电动机降压启动控制

三相绕线式异步电动机的结构和工作原理
图2-75 三相绕线式异步电动机结构图
图2-76 绕线式异步电动机的转子
• 绕线型转子的优点是：可以通过滑环及电刷在 绕线型转子的优点是： 转子回路中引入外加电阻，以改善电动机的起 动和调速性能。因此常应用在要求起动电流小， 起动转矩大的重载负荷中，或需要调节转速的 场合。在正常运行是，如果外加电阻已全部切 除，转子绕组便直接短路，此时可用提刷短路 装置把电刷举起，以减少摩擦损耗，从而提高 电动机的效率。与鼠笼式异步电动机相比，绕 线型转子电动机的缺点是：转子绕组的结构复 杂，价格较高，运行可靠性较差。其应用相对 要少一些。由于鼠笼式电机结构简单、价格低, 控制电机运行也相对简单,所以得到广泛采用
1）结构与工作原理 ）
图 LW5系列万能转换开关
• 万能转换开关在电路图中的符号如图2-79a所示。图中 “-”代表一路触点，竖的虚线表示手柄位置。当手柄置 于某一位置上时，就在处于接通状态的触点下方的虚线 上标注黑点“·”表示。触点的通断也可用如图2-79b所示 的触点分合表来表示。表中“×”号表示触点闭合，空白 表示触点分断。
• 频敏变阻器的阻抗能随着转子电流的频率下降而自动 下降， 下降，所以能克服串电阻分级起动过程中产生机械冲 击的缺点，实现平滑起动。 击的缺点，实现平滑起动。转子回路串频敏变阻器常 用于大容量绕线转子异步电动机的起动控制。 用于大容量绕线转子异步电动机的起动控制。 • 频敏变阻器的结构特点：它是一个三相铁心线圈， 频敏变阻器的结构特点：它是一个三相铁心线圈， 其铁心不用硅钢片而用厚钢板迭成。 其铁心不用硅钢片而用厚钢板迭成。铁心中产生涡流 损耗和一部分磁滞损耗，铁心损耗相当一个等值电阻， 损耗和一部分磁滞损耗，铁心损耗相当一个等值电阻， 其线圈又是一个电抗， 其线圈又是一个电抗，故电阻和电抗都随频率变化而 变化，故称频敏变阻器，相当于一种无触点的变阻器。 变化，故称频敏变阻器，相当于一种无触点的变阻器。 它与绕线转子异步电动机的转子绕组相接。 它与绕线转子异步电动机的转子绕组相接。
三相鼠笼式异步电动机的降压起动 控制
涉及的低压电器
• 时间继电器 时间继电器是一种利用电磁原理或机械地动 作原理实现触点延时接通和断开的自动控制 电器 . • 常用的时间继电器主要有 常用的时间继电器主要有电磁式、电动式、 空气阻尼式、电子式等。 • 延时方式 延时方式有通电延时和断电延时两种。
• 起重机由于其工作性质，经常需要重载起动，因 此提升机构和平移机构的电动机一般采用起动转 矩较大的绕线转子异步电动机，以减小电流而增 加起动转矩。绕线转子异步电动机由于其独特的 结构，一般不采取定子绕组降压起动，而在转子 回路外接变阻器。因此绕线转子异步电动机的起 动控制方式和笼型异步电动机有所不同。
此法用于绕线式异步电动机上，调速原理 与串电阻起动一样，改变串入转子绕组中的电 阻大小，电动机即在对应的转速下运行。 • 转子串电阻调速的优点是方法简单，并可在一 定范围内进行调速。缺点是调速电阻上有一定 的能量损耗，主要用于中、小容量的绕线转子 异步电动机如运输、起重机等。
• （3）串级调速 ） • 所谓串级调速，就是在异步电动机的转子 回路串入一个三相对称的附加电动势，其频率 与转子电动势相同，改变的大小和相位，就可 以调节电动机的转速。它也是适用于绕线式异 步电动机，靠改变转差率s调速。 • 串级调速性能比较好，过去由于附加电势 的获得比较难，长期以来没能得到推广。近年 来，随着晶闸管技术的发展，串级调速有了广 阔的发展前景。现已日益广泛用于水泵和风机 的节能调速，应用于不可逆轧钢机、压缩机等 很多生产机械。
图 绕线转子异步电动串频敏变阻器起动
• 在起动过程中，它能自动、无级的减小电阻，如 果参数选择适当，可以在起动过程中保持转矩近 似不变，使起动过程平滑、快速。频敏变阻器的 主要不足之处是由于有电感的存在，功率因数较 小，起动转矩并不是很大。因此当绕线式异步电 动机在轻载起动时，采用频敏变阻器起动的优点 比较明显，而重载时一般采用串电阻起动的方法
图 转子绕组串频敏变阻器的起动控制电路
三相异步电动机的调速控制
• 在实际生产的很多领域中，要求三相鼠笼 式异步电动机的速度为无极调节，其目的 是实现自动化控制、节能、提高产品质量 和生产效率。如钢铁行业的轧钢机、鼓风 机，机床行业中的车床、机械加工中心等， 都要求三相鼠笼式异步电动机可调速。
• 万能转换开关 • 万能转换开关实际是多档位、控制多回路的组合 开关，主要用作控制线路的转换及电气测量仪表 的转换，也可用于控制小容量异步电动机的起动、 换向及调速。由于触点挡数多、换接线路多、能 控制多个回路，适应复杂线路的要求，故称为万 能转换开关。
1.变极调速 变极调速
• 在电源频率不变的条件下，改变电动机的 极对数，电动机的同步转速就会发生变化， 从而改变电动机的转速。若极对数减少一 半，同步转速就提高一倍，电动机转速也 几乎升高一倍。 • 通常用改变定子绕组的接法来改变极对 数，这种电动机称多速电动机。
图
三相四极电动机定子U相绕组
图 三相两极电动机U相绕组
2.电流原则控制电路 电流原则控制电路
U V W FU1 SB1 KM1 FR M
3～
FU2
FR KA1 KI1 KI2
KM1
KM1
SB2
KI3
KM4
I
KM3
R3 KI3 R2 KI2 R1 KM1 KA1 KM2 KM3 KM4
KM2
I
I
KI1
电流原则控制转子电路串电阻起动控制电路
绕线转子异步电动串频敏变阻器起动
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（1）结构
图 JS20系列时间继电器的外形与接线 a）外形；b) 接线示意图
2.型号
• 所示为使用三个接触器和一个时间继电器 的按时间原则控制的电动机星形—三角形 降压起动控制电路。电气控制电路中需要 自动实现电路的切换时常使用时间继电器， 此种控制称为时间控制原则 时间控制原则
三相绕线式异步电动机的起动 控制
• 3.改变转差率调速 改变转差率调速
• （1）改变定子电压调速 ） • 改变电源电压调速，这种方法主要应用于鼠笼式 异步电动机。 其调速范围较宽。因此，目 前大多数的电风扇都采用串 电抗器调速或采用晶闸管交 流调压线路来实现。
图2－99 鼠笼式异步电动 机改变定子电压调速（通 风机负载）
• （2）转子串电阻调速 ）
1）过电流继电器 当流过继电器中的电流超过预定值时，引起开关电器有 延时或无延时动作的继电器叫过电流继电器。它主要用于 频繁起动和重载起动的场合，作为电动机和主电路的过载 和短路保护。 （1）结构及工作原理
a)外形
b)结构 JT4系列过电流继电器
c)符号
• （2）型号
2）欠电流继电器 当通过继电器的电流减小到低于其整定值时动作的继电器 称为欠电流继电器。在线圈电流正常时这种继电器的衔铁与 铁芯是吸合的。它常用于直流电动机励磁电路和电磁吸盘的 弱磁保护。
图 空气阻尼式时间继电器的结构 a）通电延时型；b）断电延时型
• 空气阻尼式时间继电器的优点是 优点是：延时范围较大(0.4s～ 优点是 180s)，且不受电压和频率波动的影响；可以做成通电和 断电两种延时形式；结构简单、寿命长、价格低。 • 其缺点是 其缺点是：延时误差大，难以精确地整定延时值，且延 时值易受周围环境温度、尘埃等的影响。因此，对延时 精度要求较高的场合不宜采用。
• 2.变频调速 变频调速 • 三相异步电动机的同步转速为
n =
此，改变三相异步电动机的电源频率，可以改变 旋转磁场的同步转速，达到调速的目的。
60f1 ∝ f。因 1 p
• 额定频率称为基频，变频调速时，可以从 基频向上调，也可以从基频向下调。
• 变频调速由于其调速性能优越，能平滑调 速、调速范围广、效率高，又不受直流电 动机换向带来的转速与容量的限制，故已 经在很多领域获得广泛应用 ，如轧钢机、 工业水泵、鼓风机、起重机、纺织机、球 磨机化工设备及家用空调器等方面。主要 缺点是系统较复杂、成本较高。
从异步电动机的转速关系式
60f1 n = n1 (1 − s ) = (1 − s ) p
• 可以看出，异步电动机的调速可分以下三大类： • (1) 改变定子绕组的磁极对数p，称为变极调速； • (2) 改变供电电源的频率f1，称为变频调速； (3) 改变电动机的转差率s，其方法有改变电压调速、 绕线式电动机转子串电阻调速和串级调速。
• 2）型号 ）
控制电路的实现
图双速电动机调速控制电路
三相异步电动机的拖动方式（调速） 三相异步电动机的拖动方式（调速）
• 电动机调速可分为两大类，即定速电动机与变速 联轴节配合的调速方式和自身可调速的电动机。 如果采用单速电动机时，则需配有机械变速系统 （如齿轮、皮带、调速器等机械设备））以满足 变速要求，这是机械调速；由电动机直接调速 （在负载转矩不变的情况下，人为的改变电动机 的参数，使电动机运行于不同的人为特性上，得 道不同的运行速度），这是电气调速。
双速异步电动机的工作原理
• 双速异步电动机的连接形式有两种： Y-YY和△-YY。这两种形式都能使电 动机极数减少一半。 • 变极前后电动机转向相反，因此，若 要使变极后电动机保持原来转向不变， 应调换电源相序。
（a） (b) 图 双速异步电动机定子绕组接线图
• 图 (a)为三角形(四极，低速)与双星 形(二极， 高速)接法， • 图 (b)所示为星形(四极，低速)与双星形(二 极，高速)接法。
图 速度继电器的外形 a) JY1型；b）JFZD型
• 1.结构及工作原理 结构及工作原理
速度继电器的动作转速一般为120 r/min，复位转速约在100r/min以下
• 2.型号 型号
三相异步电动机的拖动方式（ 三相异步电动机的拖动方式（制 动）
• 电机制动是电机控制中经常遇到的问题，一般电机制动会 出现在两种不同的场合，一是为了达到迅速停车的目的， 以各种方法使电机旋转磁场的旋转方向和转子旋转方向相 反，从而产生一个电磁制动转矩，使电机迅速停车转动； 另一是在某些场合，当转子转速超过旋转磁场转速时，电 机也处于制动状态。例如起重机下放重物时，运输工具在 下坡运行时（负载转矩为位能转矩的机械设备），使设备 保持一定的运行速度；在机械设备需要减速或停止时，电 动机能实现减速和停止的情况下，电动机的运行属于制动 状态。
图 时间继电器的符号
触点动作情况： 触点动作情况：
•通电延时常闭触点是指线圈得电触点延时断开， 而线圈失电，触点瞬时复位（闭合） •通电延时常开触点是指线圈得电触点延时闭合， 而线圈失电，触点瞬时复位（断开） •断电延时常闭触点是指线圈得电触点瞬时断开， 而线圈失电，触点延时复位（闭合） •断电延时常开触点是指线圈得电触点瞬时闭合， 而线圈失电，触点延时复位（断开）
三相异步电动机的制动控制
• 电动机自由停车的时间较长，随惯性大小 而不同，而某些生产机械要求迅速、准确 地停车，如镗床、车床的主电动机需快速 停车；起重机为使重物停位准确及现场安 全要求，也必须采用快速、可靠的制动方 式。
控制电路的实现
速度原则控制的电动机反接制动控制电路
涉及的低压电器
• 速度继电器是反映转速和转向的继电器， 其主要作用是以旋转速度的快慢为指令信 号，与接触器配合实现对电动机的反接制 动控制，故又称为反接制动继电器。
• 3）型号
2.电子式时间继电器 电子式时间继电器
电子式时间继电器也称为半导体时间继电器，具有机 械结构简单、延时范围广（可达0.1s~9999min）、 精度高、消耗功率小、调整方便及寿命长等优点，其 应用越来越广泛。 电子式时间继电器按结构分为阻容式和数字式两类； 按延时方式分为通电延时型、断电延时型及带瞬动触 点的通电延时型
1.时间原则控制电路 时间原则控制电路
时间原则控制的转子电路串电阻起动控制电路
涉及的低压电器
1.电流继电器 电流继电器 根据继电器线圈中电流的大小而接通或断开电路的继电 器叫做电流继电器。使用时，电流继电器的线圈串联在 被测电路中，用来反映电路电流的变化。为了使串入电 流继电器线圈后不影响电路正常工作，电流继电器线圈 的匝数要少，导线要粗，阻抗要小
1.JS7—A系列空气阻尼式时间继电器 系列空气阻尼式时间继电器
1）结构 （1）电磁系统：
（2）触点系统 （3）空气室 （4）传动机构 （5）基座：
a)外形 b)结构 图 JS7—A系列时间继电器的外形与结构
• 2）工作原理 • JS7—A系列时间继电器的工作原理示意图，如图2-61所示。 • （1）时间继电器的工作原理