常見(jiàn)星

湯文利

【摘 要】對(duì)常見(jiàn)交流異步電動(dòng)機(jī)星-三角降壓?jiǎn)?dòng)線路進(jìn)行了原理動(dòng)作討論，給出了可靠性更高、結(jié)構(gòu)更優(yōu)化的另一種控制電路，并對(duì)三角形轉(zhuǎn)換后的繞組相序進(jìn)行了分析，給出了正確的接線方法。

【關(guān)鍵詞】交流異步電機(jī)；星-三角；可靠性

0 引言

三相籠型交流異步電機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的拖動(dòng)電機(jī)，在定子繞組中通以三相交流電，從而在氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流并在磁場(chǎng)中受力，則轉(zhuǎn)子跟隨旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量較大時(shí)通常采用降壓?jiǎn)?dòng)方式，直接全壓?jiǎn)?dòng)會(huì)使啟動(dòng)電流過(guò)大，嚴(yán)重的會(huì)拉跨電源、引起電源電壓波動(dòng)，影響其他設(shè)備運(yùn)行。降壓?jiǎn)?dòng)方式有很多，凡是正常運(yùn)行時(shí)三相定子繞組接成三角形的電機(jī)都可以采用星-三角降壓?jiǎn)?dòng)方式，限制啟動(dòng)電流。當(dāng)三角形連接時(shí)，每相繞組承受380V電壓，星形連接時(shí)，每相繞組承受220V電壓，相應(yīng)的啟動(dòng)電流（線電流）會(huì)降為原來(lái)的1/3。三相籠型異步電機(jī)星-三角啟動(dòng)投資少、線路簡(jiǎn)單，得到廣泛應(yīng)用。[1]

1 常見(jiàn)星-三角降壓?jiǎn)?dòng)線路

圖1是目前廣泛采用的星-三角降壓?jiǎn)?dòng)線路。[2]、[3] 其基本原理是利用兩個(gè)接觸器進(jìn)行星形連接與三角形連接的轉(zhuǎn)換。

1.1 電路工作原理

按下啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1、KM3、通電延時(shí)型時(shí)間繼電器KT的線圈通電，KM1輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合形成自鎖。主電路中電機(jī)三相定子繞組的末端U2、V2、W2被接觸器KM3短接，三個(gè)繞組的首端U1、V1、W1通過(guò)接觸器KM1接入三相電源，形成星形接法，此時(shí)每相繞組承受220V電壓。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升到一定值時(shí)，時(shí)間繼電器KT延時(shí)動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM3線圈斷電，主觸點(diǎn)斷開(kāi)；KT的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，KM2線圈通電并自鎖，主電路中電機(jī)三相繞組通過(guò)KM2主觸點(diǎn)首尾相連形成三角形連接，每相繞組承受380V電壓。KM2輔助常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，從而斷開(kāi)KT的線圈。最后穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)控制電路中只有KM1、KM2通電。KM2、KM3的輔助常閉觸點(diǎn)形成互鎖，保證了這兩個(gè)接觸器不可能同時(shí)閉合，避免了短路事故。

1.2 電路可靠性分析

接觸器線圈通電后，其常開(kāi)常閉觸點(diǎn)的動(dòng)作有先后順序，首先常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)其次常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，間隔時(shí)間與電磁吸力、彈簧的彈力以及簧片的運(yùn)動(dòng)距離相關(guān)。圖1所示電路在實(shí)際運(yùn)行中偶爾出現(xiàn)KM2不能可靠吸合的情況，從而造成星-三角降壓?jiǎn)?dòng)的失敗。當(dāng)KT延時(shí)時(shí)間到，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，KM2線圈通電后，KM2的常閉觸點(diǎn)先斷開(kāi)造成KT線圈斷電，KT常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，此時(shí)KM2的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)很可能還沒(méi)有閉合無(wú)法形成自鎖，造成KM2線圈再次斷電，主電路中電機(jī)三相繞組又一次進(jìn)入星形連接。

2 改進(jìn)的星-三角降壓?jiǎn)?dòng)線路

圖2是改進(jìn)的星-三角降壓?jiǎn)?dòng)線路。

2.1 電路工作原理

按下啟動(dòng)按鈕SB2，時(shí)間繼電器KT線圈、接觸器KM3線圈得電，KM3輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、KM1線圈得電并利用其輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合形成自鎖。KM3輔助常閉觸點(diǎn)是斷開(kāi)的，KM2線圈不會(huì)通電。此時(shí)主電路中KM3主觸點(diǎn)把U2、V2、W2短接在一起形成星形連接。當(dāng)時(shí)間繼電器KT延時(shí)時(shí)間到，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，KM3線圈斷電，其輔助常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)、輔助常閉觸點(diǎn)閉合，KM2線圈得電、KM2輔助常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，則KT線圈也斷電。主電路中KM2主觸點(diǎn)閉合，電機(jī)三相繞組三角形連接。

2.2 電路可靠性分析

當(dāng)KM3線圈通電后，利用其輔助常開(kāi)觸點(diǎn)使KM1線圈得電并自鎖，延時(shí)以后KM3線圈斷電時(shí)，其輔助常開(kāi)觸點(diǎn)首先斷開(kāi)，其次其輔助常閉觸點(diǎn)閉合使KM2線圈得電。KM2輔助常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)后KT、KM3線圈失去電源。由于KM2線圈不需要自己的常開(kāi)觸點(diǎn)形成自鎖，避免了競(jìng)爭(zhēng)，所以KM2線圈能夠穩(wěn)定吸合。另外在主電路中，KM3只使用了兩對(duì)主觸點(diǎn)，顯然更加優(yōu)化。

3 三角形接法的繞組相序討論

圖1主電路中利用KM2主觸點(diǎn)使電機(jī)三相定子繞組接成三角形，把a(bǔ)繞組的頭和b繞組的尾相連，b繞組的頭和c繞組的尾相連，c繞組的頭和a繞組的尾相連。假設(shè)U1電位向量為220∠00，V1電位向量為220∠-1200，W1電位向量為220∠1200，即星形連接時(shí)Ua超前Ub，Ub超前于Uc；轉(zhuǎn)換成三角形連接后，Ua向量為 220∠00-220∠1200=380∠-300，Ub向量為220∠-1200-220∠00=380∠-1500，Uc向量為220∠1200-220∠-1200=380∠900，即仍有Ua超前Ub，Ub超前于Uc，星-三角連接轉(zhuǎn)換前后各相繞組電壓的相序沒(méi)有改變，可以穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2主電路三角形連接時(shí)，把a(bǔ)繞組的尾和b繞組的頭相連，b繞組的尾和c繞組的頭相連，c繞組的尾和a繞組的頭相連，同樣的分析可得星-三角轉(zhuǎn)換前后各繞組電壓相序不變，也可穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

繼電器-接觸器組成的電氣控制線路中，要充分考慮線圈通電后其常開(kāi)常閉觸點(diǎn)動(dòng)作的先后順序及間隔時(shí)間，合理設(shè)計(jì)電路，避免產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)，影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于星-三角降壓?jiǎn)?dòng)電路，三角形連接時(shí)只要保證三相繞組頭尾相連，則各相繞組電壓相序不變，可以穩(wěn)定運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李繼忍.電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)故障分析與改進(jìn)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，19：170.

[2]高安邦.機(jī)床電氣與PLC控制技術(shù)項(xiàng)目教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012：62-64.

[3]吳敏.電機(jī)與電氣控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2016：195-196.endprint