笼型异步电动机采用全压直接起动时,控制电路简单、维修工作量较少。但是,并不是所有异步电动机在任何情况下都可以采用全压起动。这是因为异步电动机的全压起动电流一般可达额定电流的4~7倍。过大的起动电流会降低电动机寿命,致使配电变压器二次电压大幅度下降,减少电动机本身的起动转矩,甚至使电动机根本无法起动,还要影响同一供电网中其他用电设备的正常工作。判断一台电动机能否全压起动的一般规定是,电动机容量在10kW及以下者,可直接起动。10kW以上的异步电动机是否允许直接起动,要根据电动机容量和配电变压器容量的比值来确定。对于给定容量的电动机,一般用下面的经验公式来计算。
Iq/IN≤3/4+电源变压器容量(kVA)/[4×电动机容量(kVA)] (3-1)
式中 Iq——电动机全电压起动电流(A);
IN——电动机额定电流(A)。
若计算结果满足上述经验公式,一般可以全压起动,否则不予全压起动,应考虑采用减压起动。有时,为了限制和减少起动转矩对机械设备的冲击作用,允许全压起动的电动机,也多采用减压起动方式。
在电动机起动过程中,常在电动机的三相定子电路中串接电阻(电抗)来降低定子绕组上的电压,使电动机在降低了定子绕组电压下起动,以达到限制起动电流的目的。一旦电动机转速接近额定值时,切除串联电阻(电抗),使电动机进入全电压正常运行。这种电路通常采用按时间原则切除起动时串入的电阻(电抗)以完成起动过程。在具体电路中可采用人工手动控制或时间继电器自动控制来加以实现。
电动机定子串电阻减压起动手动控制电路(一)如图3-1所示,合上电源开关QS1,由于定子绕组中串联电阻起减压作用,所以这时加到电动机定子绕组上的电压不是额定电压,这样就限制了起动电流。随着电动机的起动,转速升高。当电动机转速接近额定转速时,立即合上QS2,将电阻R短接,定子绕组上的电压便上升到额定工作电压(全压)运行,使电动机处于正常运转状态。图3-1所示电路中的元器件参数见表3-1。
图3-1 电动机定子串电阻减压起动手动控制电路(一)
表3-1 元器件参数
2.电动机定子串电阻减压起动手动控制电路(二)
电动机串电阻减压起动手动控制电路(二)如图3-2所示,在图3-2中,RST为起动电阻,一般采用ZX1、ZX2系列铸铁电阻,铸铁电阻功率大,能允许通过较大的电流。电动机三相定子绕组所串的电阻值应相等,起动电阻RST的阻值可用下列近似公式确定:(www.xing528.com)
式中 Ist——串联电阻前的起动电流(A)一般取:Ist=(4~7)In;
I′st——串联电阻后的起动电流(即允许的起动电流值,一般取:Is′t=(2~3)In)。起动电阻的功率:
图3-2 电动机定子串电阻减压起动手动控制电路(二)
图3-2所示电路在减压起动时,按起动按钮SB2→接触器KM1获电→KM1的主触头闭合,电动机串电阻Rst减压起动→KM1自锁触头闭合自锁。
当电动机转速不再上升时,按运转按钮SB3→接触器KM2获电吸合→KM2主触头闭合,电动机全压运行(此时,电阻RST被短接)→KM2的自锁触头闭合自锁→KM2常闭触头断开,接触器KM1断电释放。
3.电动机定子串电阻减压起动手动控制电路(三)
电动机串电阻减压起动手动控制电路(三)如图3-3所示。按下起动按扭SB2且不松开→接触器KM1获电吸合→电动机串电阻RST减压起动。当电流表指针稳定不变或电动机转速不再上升时,再按下运转按钮SB3(此时SB2不能松开)→接触器KM1断电释放→接触器KM2获电吸合→自锁触头KM2闭合自锁,主触头闭合→电动机全压运转。此时,将SB2与SB3均放松,由于有自锁触头KM2自锁,故接触器KM2仍保持吸合,电动机仍然获全压运行。
图3-3 电动机定子串电阻减压起动手动控制电路(三)
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