中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所 伍 洲
Y-△控制電路常見故障及原因分析
中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所 伍 洲
Y-△控制電路在使用過程中難免會(huì)出現(xiàn)故障,文本列舉Y-△控制電路常見的一些故障模式,并分析造成這些故障的原因,提出解決辦法。
Y-△控制電路;故障原因;判別方法;解決辦法
大功率電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流很大,會(huì)引起較大的電網(wǎng)電壓下降。必須采用降壓?jiǎn)?dòng)的方法,以限制啟動(dòng)電流。Y-△控制是一種有效的降低啟動(dòng)電流的方法。這種啟動(dòng)方式可使電動(dòng)機(jī)每相繞組所承受的電壓在啟動(dòng)時(shí)降低到直接啟動(dòng)時(shí)的 1 /,線電流降到直接啟動(dòng)時(shí)的 1/3,在很大程度上緩解了電網(wǎng)供電壓力。
典型的Y-△控制電路如圖1所示。
圖1 Y-△控制電路圖
圖1中,K1為斷路器,串在主電路中。K2為過載繼電器,串在△運(yùn)轉(zhuǎn)電路中。K2-1為過載繼電器的輔助觸點(diǎn),是常閉觸點(diǎn)。K1和K2對(duì)電路起保護(hù)作用。將過載繼電器K2串在△運(yùn)轉(zhuǎn)電路而不是串在Y啟動(dòng)電路或者主電路中,主要原因是啟動(dòng)時(shí),過載繼電器不通過啟動(dòng)電流,避免啟動(dòng)電流引起的誤保護(hù),確保啟動(dòng)成功,并且延長(zhǎng)了過載繼電器的使用壽命,有利于設(shè)備維護(hù)。在主電路中串入斷路器K1,一方面可以在Y形啟動(dòng)過程中保護(hù)電路,在轉(zhuǎn)為△形運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后與K2形成雙重保護(hù),另一方面可以人為將其斷開,有助于安全、快捷的分析判斷問題。
K3、K4、K5為交流接觸器的主觸點(diǎn),分別串在主電路、△運(yùn)轉(zhuǎn)電路、Y啟動(dòng)電路中。K3-A、K4-A、K5-A為各交流接觸器的線圈。K3-1、K3-2、K4-1、K4-2、K4-3、K5-1為各交流接觸器的輔助觸點(diǎn)。其中,K3-1、K4-2是常閉觸點(diǎn);K3-2、K4-1、K4-3、K5-1是常開觸點(diǎn)。當(dāng)線圈通電時(shí),交流接觸器的靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動(dòng)鐵芯吸合,由于觸點(diǎn)系統(tǒng)是與動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的,因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí)動(dòng)作,主觸點(diǎn)閉合,和主觸點(diǎn)機(jī)械相連的輔助常閉觸點(diǎn)斷開,輔助常開觸點(diǎn)閉合,從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時(shí),吸力消失,動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸點(diǎn)斷開,和主觸點(diǎn)機(jī)械相連的輔助常閉觸點(diǎn)閉合,輔助常開觸點(diǎn)斷開,從而切斷電源。
K6-A為時(shí)間繼電器的線圈,K6-1、K6-2為時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)。時(shí)間繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械原理實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制的控制電器,由電磁系統(tǒng),延時(shí)機(jī)構(gòu)和觸點(diǎn)三部分組成。時(shí)間繼電器決定控制電路處于何種工作狀態(tài)。
K7、K8為Y-△控制單元面板上的自復(fù)式開關(guān),分別用于啟動(dòng)和停止供電。H8-H 、K7-H、H1為指示燈,分別代表Y-△控制處于停止?fàn)顟B(tài),啟動(dòng)(Y)狀態(tài)還是運(yùn)轉(zhuǎn)(△)狀態(tài)。
理論上,Y-△控制電路成熟可靠,但由于元器件老化、工藝裝配不到位、負(fù)載短路、過流等原因,不可避免的導(dǎo)致Y-△控制電路不能正常工作。為了在故障發(fā)生后能夠快速定位和解決問題,恢復(fù)設(shè)備的正常工作,本節(jié)列舉Y-△控制電路常見的一些故障模式,并分析造成這些故障的原因以及解決辦法。分析的故障模式,均按圖1中所示電路進(jìn)行分析,且重點(diǎn)考慮元器件損壞引發(fā)的故障。
(1)故障模式:Y-△控制單元面板上“停止”、“啟動(dòng)”、“運(yùn)轉(zhuǎn)”三只指示燈均不亮。
首先確認(rèn)Y-△控制電路處于“停止?fàn)顟B(tài)”。此時(shí),正常情況是“停止”指示燈亮,“啟動(dòng)”和“運(yùn)轉(zhuǎn)”指示燈不亮。導(dǎo)致“停止”指示燈不亮的原因主要有三種。
第1種,故障原因:“停止”指示燈K8-H損壞。判別方法:更換一只新的指示燈,如果在“停止”狀態(tài)下,“停止”指示燈亮,則說明是該指示燈本身有問題。解決辦法:更換指示燈。
第2種,故障原因:過載繼電器K2啟動(dòng)保護(hù)功能,使得K2-1斷開。判別方法:用三用表測(cè)量過載繼電器兩端是否導(dǎo)通,如不導(dǎo)通,則說明K2保護(hù)。解決辦法:查明保護(hù)原因后,按下過載繼電器上的復(fù)位按鈕。
第3種,故障原因:交流接觸器K3的輔助觸點(diǎn)K3-1損壞,使得指示燈兩電極之間電壓過低。判別方法:K3未吸合的狀態(tài)下,用三用表測(cè)量K3-1兩端是否導(dǎo)通,如不導(dǎo)通,則說明K3-1存在問題。解決辦法:更換輔助觸點(diǎn)。
(2)故障模式:按下Y-△控制單元面板上的“啟動(dòng)”開關(guān),控制電路無法進(jìn)入星形啟動(dòng)狀態(tài)。
按下“啟動(dòng)” 開關(guān),正常情況是主回路的交流接觸器K3和星形回路的交流接觸器K5立即吸合,控制電路進(jìn)入星形啟動(dòng)狀態(tài)。導(dǎo)致控制電路無法進(jìn)入星形啟動(dòng)狀態(tài)的原因主要有六種。
第1種,故障原因:面板“啟動(dòng)”開關(guān)K7損壞。判別方法:按下面板“啟動(dòng)”開關(guān)不松手,其常開觸點(diǎn)不導(dǎo)通。解決辦法:更換“啟動(dòng)”開關(guān)的常開觸點(diǎn)。
第2種,故障原因:面板“停止”開關(guān)K8損壞。判別方法:未按下面板“停止”開關(guān)情況下,其常閉觸點(diǎn)不導(dǎo)通。解決辦法:更換“停止”開關(guān)的常閉觸點(diǎn)。
第3種,故障原因:主回路交流接觸器K3損壞。判別方法:按住面板“啟動(dòng)”開關(guān)不松手,使K3線圈兩端的電壓為AC380V,若此時(shí)K3無法吸合,則說明K3損壞。解決辦法:更換主回路交流接觸器。
第4種,故障原因:星形回路交流接觸器K5損壞。判別方法:按住面板“啟動(dòng)”開關(guān)不松手,使K5線圈兩端的電壓為AC380V,若此時(shí)K5無法吸合,則說明K5損壞。解決辦法:更換星形回路交流接觸器。
第5種,故障原因:交流接觸器K4的輔助觸點(diǎn)K4-2損壞,使得K5線圈兩端電壓過低。判別方法:K4未吸合的狀態(tài)下,用三用表測(cè)量K4-2兩端是否導(dǎo)通,如不導(dǎo)通,則說明K4-2存在問題。解決辦法:更換輔助觸點(diǎn)。
第6種,故障原因:交流接觸器K3的輔助觸點(diǎn)K3-2損壞,松開自復(fù)位式“啟動(dòng)”開關(guān)后,K3、K5線圈均斷電。判別方法:K3吸合的狀態(tài)下,用三用表測(cè)量K3-2兩端是否導(dǎo)通,如不導(dǎo)通,則說明K3-2存在問題。解決辦法:更換輔助觸點(diǎn)。
(3)故障模式:未按下Y-△控制單元面板上的“啟動(dòng)”開關(guān),控制電路自行進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。
正常情況下,只要不按下“啟動(dòng)”開關(guān),Y-△控制單元將停留在“停止”狀態(tài)。導(dǎo)致在未按下“啟動(dòng)”開關(guān)的情況下,控制單元自行啟動(dòng)的原因主要有兩種。
第1種,故障原因:交流接觸器K3的輔助觸點(diǎn)K3-2損壞,導(dǎo)致無論是否按下K7,K3、K5線圈均通電。判別方法:K3未吸合的狀態(tài)下,用三用表測(cè)量K3-2兩端是否導(dǎo)通,如導(dǎo)通,則說明K3-2存在問題。解決辦法:更換輔助觸點(diǎn)。
第2種,故障原因:面板“啟動(dòng)”開關(guān)K7損壞。判別方法:未按下面板“啟動(dòng)”開關(guān)情況下,其常開觸點(diǎn)導(dǎo)通。解決辦法:更換“啟動(dòng)”開關(guān)的常開觸點(diǎn)。
(4)故障模式:Y-△控制電路從星形啟動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿切芜\(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)失敗。
正常情況下,星形啟動(dòng)狀態(tài)維持若干秒后,時(shí)間繼電器K6跳轉(zhuǎn),使Y-△控制電路從星形啟動(dòng)狀態(tài)切換到三角形運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。導(dǎo)致切換失敗的原因主要有三種。
第1種,故障原因:時(shí)間繼電器K6損壞,導(dǎo)致無法進(jìn)行Y-△切換。判別方法:觀察K6上的指示燈,同時(shí)測(cè)量K6-1、K6-2的通斷情況,如果與正常情況不符,則說明K6存在問題。解決辦法:更換時(shí)間繼電器。
第2種,故障原因:三角形回路交流接觸器K4損壞。判別方法:直接在K4線圈兩端施加AC380V,若此時(shí)K4無法吸合,則說明K4損壞。解決辦法:更換三角形回路交流接觸器。
第3種,故障原因:交流接觸器K4的輔助觸點(diǎn)K4-3損壞,時(shí)間繼電器K6復(fù)位后,K4線圈斷電。判別方法:K4吸合的狀態(tài)下,用三用表測(cè)量K4-3兩端是否導(dǎo)通,如不導(dǎo)通,則說明K4-3存在問題。解決辦法:更換輔助觸點(diǎn)。
上述三種故障原因,產(chǎn)生的故障現(xiàn)象不完全相同。如果是第一種故障原因,故障現(xiàn)象可能是Y-△控制電路長(zhǎng)期保持在星形啟動(dòng)狀態(tài)而無法切換。如果是第二種故障原因,結(jié)束星形啟動(dòng)狀態(tài),但無法切換到三角形運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果是第三種故障原因,故障現(xiàn)象是可以切換到三角形運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),但無法保持。由于繼電器動(dòng)作在一瞬間即可完成,因此第二、三種故障原因?qū)е碌墓收犀F(xiàn)象非常相似。
(5)故障模式:Y-△控制電路進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后,無法切換到停止?fàn)顟B(tài)。
正常情況下,無論Y-△控制電路處于啟動(dòng)狀態(tài)還是運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),只要按下面板上的“停止”開關(guān),Y-△控制電路的所有交流接觸器線圈均斷電,觸點(diǎn)斷開,停止向負(fù)載供電,控制電路立刻切換到停止?fàn)顟B(tài)。導(dǎo)致Y-△控制電路進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)后,無法切換到停止?fàn)顟B(tài)的原因主要有一種。
故障原因:面板“停止”開關(guān)K8損壞。判別方法:按下面板“停止”開關(guān)不松手,其常閉觸點(diǎn)導(dǎo)通。解決辦法:更換“停止”開關(guān)的常閉觸點(diǎn)。
本文對(duì)Y-△控制電路常見的五種故障模式進(jìn)行了詳細(xì)的原因分析,指明故障原因的判別方法,對(duì)每種故障原因提出相應(yīng)的解決辦法。在實(shí)際使用過程中,Y-△控制電路還可能出現(xiàn)一些其它問題,只要我們掌握了Y-△控制電路的原理,結(jié)合實(shí)際工作中得到的經(jīng)驗(yàn),相信問題和故障都可以迎刃而解。
[1]霍大勇,劉良濤,趙穎博.三相異步電機(jī)星三角起動(dòng)的估算[J].電機(jī)技術(shù),2010,(5):39-40.
[2]鐘明航.交流接觸器的原理與故障分析[J].華章,2013,(04):361.
[3]武軍,楊慧敏.JJF1282-2011《電子式時(shí)間繼電器校準(zhǔn)規(guī)范》——解讀與探討[J].上海計(jì)量測(cè)試,2011,(06):66-68.
伍洲(1985—),工程師,主要從事電源設(shè)計(jì)工作。