項(xiàng)目2 三相異步電動(dòng)機(jī)星—三角降壓?jiǎn)?dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一、項(xiàng)目目的

按下啟動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)定子繞組連接成星形降壓?jiǎn)?dòng)，6秒后自動(dòng)轉(zhuǎn)為三角形運(yùn)行；任何時(shí)刻按下停止按鈕SB2，電機(jī)停止運(yùn)行。

二、項(xiàng)目分析

按下啟動(dòng)按鈕SB1，主接觸器KM1和接觸器KM2線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形；6秒后KM2線圈失電，三角形接觸器KM3線圈得電，KM1保持，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入三角形運(yùn)行。由上述分析可知系統(tǒng)應(yīng)分解為星形運(yùn)行和三角形運(yùn)行兩個(gè)子項(xiàng)目。

三、知識(shí)鏈接

1．時(shí)間繼電器

繼電器是一種利用各種物理量的變化，將電量或非電量信號(hào)轉(zhuǎn)化為電磁力或使輸出狀態(tài)發(fā)生階躍變化，從而通過其觸頭或突變量促使在同一電路或另一電路中的其它器件或裝置動(dòng)作的一種控制元件。

時(shí)間繼電器是繼電器的一種，它是在繼電器輸入信號(hào)輸入后，經(jīng)一定的延時(shí)，才有輸出信號(hào)的繼電器，故稱為時(shí)間繼電器。其觸點(diǎn)系統(tǒng)有兩種：瞬時(shí)觸點(diǎn)和延時(shí)觸點(diǎn)。瞬時(shí)觸點(diǎn)是在線圈得電或失電時(shí)立刻動(dòng)作；而延時(shí)觸點(diǎn)是在線圈得電或者失電時(shí)，延時(shí)一段時(shí)間才會(huì)動(dòng)作，線圈得電延時(shí)的稱為通電延時(shí)，而失電延時(shí)的稱為斷電延時(shí)。圖1.16為空氣阻尼式時(shí)間繼電器的外形，圖1.17為時(shí)間繼電器的圖形、文字符號(hào)。

圖1.18顯示了JS7-A型空氣阻尼式時(shí)間繼電器的工作原理。當(dāng)通電延時(shí)型時(shí)間繼電器電磁鐵線圈1通電后，將銜鐵吸下，于是頂桿6與銜鐵間出現(xiàn)一個(gè)空隙，當(dāng)與頂桿相連的活塞在彈簧7作用下由上向下移動(dòng)時(shí)，在橡皮膜上面形成空氣量稀薄的空間（氣室），空氣由進(jìn)氣孔逐漸進(jìn)入氣室，活塞因受到空氣的阻力，不能迅速下降，在空氣量降到一定位置時(shí)，杠桿15使觸點(diǎn)14動(dòng)作（常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開）。線圈斷電時(shí)，彈簧使銜鐵和活塞等復(fù)位，空氣經(jīng)橡皮膜與頂桿6之間推開的氣隙迅速排出，觸點(diǎn)瞬時(shí)復(fù)位。

目前我國(guó)空氣阻尼式時(shí)間繼電器的型號(hào)主要還有JS7系列和JS7-A系列，A為改型產(chǎn)品，體積小。

除了空氣阻尼式時(shí)間繼電器，還有電磁式、電動(dòng)式、電子式等時(shí)間繼電器。

2．電動(dòng)機(jī)的星—三角連接

三相異步電動(dòng)機(jī)有三相定子繞組，每相有兩個(gè)接線柱，如圖1.19所示。如果把三相繞組的首端連接在一起，就構(gòu)成了星形連接；如果三相繞組首尾相連，就構(gòu)成了三角形連接。對(duì)于一臺(tái)成品電動(dòng)機(jī)有六個(gè)接線柱，如圖1.19所示，將上面三個(gè)接線柱W1、U1、V1短路，下面三個(gè)接線柱，即U2、V2、W2，接三相電源，就構(gòu)成了星形連接；分別將上下兩個(gè)接線柱短路，即W1連接U2、U1連接V2、V1連接W2，下面三個(gè)接線柱U2、V2、W2接三相電源，構(gòu)成了三角形連接。

四、項(xiàng)目實(shí)施

1．所需元器件清單

所需元件清單如表1.3所示。

2．主電路設(shè)計(jì)

主電路中用三個(gè)接觸器來控制電機(jī)的星形和三角形連接，當(dāng)KM2和KM3閉合的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)連接成星形，當(dāng)KM1和KM2閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)連接成三角形。KM1和KM3不能同時(shí)閉合，否則會(huì)出現(xiàn)短路故障。主電路如圖1.20（a）所示。

3．控制電路設(shè)計(jì)

控制電路中使用了時(shí)間繼電器用來控制從星形到三角形的轉(zhuǎn)換，開始啟動(dòng)時(shí)，KM2和KM3得電，電動(dòng)機(jī)連接成星形，當(dāng)定時(shí)一段時(shí)間，電機(jī)的速度達(dá)到一定值后，KM3失電，KM1得電，電動(dòng)機(jī)連接成三角形。控制電路如圖1.20（b）所示。

4．系統(tǒng)工作過程

啟動(dòng)時(shí)，先合上電源開關(guān)QF，按下啟動(dòng)按鈕SB2，KM3、KM2、KT線圈同時(shí)得電，KM3及KM2主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)接成星形，降壓?jiǎn)?dòng)。同時(shí)KM2常開觸點(diǎn)閉合自鎖、KM3常閉觸點(diǎn)斷開對(duì)KM1互鎖。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到一定值時(shí)，KT常閉觸點(diǎn)延時(shí)斷開，KM3線圈失電，解除Y連接；KT常開觸點(diǎn)延時(shí)閉合，KM1線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)閉合自鎖，常閉觸點(diǎn)斷開對(duì)KM3互鎖，電動(dòng)機(jī)M接成三角形全壓運(yùn)行。停止時(shí)按下SB1即可。電路中KM1和KM3的常閉觸點(diǎn)構(gòu)成互鎖，保證電動(dòng)機(jī)定子繞組只能接成一種形式，即星形或三角形，以避免同時(shí)接成兩種模式造成短路。

星形—三角形降壓?jiǎn)?dòng)方式啟動(dòng)電流特性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低；但是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也降低了，所以轉(zhuǎn)矩特性差。因此常用于輕載或空載啟動(dòng)的場(chǎng)合。

五、作業(yè)

按下面要求實(shí)現(xiàn)主電路及控制電路：

（1）可正反轉(zhuǎn)；

（2）可定子串電阻降壓?jiǎn)?dòng)；

（3）正反轉(zhuǎn)均可反接制動(dòng)，制動(dòng)過程中需串聯(lián)電阻。