- 电气控制与PLC应用技术(第3版)
- 吴丽
- 2221字
- 2021-03-29 04:23:23
2.4 三相绕线式异步电动机起动控制电路
前面介绍了三相笼型异步电动机的各种起动控制电路,三相笼型异步电动机的特点是,结构简单,价格低,起动转矩小,调速困难。而在实际生产中,有时要求电动机有较大的起动转矩,而且能够平滑调速,因此,常采用三相绕线式异步电动机来满足控制要求。绕线异步电动机的优点是可以在转子绕组中串接电阻,从而达到减小起动电流、增大起动转矩及平滑调速之目的。
起动时,在转子回路中串入三相起动变阻器,并把起动电阻调到最大值,以减小起动电流,增大起动转矩。随着电动机转速的升高,起动电阻逐级减小。起动完毕后,起动电阻减小到零,转子绕组被短接,电动机在额定状态下运行。
2.4.1 转子绕组串电阻起动控制电路
1.按钮操作控制电路
图2-19所示为由按钮操作的转子绕组串电阻起动控制电路。工作原理为:合上电源开关QS,按下SB1,KM得电吸合并自锁,电动机串全部电阻起动,经一定时间后,按下SB2,KM1得电吸合并自锁,KM1主触点闭合切除第一级电阻R1,电动机转速继续升高,经一定时间后,按下SB3,KM2得电吸合并自锁,KM2主触点闭合切除第二级电阻R2,电动机转速继续升高,当电动机转速接近额定转速时,按下SB4,KM3得电吸合并自锁,KM3主触点闭合切除全部电阻,起动结束电动机在额定转速下正常运行。
该电路的缺点是操作不便,在生产实际中常采用自动短接起动电阻的控制电路。
图2-19 由按钮操作的转子绕组串电阻起动控制电路
2.时间原则控制绕线式电动机串电阻起动控制电路
图2-20所示为时间继电器控制绕线式电动机串电阻起动控制电路,又称为时间原则控制,其中3个时间继电器KT1、KT2、KT3分别控制3个接触器KM1、KM2、KM3按顺序依次吸合,自动切除转子绕组中的三级电阻,与起动按钮SB1串接的KM1、KM2、KM3三个常闭触点的作用是保证电动机在转子绕组中接入全部起动电阻的条件下才能起动。若其中任何一个接触器的主触点因熔焊或机械故障而没有释放时,电动机就不能起动。工作原理读者可自行分析。
图2-20 时间继电器控制绕线式电动机串电阻起动控制电路
图2-21 电流继电器自动控制绕线式电动机串电阻起动控制电路
3.电流原则控制绕线式电动机串电阻起动控制电路
图2-21所示为电流继电器自动控制绕线式电动机串电阻起动控制电路,因根据电流大小进行控制故为电流原则控制。图中KA1、KA2、KA33个欠电流继电器的线圈被串接在转子回路中,3个欠电流继电器的吸合电流相同,但释放电流不同,KA1的释放电流最大,KA2其次,KA3最小。当电动机刚起动时,转子电流最大,3个电流继电器KA1、KA2、KA3都吸合,控制回路中的常闭触点都打开,接触器KM1、KM2、KM3的线圈都不能得电吸合,主触点处于断开状态,全部起动电阻均串接在转子绕组中。随着电动机转速的升高,转子电流在逐渐减小,当电流减小至KA1的释放电流时,KA1首先释放,其常闭触点复位,使接触器KM1得电主触点闭合,切除第一级电阻R1。当R1被切除后,转子电流重新增大,电动机转速继续升高,随着转速的升高,转子电流又会减小,当减小至KA2的释放电流时,KA2释放,KA2的常闭触点复位,KM2线圈得电主触点闭合,第二级电阻R2被切除,如此继续下去,直到全部电阻被切除,电动机起动完毕为止,进入正常运行状态。中间继电器KA的作用是保证电动机在转子电路中接入全部电阻的情况下开始起动。因为刚开始起动时KA的常开触点切断了KM1、KM2、KM3线圈回路,从而保证了起动时串入全部外接电阻。
2.4.2 转子绕组串频敏变阻器起动控制电路
绕线式异步电动机转子串电阻起动,使用的电器较多,控制电路复杂,而且起动过程中,电流和转矩会突然增大,产生一定的电气和机械冲击。为了获得较理想的机械特性,常采用转子绕组串频敏变阻器起动。
频敏变阻器是一个铁心损耗很大的三相电抗器,是由铸铁板或钢板叠成的三柱式铁心组成,在每个铁心上装有一个线圈,线圈的一端与转子绕组相连,另一端作星形联结。
频敏变阻器等效阻抗的大小与频率有关。当电动机刚起动时,转速较低,转子电流的频率较高,相当于在转子回路中串接一个阻抗很大的电抗器,随着转速的升高,转子频率逐渐降低,其等效阻抗自动减小,实现了平滑无级起动。
图2-22 电动机单向旋转转子串频敏变阻器起动控制电路
a)主电路 b)控制电路1 c)控制电路2
1.电动机单向旋转转子串频敏变阻器起动控制电路
图2-22所示为电动机单向旋转转子串频敏变阻器起动控制电路。图2-22a所示为主电路,KM为电源接触器,KM1为短接频敏变阻器用接触器。图2-22b所示为控制电路1,其工作原理是,按下SB1,KM得电吸合并自锁,电动机串频敏变阻器起动,同时KT得电吸合开始延时,在电动机起动完毕后,KT的延时常开触点闭合,KM1得电主触点闭合将频敏变阻器短接,电动机正常运行。该电路的缺点是,当KM1的主触点熔焊或机械部分被卡死时,电动机将直接起动;当KT线圈出现断线故障时,KM1线圈将无法得电,电动机运行时频敏变阻器不能被切除。为了克服上述缺点,可采用图2-22c所示的控制电路2,在电路操作时,按下SB1时间应稍长点,待KM常开触点闭合后才可松开。KM为电源接触器,KM线圈得电需在KT、KM1触点工作正常条件下进行,若发生KT、KM1触点粘连,KT线圈断线等故障,KM线圈将无法得电,从而避免了电动机直接起动和转子长期串接频敏变阻器的不正常现象发生。
2.电动机转子串频敏变阻器正、反转起动控制电路
图2-23所示为电动机转子串频敏变阻器正、反转手动,自动控制电路。SA为手动与自动转换开关,KM1、KM2为正、反转接触器,KM3为短接频敏变阻器接触器,KT为时间继电器,该电路的工作原理读者可自行分析。
图2-23 电动机转子串频敏变阻器正/反转手动、自动控制电路
a)主电路 b)控制电路