电动机的星三角降压起动控制

2）经验分折设计法 经验分析设计法是根据生产机械对电气控制电路的要求， 收集、分析、参考国内外现右的同类生产机械的电气控制电 路，利用典型控制环节单元电路，组合起来并加以补充、修 改、综合成所需要的控制电路。
3 ．经验分析设计法的步骤 （l）设计各控制单元环节中拖动电动机的起动、正反向运 转、制动、调速、停机等的主电路和执行元件的主电路。 （2）设计满足各电动机的运转功能和工作状态相对应的 控制电路，以及与满足执行元件实现规定动作相适应的指令 信号的控制电路。 （3）连接各单元环节，构成满足整机生产工艺要求，实 现加工过程自动或半自动的控制电路。 （4）设计保护、连锁、检测信号和照明等环节控制电路。 （5）全面检查所设计的电路，应特别注意防止电气控制系 统在工作过程中因误动作、突然失电等情况下发生的事故。
星-三角形减压启动控制电路的设计
（一）Y—△降压启动工作原理
A B C QS FU
SB1
1
2
3
2
FR
KM1
SB2
KM1
FR
KM2 KT KM1 KM3 KT
KM3 KM2 KM2
KT
M 3~
3
KM2
星 型启 动 延 时
三角型运 转
KM3
图 3.5 异步电动机Y/△降压起动控制电路
起动时，定子绕组首先接成星形，待转速上升到接近额 定转速时，再将定子绕组的接线换成三角形，电动机便进 入全电压正常运行状态。图3.5（a），（b）为继电器—接 触器实现的 Y/ △降压控制电路。其工作过程分析如下:
4）固态继电器（SSR） 固态继电器(Solid State Relays)，简写成“SSR”，是 一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件，它 利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件) 的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目 的，因此又被称为“无触点开关”。 （1）按切换负载性质分：直流固态继电器和交流固态继 电器。 （2）按输入与输出之间的隔离分：光电隔离固态继电器 和磁隔离固态继电器。 按控制触发信号的方式分：过零型和非过零型、有源触发 型和无源触发型。 思考与练习 1.试说明常用继电器的作用。
6、电气控制系统设计的一般程序 1）拟订设计任务书 电气控制系统设计的技术条件通常是以电气设计任务书 的形式加以表达的，电气设计任务书是整个系统设计的依 据，拟订电气设计任务书，应聚集电气、机械工艺、机械 结构三方面的设计人员，根据所设计的机械设备的总体技 术要求，共同商讨、拟订和认可。 在电气设计任务书中，应简要说明所设计的机械设备的 型号、用途、工艺过程、技术性能、传动要求、工作条件、 使用环境等。除此之外，还应说明控制精度、生产效率要 求；有关电力拖动的基本特性，如电动机的数量、用途、 负载特性、调速范围以及对反向起动和制动的要求等；用 户供电系统的电源种类、电压等级、频率及容量等要求； 有关电气控制的特性，如自动控制的电气保护、连锁条件、 动作程序等；其他要求，如主要电气设备的布置草图、照 明、信号指示、报警方式等；目标成本及经费限额；验收 标准及方式等。
线路中 KM2 和KM3 的常闭触点构成电气互锁，保证电 动机绕组只能接成一种形式，即Y形或△形，以防止同时 连接成Y形及△形而造成电源短路。 （二）电气控制线路工艺设计基础 电气控制线路工艺设计的目的是为了满足电气控制设 备的制造和使用要求。工艺设计必须在电气原理图设计完 成之后进行。在完成电气原理图设计及电器元件选择之后， 就可以进行电气控制设备的结构设计，总装配图，总接线 图设计，各部分的电气装配图与接线图，并列出各部分的 元件目录、进出线号以及主要材料清单等技术资料，最后 编写设计说明书。
5、电气控制系统设计的常用方法 1）逻辑代数设计法 逻辑代数设计法就是利用逻辑代数这一数学工具设计电 气控制电路。它根据生产过程的工艺要求，将控制电路 中的继电器、接触器线圈的得电与断电，触点的闭合与 断开，主令元件中的接通与断开等看做逻辑函数和逻辑 变量，用逻辑函数关系式表示它们之间的逻辑关系，再 运用逻辑函数基本公式和运算规律，对逻辑函数式进行 化简，按化简后的表达式，画出相应的电气原理图。 采用逻辑设计法设计的控制电路，能求得某逻辑功能 的最简电路，但其整个设计过程较复杂。对于一些复杂 的控制要求，还必须增设许多新的条件，因此，在实际 电气控制电路的设计中，逻辑设计法仅作为经验设计法 的辅助和补充。
（2）欠电流继电器 欠电流继电器一般用于直流电动机的励磁回路监视励磁 电流,作为直流电动机的弱磁超速保护或励磁电路与其他电 路之间的联锁保护。选择的主要参数为额定电流和释放电 流，其额定电流应大于或等于额定励磁电流，其释放电流 整定值应低于励磁电路正常工作范围内可能出现的最小励 磁电流，可取最小励磁电流的0.85。 （3）过电压继电器 过电压继电器用来保护设备不受电源系统过电压的危害， 多用于发电机一电动机组系统中。选择的主要参数是额定 电压和动作电压。过电压继电器的动作值一般按系统额定 电压的1.1～1.2 倍整定。一般过电压继电器的吸引电压可 在其线圈额定电压的一定范围内调节。
3）保护继电器 保护继电器指在电路中起保护作用的各种继电 器，这里主要指过电流继电器、欠电流继电器、过 电压继电器和欠电压（零电压、失压）继电器等。
（1）过电流继电器
过电流继电器主要用作电动机的短路保护，对 其选择的主要参数是额定电流和动作电流。过电流 继电器的额定电流应当大于或等于被保护电动机的 额定电流，其动作电流可根据电动机工作情况按其 起动电流的1.1～1.3 倍整定。一般绕线转子感应电 动机的起动电流按2.5 倍额定电流考虑，笼型感应电 动机的电流按额定电流的5～8 倍考虑。选择过电流 继电器的动作电流时，应留有一定的调节余地。
2、电气柜、箱及非标准零件图的设计 电气控制装置通常都需要制作单独的电气控制柜、箱， 其设计需要考虑以下几个方面： 1）根据操作需要及控制面板、箱、柜内各电器部件的尺 寸确定电气箱，柜的总体尺寸及结构型式，非特殊情况下， 应使总体尺寸符合结构基本尺寸与系列。 2）根据总体尺寸及结构型式、安装尺寸，设计箱内安装 支架，并标出安装孔、安装螺栓及接地螺栓尺寸，注明配 作方式，一般应选用柜、箱用专用型材。 3）根据现场安装位置、操作、维修方便等要求，设计开 门方式及型式。 4）为利于箱内电器的通风散热，在箱体适当部位设置通 风孔或通风槽 5）为便于电气箱、柜的运输，应设计合适的起吊钩或在 箱体底部设计活动。
图3.1 电磁式继电器的典型结构 其型号如下：
1）时间继电Βιβλιοθήκη BaiduKT
（1）定义：当线圈通电或断电后其触点经过一定延 时再动作的继电器。 （2）延时方式：通电延时和断电延时。 （3）符号：如图3.2所示。
图3.2 时间继电器的图形及文字符号
（4）工作原理： 以JS7-A型空气阻尼式时间继电器为例说明其工作原理。 工作原理：当线圈1通电后，衔铁3连同推板5被铁心2吸 引向上吸合，上方微动开关16压下，使上方微动开关触头迅 速转换。同时在空气室11内与橡皮膜10相连的活塞杆6在弹 簧9作用下也向上移动，由于橡皮膜下方的空气稀薄形成负 压，起到空气阻尼的作用，因此活塞杆只能缓慢向上移动， 移动速度由进气孔14的大小而定，可通过调节螺钉13调整。 经过一段延时后，活塞12才能移到最上端，并通过杠杆7压 动开关15，使其常开触点闭合，常闭触点断开。而另一个开 关16是在衔铁吸合时，通过推板5的作用立即动作，故称开 关16为瞬动触头。 当线圈断电时，衔铁在反力弹簧4作用下，将活塞推向下 端，这时橡皮膜下方气室内的空气通过橡皮膜10、弹簧8和 活塞12的肩部所形成的单向阀，迅速将空气排掉，使开关15、 16触头复位。
2）电力拖动方案的选择 电力拖动方案的选择是以后各部分设计内容的基础和先 决条件。电力拖动方案是指根据生产工艺要求、生产机械的 结构、运动部件的数量、运动要求、负载特性、调速要求以 及投资额等条件来确定电动机的类型、数量、拖动方式，并 拟订电动机的起动、运动、调速转向、制动等控制要求来作 为电气控制原理图设计及电器元件选择的依据。具体选择电 力拖动方案的原则是： (l）对于无电气调速要求的生产机械 笼型异步电动机拖动适用于电气调速和起动、制动不频繁的 场合；绕线转子异步电动机拖动适用于负载静转矩很大或有 飞轮的拖动装置中；同步电动机拖动适用于负载平稳、容量 大且起制动次数很少的场合。
二、相关知识 （一）常用低压电器 1、继电器 其主要功能是根据某种输入信号来接通或断开小电流控制 电路，实现远距离控制、保护、频繁通断自动控制电器。 用于切换小电流的控制电路和保护电路。电磁式继电器的 典型结构如图3.1所示。 继电器与接触器区别： 继电器：用于控制电路、电流小，没有灭弧装置，可在 电量或非电量的作用下动作。 接触器：用于主电路、电流大，有灭弧装置，一般只能 在电压作用下动作。 电磁式继电器的结构和工作原理与接触器基本相同，但 触头的通断电流值比接触器小，没有灭弧装置。
3、各类元器件及材料清单的汇总 在电气控制原理系统设计及工艺设计结束后，应根据各 种图纸，对本设备需要的各种零件及材料进行综合统计， 按类别列出外购成品件汇总清单表、标准件清单表、主要 材料消耗定额表及辅助材料消耗定额表等，以便采购人员、 生产管理部门按设备制造需要备料，作好生产准备工作。 这些资料也是成本核算的依据。 4、编写设计说明书 设计说明书的编写是设计工作中的主要组成部分之一， 也是通过设计审查、施工、使用、维护等必不可少的技术 资料。设计说明书一般应包括以下几部分内容： l）所设计的方案选择依据及本设计的主要技术要点。 2）主要参数的计算过程。 3）设计任务书中要求各项技术指标的核算与评价。 4）主要设备及元器件安装的技术要求。 5）设备调试要点、调试方法及注意事项。
电动机的星—三角降压起动控制
一、 继电—接触器控制星—三角降压起动
知识点： 1、常用低压电器（继电器） 2、Y—△降压启动电气原理图与工作原理 技能点： 1、Y—△降压启动控制电路安装图与接线图的绘制； 2、检查电路的方法。 3、电气控制线路工艺设计基础
一、任务的提出 三相异步电动机直接启动时，控制线路简单，维 修工作量少，但启动电流一般可达额定电流的4～7倍。 过大的启动电流会减少电动机寿命，致使变压器二次 电压大幅度下降，减小电动机本身的启动转矩，甚至 使电动机无法启动，所以对于大容量电动机，一般都 采用降压启动。而Y—△降压启动是鼠笼型异步电动机 常用的降压启动方法之一。
1、电气设备总体配置设计 电气设备总体配置设计任务是根据电气原理图的工作原 理与控制要求，将控制系统划分为几个组成部分称为部件， 根据电气设备的复杂程度，每一部件又可划成若干组件。总 体配置设计是以电气系统的总装配图与总接线图形式来表示 的，图中应以示意形式反映出各部分主要组件的位置及各部 分的接线关系，走线方式及使用行线槽、管线要求等。 总装配图、接线图是进行分部分设计和协调各部分组成一 个完整系统的依据总体设计要使整个系统集中、紧凑、同时 在空间允许条件下，对发热元件，噪声振动大的电气部件尽 量放在离其他元件较远的地方或隔离起来，对于多工位加工 的大型设备，应考虑两地操作方便，总电源开关、紧急停止 控制开关应安放在方便而明显的位置。总体配置设计合理与 否关系到电气系统的制造、装配质量，将影响到电气控制系 统性能的实现及其工作的可靠性，以及操作、调试、维护等 工作的方便及质量。
（4）欠电压（零电压、失压）继电器 欠电压（零电压、失压）继电器在线路中多用做失 压保护防止电源故障后恢复供电时系统的自启动。欠电 压继电器常用一般电磁式继电器或小型接触器充任,其选 用只要满足一般要求即可,对释放电压值无特殊要求。 电流继电器的电磁铁线圈匝数较少，线圈与负载串联； 电压继电器线圈的匝数很多，使用时要与电源并联。 （5）保护继电器的选择原则 选用的依据主要要考虑：被控制或被保护对象的特 性，触头的种类、数量，控制电路的电压、电流、负载 性质等因素。线圈电压、电流应满足控制电路的要求。 如果控制电流超过继电器触头额定电流，可将触头并联 使用。
2）中间继电器 （1）功能：主要用在通过小电流的控制电路中， 用来扩大辅助触点的数目。 （2）主要技术参数 额定电压、额定电流、触点对数。 （3）型号：以JZ7—62为例，JZ为中间继电器的代 号，7为设计序号，有6对常开触点，2对常闭触点。 （4）图形及文字符号，如图3.4所示。
图3.4
电磁式继电器的图形符号