低压电器课设三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动设计说明书

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y

课程设计说明书（论文）

课程名称：低压电器课程设计

设计题目：三相异步电动机自耦变压器减

压启动能耗制动控制的设计院系：电气工程系

班级：

设计者：

学号：

指导教师：

设计时间：2016.01.11-2016.01.15

哈尔滨工业大学

哈尔滨工业大学课程设计任务书

*注：此任务书由课程设计指导教师填写

三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动设计

摘要: 三相异步电动机在启动时常采用降压启动方式，在制动时经常采用能耗制动，本设计就三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动进行设计，并通过模拟实验校核控制线路的正确性。

关键词：三相异步电动机，降压启动，能耗制动，电气控制线路图1．任务分析

根据具有自耦变压器减压启动和能耗制动功能的三相异步电动机的工作过程，采用电器工作流程图法，设计三相异步电动机自耦变压器减压启动能耗制动电器控制线路，要求主电路有短路保护和热保护。电器的线圈额定电压均为交流380V。

电器工作流程图法的设计步骤为：

1．绘制电器工作流程图：

电器工作流程图的绘制是按照电器工作次序从左到右进行的。首先在左侧列出控制中需要的全部电器，如按钮、接触器、继电器等，每个电器占一行。然后按照电器工作的时间顺序从左到右依次画出各电器的状态框，每个电器的状态框与左侧相同电器画在同一行上，并且框内写入相应电器的文字符号。

2．写线圈电器的导通逻辑表达式：

导通逻辑表达式是由电器工作流程图得到的公式，是从电器工作流程图过渡到控制电路图的桥梁。导通逻辑表达式的一般形式为:

导通条件起动条件释放条件

•

将每个电器的实际起动条件和释放条件代入导通逻辑表达式的一般形式，就得到该电器的基本逻辑表达式。

3．绘制电器控制线路图：

绘制电器控制线路图，即是将逻辑表达式等号左边的一个文字符号画成线圈，右边的一行文字符号画成按要求连接的触点。

设计完后还需进行简化，使连线和触点数尽量少。

4．通过模拟实验校核电器控制线路的正确性：

设计内容中应包括详细的设计过程、文字说明和总结。

2．三相异步电动机自耦变压器减压启动

异步电动机是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。异步电动机拖动系统在启动过程中要求：一是要有足够大的启动转矩，使拖动系统具有较大的加速转矩，尽快达到正常运行状态；二是要求启动电流不能太大，以免引起电源电压下降，影响其它电气设备的正常工作。

若电动机直接启动，启动电流可达电机额定电流的4～7倍，这将对电网造成很大的冲击，直接影响电网中其它用电设备的正常工作，也会影响电动机本身及其拖动设备的使用寿命。所以一般来说10KW以上的电动机采用减压启动。三相异步电动机自耦变压器减压启动原理图如图1所示，三相电经过自耦变压器降压，等待启动过程完成后，切断变压器，直接接三相电，可以减小启动电流。

在自耦变压器减压启动的控制线路中，限制电动机启动电流是依靠自耦变压器的降压作用来实现的。自耦变压器又称启动补偿器，自耦变压器的初级和电源相接，次级与电动机相联。自耦变压器的次级一般有3个抽头，可得到3种数值不等的电压。使用时可根据启动电流和启动转矩的要求灵活选择。电动机启动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，一旦启动完毕，自耦变压器便被切除，电动机直接接至电源，即得到自耦变压器的一次电压，电动机进入全压运行。

1

启

动

1

图1 三相异步电动机自耦变压器减压启动原理图

自耦变压器降压启动时，闭合开关QF，在启动时先闭合KM1，同时启动延时继电器KT，常闭延时断开继电器切断KM1，同时常开延时闭合

继电器接通KM 2。

绘制降压启动电器工作流程图如图2所示。

SB 2

KM 1

KT

KM 2

SB 1

图2 自耦变压器降压启动电器工作流程图

根据电器工作流程图可得接触器KM 2、时间继电器KT 、接触器KM 1的逻辑表达式。

12()KM SB KT =?延时断开 21KM KT SB =莘

21()KT SB KT SB =+∙

考虑到运行自锁的要求，可使用延时继电器KT 的辅助触点，逻辑表达式应修改如下：

12()()KM SB KT KT =+?延时断开 21KM KT KT SB =莘g 21()KT SB KT SB =+∙

由此可得降压启动的控制线路图如图3

图3自耦变压器降压启动的控制线路图

下面结合接线图具体分析降压启动的过程。首先合上刀开关QK，按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈和时间继电器KT线圈同时通电。由于KM1线圈通电，KM1主触点和辅助触点闭合，电动机定子串自耦变压器减压启动。时间继电器KT线圈通电后，经过延时t(s)后KT延时常闭触头断开，KM1线圈断电，从而KM1主触头断开，自耦变压器从线路中切除。同时KT常开延时闭合触头闭合，KM2线圈通电，KM2线圈主触头闭合，电动机投入全压正常运行。

在自耦变压器降压启动中，启动电流与启动转矩的比值按变比平方倍降低。自耦变压器之所以被称为启动补偿器是因为在获得同样启动转矩的情况下，采用自耦变压器降压启动从电网获得的电流比采用电阻减压要小得多，对电网电流冲击小，功率损耗小。其缺点是自耦变压器价格较贵，结构较复杂，体积较庞大，且不允许频繁操作。

3．三相异步电动机能耗制动

三相异步电机从切断电源到完全停止旋转，由于惯性关系，总要经过一段时间，这往往不能适应某些生产机械工艺的要求。三相异步电机制动方法分为两大类：机械制动和电气制动。机械制动是机械装置来强迫电机迅速停机；电气制动是在异步电机接到停机命令时，同时产生一个与原来转向相反的制动转矩，迫使电动机转速迅速下降。电气制动控制方法包括反接制动和能耗制动。根据设计要求，本文通过能耗制动方式设计三相异

步电动机制动控制线路。