三相異步電動機Y—Δ自動降壓啟動控制實驗

1、實驗目的

⑴學會三相異步電動機Y—Δ自動降壓啟動控制的接線和操作方法。

 ⑵理解三相異步電動機Y—Δ自動降壓啟動的概念。

⑶理解三相異步電動機Y—Δ自動降壓啟動的基本原理。

⑷了解時間繼電器的作用和動作情況。

2、預習內容及要求

 ⑴Y—Δ轉換啟動的作用

    三相異步電動機的Y—Δ轉換起動方式是大容量電動機起動常用的降壓起

動措施，但它只能應用于Δ形連接的三相異步電動機。在起動過程中，利用

繞組的Y形連接即可降低電動機的繞組電壓及減少繞組電流，達到降低起動電流和減少電機起動過程對電網電壓的影響。待電動機起動過程結束后再使繞組恢復到Δ形連接，使電動機正常運行。

⑵電動機Y—Δ啟動控制原理

①控制線路及電路組成

三相異步電動機的Y—Δ變換起動控制的連接線路如圖3-6所示，它主要有以下元器件組成：

      圖3-6 三相異步電動機Y—Δ自動降壓啟動控制線路

a.起動按鈕（SB2）。手動按鈕開關，可控制電動機的起動運行。

 b.停止按鈕（SB1）。手動按鈕開關，可控制電動機的停止運行。

c.主交流接觸器（KM1）。電動機主運行回路用接觸器，起動時通過電動機起動電流，運行時通過正常運行的線電流。

 d.Y形連接的交流接觸器（KM3）。用于電動機起動時作Y形連接的交流接觸器，起動時通過Y形連接降壓起動的線電流，起動結束后停止工作。

 e.Δ形連接的交流接觸器（KM2）。用于電動機起動結束后恢復Δ形連接作正常運行的接觸器，通過繞組正常運行的相電流。

f.時間繼電器（KT）。控制Y—Δ變換起動的起動過程時間（電機起動時間），即電動機從起動開始到額定轉速及運行正常后所需的時間。

g.熱繼電器（或電機保護器FR）。熱繼電器主要設置有三相電動機的過負荷保護；電機保護器主要設置有三相電動機的過負荷保護、斷相保護、短路保護和平橫保護等。

②控制原理

三相異步電動機Y—Δ轉換啟動的控制原理大致如下：

i.按下啟動按鈕SB2后，電源通過熱繼電器FR的動斷接點、停止按鈕SB1的動斷接點、Δ形連接交流接觸器KM2常閉輔助觸頭，接通時間繼電器KT的線圈使其動作并延時開始。此時時間繼電器KT雖已動作，接點應斷開，但其延時接點是瞬間閉合延時斷開的（延時結束后斷開），同時通過此KT延時接點去接通Y形連接的交流接觸器KM3的線圈回路，則交流接觸器KM3帶電動作，其主觸頭去接通三相繞組，使電動機處于Y形連接的運行狀態；KM3輔助常開觸頭閉合去接通主交流接觸器KM1的線圈。

ii.主交流接觸器KM1帶電啟動后，其輔助觸頭進行自保持功能（自鎖功能）；而KM1的主觸頭閉合去接通三相交流電源，此時電動機啟動過程開始。

iii.當時間繼電器KT延時斷開接點（動斷接點）KT的時間達到（或延時到）電動機啟動過程結束時間后，時間繼電器KT接點隨即斷開。

 iv.時間繼電器KT接點斷開后，則交流接觸器KM3失電。KM3主觸頭切斷電動機繞組的Y形連接回路；同時接觸器KM3的常閉輔助觸頭閉合，去接通Δ形連接交流接觸器KM2的線圈電源。

v.當交流接觸器KM2動作后，其主觸頭閉合，使電動機正常運行于Δ形連接狀態；而KM2的常閉輔助觸頭斷開使時間繼電器KT線圈失電，并對交流接觸器KM3聯鎖。電動機處于正常運行狀態。

vi.啟動過程結束后，電動機按Δ形連接正常運行。

3、實驗器材

4、實驗操作步驟

 ⑴實驗準備工作

①電器的結構及動作原理

在連接控制實驗線路前，應熟悉按鈕開關、交流接觸器、熱繼電器的結構形式、動作原理及接線方式和方法。

②記錄實驗設備參數

將所使用的主要實驗電器的型號規格及額定參數記錄下來，并理解和體會各參數的實際意義。 ③電動機的外觀檢查

實驗接線前應先檢查電動機的外觀有無異常。如條件許可，可用手盤動電動機的轉子，觀察轉子轉動是否靈活，與定子的間隙是否有磨擦現象等。

④電動機的絕緣檢查

采用“三相異步電動機實驗”介紹的方法和步驟，使用兆歐表依次測量電動機繞組與外殼間及各繞組間的絕緣電阻值，并將測量數據記錄于表3-5中，同時應檢查絕緣電阻值是否符合要求。

表3-5

⑵安裝接線

①檢查電器元件質量

應在不通電的情況下，用萬用表檢查各觸點的分、合情況是否良好。檢查接觸器時，應拆卸滅弧罩，用手同時按下三副主觸點并用力均勻；同時應檢查接觸器線圈電壓與電源電壓是否相符。

②安裝電器元件

在木板上將電器元件擺放均勻、整齊、緊湊、合理，并用螺絲進行安裝。注意組合開關、熔斷器的受電端子應安裝在控制板的外側，并使熔斷器的受電端為底座的中心端；緊固各元件時應用力均勻，緊固程度適當。

③板前明線布線

主電路采用BV1.5毫米²（黑色），控制電路采用BV1毫米²（紅色）；按鈕線采用BVR0.75 毫米²（紅色），接地線采用BVR1.5毫米²（綠/黃雙色線）。布線時要符合電氣原理圖，先將主電路的導線配完后，再配控制回路的導線；布線時還應符合平直、整齊、緊貼敷設面、走線合理及接點不得松動等要求，具體注意以下幾點：

 a.走線通道應盡可能少，同一通道中的沉底導線 ，按主、控電路分類集中，單層平行密排，并緊貼敷設面。

 b.同一平面的導線應高低一致或前后一致，不能交叉。當必須交叉時，該根導線應在接線端子引出時，水平架空跨越，但必須屬于走線合理。

 c.布線應橫平豎直，變換走向應垂直。

 d.導線與接線端子或線樁連接時，應不壓絕緣層、不反圈及不露銅過長。并做到同一元件、同一回路的不同接點的導線間距離保持一致。

 e.一個電器元件接線端子上的連接導線不得超過兩根，每節接線端子板上的連接導線一般只允許連接一根。

 f.布線時，嚴禁損傷線芯和導線絕緣。

 g.布線時，不在控制板上的電器元件要從端子排上引出。

④按圖3-6檢驗控制板布線正確性。

實驗線路連接好后，學生應先自行進行認真仔細的檢查，特別是二次接線，一般可采用萬用表進行校線，以確認線路連接正確無誤。

⑤電源、電動機等控制板外部的導線。

  ⑶控制實驗

經教師檢查無誤后，即可接通電動機三相交流電源。

  ①接通電源。合上電源開關QS。

 ②啟動實驗。按下啟動按鈕SB2，進行電動機的啟動運行；觀察線路和電動機運行有無異常現象，并仔細觀察時間繼電器和電動機控制電器的動作情況以及電動機的運行情況。

 ③功能實驗。做Y—Δ轉換啟動控制和保護功能的控制實驗，如失壓保護、過載保護和啟動時間等。

 ④停止運行。按下停止按鈕SB1，電動機M停止運行。

⑷實驗結束

 ①實驗工作結束后，應切斷電動機的三相交流電源。

 ②拆除控制線路、主電路和有關實驗電器。

 ③將各電氣設備和實驗物品按規定位置安放整齊。

5、實驗報告

 ⑴畫出三相異步電動機Y—Δ自動降壓啟動控制的電氣原理圖。

 ⑵記錄儀器和設備的名稱、規格和數量。

 ⑶根據實驗操作，簡要寫出實驗步驟。

⑷總結實驗結果。

⑸寫出本次實驗的心得體會。

6、實驗注意事項

⑴電動機、時間繼電器、接線端子板的不帶電金屬外殼或底板應可靠接地。

⑵電源進線應接在螺旋式熔斷器底座的中心端上，出線應接在螺紋外殼上。

⑶進行Y—Δ啟動控制的電動機，必須是有6個出線端子且定子繞組在Δ接法時的額定電壓等于三相電源線電壓的電動機。

⑷接線時要注意電動機的三角形接法不能接錯，應將電動機定子繞組的U1、V1、W1通過KM2接觸器分別與W2、U2、V2連接，否則，會使電動機在三角形接法時造成三相繞組各接同一相電源或其中一相繞組接入同一相電源而無法工作等故障。

⑸KM3接觸器的進線必須從三相繞組的末端引入，若誤將首端引入，則在KM3接觸器吸合時，會產生三相電源短路事故。

⑹通電校驗前要檢查一下熔體規格及各整定值是否符合原理圖的要求。

⑺接電前必須經教師檢查無誤后，才能通電操作。

⑻實驗中一定要注意安全操作。

7、思考題

⑴三相異步電動機星形—三角形自動降壓啟動的優點和缺點各是什么？