項目五：電鍍行車電動機的起動控制三相異步電動機的軟起動623三相籠型異步電動機的Y/△降壓起動三相籠型異步電動機的自耦變壓器降壓起動4三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動控制1三相籠型異步電動機的起動控制方案電鍍行車電動機的起動控制電路設(shè)計5在電力拖動系統(tǒng)中，不同的生產(chǎn)機械，不同的生產(chǎn)工藝要求，所需要的電動機的類型、容量各不相同，對電動機的起動要求也各有不同，需要采用不同的起動控制方案。生產(chǎn)實際★三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機★三相籠型異步電動機1）定子串電阻減壓起動2）自耦變壓器減壓起動3）Y-△減壓起動4）延邊三角形減壓起動1.全壓起動2.減壓起動1.轉(zhuǎn)子串電阻起動2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動1.何為電鍍行車？起重機是現(xiàn)代化生產(chǎn)中輸送物料的重要設(shè)備。行車、吊車、天車都是人們對起重機的一個籠統(tǒng)的叫法。電鍍行車就是電鍍過程中用來起吊、運送電鍍物品的行車。電鍍專用行車實物圖電鍍專用行車的生產(chǎn)車間項目情境描述主要部件：行車、吊鉤、吊籃、限位開關(guān)、鍍前處理槽、電鍍槽、鍍后處理槽等。

1槽為鍍前處理槽，槽中裝浸蝕溶液，以去除鍍件上的氧化物及銹蝕物。2槽為電鍍槽，內(nèi)裝電鍍液，鍍件在此槽被涂上鍍層。3槽為鍍后處理槽，對鍍件進行鈍化、熱熔、封閉和除氫等操作，以增強鍍件的防護性能。2.電鍍操作的主要部件實際生產(chǎn)中電鍍槽的數(shù)量和用途，由電鍍物品的種類、電鍍液的特性和電鍍工藝要求等因素來決定。1）電鍍生產(chǎn)側(cè)（原位）電鍍的工序主要包括待鍍品裝籃、吊籃上升、行車前進、吊籃下降、槽內(nèi)停留、吊籃上升、……、行車后退等。待電鍍的零件被裝入吊籃→發(fā)出控制信號→吊籃自動上升，至上限位停止上升→行車自動前進。3.電鍍行車的工藝流程行車在需要停留的槽位停止前進→吊籃自動下降至下限位→鍍件在槽內(nèi)停留（各槽停留時間由工藝要求決定）→吊籃再自動上升至上限位→行車又前進。3）自動返回

2）槽位停留行車前進至生產(chǎn)末端后，自動后退至原位→工人卸下電鍍好的零件（一個工作周期完成）。3.電鍍行車的工藝流程電鍍行車由兩臺電動機控制：一是移行電動機，控制行車的左右移動；二是升降電動機，控制吊籃的上升和下降。4.電鍍行車中的電動機1）兩種電動機所帶的負載特性移行電動機控制行車的左右移動，是克服摩擦力做功，負載特性為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載；升降電動機控制吊籃的上升和下降，是克服重力做功，負載特性為位能性恒轉(zhuǎn)矩負載。2）根據(jù)負載輕重，判定兩種電動機的類型反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載通常是輕載，所以移行電動機屬于輕載起動，適宜于采用三相籠型異步電動機；位能性恒轉(zhuǎn)矩負載通常是重載，升降電動機需要重載起動，適宜于采用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。三相異步電動機的起動是指從定子繞組接入三相交流電開始，轉(zhuǎn)子由靜止加速到勻速運行的整個過程。電動機的起動要求：一、三相異步電動機的起動要求任務(wù)1.三相籠型異步電動機的起動控制方案1.有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，Tst≥(1.1～1.2)TL。2.起動過程平滑，對生產(chǎn)機械的沖擊小。3.起動電流Ist不能太大。4.起動過程中的功率損耗越小越好。5.起動設(shè)備安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單，操作和維護方便。全壓起動（直接起動）：將額定電壓的交流電源，接到三相異步電動機的定子繞組上，讓其起動。二、三相異步電動機的全壓起動三相異步電動機連續(xù)控制全壓起動的優(yōu)點：方法簡單、經(jīng)濟，操作方便。三相異步電動機全壓起動時，起動過程速度升高的軌跡，沿著電動機的固有機械特性曲線移動。二、三相異步電動機的全壓起動三相異步電動機固有機械特性缺點：1）起動電流Ist大，可達(4~7)IN；

2）起動轉(zhuǎn)矩Tst并不大，為(0.8~1.5)TN。全壓起動時，n=0，s=1，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢E2和感應(yīng)電流I2很大，會引起很大的定子電流：I1=Ist≈(5~7)IN；而此時的功率因數(shù)cosφ2很低。由于起動電流I1很大，所以定子電阻R1和電抗X1上的壓降很大，使得E1≈1/2U1，由E1=4.44Kf1N1Φ可知，磁通Φ也只有正常運行時的一半。所以，Tst=CTΦI2cosφ2的值不大，一般為(0.8～1.5)TN。★全壓起動時，為什么起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩并不大？三相異步電動機的定子和轉(zhuǎn)子，相當于變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)，變壓器的工作原理和相應(yīng)的公式，對三相異步電動機的定子和轉(zhuǎn)子也適用。但是，由于定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組并不像變壓器的繞組那么密集，所以要在變壓器的電磁感應(yīng)公式“U1≈E1=4.44f1N1Φ”中，加一個略小于1的系數(shù)K，來表示定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的電壓與磁通關(guān)系。★起動電流大的危害1）引起電網(wǎng)電壓下降較大，影響在同一電網(wǎng)上并列運行的其它電機和設(shè)備的正常工作。3）使電動機繞組發(fā)熱，絕緣老化，縮短使用壽命。5）可能造成過流保護裝置誤動作而切斷電源，使電動機無法起動。2）引發(fā)電網(wǎng)功率振蕩，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。6）起動電流中含有大量的高次諧波，容易引起高頻諧振，造成繼電保護誤動作、自動控制失靈等故障。4）起動電流大使得起動轉(zhuǎn)矩也大，會在定子繞組和轉(zhuǎn)子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力，易造成繞組端部夾緊松動、線圈變形、鼠籠條斷裂等機械故障。★哪些三相異步電動機能夠直接起動？1）容量在10kW(也有說7kW的)及以下的三相籠型異步電動機2）符合如下經(jīng)驗公式的三相籠型異步電動機電動機Ist為電動機的起動電流，IN為電動機的額定電流，S為電動機所在的電網(wǎng)的容量，PN為電動機的額定容量。例1：一臺需要經(jīng)常起動的三相籠型異步電動機，PN=20kW，Ist/IN=6.5，已知供電變壓器（電源）容量為560kV·A，且有照明負載，問：1）該電動機可否直接起動？2）同樣的Ist/IN值，電動機功率多大時不允許直接起動？解：1）將題中參數(shù)值代入經(jīng)驗公式：滿足經(jīng)驗公式，判定該電動機能夠直接起動。得到：6.5<3/4+560/(4x20)=7.752）利用以上經(jīng)驗公式，可計算出Ist/IN=6.5時，PN≈24.348kW，也就是PN>24.348kW時，經(jīng)驗公式就不成立。因而判定：功率大于24kW的電動機不允許直接起動。★哪些三相異步電動機能夠直接起動？限制起動電流!1）將電網(wǎng)電壓適當降低后，再加到三相定子繞組上讓電動機起動。2）待轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n上升到接近額定轉(zhuǎn)速nN時，將加在三相定子繞組上的低電壓恢復(fù)到額定值，讓電動機在全壓下正常運行。三、三相籠型異步電動機的減壓起動減壓起動的目的：減壓起動的操作步驟：因為電動機的電磁轉(zhuǎn)矩T與定子相電壓U1的平方成正比，所以減壓起動時，電磁轉(zhuǎn)矩T(包括起動轉(zhuǎn)矩Tst和最大轉(zhuǎn)矩Tm)會隨電壓U1降低而大幅度減小。結(jié)論：降低定子端電壓的人為機械特性三相異步電動機電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式：減壓起動只能用于電動機空載或輕載起動。三、三相籠型異步電動機的減壓起動起動時，KM2不得電，其主觸頭保持斷開；KM1得電，其主觸頭閉合，將電阻串入定子三相繞組，靠電阻的分壓來減小加在三相定子繞組上的電壓，實現(xiàn)減壓起動。1）起動原理1.三相籠型異步電動機定子串電阻減壓起動不改變電源相序當電動機的轉(zhuǎn)速n上升到接近額定轉(zhuǎn)速nN時，讓KM2得電，KM2主觸頭閉合，使電阻被短路，三相定子繞組上的電壓上升為額定電壓，減壓起動結(jié)束，電動機全壓運行。2）起動過程分析當轉(zhuǎn)速n上升到接近額定轉(zhuǎn)速nN時，KT延時到，其常開觸頭閉合，KM2得電，其常閉觸頭斷開，讓KM1、KT斷電退出運行，KM2主觸頭和自鎖觸頭閉合，切除起動電阻R，電動機全壓運行。起初，KM1和KT得電、KM2不得電，三相定子繞組串入起動電阻R，電動機在低電壓下起動。×在電動機起動結(jié)束，全壓運行過程中，控制電路圖（a）中，KM1、KM2、KT都通電工作，而控制電路圖（b）中，只有KM2通電工作，KM1、KT在起動結(jié)束就退出運行。3.電氣原理圖的優(yōu)化與圖（a）相比，圖（b）既節(jié)約電能，又不影響KM1、KT的使用壽命，屬優(yōu)化電路。優(yōu)點：1）起動設(shè)備簡單。2）起動過程平穩(wěn)，運行可靠。3）不受定子繞組接線方式的限制。1）起動轉(zhuǎn)矩隨電壓的降低而大幅度減小。2）起動電阻增加了設(shè)備體積。3）起動電阻加大了電能損耗。為了節(jié)省能量，可采用三相電抗器代替起動電阻，但三相電抗器體積大，且成本較高。缺點：1）只適合于空載或輕載起動。2）電能損耗大，不適用于頻繁起動的場合。3）適用于對起動轉(zhuǎn)矩要求不太高的生產(chǎn)機械。4）應(yīng)用越來越少。應(yīng)用：4.定子串電阻減壓起動的特點及應(yīng)用項目五：電鍍行車電動機的起動控制三相異步電動機的軟起動623三相籠型異步電動機的Y/△降壓起動三相籠型異步電動機的自耦變壓器降壓起動4三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動控制1三相籠型異步電動機的起動控制方案電鍍行車電動機的起動控制電路設(shè)計5變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理，將某一等級的交流電壓和電流轉(zhuǎn)換成同頻率另一等級的交流電壓和電流的靜止電氣設(shè)備。一、變壓器簡介變壓器具有變換電壓、變換電流和變換阻抗的功能。1）按用途分：2）按相數(shù)分:電力變壓器、特殊變壓器、儀用互感器、（高壓）試驗用變壓器、控制變壓器及調(diào)壓器。3）按每相繞組的個數(shù)分：4）按冷卻方式分:雙繞組、三繞組、多繞組和自耦變壓器。5）按結(jié)構(gòu)形式分:干式、油浸式。心式、殼式。單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。1.變壓器的分類一次繞組（原繞組/原邊）：接電源，用下標1標注其參數(shù)。二次繞組（副繞組/副邊）：接負載，用下標2標注其參數(shù)。實際上，一、二次繞組并非繞在兩個不同的鐵心柱上，而是同心地繞在同一鐵心柱上。通常低壓繞組在內(nèi)，高壓繞組在外。大容量變壓器一般還配備有專門的散熱裝置。2.變壓器的基本結(jié)構(gòu)在一個閉合的鐵心磁路上，套兩個相互獨立、彼此絕緣的繞組，就構(gòu)成了單相變壓器。高、低壓繞組之間，低壓繞組與鐵心柱之間都必須留有一定的絕緣間隙和散熱通道(油道)，并用絕緣紙板筒隔開。安培定則也叫右手螺旋定則，是表示電流和電流所激發(fā)出的磁場的磁感線方向之間關(guān)系的定則。復(fù)習：安培定則通電直導(dǎo)線中的安培定則（安培定則一）：右手握住通電直導(dǎo)線，大拇指指電流方向，四指的指向就是磁感線的環(huán)繞方向。通電螺線管中的安培定則（安培定則二）：右手握住通電螺線管，四指彎曲與電流方向一致，大拇指所指的那一端就是通電螺線管的N極。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，一、二次繞組中將分別感應(yīng)出交變電動勢。若在二次繞組兩端接上負載，便會有交流電流過二次繞組。一次繞組接上交流電源，就會在鐵心中生成同時交鏈一、二次繞組的交變磁通。一次繞組和二次繞組之間只有磁的耦合，沒有電的聯(lián)系！3.變壓器的基本工作原理右手螺旋定則空載時，鐵心中的主磁通Φ由原邊繞組的磁通勢產(chǎn)生。有載時，鐵心中的主磁通Φ由原、副邊繞組的磁通勢共同產(chǎn)生。3.變壓器的基本工作原理4.單相變壓器的電壓變換一次側(cè)電路U1=-E1+(R1

+

jX1)I1=-E1+Z1I1R1、X1、Z1：一次繞組電阻、漏電抗和漏阻抗。U1≈-E1單相變壓器電路圖E1=-j4.44N1fΦm忽略Z1，則：二次側(cè)電路E2=

-j4.44N2fΦm

U2=E2-(R2

+

jX2)I2U2≈E2忽略Z2，則：一、二次繞組的電壓比≈U1U2=kE1E2=N1N2結(jié)論：改變變壓器的變比k，就可改變輸出電壓u2。k是一、二次繞組的匝數(shù)比，稱為變壓器的變比。=E2-Z2I2S9型配電變壓器（10kV）特種變壓器5.變壓器產(chǎn)品實物圖展示干式變壓器殼式變壓器電力變壓器自耦變壓器二、電力變壓器電力變壓器：

在供、輸、配電系統(tǒng)中，升高或降低電壓的變壓器。當電流通過用電設(shè)備（電阻）后，其設(shè)備兩端產(chǎn)生的電位差（電勢差）稱為電壓降：U降=IR。電流通過電阻就會有能量損失，根據(jù)能量守恒定律，這部分損失的能量一定會以其他能量的形式釋放出來，如發(fā)光、發(fā)熱、發(fā)聲或者是機械能，普通的電阻只會發(fā)熱。電阻的熱功率公式為：P=I2R。

導(dǎo)線是有電阻的，輸電線路在輸送電能時既會有電壓降，又會有功率損耗。當導(dǎo)線的電阻（R=ρl/S）一定時，輸電線路上的電壓降和功率損耗由輸電電流I決定。發(fā)電站一般遠離用電區(qū)，而發(fā)電機發(fā)出的交流電往往是10.5kV和18kV，達不到高壓輸電要求。若直接向用戶送電，輸電線路上的電壓降和功率損耗都很大，不但不經(jīng)濟，甚至無法將電能送出。升壓變壓器發(fā)電站遠距離輸送用戶降壓變壓器用電區(qū)超高壓電我國規(guī)定高壓輸電線路電壓為110kV、220kV、330kV和500kV等。輸電電壓U的高低與輸電距離l和輸電功率S有關(guān)。輸電距離越遠，輸電功率越大，要求的輸電電壓越高。三相變壓器的輸出容量（視在功率）為：輸電功率S相同的情況下，電壓U越高，輸電電流I就越小，輸電線路上的電壓降U降和功率損耗P就越小。輸電電流I小，還可以減小輸電線的截面積S，節(jié)省材料，達到減小投資和降低運行費用的目的。在高壓輸電的用戶側(cè)，一定要把電壓降低之后再提供給用戶。二、電力變壓器1.電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)三相油浸式電力變壓器基本結(jié)構(gòu)圖電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的是油浸式電力變壓器。1-信號式溫度計2-吸濕器3-儲油柜4-油表5-安全氣道6-氣體繼電器7-高壓套管8-低壓套管9-分接開關(guān)10-油箱11-鐵心12-線圈13-放油閥門1）鐵心12341432奇數(shù)層偶數(shù)層形成閉合磁路，也是固定繞組及其他部件的骨架由鐵心柱和磁軛兩部分組成，大多采用厚度為0.35mm、表面涂有絕緣漆的硅鋼片疊成。主要由鐵心、繞組、絕緣套管、油箱及附件等組成。2）繞組變壓器的電路部分用絕緣圓導(dǎo)線或扁導(dǎo)線繞成，有銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線兩種。根據(jù)工作電壓的高低，分為高壓繞組和低壓繞組。3）絕緣套管絕緣套管是繞組的引出裝置，裝在變壓器的油箱上，以實現(xiàn)帶電的繞組引出線與接地的油箱之間的絕緣。1.電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)4）油箱裝在油箱和儲油柜的連通管里。變壓器內(nèi)部故障時絕緣物產(chǎn)生氣體，使氣體繼電器動作，發(fā)故障信號或切除變壓器電源。鐵心和繞組浸泡在變壓器油中，不與空氣接觸，避免被潮濕侵蝕。同時，變壓器油的對流能夠?qū)⒆儔浩鞴ぷ髦需F心和繞組產(chǎn)生的熱量經(jīng)油箱和油箱上的散熱管散發(fā)出去，降低了變壓器的溫升。安裝在油箱上方的圓筒形的容器，經(jīng)連通管與油箱相連。變壓器的器身（鐵心與繞組）安裝在裝有變壓器油的油箱內(nèi)，變壓器油起絕緣和冷卻作用。5）儲油柜（油枕）柜內(nèi)油面高度隨變壓器油的熱脹冷縮而變化，因為柜內(nèi)油與空氣接觸面積小，降低了變壓器油的受潮和老化速度，確保了變壓器油的絕緣性能。6）氣體繼電器采用高強度鋼板焊接而成1.電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)2.心式變壓器與殼式變壓器

心式變壓器

殼式變壓器2.心式變壓器與殼式變壓器

心式變壓器結(jié)構(gòu)簡單，繞組的裝配和絕緣工藝都比較簡單。殼式變壓器特種變壓器。高、低壓繞組套在同一鐵心柱上，低壓在內(nèi)，高壓在外。鐵心接地，電位為0，低壓繞組在內(nèi)，易于與鐵心絕緣。易于加強對繞組的機械支撐，繞組能承受較大的電磁力，適于通過大電流。國產(chǎn)電力變壓器。特點：應(yīng)用：機械強度高，制造工藝復(fù)雜，所用材料較多。繞組大部分被鐵心包圍，高壓繞組也靠近鐵心柱，絕緣處理較困難。特點：應(yīng)用：11221.額定容量SN

視在功率，是變壓器在額定工作條件下輸出能力的保證值。額定值標注在變壓器油箱表面的銘牌上，是正確、合理、經(jīng)濟地使用變壓器的依據(jù)。

單相變壓器：

三相變壓器：三、變壓器的銘牌與額定值

N=（P2N/P1N）×100%2.額定效率

N變壓器的輸出與輸入額定有功功率之比，用百分數(shù)表示。3.額定電壓U1N/U2N

4.額定電流I1N/I2N

指在U1N作用下，一、二次繞組在允許發(fā)熱條件下工作時，允許長期通過的最大電流值。※三相變壓器的額定電壓和額定電流是指線電壓和線電流。U1N是指保證變壓器一次繞組正常工作的電壓值。U2N指一次繞組加額定電壓，并且分接開關(guān)置于額定分接頭處時，二次繞組的空載電壓值。即：當U1=U1N時，U20=U2N。5.額定頻率f1

我國規(guī)定的標準工業(yè)用電頻率為50Hz。1.自耦變壓器的基本結(jié)構(gòu)自耦變壓器的一、二次繞組共用一個繞組，通電工作時繞組之間不僅有磁的耦合，而且有電的直接聯(lián)系。三相自耦變壓器結(jié)構(gòu)示意圖和電路原理圖環(huán)形鐵心單相自耦調(diào)壓器原理圖降壓自耦變壓器原理圖三相自耦變壓器常用作較大容量三相異步電動機的減壓起動設(shè)備；自耦調(diào)壓器常在實驗室中作調(diào)壓設(shè)備。四、自耦變壓器2.自耦變壓器的工作原理1）電壓關(guān)系≈U1U2E1E2=N1N2=k忽略漏阻抗，則：外加電壓U1一定，改變繞組的匝數(shù)N2（降壓變）或N1（升壓變），就能改變自耦變壓器的變比k，從而達到調(diào)節(jié)輸出電壓U2的目的。2）電流關(guān)系注意：I1與

I2

相位相反。I1I2N2N1≈1k=I=

I1＋I2

公共繞組的電流：降壓變壓器中，I1<I2。

升壓變壓器中，I1>I2。降壓變升壓變3.自耦變壓器的特點

SN一定時，變比k越接近1，感應(yīng)功率的值越小，傳遞功率所占比例越大，經(jīng)濟效果越顯著，所以自耦變壓器常用于變比k<2的場合。②一次繞組從電源吸收的功率，由電路直接傳送到負載，稱為傳遞功率。自耦變壓器提供給負載的視在功率，包括感應(yīng)功率和傳遞功率兩部分。傳遞功率的存在，使自耦變壓器比相同容量的雙繞組變壓器的結(jié)構(gòu)尺寸更小、材料更省、損耗更少、效率更高。①由電磁感應(yīng)產(chǎn)生并傳送到負載，稱為電磁功率或感應(yīng)功率。因為自耦變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)之間有電的直接聯(lián)系，所以一次側(cè)的電氣故障會波及到二次側(cè)，也可能會把高電壓引入低壓繞組。為確保使用安全，自耦變壓器必須正確接線，外殼必須接地，用在低壓側(cè)的電氣設(shè)備都應(yīng)設(shè)置高壓保護和短路保護。注意事項：五、儀用變壓器儀用互感器分為電流互感器和電壓互感器。1）儀用互感器能夠使測量回路與被測回路隔離，保證工作的安全可靠，特別在繼電保護測量系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。使用儀用互感器的好處：2）使用儀用互感器時，用普通量程的電壓表和電流表就能夠測量高電壓和大電流。儀用互感器比直接測量高電壓、大電流電路時所用的儀表、繼電器規(guī)格小得多，便于制造，也大大減小了測量儀表的備用容量。儀用變壓器又稱儀用互感器，是利用變壓器既可變壓又可變流的原理，制造出來的專供測量用的變壓器。1.電壓互感器

國產(chǎn)電壓互感器的額定電壓等級一次繞組與被測電路并聯(lián)，輸入電壓是U1。二次繞組與阻抗很大的儀表線圈串聯(lián)，二次側(cè)電流近似為0，輸出電壓是U2。二次側(cè)電壓通常設(shè)計為U2N=100V，一次側(cè)電壓U1N選用與被測電路額定電壓相同的電壓等級，如：3kV、6kV、10kV等。

U1U2≈N1N2=ku因為N1很大、N2很小，所以ku總是遠大于1，即：電壓互感器能將高電壓轉(zhuǎn)換成低電壓來測量。電壓互感器實際上是空載運行的降壓變壓器。ku是電壓互感器的電壓比。電壓互感器原理圖②鐵心和二次繞組的一端必須牢固接地，防止一次高壓繞組絕緣損壞時，高電壓傳到鐵心和二次繞組而使操作人員觸電。①二次繞組禁止短路，防止短路電流損壞電壓互感器。③電壓互感器有一定的額定容量，使用時二次側(cè)不宜接過多的儀表，否則將影響互感器測量的準確度。即：應(yīng)在電壓互感器二次側(cè)電路中串聯(lián)熔斷器作短路保護。電壓互感器的使用注意事項電壓互感器實物照2.電流互感器電流互感器實質(zhì)上是短路運行的升壓變壓器。一次繞組與被測電路串聯(lián)，流過的電流I1就是被測電流；二次繞組與電流表或儀表的電流線圈構(gòu)成閉合回路，流過的電流是I2。電流互感器的額定電流等級由于二次繞組所接儀表的阻抗很小，所以二次繞組工作在接近短路的狀態(tài)。因為N1很小、N2很大，所以ki總是遠大于1，即：電流互感器能將大電流轉(zhuǎn)換成小電流來測量。ki是電流互感器的電流比。I1I2=N2N1=ki

忽略勵磁電流，則有：二次側(cè)額定電流設(shè)計為I2N=5A，I1N有100A、500A、2000A等多個等級。電流互感器原理圖①電流互感器運行時二次繞組絕不許開路。若二次繞組開路，則電流互感器成為空載運行狀態(tài)，此時一次繞組中流過的大電流全部成為勵磁電流，鐵心中的磁通密度猛增，磁路嚴重飽和。一方面會使鐵心過熱而燒壞繞組絕緣，另一方面，因二次繞組匝數(shù)很多，將感應(yīng)出很高的電壓，可能使絕緣擊穿，危及儀表及操作人員的安全。因此，電流互感器的二次繞組電路中絕不允許裝熔斷器。在運行中若要拆下電流表，應(yīng)先將二次繞組短路后再拆除。②電流互感器的鐵心和二次繞組的一端必須可靠接地，以免絕緣損壞時，高壓側(cè)電壓傳到低壓側(cè)而危及人身及儀表安全。③電流表內(nèi)阻抗應(yīng)很小，否則將影響測量精度。電流互感器的使用注意事項六、自耦變壓器減壓起動電網(wǎng)電壓加在自耦變壓器一次繞組上，自耦變壓器二次繞組的電壓加在電動機定子繞組上，電動機在低壓下起動。自耦變壓器被切除，電網(wǎng)電壓直接加在電動機定子繞組上，電動機全壓運行。自耦變減壓起動原理圖起動時，雙投開關(guān)Q投向起動側(cè)。自耦變減壓起動等效電路起動時，電動機定子繞組串入降壓自耦變壓器，定子繞組電壓為自耦變壓器的二次側(cè)電壓。起動完成，切除自耦變壓器，定子繞組加上額定電壓，電動機全壓運行。起動結(jié)束，雙投開關(guān)Q投向運行側(cè)。自耦變壓器減壓起動的參數(shù)關(guān)系自耦變壓器的變比k﹥1。1）在限制起動電流相同的情況下，自耦變壓器減壓起動比串電阻減壓起動獲得的起動轉(zhuǎn)矩要大。線路復(fù)雜，設(shè)備價格較高、體積較大，不允許頻繁起動。起動電壓降為直接起動時的（1/k）。≈

U1U2E1E2=N1N2=k起動電流Ist和起動轉(zhuǎn)矩Tst都降為直接起動時的（1/k2）。自耦變壓器減壓起動的優(yōu)點：自耦變壓器減壓起動的缺點：2）自耦變壓器一般有三個抽頭（50%、65%、80%），用戶可根據(jù)電網(wǎng)允許的起動電流和機械負載所需的起動轉(zhuǎn)矩，靈活選擇變比k。自耦變壓器減壓起動控制線路1自耦變壓器星形連接。KM1、KM2為減壓起動接觸器，KM3為正常運行接觸器。KT為通電延時型時間繼電器。KA為中間繼電器。該線路適用于較大容量三相籠型異步電動機的減壓起動。起動時，KM1、KM2、KT通電。起動結(jié)束，正常運行時，KA、KM3通電。自耦變壓器減壓起動控制線路2自耦變壓器星形連接。KM1、KM2為減壓起動接觸器，KM3為正常運行接觸器。KT為通電延時型時間繼電器。XJ01系列自耦減壓起動電氣原理圖自動控制的自耦減壓起動器電路自耦變壓器星形連接處的電流為變壓器一、二次電流之差，電流值小，故可用KM2輔助觸頭來連接。KT為通電延時型時間繼電器

KA為中間繼電器HL1、HL2、HL3分別為電源指示燈、減壓起動指示燈和正常運行指示燈。KM1為減壓起動接觸器KM2為正常運行接觸器

七、自耦變壓器減壓起動接線示意圖賞析

七、自耦變壓器減壓起動接線示意圖賞析七、自耦變壓器減壓起動接線示意圖賞析

自耦減壓箱項目五：電鍍行車電動機的起動控制三相異步電動機的軟起動623三相籠型異步電動機的Y/△降壓起動三相籠型異步電動機的自耦變壓器降壓起動4三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動控制1三相籠型異步電動機的起動控制方案電鍍行車電動機的起動控制電路設(shè)計5一、Y-△減壓起動原理三相定子繞組引出六個接線端子，起動時三相定子繞組接成Y；起動結(jié)束三相定子繞組改接成△。Y-△減壓起動原理接線圖Y-△減壓起動的參數(shù)關(guān)系：Y接線：線電壓為380V，相電壓為220V，線電壓是相電壓的根號3倍；線電流等于相電流。Y接線時的起動電流是指線電流（等于相電流）：

IstY=U相/Zk=UN/（√3Zk）。

該式計算的就是相電流。△接線：

線電壓等于相電壓，為380V；線電流是相電流的根號3倍。△接線時的起動電流也是指線電流：

Ist△=√3（U相/Zk）=√3UN/Zk。

該式計算的是相電流的根號3倍。Y接線變△接線后，相電壓升高根號3倍，線電流變?yōu)橄嚯娏鞯母?倍，阻抗不變，二者起動電流之比：IstY/Ist△=1/3，即：Y接線的起動電流為△接線起動電流的1/3。一、Y-△減壓起動原理二、Y-△減壓起動控制主電路分析起動時，KM1和KM2主觸頭閉合，KM3主觸頭斷開，三相定子繞組尾端U2、V2、W2連接在一起，即：星形連接。起動結(jié)束，KM1主觸頭保持閉合，KM2主觸頭斷開（拆除星形），KM3主觸頭閉合，三相定子繞組首尾順次連接（U1與W2、V1與U2、W1與V2），構(gòu)成三角形連接。每相繞組承受的是電源的相電壓，即額定電壓的，電動機減壓起動。每相繞組承受的是電源線電壓，即額定電壓，電動機進入全壓正常運行狀態(tài)。電源接觸器Y接觸器△接觸器Y/△減壓起動主電路KM2和KM3的常閉觸頭構(gòu)成電氣互鎖，確保Y和△接線不會同時接通，避免發(fā)生三相電源短路。起動時，合上刀開關(guān)，先按下起動按鈕SB1，使KM1和KM2同時得電，三相定子繞組Y連接，電動機減壓起動。待電動機轉(zhuǎn)速n上升到接近額定轉(zhuǎn)速nN時，按下復(fù)式按鈕SB2，先切斷KM2線圈電路，拆除定子繞組Y接線，隨后接通KM3線圈電路，三相定子繞組被接成△，電動機全壓運行。三、按鈕控制的Y-△減壓起動控制電路電氣互鎖QX4系列自動星形—三角形起動器電路依靠通電延時型時間繼電器KT的延時觸頭，先拆除定子繞組的Y接線，再接通△接線，完成由Y到△聯(lián)結(jié)的切換。KM2和KM3的電氣互鎖使KM2和KM3不會同時得電，確保Y與△接線不同時接通，避免發(fā)生三相電源短路。該Y/△減壓起動電路，適用于容量在13~125kW的三相籠型異步電動機的減壓起動。四、三接觸器式Y(jié)-△減壓起動控制電路合上QS，按下SB2KM1得電KT得電延時KM1自鎖觸頭閉合KM1主觸頭閉合，定子繞組接入電源★三接觸器式Y(jié)-△減壓起動控制線路分析KM3得電減壓起動KM3主觸頭閉合，定子繞組接成YKM3常閉觸頭斷開KM2線圈電路，KM2觸頭不動作KT常閉斷開KT常開閉合KM3失電KM3主觸頭斷開，拆除YKM3常閉觸頭閉合KM2得電KM2常閉斷開，使KM3和KT都退出運行KM2主觸頭閉合，定子繞組接成△KM2自鎖閉合，確保KT失電復(fù)位后KM2繼續(xù)得電M全壓運行KM2得電KM2輔助常閉觸頭接于主電路中，由于輔助觸頭只允許通過小電流，所以該線路只適用于功率較小（4-13kW）的三相籠型電動機的減壓起動。注意事項：五、兩接觸器式Y(jié)-△減壓起動控制電路合上QS按下SB2SB2常開后閉合，KM1得電SB2常開后閉合，KT得電KM1主觸頭閉合，定子繞組接入電源KM1自鎖觸頭閉合KM1常閉斷開，確保SB2復(fù)位后KM2仍不得電★兩接觸器式Y(jié)-△減壓起動控制電路分析SB2常閉先斷，使KM2不得電減壓起動KM2主觸頭斷開KM2常閉觸頭閉合KT常閉斷開KT常開閉合KM1失電KM1主斷開KM1常閉閉合KM2得電KM2得電KM2常閉先斷開全壓運行定子繞組星形延時到瞬時斷電，M慣性旋轉(zhuǎn)定子繞組再次接入電源KT失電退出運行拆除定子繞組的YKM2主觸后閉合，定子繞組接成△KM2常開后閉合，再次接通KM1減壓起動結(jié)束后，加在三相定子繞組上的電壓上升為額定電壓，電動機進入全壓正常運行狀態(tài)。六、Y-△減壓起動過程分析×××當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速nN時，通電延時型時間繼電器KT延時結(jié)束，延時觸頭動作，切斷KM2，接通KM3，完成Y/△換接，減壓起動結(jié)束。容量在4kW及以上的Y系列三相籠型異步電動機，定子繞組額定接線方式皆為△，具備采用Y-△減壓起動的結(jié)構(gòu)條件。1）限流效果好，起動電流僅為全壓起動時的1/3。2）起動設(shè)備簡單，成本低。3）運行比較可靠。Y-△減壓起動應(yīng)用廣泛。應(yīng)用：1）只適用于定子繞組額定接線方式是△的電動機。2）起動轉(zhuǎn)矩僅為全壓起動時的1/3，只適合于電動機能空載或輕載起動的場合。3）起動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)，因而可能得不到實際所需要的起動轉(zhuǎn)矩。缺點：優(yōu)點：七、Y-△減壓起動的特點及應(yīng)用八、讀圖分析三相籠型異步電動機KT；通電延時型1.該圖為哪種類型的電氣圖？Y-△減壓起動電氣原理圖2.圖中L1、L2、L3表示什么？3.圖中的PE表示什么？6.圖中時間繼電器的文字符號是什么？它的延時類型是什么？4.圖中電動機能實現(xiàn)何種控制？三相交流電源5.圖中是什么結(jié)構(gòu)類型的電動機？保護接地線八、讀圖分析7.若KM2和KM3同時得電，會怎樣？會造成三相電源短路。11.該電路有哪些保護措施？分別由哪些電器元件來實現(xiàn)？短路保護，由熔斷器FU1、FU2實現(xiàn)。長期過載保護，由熱繼電器FR實現(xiàn)。欠壓失壓保護，由起動按鈕SB2和接觸器KM1配合來實現(xiàn)。8.請在圖中標出自鎖環(huán)節(jié)。9.請在圖中標出互鎖環(huán)節(jié)，并指明互鎖類型。10.

KM1中文名稱是什么？交流型還是直流型？判斷依據(jù)呢？接觸器；交流型；它的主觸頭上流過的是交流電。電氣互鎖自鎖定子繞組有9個引出線端子。1.電動機的結(jié)構(gòu)條件延邊△接線時，每相繞組承受的電壓比△連接時低，比Y連接時高，起動電壓Ust、起動電流Ist和起動轉(zhuǎn)矩Tst都介于△連接和Y連接之間。起動結(jié)束，定子繞組切換成△全壓運行。3.減壓起動原理九、拓展—延邊三角形減壓起動電動機起動時，定子繞組一部分接成Y，一部分接成△，整個定子繞組接成延邊三角形。2.定子繞組的連接方式延邊△接法△接法4.延邊三角形減壓起動控制線路分析起動時，KM1和KM2得電，KM3不得電，把定子繞組接成延邊△，電動機減壓起動。起動結(jié)束，KM2斷電，KM1和KM3得電，拆除定子繞組的延邊△接線，改接成△聯(lián)結(jié)，電動機全壓運行。電氣互鎖適應(yīng)于定子繞組有9個出線端的電動機。

應(yīng)用：起動方法U1’/U1NIst’/IstTst’/Tst特點及適用場合全壓起動111起動設(shè)備最簡單，起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩小，適用于小容量電動機起動。定子串電阻減壓起動1/k1/k1/k2起動設(shè)備較簡單，起動電流較小，起動轉(zhuǎn)矩較小，只適用于輕載起動，串接電阻時電能損耗大，不能頻繁起動，實際采用較少。自耦變壓器減壓起動1/k1/k21/k2起動設(shè)備較復(fù)雜，可靈活選擇電壓抽頭，得到合適的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩，起動轉(zhuǎn)矩較大，可帶較大負載起動，起動較平穩(wěn)，不宜頻繁起動。Y-△減壓起動1/√31/31/3起動設(shè)備簡單，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都較小，可頻繁起動，適用于輕載起動，只能用于額定接線方式是△的電動機，實際應(yīng)用廣泛。延邊三角形減壓起動1/√3~11/3~11/3~1Y/△減壓起動的延伸，起動電壓、起動電流和起動轉(zhuǎn)矩都介于Y接線和△接線之間，控制很繁瑣，對電動機的設(shè)計制造有特殊要求，很少采用。

十、三相籠型異步電動機減壓起動方法比較例1：一臺三相籠型異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)如下：十一、例題解析PN/kWnN/r.minUN/VηN×100cosφNIst/INTst/TNTmax/TN定子接法401470380900.96.51.22.0△（1）當負載轉(zhuǎn)矩TL為250N.m時，試問在U=UN和U=0.8UN兩種情況下，電動機能否起動？（只考慮起動轉(zhuǎn)矩Tst即可，不用考慮起動電流Ist）解：TN=9550×PN/nN=9550×40/1470=260N.mTst/TN=1.2，Tst=1.2TN=312N.m>250N.m=TL所以，U=UN時電動機能起動。由于T∝U2，所以U=0.8UN時，

Tst’=0.82×Tst=0.64×312=199N.mTst’<TL，所以U=0.8UN時，電動機不能起動。（2）若采用Y-△減壓起動，當負載轉(zhuǎn)矩TL為0.45TN和0.35TN兩種情況下，電動機能否起動？解：∵

TstY=Tst△/3=1.2×TN/3=0.4TN

∴

TL為0.45TN時電動機不能起動；TL為0.35TN時，電動機能起動。（3）若采用降壓比k為0.64的自耦變壓器減壓起動，求起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。解：IN=PN/(√3UNηNcosφN)=40×103/(1.732×380×0.9×0.9)=75A由于Ist/IN=6.5，所以Ist=IN×6.5=487.5A。k為0.64時，起動電流Ist'=k2Ist=0.642×487.5=200A；起動轉(zhuǎn)矩Tst'=k2Tst=0.642×Tst=0.64×312=127.8N.m。十一、例題解析例1：一臺三相籠型異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)如下：PN/kWnN/r.minUN/VηN×100cosφNIst/INTst/TNTmax/TN定子接法401470380900.96.51.22.0△例2：有一臺拖動空氣壓縮機的籠型異步電動機，PN=40kW，nN=1465r/min，起動電流Ist=5.5IN，起動轉(zhuǎn)矩Tst=1.6TN，運行條件要求起動轉(zhuǎn)矩必須大于0.9TN，電網(wǎng)允許電動機的起動電流不得超過3.6IN，試問應(yīng)選用何種起動方法？解：1）由于電動機的起動電流Ist=5.5IN，而電網(wǎng)允許電動機的起動電流不得超過3.5IN，所以，不能直接起動。十一、例題解析2）由于Y-△減壓起動時，Ist’/Ist=Tst’/Tst=1/3，而這里有Tst’/Tst≧0.9TN/1.6TN=0.5652>1/3，所以，不可能是Y-△減壓起動。（3）自耦變壓器減壓起動時，Ist’/Ist=Tst’/Tst=1/k2，自耦變壓器通常有三個抽頭，對應(yīng)的副邊與原邊的電壓比分別為0.8、0.65、0.4，對應(yīng)的變比k分別為1/0.8、1/0.65、1/0.4。十一、例題解析例2：有一臺拖動空氣壓縮機的籠型異步電動機，PN=40kW，nN=1465r/min，起動電流Ist=5.5IN，起動轉(zhuǎn)矩Tst=1.6TN，運行條件要求起動轉(zhuǎn)矩必須大于0.9TN，電網(wǎng)允許電動機的起動電流不得超過3.6IN，試問應(yīng)選用何種起動方法？依題意要求：Tst’/Tst≧0.9TN/1.6TN=0.5652；

Ist’/Ist≦3.6IN/5.5IN≈0.6545。當自耦變壓器的變比k取1/0.8時，1/k2=0.64，剛好滿足0.6545≧1/k2≧0.5652，故應(yīng)選用自耦變壓器減壓起動方法，且應(yīng)選副邊與原邊的電壓比為0.8的抽頭接線。項目五：電鍍行車電動機的起動控制三相異步電動機的軟起動623三相籠型異步電動機的Y/△降壓起動三相籠型異步電動機的自耦變壓器降壓起動4三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動控制1三相籠型異步電動機的起動控制方案電鍍行車電動機的起動控制電路設(shè)計53.在三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當阻值的電阻，既能限制起動電流Ist，又能增大起動轉(zhuǎn)矩Tst，適用于要求電動機重載起動的場合。1.三相籠型異步電動機直接起動時，起動電流Ist大，起動轉(zhuǎn)矩Tst并不大。一、籠型與繞線型異步電動機起動方法比較2.三相籠型異步電動機降壓起動時，由于電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，所以起動轉(zhuǎn)矩Tst隨電壓的降低而大幅度減小，只能用于空載或輕載起動。結(jié)論：1）無需重載起動時，應(yīng)選用三相籠型異步電動機；2）需要重載起動的場合，應(yīng)選用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。二、復(fù)習：三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的結(jié)構(gòu)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組一樣，是由導(dǎo)線做成的三相對稱繞組。繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖繞線轉(zhuǎn)子外加變阻器接線示意圖轉(zhuǎn)子三相繞組一端接成星形，另一端由三相引出線分別接到轉(zhuǎn)軸的三個集電環(huán)上，通過滑環(huán)和電刷連接外電路。在電刷與外電路連接處，可串接電阻或電動勢來改善電動機的運行性能。電動機轉(zhuǎn)子串電阻人為機械特性的線性段的斜率增大。帶同樣的負載穩(wěn)定運行時，轉(zhuǎn)子所串的電阻值越大，電動機的轉(zhuǎn)速n就降得越低，穩(wěn)定性就變得越差。1.轉(zhuǎn)子串電阻時關(guān)鍵參數(shù)的變化n1和Tm不變。2.轉(zhuǎn)子串電阻對運行性能的影響sm隨外接電阻的增大而增大。在一定范圍內(nèi)增大轉(zhuǎn)子電阻，可增大起動轉(zhuǎn)矩Tst。當所串電阻使sm的數(shù)值增大到1時，起動轉(zhuǎn)矩達最大值：Tst=Tm。此后，若繼續(xù)增大轉(zhuǎn)子電阻，起動轉(zhuǎn)矩Tst反而會減小。三、復(fù)習：轉(zhuǎn)子串電阻人為機械特性TL在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的三相轉(zhuǎn)子繞組中串入多級對稱電阻。起動時，接入全部起動電阻；起動過程中隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐級切除起動電阻；起動結(jié)束，起動電阻全部被切除，電動機進入額定運行狀態(tài)。轉(zhuǎn)子串電阻起動原理接線圖短接電阻有平衡短接法和不平衡短接法。采用凸輪控制器短接起動電阻時，一般采用不平衡短接法。因為凸輪控制器的觸頭數(shù)量有限，采用平衡短接法時不夠用。1.起動原理采用接觸器控制短接起動電阻時，均采用平衡短接法。2)不平衡短接法是依次輪流短接各相電阻。1)平衡短接法是依次同時短接三相電阻。四、轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動繞線轉(zhuǎn)子電動機轉(zhuǎn)子串電阻起動的機械特性2.起動過程a點為三級起動電阻全部串入時的起動點，在對應(yīng)的人為機械特性上。因為機械慣性，起動過程逐級切除起動電阻時，電動機的轉(zhuǎn)速n不能突變。電力拖動系統(tǒng)運動方程：起動過程中，電動機的運行點沿機械特性曲線上的a→b→c→d→e

→f→g→h的軌跡移動。起動結(jié)束，電動機在固有機械特性上的h點穩(wěn)定運行。四、轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動起動過程中，當轉(zhuǎn)矩下降到T2時，就切除一級起動電阻，使轉(zhuǎn)矩躍變?yōu)樽畲笃饎愚D(zhuǎn)矩T1，以加速起動過程。T1>T2>TL3.轉(zhuǎn)矩關(guān)系繞線轉(zhuǎn)子電動機轉(zhuǎn)子串電阻起動的機械特性TL為負載轉(zhuǎn)矩。T1為起動轉(zhuǎn)矩，又稱為最大起動轉(zhuǎn)矩或上切換轉(zhuǎn)矩。T2稱為切換轉(zhuǎn)矩或下切換轉(zhuǎn)矩。四、轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動時間原則控制的轉(zhuǎn)子串電阻起動電氣原理圖4.起動控制電路KM1為接入電源的接觸器KM2、KM3、KM4為短接起動電阻接觸器KT1、KT2、KT3為短接起動電阻時間繼電器起動結(jié)束，正常運行時，只有KM1、KM4兩個接觸器通電，其它的接觸器和時間繼電器都斷電退出運行。多條件啟動四、轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動用于要求重載起動或頻繁起動的場合，若同時有調(diào)速要求則更為可取。5.特點及應(yīng)用1）電阻值的選擇要特別注意，因為當所串聯(lián)的電阻超過一定數(shù)值后，起動轉(zhuǎn)矩反而會減小。2）電阻值的計算較麻煩。3）起動過程中逐級切除起動電阻時，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩都突然增大，會產(chǎn)生電氣沖擊和機械沖擊。4）控制線路比較復(fù)雜。1）既能減小起動電流，又能增加起動轉(zhuǎn)矩。2）當串入的電阻值適當時，起動轉(zhuǎn)矩接近最大轉(zhuǎn)矩。3）正常運行時，可以利用分級電阻來調(diào)速。

優(yōu)點：

缺點：應(yīng)用：四、轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動轉(zhuǎn)子串分級電阻起動的過程中，每短接一次起動電阻，電動機的轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩都會突然增大一次，從而產(chǎn)生電氣沖擊和機械沖擊，容易損壞電動機。五、轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動用一個頻敏變阻器代替多級起動電阻，是優(yōu)化繞線轉(zhuǎn)子異步電動機起動性能的最佳方案！增加起動電阻的級數(shù)，能夠獲得更加平穩(wěn)的起動特性。起動電阻的級數(shù)越多，其電氣控制電路就越復(fù)雜。利用增加起動電阻的級數(shù)來換取起動過程的平滑性，并不可取！頻敏變阻器是一個鐵心損耗很大的三相電抗器。各相等效電路與變壓器空載運行的等效電路一致。R2為轉(zhuǎn)子繞組電阻，數(shù)值較小sX2為轉(zhuǎn)子繞組電抗RP為頻敏變阻器每相繞組電阻，數(shù)值不大sXmP為頻敏變阻器的每相電抗RmP為反映頻敏變阻器鐵心損耗的等效電阻鐵心做成三柱式，由較厚的鋼板疊成。每柱上繞一個線圈，三個線圈一端聯(lián)結(jié)成星形，另一端串接到轉(zhuǎn)子繞組上。頻敏變阻器結(jié)構(gòu)與接線轉(zhuǎn)子等效電路五、轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動原理頻敏變阻器的鐵損與轉(zhuǎn)子電流的頻率f2的平方成正比，即：f2越大頻敏變阻器的鐵損越大，其等效電阻RmP就越大。起動過程中，隨著轉(zhuǎn)速n的上升，轉(zhuǎn)子電流頻率f2自動減小，等效電阻RmP隨之自動減小，相當于平滑地切除了轉(zhuǎn)子電阻。由于f2

=sf1，起動之初，n=0，s=1，轉(zhuǎn)子電流頻率f2

=f1，頻敏變阻器的等效電阻RmP很大，而此時每相電抗sXmP也很大，相當于在轉(zhuǎn)子回路串入了大電阻，限制了Ist，增大了Tst。起動瞬間，電動機轉(zhuǎn)子回路串入頻敏變阻器。當n接近nN時，sXmP和RmP都很小，相當于起動電阻被切除。此時，將頻敏變阻器短接，電動機的運行點便回到固有機械特性上，電動機就能正常地穩(wěn)定運行了。而且，隨著轉(zhuǎn)速n的不斷上升，轉(zhuǎn)差率s的值從1逐漸減小到0.01~0.07，頻敏變阻器的每相電抗sXmP也隨之減小了許多。起動過程中，過電流繼電器KA3的線圈被中間繼電器KA2的常閉觸頭短路，起動電流不經(jīng)過KA3的線圈，可避免因起動電流大而造成KA3誤動作。轉(zhuǎn)子回路串接頻敏變阻器起動控制電流互感器頻敏變阻器過電流繼電器紅色電源指示燈綠色正常運行指示燈中間繼電器中間繼電器KA3為過電流繼電器KA1、KA2為中間繼電器為確保起動完全結(jié)束后，再切除頻敏變阻器，KT1的延時時間一般要比電動機的實際起動時間多2~3s。轉(zhuǎn)子回路串接頻敏變阻器起動控制多條件起動KT2確保頻敏變阻器被切除，即：起動完全結(jié)束，起動電流消失后，才讓過電流繼電器KA3投入運行，避免KA3在起動過程中誤動作。3）轉(zhuǎn)子等效電阻能隨電動機轉(zhuǎn)速的升高自動且連續(xù)地減小，起動過程平滑性好。用于對起動性能要求較高的，三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機大功率重載起動。缺點：轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動的特點及應(yīng)用頻敏變阻器價格較高，增加了設(shè)備的初投資。2）可增大起動轉(zhuǎn)矩。優(yōu)點：1）可減小起動電流。應(yīng)用：項目五：電鍍行車電動機的起動控制三相異步電動機的軟起動623三相籠型異步電動機的Y/△降壓起動三相籠型異步電動機的自耦變壓器降壓起動4三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動控制1三相籠型異步電動機的起動控制方案電鍍行車電動機的起動控制電路設(shè)計5電鍍專用行車工作流程圖電鍍操作的主要部件：行車、吊鉤、吊籃、限位開關(guān)、鍍前處理槽、電鍍槽、鍍后處理槽等。

1.電鍍行車的工作流程電鍍的工序主要包括待鍍品裝籃、吊籃上升、行車前進、吊籃下降、槽內(nèi)停留、吊籃上升、……、行車后退等。2.電鍍行車中的電動機（1）根據(jù)工作條件和起動要求選擇電動機電鍍車間通常用的是三相交流電，所以控制電鍍行車的兩臺電動機都是三相異步電動機。根據(jù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同，三相異步電動機有籠型和繞線型之分。三相籠型異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，適用于輕載起動的場合。三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、造價也比較高，適用于重載起動的場合。電鍍行車由兩臺電動機控制：一是移行電動機，控制行車的左右移動；二是升降電動機，控制吊籃的上升和下降。2.電鍍行車中的電動機（2）兩種電動機所帶的負載特性移行電動機控制行車的左右移動，是克服摩擦力做功，負載特性為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載；升降電動機控制吊籃的上升和下降，是克服重力做功，負載特性為位能性恒轉(zhuǎn)矩負載。（3）根據(jù)負載輕重，判定兩種電動機的類型反抗性恒轉(zhuǎn)矩負載通常是輕載，所以移行電動機屬于輕載起動，適宜于采用三相籠型異步電動機；位能性恒轉(zhuǎn)矩負載通常是重載，升降電動機需要重載起動，適宜于采用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。（1）三個備選起動控制方案：直接起動、自耦變壓器降壓起動、Y-△降壓起動。3.移行電動機的起動控制方案（2）起動備選方案的可行性分析（3）確定起動控制方案①電動機容量在10kW以下時，直接起動是最佳起動方式。移行電動機帶鍍件左右移動屬于輕載，容量在10kW以下的三相籠型異步電動機就能帶動，所以確定采用直接起動方案。②如果電動機容量超過了10kW，且鍍件的重量經(jīng)常變化，也就是負載轉(zhuǎn)矩經(jīng)常變化時，宜采用自耦變壓器降壓起動。自耦變壓器有三個抽頭，選擇不同的抽頭，可得到不同的起動轉(zhuǎn)矩，便于適應(yīng)鍍件重量的變化。③如果電動機容量超過了10kW，且鍍件的重量相對穩(wěn)定，也就是負載轉(zhuǎn)矩相對穩(wěn)定時，宜采用Y-△降壓起動。Y-△降壓起動設(shè)備簡單，工作可靠，限流效果好，起動轉(zhuǎn)矩恒定。（1）兩個備選起動控制方案：轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動、轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動。4.吊鉤升降電動機的起動控制方案（2）備選起動控制方案的可行性分析①轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動優(yōu)點：起動電流小，起動轉(zhuǎn)矩大，起動電阻可兼作調(diào)速電阻用。缺點：起動電阻會消耗電能，而且起動過程中每切除一級起動電阻，都會產(chǎn)生電氣沖擊和機械沖擊。應(yīng)用：重載起動，但對起動的平滑性要求不高的場合。②轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動優(yōu)點：起動電流小，起動轉(zhuǎn)矩大，起動過程平滑性好，電路結(jié)構(gòu)簡單、維護方便，使用壽命長。缺點：頻敏變阻器的初投資較大，且不能用來調(diào)速。應(yīng)用：對起動性能要求比較高的重載起動場合。（3）確定起動控制方案4.吊鉤升降電動機的起動控制方案由于電鍍吊鉤升降電動機只要求重載起動，對起動的平滑性沒有要求，起動結(jié)束正常運行時也不需要調(diào)速，所以，兩種備選起動控制方案都可以采用。考慮到雖然頻敏變阻器的初投資較大，但是它的長期經(jīng)濟效益好，而且電路結(jié)構(gòu)簡單，能實現(xiàn)平滑起動，運行維護方便，使用壽命長。因此，確定采用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動。（1）設(shè)置控制按鈕5.電鍍行車系統(tǒng)中的需要設(shè)置的低壓電器（2）設(shè)置限位開關(guān)（3）設(shè)置時間繼電器移行電動機停止按鈕SB1、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動按鈕SB2、SB3。

在每個槽位上方分別設(shè)置行車移行到位限位開關(guān)SQ1~SQ3和移行到末端限位開關(guān)SQ4。在原位和每個槽位上方設(shè)置吊籃上升到位限位開關(guān)ST0、ST1~ST3。在原位和每個槽位下方設(shè)置吊籃下降到位限位開關(guān)ST0′、ST1′、ST2′和ST3′。設(shè)置通電延時型時間繼電器KT1、KT2、KT3，分別對應(yīng)鍍件在1槽、2槽、3槽內(nèi)停留的時間。設(shè)置通電延時型時間繼電器KT4和KT5，分別對應(yīng)吊鉤升降電動機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動所需的時間，以便起動結(jié)束及時切除頻敏變阻器。設(shè)置通電延時型時間繼電器KT6、KT7，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動結(jié)束后，延時一定的時間，才讓過電流繼電器KA3投入運行。6.移行電動機起動控制電氣原理圖設(shè)計采用經(jīng)驗設(shè)計法。（1）保留原電路中的主電路（2）去掉原電路的機械互鎖、限位保護和正反轉(zhuǎn)循環(huán)功能移行電動機選定的是直接起動控制，由于電鍍移行電動機需要正反轉(zhuǎn)，而且是運行到末端后自動反轉(zhuǎn)，與三相異步電動機自動往復(fù)循環(huán)控制的有很多相同或者類似之處，所以選取三相異步電動機自動往復(fù)循環(huán)控制電氣原理圖作為基礎(chǔ)電路，再根據(jù)電鍍移行電動機的實際工作需要，進行修改完善。修改完善的具體步驟為：為了方便檢修，保留原電路的停止按鈕SB1、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動按鈕SB2、SB3，無需手動進行正反轉(zhuǎn)直接切換，因而去掉機械互鎖。采用了新的限位保護，去掉原有的限位保護。原來的正反轉(zhuǎn)是無限循環(huán)的，這里完成一次正轉(zhuǎn)、一次反轉(zhuǎn)就停車，所以保留正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的自動切換，去掉反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的自動切換。★電動機自動往復(fù)運動控制線路1.FU作短路保護2.FR作長期過載保護3.起動按鈕與接觸器配合作欠壓失壓保護4.SQ3和SQ4作限位保護機械互鎖電氣互鎖限位保護6.移行電動機起動控制電氣原理圖設(shè)計（4）行車移行到各槽位上方自動停止和自動再起動控制（3）從原位開始的起動控制電鍍移行電動機要有“移行到達各槽位上方自動停止”、“鍍件提升到上限位自動再起動左行”的功能。“移行到達各槽位上方自動停止”功能，由槽位上方的限位開關(guān)SQ1~SQ3斷開正轉(zhuǎn)接觸器KM1的線圈電路，再由KM1主觸頭復(fù)位斷開，切斷移行電動機正序電來實現(xiàn)。“鍍件提升到上限位自動再起動左行”功能，可通過吊籃提升到槽位上方限位開關(guān)ST1~ST3接通正轉(zhuǎn)接觸器KM1的線圈電路，再由KM1主觸頭閉合為移行電動機接通正序電，從而使移行電動機重新起動，帶動行車繼續(xù)前進。在原位時，吊籃上升至上限位后，行車自動前進，可以利用原位的上限位開關(guān)ST0的常開觸頭接通正轉(zhuǎn)接觸器KM1，起動電動機使之正轉(zhuǎn)，帶動行車前進。（5）行車自動返回控制（6）行車返回原位的停車控制6.移行電動機起動控制電氣原理圖設(shè)計行車前進至生產(chǎn)末端能自動后退返回，顯然要由末端限位開關(guān)SQ4完成由正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)的自動切換：SQ4常閉觸頭切斷正轉(zhuǎn)接觸器KM1，斷開移行電動機的正序電，移行電動機不再正轉(zhuǎn)，行車停止前進；SQ4常開觸頭接通反轉(zhuǎn)接觸器KM2，接通移行電動機的反序電，移行電動機反轉(zhuǎn)，帶動行車后退。行車返回原位后能自動停下，由工人卸下鍍件，準備開始下一個工作周期。既然行車原位起動是依靠原位上限位開關(guān)ST0的常開觸頭實現(xiàn)的，那么行車到原位停止就可利用ST0的常閉觸頭來實現(xiàn)。（7）經(jīng)過前面6個步驟的修改，得到電鍍移行電動機直接起動的

完整控制電路如下。電鍍移行電動機直接起動控制電氣原理圖（8）綜合審查6.移行電動機起動控制電氣原理圖設(shè)計

經(jīng)過綜合審查，該圖能滿足電鍍移行電動機的所有控制要求。7.設(shè)計吊鉤升降電動機起動控制電氣原理圖宜采用經(jīng)驗設(shè)計法進行設(shè)計。選取三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動的電氣原理圖為基礎(chǔ)電路，結(jié)合吊鉤升降電動機的實際工作需要，進行修改完善。轉(zhuǎn)子回路串接頻敏變阻器起動控制電氣原理圖吊鉤升降電動機起動控制的主電路7.設(shè)計吊鉤升降電動機起動控制電氣原理圖不論是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，在起動之初，KM3和KM4的常開觸頭都是斷開的，接入頻敏變阻器起動。起動結(jié)束，正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)利用KM3/KM4的常開觸頭閉合來切除頻敏變阻器。

（1）修改主電路在原圖的主電路中，去掉不必要的電壓表和電流表。將控制過電流繼電器KA3接入和切除的中間繼電器改為KA4。KM1作正轉(zhuǎn)接觸器，加入交換了L1、L2兩相電源相序的反轉(zhuǎn)接觸器KM2。由KM3和KM4兩個接觸器控制頻敏變阻器接入和切除，其他部分不變，修改后的主電路如圖所示。吊鉤升降電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動控制電路7.設(shè)計吊鉤升降電動機起動控制電氣原理圖（2）修改控制電路（2）正轉(zhuǎn)接觸器KM1的控制正轉(zhuǎn)接觸器KM1控制吊鉤升降電動機的上升，KM1能否得電由正轉(zhuǎn)起動按鈕SB2和三個通電延時型時間繼電器KT1、KT2、KT3來控制。SB2的常開觸頭和KT1、KT2、KT3的延時閉合觸頭并聯(lián)，任意一個觸頭閉合，都能讓KM1得電。將鍍件裝入吊籃后，工人用起動按鈕SB2發(fā)出起動控制信號。KT1、KT2、KT3的延時時間分別對應(yīng)鍍件在1槽、2槽、3槽內(nèi)停留的時間，以起到鍍件在各槽處理完后就讓吊鉤升降電動機起動正轉(zhuǎn)，帶動吊籃上升的作用。吊籃上升到上限位，壓下上限位開關(guān)，上限位開關(guān)的常閉觸頭切斷KM1線圈，斷開吊鉤升降電動機的正序電，吊鉤升降電動機停轉(zhuǎn)，吊籃停止上升。ST0、ST1、ST2和ST3分別對應(yīng)原位、1槽、2槽和3槽的上限位開關(guān)，它們的常閉觸頭串聯(lián)，任意一個上限位開關(guān)動作，都能讓KM1斷電，讓電動機停轉(zhuǎn)，也就是讓吊籃停止上升。7.設(shè)計吊鉤升降電動機起動控制電氣原理圖（3）吊鉤升降電動機的正轉(zhuǎn)起動過程吊鉤升降電動機的正轉(zhuǎn)提升運動由正轉(zhuǎn)接觸器KM1控制，直接借用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動的控制電路部分。起動瞬間，通電延時型時間繼電器KT4和正轉(zhuǎn)接觸器KM1的線圈同時得電，KM1立即動作接通正序電，KT4延時；反轉(zhuǎn)接觸器KM2和控制頻敏變阻器的接觸器KM3、KM4都不得電，電動機轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器起動，既有大的起動轉(zhuǎn)矩，又能將起動電流限制在允許范圍內(nèi)。起動結(jié)束，KT4延時閉合觸頭閉合，KM3得電動作，切除頻敏變阻器，吊鉤升降電動機進入正轉(zhuǎn)連續(xù)運行狀態(tài)，帶動吊籃上升。（4）反轉(zhuǎn)接觸器KM2的控制反轉(zhuǎn)接觸器KM2控制吊鉤升降電動機的下降，KM2能否得電由反轉(zhuǎn)起動按鈕SB3和三個槽位限位開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3來控制。SB3的常開觸頭和SQ1、SQ2、SQ3的常開觸頭并聯(lián)，任意一個觸頭閉合，都能讓KM2得電。起動按鈕SB3只在檢修時會用到，在正常電鍍過程用不上它。當鍍件運行到1槽、2槽、3槽的槽位上方時，對應(yīng)的SQ1、SQ2、SQ3的常開觸頭閉合，使移行電動機停轉(zhuǎn)不再帶動鍍件前進，而使吊鉤升降電動機反轉(zhuǎn)帶動吊籃下降。ST0′、ST1′、ST2′和ST3′分別對應(yīng)原位、1槽、2槽和3槽的下限位開關(guān)，它們的常閉觸頭串聯(lián)，吊籃下降到下限位時，對應(yīng)的下限位開關(guān)動作，就能讓KM2斷電，讓電動機停轉(zhuǎn)，吊籃停止下降。此時，如果停在原位，就供工人裝卸鍍件；如果停在任意一個槽位下，則讓鍍件在槽內(nèi)停留接受電鍍處理。7.設(shè)計吊鉤升降電動機起動控制電氣原理圖（5）吊鉤升降電動機的反轉(zhuǎn)起動過程吊鉤升降電動機的反轉(zhuǎn)下降運動與正轉(zhuǎn)提升運動雖然運動方向相反，但是起動過程很類似，同屬于轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動，仍然是直接借用原圖的起動控制電路。起動瞬間，通電延時型時間繼電器KT5和反轉(zhuǎn)接觸器KM2同時得電，KM2立即動作接通反序電，KT5延時；正轉(zhuǎn)接觸器KM1和控制頻敏變阻器的接觸器KM3、KM4都不得電，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器起動，將起動電流限制在允許范圍內(nèi)。起動結(jié)束，KT5延時閉合觸頭閉合，KM4得電動作，切除頻敏變阻器，吊鉤升降電動機進入反轉(zhuǎn)連續(xù)運行狀態(tài)，帶動吊籃下降。7.設(shè)計吊鉤升降電動機起動控制電氣原理圖（6）鍍件在槽內(nèi)停留的控制鍍件在槽內(nèi)停留的時間由電鍍的工藝要求決定，通常是已知的，可以預(yù)先設(shè)定。一旦吊籃下降到下限位，吊鉤升降電動機停轉(zhuǎn)，就起動對應(yīng)槽位的通電延時型時間繼電器KT1、KT2、KT3。鍍件在槽內(nèi)停留接受電鍍處理的過程，時間繼電器一直在延時；電鍍處理完成，延時正好結(jié)束，KT1或KT2或KT3的延時閉合觸頭閉合，接通正轉(zhuǎn)接觸器KM1，讓吊鉤升降電動機