三相異步電動機角星節(jié)能變換控制線路探討

陳惠平 文福林

摘 要：隨著工業(yè)生產(chǎn)化的飛速發(fā)展，生產(chǎn)機械設(shè)備控制使用大量的各種功率的電動機，對節(jié)能降耗、操作質(zhì)量、穩(wěn)定性、專業(yè)技術(shù)維護等問題提出了越來越高的要求。本文通過分析三相異步電動機角星自動轉(zhuǎn)換控制線路的組成及工作原理，探討電動機的節(jié)能降耗方法。

關(guān)鍵詞：異步電動機 控制線路 星形連接 三角形連接 降耗節(jié)能

三相異步電動機由于價格低廉，結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護方便，廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，成為拖動各種生產(chǎn)機械設(shè)備的動力?，F(xiàn)介紹一種三角形接法的三相異步電動機自動進行角星轉(zhuǎn)換達到降耗節(jié)能目的的控制線路。

從三相異步電動機Y-△減壓啟動控制線路來分析，其目的是限制啟動電流，防止造成線路電壓產(chǎn)生較大壓降使負載端電壓降低，影響同一線路的負載正常工作。筆者在此控制原理的基礎(chǔ)上，探討三相異步電動機角星自動轉(zhuǎn)換控制線路。在生產(chǎn)實習教學(xué)中，為解決學(xué)生提出能否將已完成Y-△減壓啟動進入三角形連接運行的電動機再接成星形運行這個問題，我們經(jīng)過探索，在Y-△減壓啟動控制線路的基礎(chǔ)上設(shè)計出新的控制線路，它不但能限制啟動電流，而且還可以根據(jù)負載的變化（電流變化），隨時對電動機自動進行星角、角星轉(zhuǎn)換，而達到改善電網(wǎng)功率因數(shù)，降耗節(jié)能的效果。

三相異步電動機角星節(jié)能變換控制線路見下圖。

一、控制原理分析

合上電源開關(guān)QS，電源指示燈亮HL1。按下啟動按鈕SB2，交流接觸器KM線圈獲電，KM（3-4）輔助動合觸頭閉合自鎖，KM主觸頭閉合；時間繼電器KT1線圈獲電，KT1（4-7）動斷觸頭瞬時斷開；中間繼電器KA2線圈獲電，KA2（4-5）動斷觸頭斷開，KT1線圈斷電，KT1（4-7）動斷觸頭延時閉合，KA2（9-11）動合觸頭閉合，交流接觸器KMY線圈獲電，KMY（4-12）動斷互鎖觸頭斷開，KMY主觸頭閉合，電動機Y形連接減壓啟動，Y形運行指示燈HL2亮。

當負載大到一定程度時電流繼電器KA1檢測的電流達到整定值，KA1（7-8）動合觸頭閉合，使時間繼電器KT2線圈獲電，KT2（9-10）動斷觸頭延時斷開，KA2、KMY線圈失電，將其獲電時已閉合的動合觸頭釋放、斷開的動斷觸頭閉合復(fù)原，同時KT2（12-13）延時動合觸頭閉合，使中間繼電器KA3線圈獲電，KA3（5-6）動斷觸頭斷開，KA3（12-14）動合觸頭閉合，交流接觸器KM△線圈獲電，KM△（4-9）動斷互鎖觸頭斷開，KM△主觸頭閉合，電動機進入△形連接運行狀態(tài)，△形運行指示燈HL3亮。

當負載減小到一定程度（如輕載或空載）時，電流互感器TA2次級電流變小，電流繼電器KA1（7-8）動合觸頭釋放，時間繼電器KT2線圈失電，KT2（12-13）延時動合觸頭斷開，使KA3、KM△線圈失電，KM△主觸頭斷開，同時KT2（9-10）延時斷開的動斷觸頭閉合復(fù)原，使KA2線圈獲電，KA2（9-11）動和觸頭閉合，KMY線圈獲電，電動機作Y形連接運行。

在實際使用中，可根據(jù)負載變化的時間及工藝要求調(diào)整星角轉(zhuǎn)換時間（KT2），根據(jù)啟動時間調(diào)整KT1。

為了保證星形啟動的可靠性，在電流互感器的二次側(cè)并聯(lián)啟動按鈕SB2的另一副動合觸頭。為了便于調(diào)整星角轉(zhuǎn)換時間在圖中設(shè)計了SB3。圖中HL4設(shè)計為電動機過載時的指示。

電流互感器可選用合適的儀用互感器。電流繼電器的電流整定值可調(diào)整在星角轉(zhuǎn)換的臨界點，星角調(diào)整范圍為電動機功率的30%左右。

二、角星節(jié)能變換控制線路節(jié)能分析

我們采用角星節(jié)能變換控制線路進行電力拖動，是完全可以達到降耗節(jié)能效果的。例如：一臺三相異步電動機繞組聯(lián)結(jié)為三角形，對稱電源線電壓為380V，每相電阻為6Ω，感抗為8Ω，功率因數(shù)為cosφP=0.9。

上述電動機的兩種運行方式下的有功功率：

星形連接時的有功功率，

PY=3UYPLYPcosφP

=3·LYPcosφP

=ULILcosφP

=3×220×22×0.9

≈13.1kW

三角形連接時的有功功率，

P△=3U△PL△PcosφP

=3·ULcosφP

=ULILcosφP

=3×380×38×0.9

≈39kW

通過上面數(shù)據(jù)比較可得出結(jié)論：上述控制線路不但能在電動機啟動時能達到降壓啟動限制啟動電流的目的，而且能根據(jù)負載變化自動進行角星、星角轉(zhuǎn)換達到降耗節(jié)能，改善電網(wǎng)功率因數(shù)，節(jié)電效果明顯。

實例：如果一臺三相籠型異步電動機功率為14kW，空載電流9.63A，空載功率級為5kW，滿載電流為27.1A，以每天每班運行8小時，若空載或輕載1小時，則約為電流5.5A，功率僅為2.8kW，則1小時空載或輕載的節(jié)電為2.2度電，可見采用角星轉(zhuǎn)換控制線路進行電力拖動，效果是明顯的。

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