电工工艺学教案 第五章 电气控制设备及维修.docx

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1、第五章 电气限制设备及修理 第一节 电气图绘制标准简介1、消费机械电气限制电气图通常总包含有：原理图及接线图，以便于接线、安装和修理电气设备。一、图面区域划分1、图区编号 图样上方1、2、3等数字是图区编号，它是为了便于检索电气线路，便利阅读电气原理图而设置。图区编号也可设置在图下方。2、图区编号下方“电源开关及爱护等字样，说明它对应下方元件或电路功能，使读者能清晰地知道某个元件或某局部电路功能，以利于理解全电路工作原理。二、符号位置索引1、图5-1图区中，“8”为最简索引代号。它指出了继电器KA线圈位置在图区8。2、触头索引：图51KM线圈及KA线圈下方是接触器KM和继电器KA相应触头索引。

2、 电气原理图中，接触器和继电器线圈及触头附属关系应用附图表示。即在原理图中相应线圈下方，给出触头图形符号，并在其下面注明相应触头索引代号，对未运用触头用“”说明，有时也可采纳上述省去触头符号表示法。 对接触器，上述表示法中各栏含义如下： 左栏 中栏 右栏 主触头所在 图区号 协助动合触头e 所在图区号 协助动断触头 所在图区号 左 栏 右栏 动合触头所在 动断触头所在 图区号 图区号 对继电器，上述表示法中各栏含义如下：图52热继电器技术 数据标注三、电气原理图中技术数据标注 电气元件数据和型号，一般用小号字体注在电器代号下面，如图52就是热继电器动作电流值范围和整定值附注。 图中标注15、1

3、等字样说明该处导线截面积。第二节 三相异步电动机自动限制电路1、三相异步电动机优点：具有构造简洁、价格低廉、修理便利等优点，目前广泛用于工业消费中。2、三相异步电动机自动限制电路：大多是由继电器、接触器、主令限制器等电器元件组成，用来限制电动机起动、制动、反转及调速等功能，它将电动机、低压电器、测量仪表等装置有机地结合起来，组成电力拖动自动限制系统。一、三相笼型异步电动机起动限制电路1、起动：是指使电动机转子由静止状态变为正常运转过程。2、干脆起动：实际应用中，很多笼型异步电动机都是在定子三相绕组加额定电压起动，当起动转矩大于电动机轴上负载转矩时，电动机便开场转动。转速从零(即转差率s=1)开

4、场渐渐增加，直至额定转速，这个过程一般几分之一秒到数秒钟之内即可完成。这种方法称为干脆起动。3、干脆起动缺点：采纳这种方法起动时，电动机起动电流很大，可达额定电流47倍。假设要起动电动机容量较大，宏大起动电流会引起电网电压过分降低，从而影响其他设备稳定运行（一）干脆起动限制电路 1、三相笼型异步电动机干脆起动限制电路如图53所示。2、能否干脆起动要考虑两个因素：三相笼型异步电动机能否进展干脆起动，一般除考虑到电动机本身容量外，还取决于供电电网容量。3、推断电网容量能否允许电动机干脆起动，常用如下阅历公式：（二）减压起动(也称降压起动)限制电路 1、大容量电动机一般均采纳减压起动方法。2、减压起

5、动：是当电动机起动时，使加于定子绕组上电压低于它额定值，经过一段时间后，再将定子绕组上电压进步到额定值，使电动机稳定运行。3、减压起动能削减电动机起动电流缘由：由于电动机起动电流及定子绕组上电压成正比，所以利用减压起动方法，可以削减电动机起动电流。4、常用减压起动方法有：定子电路中串电阻(或串电抗器)起动；自耦变压器(补偿器)起动；星一三角起动及延边三角形起动。(1)串电阻(或电抗器)起动 方法：这种起动方法是在定子电路中串入电阻(或电抗器)，起动时利用串入电阻(或电抗器)起降压作用，限制起动电流，待电动机转速升到肯定值时，将电阻(或电抗器)短接，使电动机在额定电压下稳定运行。 不串电阻而串电

6、抗器缘由：由于定子电路中串入电阻要消耗电能，所以大、中型电动机常采纳串电抗器起动方法。 串电阻起动限制电路 如图54所示， 线路动作过程为：合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈和时间继电器KT线圈同时通电，KMl主触头使电动机定子绕组经起动电阻R及电源接通，电动机定子绕组在低于额定电压下起动，及此同时，KM1协助触头自保。由于KT线圈通电，经过预先整定起动时间后，其延时闭合动合触头闭合，使接触器KM2线圈通电，其主触头将起动电阻R短接，使电动机稳定运行在额定电压下。SB1为停顿按钮。 三相定子绕组中所串电阻选择，常根据下述阅历公式指未串电阻时起动电流(A)； 指串电阻后起动电

7、流(A)(根据实际状况可确定为额定电流23倍)； 举例：一台笼型异步电动机，额定功率为22kW，额定电流为40A，额定电压为380V，当采纳串电阻减压起动时，电路中应串多大电阻。电路中应串电阻阻值可根据上式计算如下： 对所串电阻要求：在定子电路中所串电阻，一般可选取铸铁电阻；且三相电路中所串电阻应相等；选择时还应留意到所选电阻允许通过电流值。 (2)自耦变压器减压起动限制电路 电路图如图55所示。电路动作过程为：起动时按下按钮SB2，接触器KM1和时间继电器KT同时通电，电动机通过自耦变压器作减压起动，经过预先整定时间以后，KT延时断开动断触头切断KMl通电回路，KT另一个延时闭合动合触头接通

8、KM2线圈，使自耦变压器脱离电源，并将电动机干脆接到电源，使电动机运行在额定电压下。SB1为停顿按钮。 自耦变压器减压起动优点：采纳自耦变压器起动时，转矩削减比例和电流削减比例相等，不及降低电压平方成正比。这样自耦变压器起动比定子串电阻(或电抗)起动能供应更大起动转矩 自耦变压器减压起动缺点：是自耦变压器价格昂贵，且不充许频繁起动。(3)星一三角起动限制电路(丫一起动) 适用电机：凡正常运行为联结，容量较大电动机，可采纳丫一起动法。 方法：即起动时绕组为丫形联结，待转速上升到肯定程度时，改为形联结，直到稳定运行。采纳这种方法起动时，可使每相定子绕组所受电压在起动时降为电路电压(577电路电压)

9、，其电流为干脆起动时13。 缺点：由于起动电流减小，起动转矩也减小到干脆起动时13，所以这种起动方法只能用于空载或轻载起动场合。两个线路共同点：丫一起动限制线路示于图56a，b中。它们起动原则是一样。从主回路可知，当KM2接触器主触头闭合KM3接触器主触头断开时，则电动机定子接成三角形；当KM3主触头闭合，KM2主触头断开，则电动机定子接成星形。这两个限制线路共同点都是利用时间继电器KT来实现丫一转换。 线路a工作过程：当按下起动按钮SB2，KM1及KM3同时通电，电动机在星形联结下作减压起动。由于时间继电器KT也同时通电，经肯定时间后，其延时动断动断触头断开，使KM3失电，此时，KT延时动合

10、触头闭合，使KM2通电，即电动机定子绕组由星形联结自动换接成三角形，而正常运转。KM2通电后其动断触头断开，使KT失电。KM2协助触头形成自锁，维持KM2通电。 电路b动作过程：及电路a根本一样，不过a中运用时间继电器KT是通电延时时间继电器，而b则采纳了断电延时时间继电器。当按下起动按钮SB2后，时间继电器KT通电，其延时动断动合触头瞬时闭合，使KM3通电，KM3动合触头又使KM1通电，电动机在星形联结方式下起动。KM1通电后，其动断触头断开，使KT断电，经肯定延时后，其延时动断动合触头断开，使KM3失电，由KM3动断触头使KM2通电，电动机定子绕组接成三角形，起动到正常工作状态。 (4)延

11、边三角形起动限制 丫一电路缺点：采纳丫一起动限制，由于起动转矩较小， 应用中有肯定限制。为克制丫一起动方法起动时转矩小缺点，可采纳延边三角形起动法。延边三角形起动一般可采纳XJI系列低压起动限制箱，也可用沟通接触器等元件来实现。 延边三角形起动方法本质：是将电动机定子绕组中局部绕组接成Y形，另一局部绕组接成。定子绕组有9个抽头，其接线图如图57所示。 从图57可以看出其绕组整个接法似乎是一个形三边延长后图形，故称它为延边三角形。 优点：是在U、V、W三相接入380V电源时，每相绕组上所承受电压，比形联结时相电压要低。可见用延边三角形法不但可以到达减压起动目，而且由于其相电压高于丫一起动法时电压

12、，因此起动转矩也就大于丫一起动时转矩。 延边三角形接法时相电压计算：而这时相电压大小，取决于每相绕组中匝数及比值(称为抽头比)，所占比例越大，相电压就越低。如当=1：2时，则相电压为290V，当=1：1时，相电压为264V(计算略)。在实际应用中，可以根据不同运用要求，选用不同抽头比进展减压起动，待电动机起动运转以后，再将绕组接成，使电动机在额定电压下正常运转。 延边三角形起动限制电路如图58所示。 电器动作过程为：按起动按钮SB2，接触器KMl和KM3通电吸合，把电动机定子绕组接成延边三角形，此时时间继电器KT也同时通电，经肯定时间后，使KM3失电释放，而使KM2通电吸合，定子绕组接成三角形

13、正常运转。二、三相笼型异步电动机正、反转限制消费机械通常要求能对电动机进展正、反转限制，如大多数机床主轴或进给运动都须要两个方向运行，故要求电动机可以正、反转。三相异步电动机变更方向方法：若要使电动机变更旋转方向，只要变更通入电动机三相定子绕组中随意两相电源即可。常用电动机正、反转限制电路有如下几种。（一）倒顺开关正、反转限制 1、倒顺开关：是一种既能接通电源，又能变更电源相序电源开关。该开关手柄有正、停、反三个位置。2、运用倒顺开关请留意：来使电动机进展正、反转时，不要干脆从正到反，最好在停位置略微停顿一下。这样，可避开电动机突然反接，定子绕组因电流过大造成过热而损坏。3、适用范围：利用倒顺

14、开关限制电动机正、反转，一般仅适用于不需常常正、反转场合。（二）接触器联锁正、反转限制电路1、电路图：利用按钮，接触器可组成电动机正、反转限制电路其电路如图59所示。2、动作过程为：按起动按钮SB2，使接触器KM1通电吸合，主触头闭合，使电动机按U、V、W相序接通电源而起动，电动机正转。KM1动合协助触头闭合自保，动断协助触头断开，断开KM2通电回路，防止KM1及KM2同时通电而造成电源短路。若要使电动机反转，只要按下停顿按钮SB1，接触器KM1失电，再按反转按钮SB3，使接触器KM2通电并自保，其主触头闭合，使电动机以W、V、U相序接通电源而起动，电动机反转。KM2动断触头串在KM1线圈回路

15、亦起联锁作用。互锁：利用KM1及KM2动断触头分别串联在对方回路，以防止两个接触器同时通电，避开电源两相短路，这就称为互锁。（三）按钮联锁正反转限制电路 1、上图缺点：图59电路操作时不大便利，从电动机正转到反转，必需先按下停顿按钮SB1。假设把上图中串在KM1及KM2回路中动断触头KM2和KM1换上按钮SB3和SB2动断触头，就实现了利用按钮联锁来限制电动机正反转要求，2、限制电路见图510所示。 3、该电路特点是：电动机可以利用按钮SB2和SB3干脆进展正反转限制，不必按下停顿按钮。其联锁作用是利用按钮动断触头先断开、常开后闭合特点，来保证KM1及KM2不会同时通电，避开电源两相短接，造成

16、短路。4、缺点：但仅用按钮进展联锁，而不用接触器动断触头之间联锁，是不行靠，在实际中可能出现；由于负载短路或大电流长期作用，接触器主触头被剧烈电弧“烧焊”在一起，或者接触器机构失灵，使衔铁卡住，总是在吸合状态，这都可能使主触头即使在线圈断电状况下，也不断开。这时假设另一接触器又动作，就会造成电源短路事故。为了避开出现这样事故，常采纳双重联锁正反转限制电路。（四）按钮、接触器双重联锁正反转限制电路1、限制电路：如图511所示，2、动作过程：及上述电路一样。三、三相笼型异步电动机制动限制1、制动用处：很多机床，如万能铣床、卧式镗床、组合机床等，都要求能快速停车和精确定位，这就要求对电动机进展制动。

17、2、制动：就是当电动机脱离电源后，强迫其马上停车。3、制动方法一般有两大类： 机械制动：是采纳机械装置，来强迫电动机快速制动 电气制动：本质上是使电动机停顿时，产生一个及原来转子转动方向相反制动转矩，迫使电动机马上停顿。（一）机械制动1机械制动 机械制动是当电动机切断电源后，依靠外加制动闸轮作用于电动机轴上，使电动机快速停转。2、制动强度调整：可通过调整机械构造来变更。3、缺点：制动时间越短冲击振动越大，且在电动机轴伸端安装这样制动机械，对某些空间位置比拟紧凑消费机械是有困难。4、断电抱闸 限制电路：如图512a 工作原理：图a是在电源切断状况下才起制动作用，在电动机运转时，制动电磁铁同时被通

18、电吸合，使抱闸松开。当电动机切断电源时，电磁铁同时断电，实现抱闸制动。 断电抱闸优点：机械制动制动转矩在肯定范围内可以克制任何外加转矩，例如在提升重物时，由于抱闸作用力可以使重物停留在须要高度，这是电气制动所不能到达，此外，机械制动平安牢靠，不会因中途断电或电气故障影响而造成事故。因此，这种制动方法普遍用于起重、卷扬等设备。 断电抱闸缺点：图512a电路缺点是电源切断后，电动机轴就被制动刹住不能转动，对有些设备有时还须要用人工将工件或传动轴转动作一些调整时，该电路就不适用了，5、通电抱闸 限制电路：在图512b中， 工作原理：按停顿按钮SB1，KMl断电释放，电动机断电，KM2吸合使电磁铁动作

19、，抱闸抱紧使电动机停顿。松开按钮SB1，电磁铁即释放，抱闸松开，即可进展人工调整。（二）反接制动 1、方法：反接制动是电气制动一种，它利用变更定子绕组中电源相序，使定子旋转磁场反向，转子便受到及原旋转方向相反制动力矩而快速停转，2、根本原理 见图513所示。 3、反接制动留意问题：当电动机利用变更电源相序来进展反接制动时，电动机转速快速降低。假设电动机转速降到零以后，不刚好切断电源，电动机就要反向起动，所以在反接制动限制线路中，常须要有检测电动机转速电器，在制动完毕，电动机转速接近零时，能自动断开三相电源，防止电动机反向起动。4、速度继电器 作用：它能反映电动机转速变更，在转速接近零时能发出信

20、号，使限制线路发生作用，断开电动机电源。 速度继电器构造及原理 构造：如图514所示。它由转子、定子及触头等三个主要局部构成。 转子：是由永久磁铁制成圆柱形旋转体。继电器转子干脆或通过传动机构及电动机轴连接，随着电动机转轴而转动。 定子：构造及笼型电动机转子相像，定子内浇铸有短路导体，定子也能围围着转轴转动。 当转子随电动机旋转时，它磁场及定子短路导体互相切割，短路导体内就感应产生电动势和电流，及异步电动机作用原理一样，旋转磁场及定子导体互相作用结果，产生了转矩，使定子也随着转子而转动起来。转子转速越高，产生转矩也越大， 定子转动时带动杠杆，杠杆推动动触头5，使动断触头断开，动合触头闭合。 反

21、力弹簧：同时杠杆通过返回杠杆7压缩反力弹簧，反力弹簧阻力使定子不能接着转动。假设转子转速降低，转矩就减小，反力弹簧通过返回杠杆使杠杆返回到原来位置，动合触头断开，动断触头闭合。调整螺钉可以调整反力弹簧弹力，使触头闭合或断开时转子转速就随之变更。 电动机旋转方向相反时，继电器转子旋转方向也随之变更，产生转矩方向也变更，定子就触动另一方向触头使之断开或闭合。5、反接制动限制电路 反接制动限制电路见图515a、b、c所示。 电路a：动作原理很简洁：按SB2电动机正转，速度继电器SR动合触头闭合(SR随电动机轴一起旋转，速度达120rmin时，即动作)，为制动作好打算。当按下SB1时KM1失电，KM2

22、通电，电动机电源反接，电动机制动，转速快速下降，在降至120rmin以下时，SR已闭合触头分开，KM2失电，切除电源，电动机停顿。该电路尚存在这样问题：在停车期间，如为调整机构，须要用手转动电动机轴时，速度继电器转子也随着转动，当转速达120rmin以上时，也会发生同样制动过程，不利于调整工作。而采纳线路b即可克制上述缺点。 电路b:按钮SB1采纳复合按钮，从图中可知，只有当按下停顿按钮SB1，制动线路才接通，在调整时，就不会出现上述现象。 电路c:是可逆制动限制电路，图中用了两对速度继电器触头，若电动机原处在正转状态，则速度继电器SR触头(1113)闭合，为进展反接制动作好打算。当按下停顿按

23、钮SB1后，接通中间继电器KA，使KM2通电，进展反接制动。当电动机原处在反转状态时，速度继电器SR(117)闭合，也为进展反接制动作好打算，若按下SB1，则KA通电，使KM1通电，完成制动。6、限流电阻：因电动机反接制动电流很大，故在定子制动回路中一般应串入电阻来限制制动电流。7、反接制动优缺点：反接制动方法比拟简洁牢靠，适用于电动机容量为23kW，起动及制动次数不太频繁场合。但是，由于反接制动时，振动和冲击力较大，影响机床精度，所以运用时受到肯定限制。10kW以上电动机就不大采纳反接制动法。（三）能耗制动 1、应用场合：能耗制动可以弥补反接制动缺乏，在一些功率较大、制动次数频繁消费机械上较

24、多地采纳这种方法。2、能耗制动原理：在电动机定子绕组及沟通电源断开之后，马上在随意两相定子绕组中通人直流电，在定子绕组中产生一个静止磁场，由于转子惯性仍按原方向旋转，而切割磁力线，在转子电路里即产生感应电动势和感应电流。转子电流及静止磁场互相作用产生一个及旋转方向相反制动力矩，使电动机快速停顿。这种制动方法，本质上是把转子原来“储存”机械能转变成电能，又消耗在转子电阻上，所以叫做能耗制动。3、限制线路见图516所示。4、线路动作过程为：按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电并自保，主触头闭合，使电动机接通电源正常运转。当按下停顿按钮SB1，KM1断电，及此同时，接触器KM2和时间继电器KT通

25、电，给电动机两相定子绕组送入直流电流进展能耗制动。经过肯定时间后，KT延时断开动断触头断开，切断KM2通电回路，KM2失电释放，并断开KT通电回路，电路回复到原始状态，作好再次起动打算。5、电阻R作用：是用来调整电流大小，从而调整制动强度。也可以在变压器二次侧设置抽头，以到达调整制动强度目。6、直流电源估算： 确定参数：先用电桥测量电动机定子绕组中随意两相之间冷态电阻R，或从手册中查得； 测量空载电流(或取=3040额定电流)； 取制动电流 =(154) ，当传动装置转速高、惯性大时，系数可取大一些； 取制动电压 U=R。 开场计算：变压器二次电压 变压器二次电流 变压器容量 变压器容量修正：

26、关于变压器容量，在上述原则确定后，还可根据制动时间及工作时间长短作些修正，详细修正方法参考有关手册。7、当采纳桥式整流电路时：流过每只二极管电流平均值反向电压为四、三相绕线转子异步电动机限制1、绕线转子异步电动机优点：及直流电动机相比构造简洁，维护便利，而调速和起动性能又优于笼型异步电动机，因此，广泛用于不行逆轧钢、起重运输机、高炉料车卷扬机以及它们协助设备等电力拖动中。2、绕线转子异步电动机构造特点：转子上绕有三相绕组，通过集电环及外电路连接。由于异步电动机转子电阻影响到电动机起动电流，也影响到电动机起动转矩，并能用外加电阻来变更电动机工作转速，所以绕线转子异步电动机常用转子外接电阻来限制电

27、动机起动和速度调整。（一）转子回路串电阻起动限制电路 1、串电阻目：绕线转子异步电动机常在转子电路中串几级起动电阻，用来限制起动电流，增大起动转矩。桥式起重机吊钩电动机为绕线转子异步电动机，常用串电阻方法来起动。2、限制电路如图517所示。3、切除电阻根据：图5一17是根据电动机在起动过程中转子回路里电流大小来切除电阻。即在起动过程中，每当电流小到某一值时，就切除一级电阻，电阻一切除，起动电流就又限制在肯定范围，不致使起动电流太小。4、KI1及KI2选择原则为：它们吸合电流可以相等，但释放电流不等，且使KI1释放电流大于KI2释放电流。5、图517动作过程为：按下起动按钮SB2，接触器KM1线

28、圈通电，主触头接通电源，协助触头自保。及此同时，中间继电器KA通电吸合(其作用下面再分析)。由于起动过程刚开场，故起动电流很大，足以使KI1、KI2吸合，保证接触器KM2及KM3不被通电，这时，全部起动电阻均接入转子回路。电动机转速渐渐增加，而随着转速上升，转子回路中电流渐渐减小，当小到KI1释放电流值时，KI1便释放，接通接触器KM2，切除电阻R1。由于R1切除，转子回路中电流又增加。电动机转速接着上升，随着转速增高，电流又减小，当小到KI2释放电流值时。KI2便释放，使接触器KM3通电吸合，切除电阻R2，电流又重新增大，使电动机转速接着上升到额定值，完成整个起动过程。6、中间继电器KA作用

29、：是保证刚开场起动时接入全部起动电阻。由于电动机开场起动时，起动电流由零增大到最大值需肯定时间。这样就有可能出现KI1及KI2还未动作、KM2及KM3反而先通电把电阻R1及R2切除，相当于电动机干脆起动。线路中采纳了中间继电器KA以后，不管KI1及KI2有无动作，即可由KA触头来切断KM2和KM3通电回路，这就保证了起动时电阻全部接入转子回路。（二）转子回路中串频敏变阻器起动限制电路1、转子串电阻起动缺点：绕线转子异步电动机，用转子串电阻起动时，由于分级切除起动电阻，会造成电流及转矩突跳变更(增大)，对机械会产生冲击。2、频敏变阻器特点：频敏变阻器阻抗值随着电流频率变更而显著地变更。电流频率高

30、时，阻抗值也高，电流频率低时，阻抗值也低。频敏变阻器这一频率特性特别合适于限制异步电动机起动过程。3、电动机转子电势频率及什么有关：由于电动机转子电势频率确定于转差率s。这样将频敏变阻器串在绕线转子异步电机转子回路中后，它阻抗在起动开场时最大，随着电动机转速上升，转差率s减小，变阻器阻抗也随之减小。这样，频敏变阻器就可以代替起动电阻，限制起动过程，使绕线转子异步电动机整个起动过程接近于恒值起动转矩。4、采纳频敏变阻器起动限制电路如图518所示。5、工作过程：图518电路可以实现自动和手动限制。自动限制时将开关SA扳向“自动”，当按下起动按钮SB2，利用时间继电器KT，限制中间继电器KA和接触器

31、KM2动作，在适当时间将频敏变阻器短接。开关SA扳到手动位置时，时间继电器KT不起作用，利用按钮SB3手动限制中间继电器KA和接触器KM2动作。起动过程中，KA动断触头将热继电器FR发热元件短接，以免因起动时间过长而使热继电器误动作。6、频敏变阻器调整：在运用频敏变阻器过程中，如遇到下列状况，可以调整匝数和气隙。 起动电流过大或过小，可设法增加或削减匝数； 起动转矩过大，机械有冲击，而起动完毕时稳定转速又偏低，可增加上下铁心间气隙，增加气隙使起动电流略微增加，起动转矩略微减小，但起动完毕时转矩增大，稳定转速可以得到进步。五、多速电动机限制电路1、目前在我国机床电力拖动中，大局部采纳不调速笼型异

32、步电动机，2、采纳多速异步电动机好处：可以简化机床变速箱构造。3、电机变速原理：即变更极对数调速异步电动机，只要变更定子绕组接法，就可以得到不同工作转速4、常用多速电机：有双速电动机和三速电动机。5、限制电路1 如图519所示。 工作过程：图中SB2和SB3为低速和高速起动按钮，当按下SB2时，KM1接触器通电，将电动机定子绕组接成，电动机以低速n运转。若按下SB3，则KM1断电释放，并接通KM2将电动机定子绕组接成丫丫，电动机以2n转速运转。6、限制电路2 在有些场合须要电动机以起动，然后自动地将转速加快投入丫丫运转，从起动到运转这段时间可以有延时继电器来调整， 限制电路如图520所示(主电

33、路略)。 工作过程：该线路中时间继电器KT，就是用来调整电动机起动到运转时间。当按下SB2时，时间继电器KT通电，KT(911)瞬时闭合，使接触器KM1通电，将电动机定子绕组接成起动，并通过中间继电器KA，使时间继电器KT断电，经过肯定时间后，KT(911)断开，接触器KM1断电。而使KM2通电，电动机便自动地从变更成丫丫运转，完成了自动加速过程。第三节 三一样步电动机限制1、三一样步电动机用处及规格：主要用于拖动恒速旋转大型机械，如大型空气压缩机、风机及水泵等设备。其额定电压多在33kV以上，功率多在250kW以上。2、同步电动机定子绕组同异步电动机相像，而转子绕组则由直流电源进展励磁。3、

34、励磁电源：可用直流发电机、沟通发电机及晶闸管整流装置。4、无刷励磁系统：假设运用沟通发电机及晶闸管整流装置励磁,沟通发电机发出沟通电需经整流后成为直流电源。为了安装简便，常将沟通发电机及同步电动机同轴联结，并将定子做成磁极，转子作为电枢，是旋转电枢式构造。整流装置也及电枢同轴，故励磁电流干脆馈送到同步电动机励磁绕组，从而取消了同步电动机集电环，成为无刷励磁系统。5、同步电动机转速是恒定6、同步电动机工作中存在问题及解决： 不能自起动：由于同步电动机起动转矩为零，因此要实行技术措施来解决不能自起动问题； 励磁电流调整：为了调整励磁电流，则励磁电源装置要有快速反响调整实力 起动过程中转子绕组感应过

35、电压，在起动时需实行灭磁措施。7、同步电动机限制包括：起动、停车制动及励磁电流调整，其限制电路都是针对上述各项特点而设计。一、同步电动机起动1、同步电动机启动方法：同步电动机起动时可采纳 协助电动机起动：同步电动机转轴及另一台三相异步电动机转轴用传动装置相联结。在定子绕组接通三相电源时，异步电动机顺着同步电动机旋转方向拖动同步电动机旋转而起动。缺点：这种起动方法要有原动机及其限制设备，占地面积大，而且不经济。重载需大容量原动机，其缺点更为明显，故实际中较少采纳。 异步起动：常用，异步起动同步电动机转子外表上，装有及异步电动机完全一样笼型绕组，在同步电动机定子绕组接通电源时，转子笼型绕组所起作用

36、及异步电动机转子绕组一样，从而同步电动机得以起动。这种起动方法操作简便，而且经济，较协助电动机起动方法要优越得多，故目前消费同步电动机，其转子上往往装有笼型绕组，以便异步起动。 调频起动：起动时利用极低频率电源接到同步电动机定子绕组，以克制转子惯性，渐渐起动，渐渐进步电源频率以到达同步转速。缺点：这种起动方法须要一套大功率变频电源设备，使设备费用增加，技术上难度也较大，故只有在特别状况下才予以采纳。2、启动过程中转子处理： 不通入励磁电流：不管采纳何种起动方法，在起动过程中，转子绕组中是不通入励磁电流，否则将增加起动困难。 用电阻短接励磁绕组：为避开转子绕组中感应高压开路电动势击穿绝缘、损坏元

37、件，通常在起动过程中，用电阻将励磁绕组加以短接。此放电电阻阻值一般为励磁绕组电阻510倍。起动过程完毕前再切除。 切除放电电阻，投入励磁：待转子转速接近同步转速时(通常为同步转速95左右)，切除放电电阻，投入励磁。3、同步电动机起动限制电路包括：电动机定子电源限制及转子绕组投入励磁限制。4、同步电动机起动步骤是：先接入定子电源；开场起动；当转速到达同步转速95时，切除放电电阻，投入直流励磁。（一）定子绕组电源限制电路 1、同步电动机起动方式： 全压起动：对于重载起动电动机常采纳全压起动。这是因为全压起动时具有较大起动转矩，而且在转子绕组投入励磁后，能产生较大牵入同步转矩，便于电动机快速起动和进

38、入正常同步运行。但全压起动时对电源及机械设备冲击大。 减压起动：减压起动适用于轻载起动，通常用电抗器串接在定子回路中，起动时可按电流原则或时间原则在起动过程中再切除。这样起动时对电源及机械设备冲击均较小。2、高压同步电动机所用电气元件：均为高压电器，如高压隔分开关及油断路器等。而且其联锁爱护等要求较高，以求平安、牢靠。3、同步电动机全压起动限制电路：图521所示为同步电动机全压起动限制电路。图中， QS为隔分开关； QF为真空断路器； TV为电压互感器； TA为电流互感器，它有两组，一组供测量仪表用；另一组供继电爱护用； 为断路器分闸线圈； 为合闸线圈；SA1 虚线框中SA1为励磁装置(图中略

39、去未画，下同)打算完成等待运行开关，励磁打算完成后SA1闭合 KA5为励磁装置中励磁爱护继电器，当励磁装置发生故障时KA5线圈得电； KA6为总停及失压等爱护继电器触头，当低压限制柜中水温、水压不正常时，或因故障须要紧急停车时，KA6线圈得电4、电路工作过程如下： (1) 打算起动：定子主回路隔分开关QS、励磁装置电源开关、限制柜电源开关相继合闸。这时励磁打算完成等待运行开关SA1闭合；励磁正常，KA5触点断开；低压限制柜工作正常，KA6触点闭合。KA2通电吸合。这样，指示灯HLGN亮，表示电路等待起动。 (2)起动：按压起动按钮SB1，接触器KM1吸合，于是断路器合闸线圈通电，断路器QF合闸

40、，同步电动机全压起动。在QF合闸同时，其协助触头(57)闭合，KA1吸合并自保，其动断触头断开KM1线圈回路，KMl释放，合闸线圈断电，真空断路器由其闭锁机构维持合闸工作状态。QF动合触头(911)闭合，为分闸线圈通电作好打算。QF触头(1一17)断开，(115)闭合。于是“打算”运行绿色信号灯HLGN灭，而“运行”红色信号灯HLRD亮，表示同步电动机已处于运行状态。 同步电动机开场起动，并在具备了肯定条件后对其转子绕组施加励磁，起动完毕，投入运行。 (3)正常停车 按压SB2，分闸线圈通电，于是断路器掉闸，电动机停顿运转。(4)故障停车 当励磁装置发生故障时，KA5(19)闭合，得电，断路器

41、掉闸。 当低压限制柜中水温、水压等不正常，或因故障须要紧急停车时，则KA6(113)断开，KA2释放，KA2触头(19)闭合，使分闸线圈YAoff通电，断路器掉闸，电动机停顿。 犹如步电动机过载时，电流继电器KI1及KI2动作，其动断触头也切断KA2线圈回路，KA2释放，和上述过程一样，电动机将马上断电停车。 电路所设电气仪表供监测同步电动机工作状态之用。电流互感器及电压互感器二次侧必需接地，以保证平安。（二）转子绕组参加励磁限制电路（用直流发电机）1、参加励磁须要解决问题：同步电动机起动时，需待转子转速达同步转速95(即准同步转速)及以上时再投入励磁。因此其限制电路必需对转速进展监测。转速可

42、由定子回路电流或转子回路频率等参数来反映。2、按转子回路频率原则参加励磁限制电路 原理：转子回路频率随转子转速上升而降低 简化限制电路：其简化原理图如图522所示。 KM：为转子励磁电源接触器 KA：为极性继电器 R：为转子绕组放电电阻 继电器KA：是一个在铁心上装有阻尼铜套电磁继电器，其线圈通过二极管V并联在电阻R抽头上。工作过程：电动机起动后，KA吸合，由于阻尼铜套作用，铁心中磁通不会为零，而且高于继电器维持吸合所需数值，故KA在起动过程中，始终保持吸合状态，则接触器KM断开，在这一过程中，转子绕组无励磁，且通过R短接。待电动机转速上升后，转子滑环电压及频率渐渐下降，继电器KA中电流值及频

43、率也下降。当转速到达准同步转速时，在V截止半波中，KA铁心中磁通降到继电器释放值。KA释放，则KM通电吸合，切除转子绕组放电电阻和参加励磁电流，同步电动机就牵入同步运行。 实际参加励磁电流限制电路如图523所示。 该电路中，电动机定子侧为自耦变压器减压起动，而转子侧为按频率原则参加励磁，由直流发电机供应励磁电压。 限制电路工作过程为：合上电源开关QF1、QF2，指示灯HL亮，按压起动按钮SB2，时间继电器KT1及接触器KM1同时通电吸合，电动机作减压起动，极性继电器KA吸合，触头(517)闭合，给定子绕组施加全压作打算。待经过时间继电器KT1所整定时间以后，其延时断开动断触头KT1(915)断

44、开，使接触器KM1断电释放，则接触器KM2通电吸合，定子绕组参加全电压，转速就进一步上升。当转速上升到准同步速时，极性继电器KA释放，使接触器KM3通电吸合，短接放电电阻R，在转子绕组中参加直流励磁，将同步电动机牵入同步运行，起动过程完毕。 该电路两个特点： 1)极性继电器KA动合触头(517)：保证了必需在KA吸合后，才能使接触器KM2通电，防止由于KA未吸合，在KM2吸合后KM3马上吸合，过早参加励磁： 2)KT2延时断开动断触头(35)在KM3接触器长时不吸合时，切断限制电源，防止电动机长期在没有励磁下工作，烧坏起动笼型绕组。3、按定子回路电流原则参加励磁限制电路 原理：同步电动机作异步

45、起动时，定子电流很大，当转速到达准同步速时，电流下降。所以可用定子电流值来反映电动机转速状况。 按定子电源原则投入励磁简化原理图 如图524所示。TA为电流互感器 KI为电流继电器 KM为直流励磁接触器 KT为时间继电器。工作过程：同步电动机起动时，定子中很大起动电流使电流互感器TA二次侧回路中电流继电器KI吸合，时间继电器KT线圈通电吸合，其延时闭合动断触头瞬时断开，切断接触器KM线圈回路。因此，励磁绕组中没有电流，且通过放电电阻R1短接。当同步电动机转速到达准同步速时，定子电流下降到使电流继电器KI释放，使时间继电器KT断电释放，经肯定延时后，延时闭合动断触头闭合，KM通电吸合，切除放电电

46、阻R1，并投入励磁电流。 实际按电流原则自动投入励磁电流同步电动机限制电路如图525所示。电路中设有一级强励环节，即短接直流发电机分励绕组所串接电阻R2。 限制电路动作过程如下：起动时：合上电源开关QF1，欠压继电器KA吸合，其作用是保证接触器KM2不能吸合，以便在起动时，保证直流发电机产生正常电压值。然后合上开关QF2，按起动按钮SB2，接触器KM1通电吸合并自保，电动机经电阻R1作减压起动。由于定子回路起动电流很大，电流互感器TA二次回路中电流继电器KI动作。它动合触头使时间继电器KT1通电吸合，其延时断开动合触头(2327)闭合使KT2通电吸合，而延时闭合动断触头(3一17)断开，避开KM3、KM4通电吸合造成误动作。当电动机转速接近准同步速时，定子电流下降使电流继电器KI释放，KT1随之释放，经肯定延时后，其触头(317)闭合，接通接触器KM3并自保，同步电动机在全压下接着起动。而KT1延时断开动合触头(2327)经同样延时后断开KT2。KT2延时闭合动断触头(1119)经KT2所整定延时后，使接触器KM4通电吸合，