電氣控制與PLC應(yīng)用（第2版）課件：三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓啟動(dòng)控制

三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓啟動(dòng)控制學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）了解三相籠型異步電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)的方法、特點(diǎn)及使用條件；（2）了解定子串電阻降壓啟動(dòng)控制電路的組成，并能講述線路的工作原理；（3）掌握Y—△降壓啟動(dòng)控制電路的組成，并能講述線路的工作原理；（4）掌握自耦變壓器降壓啟動(dòng)控制電路的組成，并能講述線路的工作原理；（5）掌握延邊三角形降壓啟動(dòng)控制電路的組成，并能講述線路的工作原理；

某三相籠型異步電動(dòng)機(jī)控制要求為：按下起動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)繞組接成星形降壓啟動(dòng)運(yùn)行，待轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，自動(dòng)將繞組換接成三角形全壓正常運(yùn)行；按下停止按鈕，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)?？刂葡到y(tǒng)要求有完善的短路保護(hù)、過載保護(hù)、失壓及欠壓保護(hù)措施。試制作其控制電路。一、任務(wù)導(dǎo)入二、相關(guān)知識(shí)

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓啟動(dòng)控制方法有多種：定子電路串電阻降壓啟動(dòng)、自耦變壓器降壓啟動(dòng)、星形——三角形降壓啟動(dòng)、延邊三角形降壓啟動(dòng)和軟啟動(dòng)（固態(tài)降壓啟動(dòng)器啟動(dòng)）等。使用這些方法可限制啟動(dòng)電流（一般降低電壓后啟動(dòng)電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的2～3倍），減小對(duì)供電線路的影響。（一）串接電阻降壓啟動(dòng)控制

當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，在三相定子電路中串接電阻，可降低定子繞組上的電壓，使電動(dòng)機(jī)在降低了電壓的情況下啟動(dòng)，以達(dá)到限制啟動(dòng)電流的目的。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，切除串聯(lián)電阻，使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓下正常工作。串聯(lián)電阻的切除通常是按時(shí)間原則進(jìn)行。串電阻降壓啟動(dòng)控制線路具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、動(dòng)作可靠等優(yōu)點(diǎn)。由于定子串電阻降壓啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流隨定子電壓成正比下降，而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩則按電壓下降比例的平方倍下降，同時(shí)每次啟動(dòng)時(shí)電阻都是消耗大量的電能，因此串電阻降壓啟動(dòng)法只適用于要求啟動(dòng)平穩(wěn)的中小容量及啟動(dòng)不頻繁的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)控制線路中。（二）星形—三角形降壓啟動(dòng)控制星形—三角形降壓啟動(dòng)又稱為Y-△降壓啟動(dòng)，簡稱星三角降壓啟動(dòng)。對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，將可接成星三角降壓啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)，定子繞組先接成星形，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將定子繞組接成三角形，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓運(yùn)行狀態(tài)。星形—三角形降壓啟動(dòng)也是按時(shí)間原則進(jìn)行控制的。它與前面兩種降壓方法不同，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)每相定子繞組上的電壓為電源的相電壓（220V），減小了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，每相定子繞組上的電壓為電源的線電壓（380V）。星形—三角形降壓啟動(dòng)過程中，當(dāng)定子繞組接成星形時(shí)，啟動(dòng)電壓為三角形接法的，啟動(dòng)電流為三角形接法的1/3，因此它具有啟動(dòng)電流特性好、線路較簡單的特點(diǎn)。但是星形—三角形降壓啟動(dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也較小，它只適用于輕載或空載的啟動(dòng)場(chǎng)合。(三）自耦變壓器降壓啟動(dòng)

自耦變壓器降壓啟動(dòng)是將自耦變壓器一次側(cè)接在電網(wǎng)上，啟動(dòng)時(shí)定子繞組接在自耦變壓器的二次側(cè)上。這樣，啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子繞極得到的電壓為自耦變壓器的二次電壓。待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，自耦變壓器被切除，電動(dòng)機(jī)繞組直接與電源相連，即電動(dòng)機(jī)得到自耦變壓器的一次電壓，進(jìn)入全電壓運(yùn)行狀態(tài)。自耦變壓器和串電阻啟動(dòng)線路的設(shè)計(jì)思想基本相同，都是按時(shí)間原則完成電動(dòng)機(jī)的降壓啟動(dòng)過程。通常將這種自耦變壓器稱為啟動(dòng)補(bǔ)償器，這種降壓啟動(dòng)又稱為自耦補(bǔ)償啟動(dòng)，其控制線路如圖2.18所示。電動(dòng)機(jī)在自耦變壓器降壓啟動(dòng)過程中，在獲得同樣轉(zhuǎn)矩的情況下，啟動(dòng)電流比電阻降壓的啟動(dòng)電流要小得多，并且對(duì)電網(wǎng)電流的沖擊小，功率損耗也小，基于此將自耦變壓器稱為啟動(dòng)補(bǔ)償器。自耦變壓器降壓啟動(dòng)控制適用于較大容量電動(dòng)機(jī)的空載或輕載啟動(dòng)，但是自耦變壓器價(jià)格較貴，相對(duì)電阻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，它不允許進(jìn)行頻繁操作。圖2.18自耦變壓器降壓啟動(dòng)控制線路圖（四）延邊三角形降壓啟動(dòng)控制延邊三角形控制又稱為三角形—三角形控制。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，將電動(dòng)機(jī)的定子繞組一部分接成星形，另一部分接成三角形，當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再轉(zhuǎn)換成三角形接法。其連接方法如圖2.19所示。從圖中看出，在降壓啟動(dòng)中，繞組的連接就像是一個(gè)三角形3條邊的延長，因此將它稱為延邊三角形。

（a）原始狀態(tài)（b）降壓啟動(dòng)時(shí)（c）全壓運(yùn)行時(shí)圖2.19延邊三角形定子繞組的連接方法延邊三角形的每相定子繞組都有3個(gè)抽線頭，共9個(gè)（1～9）抽線頭，如果改變定子繞組抽頭比，就能改變啟動(dòng)時(shí)定子繞組上電壓的大小，從而改變啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。但通常電動(dòng)機(jī)的抽頭比已經(jīng)固定了，只能在這些抽頭比的范圍內(nèi)作有限變動(dòng)。三、任務(wù)實(shí)施1.所需元件和工具鐵質(zhì)網(wǎng)孔控制板(1塊)、交流接觸器(3個(gè))、熔斷器(5個(gè))、熱繼電器(1個(gè))、電源隔離開關(guān)(1個(gè))、按鈕(2個(gè))、接線端子排、塑料線槽、導(dǎo)線、號(hào)碼管、三相電動(dòng)機(jī)(1臺(tái))、萬用表(1塊)、電工常用工具(1套)等。2.電氣安裝接線圖根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)星形—三角形降壓啟動(dòng)控制電路原理圖(圖2.17)畫出電路安裝接線圖。此圖由學(xué)生自行繪制。3.電路安裝（1）安裝電器與線槽。查看各元器件質(zhì)量情況，詳細(xì)觀察各電氣元件外部結(jié)構(gòu)，了解其使用方法，并進(jìn)行安裝。（2）電路接線。按電氣安裝接線圖正確連接電路，按照從上到下，從左到右、先連接主電路、再連接控制電路的順序進(jìn)行接線。4.電路檢查對(duì)照電路圖檢查電路是否有掉線、錯(cuò)線，接線是否牢固。學(xué)生自行檢查和互檢，確認(rèn)按照的電路正確，無安全隱患，經(jīng)老師檢查后方可通電實(shí)