较低, 使用方法简便易操作, 但启动转矩只有额定转矩的1/3, 即启动较慢。
3.2 星-三角降压启动所用电气控制器材
Y-△启动器, 接触器 (三个, KM1, KM2, KM3, 根据电机容量选择型号) , 控制按钮 (SB红绿黑三联按钮) , 热继电器 (FR, 根据电机大小选择其型号) , 主电路和控制电路熔断器 (FU1, 主电路熔断器根据电机容量大小选择, FU2, 控制电路一般用5A的熔断器就可以了) , 时间继电器 (KT) , 隔离开关 (QS, 根据电机大小选择型号) , 绕组为三角形连接的电机 (M) , 接线排, 导线适量。
3.3 星-三角降压启动控制电路原理图
3.3.1 接触器切换控制的Y-△降压启动控制电路。
(1) 电路原理图 (如图1所示) 。 (2) 电路动作过程分析。
图1为接触器切换的Y-△降压起动控制电路。
电路工作过程如下:
电动机Y接法启动:先合上电源开关QS, 按下启动按钮SB2 (绿色, 此处接其常开触点) , 接触器KM1线圈通电, KM1自锁触点 (接其常开触点) 闭合, 同时KM2线圈通电, KM2主触点闭合, 电动机Y接法启动, 此时, KM2常闭互锁触点 (串接在KM3线圈的控制回路中) 断开, 使得KM3线圈不能得电, 实现电气互锁。
电动机Δ接法运行:当电动机转速升高到一定值 (一般到其额定转速的70%左右) 时, 按下SB3 (黑色, 其常闭触头和常开触头均接入电路中) 后, SB3的常闭触头先断开, KM2线圈断电, KM2主触点断开, 电动机暂时失电, KM2常闭互锁触点恢复闭合;接着SB3的常开触点闭合, 使得KM3线圈通电, KM3自锁触点闭合, 同时KM3主触点闭合, 电动机Δ接法运行;KM3常闭互锁触点 (串接在KM2线圈的控制回路中) 断开, 使得KM2线圈不能得电, 实现电气互锁。
(3) 该电路优缺点分析。该电路采用了接触器KM2和KM3的动断辅助触点做电气连锁, 能保证启动和运行两种状态的准确性与可靠性, 也避免了误按启动按钮造成相间短路。该连锁装置的保护原理如下:与黑色切换按钮SB3常闭触点串联的运行接触器KM3的辅助触点在电机运行过程中由于KM3线圈通电吸合而处于分断状态, 即使误按SB2, 也不能使启动接触器KM2吸合导致电路接通, 一方面防止了运行中接通星形电路造成误动作, 另一方面也避免了故障的发生。它的另一个作用是需要停车时, 万一运行接触器KM3主触点粘连或有其它原因分不开, 但因KM3的连锁触点串联在启动控制电路中处于断开状态, 按下SB2也不能启动, 同样避免了误动作和短路。
但该电路在切换的过程中始终靠操作人员来控制其切换时间, 有时很难准确把握切换时间的准确性, 一旦启动时间过长, 电机绕组会因很大的启动电流而发热, 影响电机的使用寿命, 而且对操作人员的劳动强度也是一种考验, 所以用时间继电器来控制其切换时间将会是一种较合理的控制方式。
3.3.2 时间继电器自动控制的Y-△降压启动控制电路
(1) 电路原理图 (如图2所示)
(2) 电路动作过程分析。图2是采用时间继电器控制的Y-△降压启动控制电路, 合上QS, 按下SB2, 接触器KM1线圈通电, KM1常开主触点闭合, KM1辅助触点闭合并自锁。同时Y形控制接触器KM2和时间继电器KT的线圈通电, KM2主触点闭合, 电动机作Y连接启动。KM2常闭互锁触点断开, 使Δ形控制接触器KM3线圈不能得电, 实现电气互锁。经过一定时间后, 时间继电器KT的常闭延时触点打开, 常开延时触点闭合, 使KM2线圈断电, 其常开主触点断开, 常闭互锁触点闭合, 使KM3线圈通电, KM3常开触点闭合并自锁, 电动机恢复Δ连接全压运行。KM3的常闭互锁触点分断, 切断KT线圈电路, 并使KM2不能得电, 实现电气互锁。
(3) 该电路优缺点分析。该自动控制线路中, 主电路结构和接触器切换控制的Y-△启动电路相同。在控制电路中多了一个时间继电器控制支路, 并用时间继电器的动断触点对启动接触器KM2的控制电路进行连锁, 既实现了电气连锁的安全, 又减轻了操作人员的劳动强度, 因而在企业实际生产中得到广泛的应用。
电动机Y-△降压起动 篇4
三相异步电动机由于易调速易转向, 从而广泛应用于工农业生产中。由于异步电动机直接启动会导致启动电流过大, 启动转矩过大, 从而损害生产机械。因此启动时, 常采用降压启动的方法。对于三项鼠笼式异步电动机, 其降压起动方法有延边三角形降压启动方法、定子绕组串电阻降压起动方法、Y/Δ降压起动方法及自耦变压器降压起动方法等。本文主要利用MATLAB对三相异步电动机定子绕组串电阻降压起动和直接启动进行了设计和仿真。
1 异步电动机工作原理
三相鼠笼式异步电动机由定子和转子两部分组成。当三相定子绕组接三相对称电源时, 定子绕组就产生三相对称电流, 从而定子部分产生旋转磁场。因为磁场在转动而转子不动, 就可认为转子在切割磁力线, 根据电磁感应定律, 从而转子绕组产生感应电动势和感应电流。转子绕组受到磁场力的作用, 就转动起来, 其转速低于旋转磁场的转速, 不同步。所以称为三相异步电动机。
2 实例计算和MATLAB仿真
一台鼠笼式三相异步电动机, 已知数据为:PN=28KW, IN=25A, nN=1455r/min, cosφN=0.88, KI=6, KT=1.1, λ=2.3。供电变压器要求起动电流Is≤150A, 起动转矩为73.5N.m。若选择定子绕组串电阻降压起动方法判断是否能采用, 并用MATLAB Simulink仿真, 做出转速、转矩、定子电流和转子电流的波形图并进行分析。
根据经验公式:TN=9550PN/nN KT=Is/IN KT=Tst/TNλ=Tmax/TN
可求得:
电动机的额定转矩TN=9550PN/nN=9550×28/1445=183.78N.m
正常起动转矩应不小于Ts1=KTTL=1.1×73.5=80.85N.m
采用串电阻降压起动Is=KIIN=6×25=150A
满足Is≤Is1=150A
所以, 能采用串电阻降压起动
MATLAB仿真图:
(2) 定子绕组串电阻降压起动仿真模型原理图
3 结果分析
3.1 运行结果
3.2 特性分析
通过比较直接起动和定子绕组串电阻降压起动的仿真结果, 可以看出, 起动转矩和起动电流得到了有效的控制, 定子串电阻起动降低了起动电流, 减小了对电机的冲击, 但降压起动时间比直接起动时间长很多。
一旦起动完毕, 串联电阻即被短接, 电动机进入全电压正常运行。
摘要：三相异步电机广泛应用于工农业生产中。因为三相异步电动机的直接起动会导致启动电流是正常额定电流的5倍左右, 启动转矩过大, 容易对负载产生较大的冲击, 考虑到电流、启动转矩近似的与定子的电压成正比, 因此采用降低定子电压的办法来限制起动电流, 降低启动转矩。本文主要研究基于MATLAB的三相异步电动机定子绕组串电阻降压起动设计和仿真。
关键词：三相异步电动机,降压起动,MATLAB
参考文献
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