电气控制与PLC应用三级项目

电气控制及PLC讨论课

三相笼型异步电动机定子串电阻减压起动

控制电路设计与制作

小组成员： 孙 策 史俊强

石 玉 张瑞超 李 思 徐少勇 潘佩哲

指导教师：姜万录

2013年9月26日

目录

一、笼型三相异步电动机工作原理 ................................................................... 2 二、三相笼型异步电动机的起动方式 ................................................................ 2 三、三相笼型电动机的减压起动方法 ................................................................ 3 四、线路工作原理分析 ...................................................................................... 4 五、定子绕组串接电阻减压起动的计算 ............................................................ 6 六、梯形图和指令表 .......................................................................................... 7 七、总结 ............................................................................................................. 8 八、参考文献 ...................................................................................................... 9

1

一、笼型三相异步电动机工作原理

三相笼型异步电动机直接起动电流大，在电源变压器容量一定的情况下，会引起电源变压器输出电压下降，影响电动机本身的起动以及同一线路中其他负载的正常工作。三相笼型异步电动机的直接起动只适用于小容量电动机的空载和轻载起动。

在起动过程中，转速、电流、时间等参量都发生变化，原则上这些变量都可以作为起动控制信号。但是，经过分析发现，以转速和电流为变化参量控制电动机起动受负载变化、电网电压波动影响较大，往往造成起动失败，而以时间为变化参量控制电动机起动，换接是靠时间继电器动作，不论负载变化和电网波动，都不会影响时间继电器的整定时间，可以按时切换，不会造成起动失误。

因此，控制电动机起动，大多采用以时间为变化参量来进行控制。

降压起动原理：电机起动时减小加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流，而起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。 二、三相笼型异步电动机的起动方式

1.全压起动

通过开关或接触器将额定电压直接加到电动机的定子绕组，使电动机旋转的起动。

供电变压器容量足够

大小容量笼型电动机 直接起动 优点:电气设备少，线路简单

2

缺点:起动电流大，引起供电系统电压波动 2.减压起动

起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流。起动后再将电压逐步恢复到额定值，使电动机转入正常起动过程。

三相笼型电动机减压起动 限制起动电流 缺点:虽可减小起动电流，但降低了起动转矩 适用:空载或轻载起动

三、三相笼型电动机的减压起动方法

1、定子绕组串电阻（或电抗器）起动

定子绕组串接电阻降压启动是指在电动机启动时，把电阻串接在电动机定子绕组与电源之间，通过电阻的分压作用，来降低定子绕组上的启动电压，待启动后，再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行。这种降压启动的方法由于电阻上有热能损耗，如用电抗器则体积、成本又较大，因此该方法很少用。

这种降压启动控制线路有手动控制、接触器控制、时间继电器控制等。

2、星—三角形减压起动

三相异步电动机的Y—△降压起动是在起动时将电动机定子绕组接成星形，每相绕组承受的电压为电源的相电压（220V），减少了起动电流对电网的影响。而在起动后期则按预定的时间换接成三角形接法，每相绕组承受的电压为电源的线电压（380V），电动机进入正常运行。凡是正常运行时定子绕组接成三角形

3

的异步电动机，均可采用这种起动方式。但是星—三角形降压起动只适用于星形接线的电动机，而且起动时接成星形，其起动电流数值是三角形接线直接全电压起动时的起动电流的三分之一，所以电动机容量不能大，否则会起动困难。

3、自耦变压器减压起动

自耦变压器降压起动是指电动机起动时利用自耦变压器来降低加载电动机定子绕组上的起动电压，待电机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运行。

4、延边三角形起动

电动机的定子绕组每相都有一个中间抽头，起动时，每相定子绕组的尾端分别与中间抽头相联，首端接相电源，这是定子绕组一部分接成△形，另一部分接成Y形，合起来像一个三条边都延长了一段△形，故称“延边三角形”起动。 四、线路工作原理分析

图1 电器原理图

4

图2 工作步骤

图3 工作原理示意图1

5

图4 工作原理示意图2

五、定子绕组串接电阻减压起动的计算

IN1PN3UN1cosNN143.9A电动机定子的额定电流

Istmax1电源总容量（KVA）[3]I4起动电动机功率（KW）根据式N1

式中Istmax为现变压器容量下，其允许的最大启动电流

Istmax1电源总容量（KVA）[3]1067.3AIN14起动电动机功率（KW）

而电动机的起动电流IstKIIN11007.3A 而串电阻减压起动时，其减压系数为

Ist1007.3AKIIstIN，即

6

kIstmax0.893Ist

TN9550PN730.（9Nm）nN

电动机的额定转矩

电动机的起动转矩TNKstTN1169.44(Nm) 减压起动时电动机的最大起动转矩

Tstk2Tst932.57(Nm)

而负载的起动转矩TL0.95TN694.355(Nm)Tst 总结：故能通过定子串电阻的方法进行减压起动

六、梯形图和指令表

图5 梯形图

7

图6 指令表

七、总结

首先通过此次项目开阔了我们的眼界，接触到了电气设备实物，理论联系实际，增强了我们处理实际问题的能力，提高了我们的动手能力。培养了我们综合运用所学的基础理论课、技术基础课、专业课的知识和实践技能去分析和解决实际工作中的一般工程技术问题的能力，使我们建立了正确的设计思想，学会了如何把三年所学的理论知识运用到实践当中去。掌握了PLC控制系统的原理、并进一步巩固、扩大和深化了所学的基本理论，基本知识和基本技能，提高了逻辑思维能力。

再次通过完成项目增加了我们的团队协作能力，大家在小组中各自完成一部分工作，效率很高，并且通过讨论，大家的思路得到丰富。但是我们也感到小

8

组规模太大，不是每个都有实际接线的机会，因此如果多准备些实验器件，大家的收获会更多。 八、参考文献

【1】周军.电气控制及PLC（第二版）.机械工业出版社

9