30KW三相异步电动机Y-△起动电气控制系统

机电一体化实训
总结报告
题目：30KW三相异步电动机Y-△起动电气控制系统
2012年
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、计算及选择 (1)
2.1 三相异步电动机工作原理 (1)
2.2 Y200L-4/30kw三相异步电动机各参数 (2)
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 (5)
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与注意事项 (7)
4.结束语 (7)
参考文献 (8)
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、计算及选择
2.1 三相异步电动机工作原理
图1：三相电动机的结构示意图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
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： In=
3
cos ϕηn Un Pn =
3
87.0922.038030000⋅⋅⋅=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：
Tn=9550nN Pn =95501470
30
=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（SB1）。

手动按钮开关，可控制电动机的起动运行。

b.停止按钮（SB2）。

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（KM3）。

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（KM2）。

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 SB1时, 接触器KM3 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, KM3常开辅助触点闭合，同时接触器 KM1 得电( 接触器 KM1,KM3 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KM3 失电, 其主触点断开、常闭辅助触点闭合,使接触器 KM2 得电 ( 接触器 KM2,KM3 互锁),KM2 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：Y-△降压起动电机主回路
图3：Y-△降压起动电机控制回路
2.5电路各处电流值的计算及元器件的选择
1. 断路器QF 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)xIn=(1.5-2.5A)x56.8A=85.2-142A 选取： DZ158 100A 3P
2. 交流接触器KM （主交流接触器KM1，Y 接触器KM3，△接触器KM2）的选择。

KM1流过的电流为电机的额定电流In ，故KM1的电流≥56.8A. 选取：CJT1(CJ10)-60A
KM3流过的电流为Y 接起动时的线电流=
31In=32.79A ，故KM2的电流≥32.79A
KM2流过的电流为△接时电机的相电流=3
1In=32.79A ，故KM2的电流≥32.79A
选取：CJT1-40
3. 熔断器FU 的选择
控制回路FU4~5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
热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流In 的 1.05~1.1倍=56.8Ax （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
3.设计方案的安装调试与注意事项
4.结束语
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
8。