30KW三相异步电动机Y-△起动 电气控制系统论文

（机电一体化系统设计）实训论文说明书
题目：30KW三相异步电动机Y-△起动
电气控制系统
院（系）：机电工程学院
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学生姓名：
学号：
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2013年12月26日
前言
众所周知，三相异步电动机允许直接启动，但是，由于它的直接启动电流大，而且需要的无功功率大，将引起船舶电网电压的下降，对电网上的其他用电设备产△Ｋ生影响，有的相绕组是△接法，启动时是空载或轻载的三相异步电动机，广泛采用结构简单、操作方便、价格便宜的Ｙ－△降压启动方式。

所谓Ｙ－△降压启动方法是把电机接线△盒中的６个接线端子（三相）利用接触器使其先接成Ｙ接法启动，当达到相对稳定的转速时再转换成△接法运行。

保持线电压不变，使每一相绕组的电压在启动时降低到线电压的1/ 3 ，从而使启动电流减小为直接启动时的三分之一，达到减小电网线路电压降的目的。

目录
1.系统概述 (1)
2.系统各部分设计、计算及分析 (1)
2.1三相异步电动机工作原理 (1)
2.2Y200L-4/30KW三相异步电动机各参数 (1)
2.3电动机额定电流与转矩的的计算 (2)
2.4电气控制工作原理及其原理图 (3)
2.4.1 电路的工作原理 (3)
2.4.2电机控制原理图 (4)
2.5电路各处电流值的计算及元器件的选择 (4)
2.6电动机Y-△起动电气控制系统电器选用明细表 (6)
3.设计方案的安装调试或验证 (6)
3.1设计方案 (6)
3.2安装调试 (7)
3.3验证 (7)
4.结束语 (8)
参考文献 (9)
1.系统概述
三相异步电动机的全压启动电流可达电动机额定电流的5~7倍，过大的启动电流会造成电网电压显著下降，在短时间内会在线路上造成较大的电压降，而使负载端的电压降低，直接影响同一电网其它电动机的正常工作。

通常对中、小容量的三相异步电动机采用直接启动方式，对大容量的三相异步电动机采用降压启动。

三相异步电动机的Ｙ——△降压启动可使电动机启动时，每相绕组所承受的电压降到正常工作时的1/3，电流为直接启动时的1/3。

Ｙ一△降压启动器、启动柜等装置，因启动电流特性好、线路简单、成本低、运行可靠、操作和维修方便，在轻载或空载场合被普遍应用。

2.系统各部分设计、计算及分析
2.1 三相异步电动机工作原理
当定子绕组接至三相对称电源时，流入定子绕组的三
相对称电流，在气隙内产生一个以同步转速n1旋转的定
子旋转磁场，设旋转磁场的转向为逆时针，当旋转磁场
的磁力线切割转子导体时，将在导体内产生感应电动势
e2，电动势的方向根据右手定则确定。

N极下的电动势
方向用⊗表示，S极下的电动势用Θ表示，转子电流的有
功分量i2a与e2同相位，所以Θ⊗和既表示电动势的方
向，又表示电流有功分量的方向。

转子电流有功分量与
气隙旋转磁场相互作用产生电磁力fem,根据左手定则，
在N极下的所有电流方向为⊗的导体和在S极下所有电
流流向为Θ的导体均产生沿着逆时针方向的切向电磁力
fem,在该电磁力作用下，使转子受到了逆时针方向的电磁转
矩Me的驱动作用，转子将沿着旋转磁场相同的方向转动。

驱动转子的电磁转矩与转子轴端拖动的生产机械的制动转矩相平衡，转子将以恒速n拖动生产机械稳定运行，从而实现了电能与机械能之间的能量转换，这就是异步电动机的基本工作原理。

2.2 Y200L-4/30kw三相异步电动机各参数
Y系列全程为全封闭自扇冷式三相鼠笼型异步电动机。

使用非常普遍，应用于一般
无特殊要求的机械设备、如农业机械、食品机械、风机、水泵、机床、拌搅机、空气压缩机等
课设题目中的三相异步电动机型号为Y200L-4 其中： Y------------------------------------表示的是Y 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
Y200L-4三相异步电动机参数表
型号
TYPE 功率
转速 电流 效率
功率因素
堵转电流 / 额定电流
堵转转矩 / 额定转矩 最大转矩/额定转矩 额定电压
kw r/min A
%
cos φ
I st /I n T st /T n
T max /T n
V Y200L-4
30 1470 56.8 92.2 0.87
7
2
2.2
380
由台州恒富电动机厂网站查得。

网址：/dianjizhishi/djxhdq.html
2.3 电动机额定电流与转矩的的计算
电动机的额定电流： I n =3cos ϕηn n n U P =387.0922.038030000
⨯⨯⨯=56.8（A ）
根据公式计算的额定电流值与电动机铭牌的额定电流值相一致。

计算电动机的额定转矩：
T n =9550N
n
n P =9550147030⨯=194.90（N ∙m ）
2.4电气控制工作原理及其原理图
2.4.1 电路的工作原理
a.起动按钮（SB2）。

手动按钮开关，可控制电动机的起动运行。

b.停止按钮（SB1）。

手动按钮开关，可控制电动机的停止运行。

c.主交流接触器（KM1）。

电动机主运行回路用接触器，起动时通过电动机起动电流，运行时通过正常运行的线电流。

d.Y形连接的交流接触器（KM2）。

用于电动机起动时作Y形连接的交流接触器，起动时通过Y形连接降压起动的线电流，起动结束后停止工作。

e.Δ形连接的交流接触器（KM3）。

用于电动机起动结束后恢复Δ形连接作正常运行的接触器，通过绕组正常运行的相电流。

f.时间继电器（KT）。

控制Y—Δ变换起动的起动过程时间（电机起动时间），即电动机从起动开始到额定转速及运行正常后所需的时间。

g.热继电器（或电机保护器FR）。

热继电器主要设置有三相电动机的过负荷保护；电机保护器主要设置有三相电动机的过载保护、断相保护、短路保护和平衡保护等。

第 1 阶段, 电动机定子绕组 Y接起动.当按下起动按钮 SB2时, 接触器 KM2 得电, 其主触点闭合, 使电动机定子绕组端子短接, 此时电动机定子绕组接成 Y 形, KM2常开辅助触点闭合，同时接触器 KM1 得电( 接触器 KM1,KM2 自锁), 配电回路中主触点闭合, 使电动机定子绕组端子接通电源并开始起动运转。

第 2 阶段, 电动机定子绕组△接线, 转入正常运行, 经时间继电器 KT延时, 电动机 Y运行达到一定转速, KT 常闭触点打开, 接触器KM2 失电, 其主触点断开、常闭辅助触点闭合,使接触器 KM3 得电 ( 接触器 KM3,KM2 互锁),KM3 主触点闭合, 定子绕组端子相接, 此时电动机定子绕组接成△形, Y-△起动过程结束, 进入正常△形运行状态.
2.4.2电机控制原理图
图2.4.2.1：Y-△降压起动电路图
2.5电路各处电流值的计算及元器件的选择
1.断路器QS的选择
断路器的电流一般按额定电流的1.5-2.5倍来选取，为满足电机的超载运行QS的电流=(1.5-2.5A)×56.8A=85.2-142A
(1.5-2.5A)×I
n
选取： DZ158 100A 3P
2.交流接触器KM（主交流接触器KM1，Y接触器KM2，△接触器KM3）的选择。

，故KM1的电流 56.8A。

KM1流过的电流为电机的额定电流I
n
选取：CJT1(CJ10)-60A
KM3流过的电流为△接时电机的相电流=3
1
I n =32.79A ，故KM3的电流≥32.79A 选取：CJT1-40
KM2流过的电流为Y 接起动时的线电流=3
1
I n =18.9A ，故KM2的电流≥18.9A
选取：CJT1-20
3. 熔断器FU 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=电动机额定电流×(1.5-2.5)A=85.2A-142A
选取：MRO 茗熔RGS11 CR2L GSB 380V 100A 螺栓连接式熔断体快速熔断器
控制回路FU2熔断器整定电流≥2A
选取：RL1-15螺旋式熔断器 熔断体380V2A 陶瓷保险丝
4. 热继电器FR 的选择
FR 热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流I n 的 1.05~1.1倍=56.8A ×（1.05~1.1）=59.64A~62.48A 选取：JR36-63
5. 时间继电器KT 的选择
KT 在控制回路中，选择2A 以下容量的即可 选取：JS7-2A
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。

2.6电动机Y-△起动电气控制系统电器选用明细表
种类选择型号数量断路器(QS) DZ158 100A 3P 1 接触器KM1 CJT1(CJ10)-60A 1 接触器KM3 CJT1-40 1 接触器KM2 CJT1-20 1 热继电器FR JR36-63 1 熔断器FU RL1-15螺旋式熔断器熔断体380V2A陶瓷保险丝 1
熔断器FU MRO茗熔RGS11 CR2L GSB 380V 100A螺栓连接式熔断体
快速熔断器
1
时间继电器KT JS7-2A 1
起动按钮SB2 LA19-11D（红色） 1
停止按钮SB1 LA19-11D (绿色) 1
穿管电缆线YJV-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm2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。

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。

（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.结束语
通过这次实训，我不但掌握了一些不懂的具体环节，而且也巩固了我在学校期间所学习到的理论知识。

在学校学习，理论与实际相差较大，一些知识虽然能在短期内被掌握、被运用，但一些知识则不能掌握，也不便于记忆，更谈不上掌握运用了，因此，老师所传授的内容虽然多、广、博，但是我们学习到的只是其一部分，或者是一些皮毛的东西，要想真真正正的掌握所有理论知识，只有通过实际的学习和参观，才能达到这个目的。

这次实训就达到了目的，我们不仅学到一些新的知识，也巩固了在校期间所学到的理论知识。

以前对一些试验技术要点，只是粗略地知道其作用，而其具体的环节，具体的步骤如何，却是知之甚少，但现在实训结束了，对我们这段时间所看到的那些技术，它们的具体环节及详细步骤，我们应该可以掌握了，这样就提高了自己的理论水平，也增强了自己的实际操作能力。

通过实训，增强了自己对专业的热情，让自己更有兴趣将来能在机械行业开创天地。

以前听到就业不乐观时候就很茫然，学了将近四年的机械却找不到好的工作，以致对自己的专业丧失了热情，没有足够的兴趣去学习专业知识。

但是通过这次实训，才觉得原来机械行业是一个非常具有挑战性的职业，如果将来能在这个行业工作，对自己来说将是很大的挑战。

为了以后能够胜任这项工作，现在就必须踏踏实实的学好技术。

因此给了自己压力，让自己不再觉得无事可作，让自己安心去学习，为将来工作打下坚实的基础。

增强了自己的交际能力。

机械行业是一个涉及人非常多的行业，你将会接触到各种各样的人。

面对一个这样复杂的交际圈，你可以从他们身上学习到很多优秀的多西，去除自身的一些不好行为，同时也可以通过不同的接触对象，增强自己的交际能力，让自己在以后的生活中更加自信，更加坚强!
实训结束了，我相信在以后的生活中我将体会到更多的东西，也相信自己在下一次实习中将会更好。

我坚信通过这一段时间的实训，所获得的实践经验对我终身受益，在我毕业后的实际工作中将不断的得到验证，我会不断的理解和体会实训中所学到的知识，在未来的工作中我将把我所学到的理论知识和实践经验不断的应用到实际工作来，充分展示自我的个人价值和人生价值。

为实现自我的理想和光明的前程。

参考文献
[1] 邓星达等编著. 机电传动控制(第四版)[M].武汉：华中科技大学出版社，2007年7月
[2] 王阿根编著. 电气可编程控制原理与应用（第2版）[M].北京：清华大学出版社,2010年10月
[3] 齐宝林等编.福建科学技术出版社[M].福建：福建科技技术出本社，2004年5月。