三相异步电动机星三角起动电气控制系统说明书

机电一体化实训说明书

题 目：三相异步电动机星三角起动电气控制

院 （系）： 机电工程学院

专 业： 机械设计制造及其自动化

学生姓名： 苗玉龙、于家学、朱志华

学 号：**********、********** 、********** 指导教师： ***

2012年 12月 22日

目录

一、前言 ....................................... 3 1、1设计题目的主要内容 ........................ 3 1、2资料收集 .................................. 3 1、3工作过程简介 .............................. 3 二、正文 ....................................... 3 2、1系统概述 .................................. 3 2、2 各部分设计、计算及分析 .................... 3 2、2、1：查阅电机资料 .......................... 3 2、2、2：绘制电动机 Y-△起动过程分析与控制原理图绘制 ............................................. 4 2、2、3：计算相电压、相电流 .................... 5 2、2、4：计算各种电器 .......................... 6 三、设计方案的安装调试或验证 ................... 8 四、总结 ....................................... 9 参考文献 ....................................... 9

一、前言

1、1设计题目的主要内容

设计三相异步电动机（型号为Y200L-4，额定功率为30kw）电气控制系统

主线路、控制线路，要求控制方案安全、可靠，经济投入尽可能少。 1、2资料收集

参考书目：实用电动机控制电路200例.齐宝林等编.福建科学技术出版社.索书号:TM320.12/5 1、3工作过程简介

首先查阅型号为Y200L-4额定功率为30kw的三相异步电动机的各种参数（要求注明出处），根据各种参数计算验证电机的额定电流，计算结果应与查得的额定电流相符，否则数据有误。电流验证无误后，再设计并绘制电气控制系统原理图，并根据电机额定电流计算电机带上额定负载时电路各处的电流值，计算各种电器(如交流接触器、热继电器、熔断器、自动空气开关、时间继电器、电缆线等)的相关参数，然后选择电器具体的型号，并绘制电器元件明细表。绘制电气安装接线图，并再实验台上进行接线、通电、调试、运行。

二、正文

2、1系统概述

在工程设计中, 我们经常对不满足全压起动条件的电动机采用降压起动的方式, 其中 Y-△起动方式以其设备价格低、 起动电流小、 控制方式简单、维护方便等优点在民用建筑电气设计中被普遍采用。 2、2 各部分设计、计算及分析 2、2、1：查阅电机资料

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 4表示此电机是4级

由的网址查阅得知电机的具体参数如下：

堵堵最转转大噪声 转电转额额功振定 定 转效率 矩 流 矩 动 电速 率 因速型 功额额额数 定度 号 率 流 定定1级 2级 转电转矩 流 矩 COSdB(mm/r/mi倍 倍 倍 kW A % Ф A) s n Y2056.14792.0.80L-30 2 7 2.2 79 84 1.8 8 0 2 7 4 2、2、2：绘制电动机 Y-△起动过程分析与控制原理图绘制

重量 kg 253 工作过程详见《电气可编程控制原理与应用》（第2版）课本P55-57

第 1 阶段, 电动机定子绕组 Y接起动.当按下起动按钮 SB2时, 接触器 KM1 得电, 配电回路中主触点闭合, 使电动机定子绕组端子接通电源; 同时接触器 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, 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.

电路图如下

左边为控制主回路 右边为控制回路

2、2、3：计算相电压、相电流

电动机定子绕组 Y形接法和△形接法的电流、 电压分析 当电动机定子绕组为 Y形接法时,定子绕组端电压为相电压:

UAN1Ue3 Ue3Z

IANIAY当电动机定子绕组为△形接法时, 定子绕组端电压为线电压:

UABUe

IABIAUABUeZZ

U3IAB3eZ

由上可知：

定子绕组Y形接法时线路电流只有△接法时线路电流的 1/3 倍; 定子绕组△接法时绕组内的电流为线路电流的 1/ 3倍。

对于Y- △起动的电动机主回路接线在《建筑电气通用图集》中列出： 电气元件 QF KM1 Y型接线起动 IQF=(1/3)IQ IKM1= IA(Y) = (1/3)IQ Δ型接线起动 IQF=Ie IKM1= IAB= (1\\3 错误!未指定书签。)Ie KM2 IKM2=0 IKM3= IA(Y) =(1/3)IQ IKH= IA(Y) =(1/3)IQ IKM2= IAB =(1/3 错误!未指定书签。)Ie KM3 KH

IKM3=0 IKH= IAB =(1/3 )Ie 2、2、4：计算各种电器

额定电流=额定功率/（3UI*效率*功率因数）=56.8

Ie为电动机额定电流 各种电器的选定均由Ie整定

空气开关(QS)的选择

QS 通常选用电动机保护型, 应按 Ie 来选择。在 Y-△起动时, 起动电流仅为直接起动时电流的 ( 1/3) 倍, 所以选用电动机保护型的 QF完全能满足起动要求。

为满足电机的超载运行，最大电流选择电动机额定电流Ie 的1.5-2.5倍

QS断路器的电流=电动机额定电流*1.5-2.5A=85.2A-142A 应该选取

正泰断路器158-125 2P 100A 正泰空气开关 DZ158 100A 2P 接触器 ( 主接触器KM1, 角接触器KM2, 星接触器KM3) 的选择

主接触器KM1, 角接触器KM2都串联在电动机的绕组中，所以它们具有相同的相电流

IeKM1, KM2 的额定电流值以 3为依据选择。起动电流持续的时间很短, 不足以

烧毁电气设备, 因此 KM3 的额定值可按 ( 1/3) Ie 来选择。一些设计中, KM1, KM2, KM3 全部用 Ie 来选择, 显然是浪费的。

KM1, KM2接触器的电流=电动机额定电流/3=56.8/3A=32.79A 选取

交流接触器32A（LC1） CJX2-3210 380V 银点

KM3接触器的电流=0.33*电动机额定电流=0.33*56.8A=18.7A 选取

交流CJX2接触器16A（LC1）CJX2-2510 380V 银点

热继电器 (FR1，FR2) 的选择

FR1的主要作用是用于电动机的过载保护, 在电动机运行的过程中若过载时间太长, 绕组温升超过允许值, 绝缘老化速度加快就会缩短电动机的使用寿命、 在严重的情况下甚至会烧 坏。其热元件的额定电流值应以≥Ie为依据选择, 保证 Ie值 KH可调范围之内。串联在电动机的绕组中，所以它们具有相同的相电流。是绕组外边的所以选取1.2倍电动机额定电流

FR1热继电器的电流=电动机额定电流*1.2=56.8*1.2A=68.16A 选取

正泰热过载继电器JRS1-40/Z 70A FR2热继电器的电流在2A以下即可 选取

正泰热继电器JR36-20/3.2A

熔断器(主回路FU1，控制回路FU2)的选择

主回路FR1按电动机额定电流选定，一般选择主回路选额定电流的1.5-2.5倍

FU1熔断器整定电流=电动机额定电流*1.5-2.5A=85.2A-142A 选取

MRO茗熔RGS11 CR2L GSB 380V 100A螺栓连接式熔断体快速熔断器 控制回路用2A的熔断器足够了。 FU2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 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 应该选取 JS14S -3 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。把它作为时间继电器最终设定值。 时间设定后是否正确，可以用下面办法检查：把控制箱电动机输入熔断器熔芯去掉，再按启动按钮，这时可以看接触器转换时间是否正确。 电缆线的选择

30KW三相异步电动机工作电流57A，

穿管时可选用 YJV-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm2铜芯电缆 埋地可选用 YJV22-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm2铜芯电缆

电动机Y-△起动电气控制系统电器选用一览表

种类

空气开关(QS) 主接触器KM1 角接触器KM2 星接触器KM3 热继电器FR1 热继电器FR2 熔断器主回路FU1 熔断器控制回路FU2

时间继电器KT 穿管电缆线 埋地电缆线

选择型号

正泰断路器158-125 2P 100A 正泰空气开关 DZ158

100A 2P

交流接触器32A（LC1） CJX2-3210 380V 银点 交流接触器32A（LC1） CJX2-3210 380V 银点 交流CJX2接触器25A（LC1）CJX2-2510 380V 银点 正泰热过载继电器JRS1-40/Z 70A

正泰热继电器JR36-20/3.2A MRO茗熔RGS11 CR2L GSB 380V 100A螺栓连接式熔断

体快速熔断器

RL1-15螺旋式熔断器 熔断体380V2A陶瓷保险丝 JS14S -3

YJV-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm2铜芯电缆 YJV22-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm2铜芯电缆

三、设计方案的安装调试或验证

详细介绍设计方案、接线调试过程中所遇到的主要技术问题，记录故障现象，分析故障原因，以及解决故障的措施。（见绘制电气安装接线图，实验台上进行接线、通电、调试、运行时。以上遇到的问题在实验室现场解决）

四、总结

通过这次的实训，我对于电动机的自动化过程有了更深的了解，学会了用控制元件来控制电机的启动和停止，了解了各类控制元件的实际应用和参数，学会了根据电机的型号对控制系统的电器型号来选择，学习到了如何计算电机继电保护电器的参数，这些都是很有实际作用的。但是在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，毕竟自己对课本和参考资料掌握不精，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

参考文献

1、王阿根：电气可编程控制原理与应用（第二版），清华大学出版社，2001 2、邓星钟：机电传动控制（第四版），华中科技大学出版社，2006 3、实用电动机控制电路200例.齐宝林等编.福建科学技术出版社.