电动机星三启动

目 录

一.设计题目 ································································································································2

二.设计要求 ································································································································2

三.原理········································································································································2

四.装配接线 ································································································································3

五.工作过程 ································································································································3

六.元件介绍 ································································································································4

(一).熔断器··························································································································4

1.熔断器的特点 ··········································································································4

2.熔断器分类 ··············································································································4

3.熔断器应用 ··············································································································5

(二).接触器(Contactor)·······································································································5

1.交流接触器 ···············································································································6

2.直流接触器 ···············································································································9

3.一般故障的处理 ·······································································································9

(三).时间继电器 ················································································································ 10

1.时间继电器原理 ····································································································· 10

2.时间继电器类型及特点 ·························································································· 10

3.工作原理 ················································································································· 11

4.时间继电器的使用环境 ·························································································· 11

七.元件清单 ······························································································································ 12

八.故障原因分析 ······················································································································ 12

九.总结······································································································································ 12

十.参考文献 ······························································································································ 12

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一.设计题目

电动机的星三角启动

二.设计要求

电动机启动时，定子绕组按星形连接。在启动即将结束时再换接成三角形。由时间继电器按时间原则实现从启动状态到正常工作状态的自动切换。要构成互锁，防止同时连接成星形或三角形而造成电源短路。用运热保护和过载保护，确保电路可靠工作。

三.原理

星三角启动，属降压启动他是以牺牲功率为代价来换取降低启动电流来实现。不能一概而以电机功率大小来确定是否需采用星三角启动，还看是什么样负载，一般需要启动时负载轻运行时负载重尚可采用星三角启动，一般情况下鼠笼型电机启动电流是运行电流5—7倍，而对电网电压要求一般是正负10%不形成对电网电压过大冲击要采用星三角启动，一般要求鼠笼型电机功率超过变压器额定功率10%时就要采用星三角启动。鼠笼型电机才采用星三角启动。

容量较大的电动机。通常采用降压启动方式。降压启动的方式很多，有星三角启动，自耦降压启动，串联电抗器降压启动，延边三角形启动等。

本文介绍电动机的星三角(Y一△)启动方式。所谓Y一△启动，是指启动时电动机绕组接成星形，启动结束进入运行状态后，电动机绕组接成三角形

。

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在启动时。电机定子绕组因是星形接法，所以每相绕组所受的电压降低到运行电压的 1／ 、(约57.7％)，启动电流为直接启动时的1／3，启动转矩也同时减小到直接启动的1／

3。所以这种启动方式只能工作在空载或轻载启动的场合。例如，轴流风机启动时应将出风阀门打开，离心水泵应将出水阀门关闭，使设备处于轻载状态。

电动机Y－△启动的电路图，U1－U2、V2－V2、Wl－W2是电动机M的三相绕组。如果将U2、V2和W2在接线盒内短接则电动机被接成星形；如果将U1和W2、V1和U2、W1和V2分别短接，则电动机被接成三角形。实现电动机的Y－△启动控制电路见图1。

四.装配接线

五.工作过程

按下启动按钮SB2，接触器KM3和时间继电器的线圈得电，KM3的主触点闭合，将电动机的三相绕组接成星形；KM3的辅助触点(常开)KM3－3同时闭合使接触器KM2动作，电动机进入星形启动状态，KM2的辅助触点KM2－1闭合，使电路维持在启动状态。待电

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动机转速达到一定程度时，时间继电器KT延时时间到。其延时触点(常闭)断开，接触器KM3线圈失电．主触点断开，辅助触点(常例)KM3－1闭台。接触器KMl得电工作．电动机进入三角运行状态。这里时间继电器的延时时间应通过试验调整在5～15秒之间。

按下停止按钮，或电动机出现异常过电流使热继电器FH动作时，电动机均会停止运行。电动机停运时绿灯HG点亮；启动过程中黄灯HY点亮；运行过程则红灯HR点亮。电流表PA和电压表PV用于电动机运行参数的测量。

热继电器的调整．应根据负载轻重和运行电流的大小，在热态(热继电器接入电路，并经过启动电流的预热)实地进行。观察电流表的读数．按照读数的1.2倍整定其电流调整钮。电动机出现1.2倍的异常电流时．热继电器会在20分钟内动作。如果电动机运行电流是随负载不断变化的，则整定值可按较大电流值计算选取．但最大不能超过电动机额定电流的

1.2倍。

六.元件介绍

(一).熔断器

熔断器是一种过电流保护电器。熔断器主要由熔体和熔管两个部分及外加填料等组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，起到保护的作用。

1.熔断器的特点

熔体额定电流不等于熔断器额定电流，熔体额定电流按被保护设备的负荷电流选择，熔断器额定电流应大于熔体额定电流，与主电器配合确定。

2.熔断器分类

(1) 螺旋式熔断器RL：

在熔断管装有石英砂，熔体埋于其中，熔体熔断时，电弧喷向石英砂及其缝隙，可迅速降温而熄灭。为了便于监视，熔断器一端装有色点，不同的颜色表示不同的熔体电流，熔体熔断时，色点跳出，示意熔体已熔断。螺旋式熔断器额定电流为5～200A，主要用于短路电流大的分支电路或有易燃气体的场所。

(2) 有填料管式熔断器RT：

有填料管式熔断器是一种有限流作用的熔断器。由填有石英砂的瓷熔管、触点和镀银铜栅状熔体组成。填料管式熔断器均装在特别的底座上，如带隔离刀闸的底座或以熔断器为隔离刀的底座上，通过手动机构操作。填料管式熔断器额定电流为50～1000A，主要用于短

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路电流大的电路或有易燃气体的场所。

(3) 无填料管式熔断器RM：

无填料管式熔断器的熔丝管是由纤维物制成。使用的熔体为变截面的锌合金片。熔体熔断时，纤维熔管的部分纤维物因受热而分解，产生高压气体，使电弧很快熄灭。无填料管式熔断器具有结构简单、保护性能好、使用方便等特点，一般均与刀开关组成熔断器刀开关组合使用。

(4) 有填料封闭管式快速熔断器RS：

有填料封闭管式快速熔断器是一种快速动作型的熔断器，由熔断管、触点底座、动作指示器和熔体组成。熔体为银质窄截面或网状形式，熔体为一次性使用，不能自行更换。由于其具有快速动作性，一般作为半导体整流元件保护用。

3.熔断器应用

由于各种电气设备都具有一定的过载能力，允许在一定条件下较长时间运行；而当负载超过允许值时，就要求保护熔体在一定时间内熔断。还有一些设备起动电流很大，但起动时间很短，所以要求这些设备的保护特性要适应设备运行的需要，要求熔断器在电机起动时不熔断，在短路电流作用下和超过允许过负荷电流时，能可靠熔断，起到保护作用。熔体额定电流选择偏大，负载在短路或长期过负荷时不能及时熔断；选择过小，可能在正常负载电流作用下就会熔断，影响正常运行，为保证设备正常运行，必须根据负载性质合理地选择熔体额定电流。

(1) 照明电路 熔体额定电流≥被保护电路上所有照明电器工作电流之和。

(2) 电动机：

①单台直接起动电动机 熔体额定电流＝(1.5～2.5)×电动机额定电流。

②多台直接起动电动机 总保护熔体额定电流＝(1.5～2.5)×各台电动机电流之和。 ③降压起动电动机 熔体额定电流＝(1.5～2)×电动机额定电流。

④绕线式电动机 熔体额定电流＝(1.2～1.5)×电动机额定电流。

(3) 配电变压器低压侧 熔体额定电流＝(1.0～1.5)×变压器低压侧额定电流。

(4) 并联电容器组 熔体额定电流＝(1.43～1.55)×电容器组额定电流。

(5) 电焊机 熔体额定电流＝(1.5～2.5)×负荷电流。

(6) 电子整流元件 熔体额定电流≥1.57×整流元件额定电流。

(二).接触器(Contactor)

接触器按被控电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。

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1.交流接触器

交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。

交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。

(1).交流接触器主要的组成

a.电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；b.触头系统,包括三副主触头和两个常开、两个常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；c.灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；d.绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。

(2).交流接触器的工作原理

当线圈通电时，静铁芯产生电磁吸力，将动铁芯吸合，由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失,

动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。

(3).交流接触器的分类

交流接触器的种类很多，其分类方法也不尽相同。按照一般的分类方法，大致有以下几种。

a.按主触点极数分 可分为单极、双极、三极、四极和五极接触器。单极接触器主要用

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于单相负荷，如照明负荷、焊机等，在电动机能耗制动中也可采用；双极接触器用于绕线式异步电机的转子回路中，起动时用于短接起动绕组；三极接触器用于三相负荷，例如在电动机的控制及其它场合，使用最为广泛；四极接触器主要用于三相四线制的照明线路，也可用来控制双回路电动机负载；五极交流接触器用来组成自耦补偿起动器或控制双笼型电动机，以变换绕组接法。

b.按灭弧介质分 可分为空气式接触器、真空式接触器等。依靠空气绝缘的接触器用于一般负载，而采用真空绝缘的接触器常用在煤矿、石油、化工企业及电压在660V和1140V等一些特殊的场合。

c.按有无触点分 可分为有触点接触器和无触点接触器。常见的接触器多为有触点接触器，而无触点接触器属于电子技术应用的产物，一般采用晶闸管作为回路的通断元件。由于可控硅导通时所需的触发电压很小，而且回路通断时无火花产生，因而可用于高操作频率的设备和易燃、易爆、无噪声的场合。

(4).交流接触器的基本参数

a.额定电压 指主触点额定工作电压，应等于负载的额定电压。一只接触器常规定几个额定电压，同时列出相应的额定电流或控制功率。通常，最大工作电压即为额定电压。常用的额定电压值为220V、380V、660V等。

b.额定电流 接触器触点在额定工作条件下的电流值。380V三相电动机控制电路中，额定工作电流可近似等于控制功率的两倍。常用额定电流等级为5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A、600A。

c.通断能力 可分为最大接通电流和最大分断电流。最大接通电流是指触点闭合时不会造成触点熔焊时的最大电流值；最大分断电流是指触点断开时能可靠灭弧的最大电流。一般通断能力是额定电流的5～10倍。当然，这一数值与开断电路的电压等级有关，电压越高，通断能力越小。

d.动作值 可分为吸合电压和释放电压。吸合电压是指接触器吸合前，缓慢增加吸合线圈两端的电压，接触器可以吸合时的最小电压。释放电压是指接触器吸合后，缓慢降低吸合线圈的电压，接触器释放时的最大电压。一般规定，吸合电压不低于线圈额定电压的85％，释放电压不高于线圈额定电压的70%

e.吸引线圈额定电压 接触器正常工作时，吸引线圈上所加的电压值。一般该电压数值以及线圈的匝数、线径等数据均标于线包上，而不是标于接触器外壳铭牌上，使用时应加以注意。

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f.操作频率 接触器在吸合瞬间，吸引线圈需消耗比额定电流大5～7倍的电流，如果操作频率过高，则会使线圈严重发热，直接影响接触器的正常使用。为此，规定了接触器的允许操作频率，一般为每小时允许操作次数的最大值。

g.寿命 包括电寿命和机械寿命。目前接触器的机械寿命已达一千万次以上，电气寿命约是机械寿命的5%～20％。

(5).交流接触器的选择参数

交流接触器的选择参数．内容包括：额定电压；额定电流；线圈的额定电压；操作频率；辅助触头的工作电流

a.额定电压：铭牌额定电压是指主触点上的额定电压，通常用的电压等级为

直流接触器：220V，440V，660V

交流接触器：220V，380V，500V

如某负载是380V的三相感应电动机，则应选用380V的交流接触器．

b.额定电流：铭牌额定电流是指主触点的额定电流．通常用的电流等级为：

直流接触器：25，40，60，100，150，250，400，600A

交流接触器：5，10，20，40，60，100，150，250，400，600A

上述电流是指接触器安装在敞开式控制屏上，触点工作不超过额定温升，负载为间断—长期工作制时的电流值．若超过8小时，必须空载开闭三次以上，以消除表面氧化膜．如果上述条件改变，就要做相应修正起电流值，具体如下：

当接触器安装在箱柜内，由于冷却条件差，电流要降低10~20%使用

当接触器工作于长期工作制，而且通电持续率不超过40%；敞开安装，电流允许提高10~25%；箱柜安装，允许提高5~10%

c.线圈的额定电压：通常的电压等级为

直流线圈：24，48，220，440V

交流线圈：36，127，220，380V

选择时一般交流对交流，直流对直流，但交流负载频繁动作时可采用直流吸引线圈的接触器；直流接触器断开时产生的过电压高达10~20倍，故不宜采用高电压等级，电压太低，接通线圈用的继电器或接触器的联锁触点不可靠。

d.操作频率：指每小时接通的次数，交流接触器最高为600次/h，直流接触器可达1200次/h．

e.辅助触头的工作电流：辅助触头(或称辅助开关)的微动开关，它有两个电流参数，一

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是约定发热电流，一是工作电流．工作电流有多种，而约定发热电源只有一个．

(6).几点补充经验与参考：

a.持续运行的设备，接触器按67-75%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是67-75A以下的设备.

b.间断运行的设备.接触器按80%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是80A以下的设备.

c.反复短时工作的设备.接触器按116-120%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是116-120A以下的设备.

(7).交流接触器的运行维护：

①运行中检查项目：

1)通过的负荷电流是否在接触器额定值之内；

2)接触器的分合信号指示是否与电路状态相符；

3)运行声音是否正常，有无因接触不良而发出放电声；

4)电磁线圈有无过热现象，电磁铁的短路环有无异常。

5)灭弧罩有无松动和损伤情况；

6)辅助触点有无烧损情况；

7)传动部分有无损伤；

8)周围运行环境有无不利运行的因素，如振动过大、通风不良、尘埃过多等。

②维护：

在电气设备进行维护工作时，应一并对接触器进行维护工作。

1)外部维护：

a．清扫外部灰尘；

b．检查各紧固件是否松动，特别是导体连接部分，防止接触松动而发热；

2.直流接触器

直流接触器的结构和工作原理基本上与交流接触器相同。在结构上也是由电磁机构、触点系统和灭弧装置等部分组成。由于直流电弧比交流电弧难以熄灭，直流接触器常采用磁吹式灭弧装置灭弧。

3.一般故障的处理

(1).对于触头上的油污、花毛或异物，可以用棉布蘸酒精或汽油擦洗即可。

(2).如果是银或银基合金触头，其接触表面生成氧化层或在电弧作用下形成轻微烧伤及

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发黑时，一般不影响工作，．可用酒精和汽油或四氯化碳溶液擦洗。即使触头表面被烧得凸凹不平，也只能用细锉清除四周溅珠或毛刺，切勿锉修过多，以免影响触头寿命。

对于铜质触头，若烧伤程度较轻，只需用细锉把凸凹不平处修理平整即可，但不允许用细砂布打磨，以免石英砂粒留在触头间，而不能保持良好的接触；若烧伤严重，接触面低落，则必须更换新触头。

(3).运动部分有卡阻现象，可拆开检修。

(三).时间继电器

时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型和其他型等。

1.时间继电器原理

在交流电路中常采用空气阻尼型时间继电器 ,它是利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成。

凡是继电器感测元件得到动作信号后，其执行元件（触头）要延迟一段时间才动作的继电器称为时间继电器

2.时间继电器类型及特点

(1).空气阻尼式时间继电器又称为气囊式时间继电器，它是根据空气压缩产生的阻力来进行延时的，其结构简单，价格便宜，延时范围大（0.4~180s），但延时精确度低。

(2).电磁式时间继电器延时时间短（0.3~1.6s），但它结构比较简单，通常用在断电延时

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场合和直流电路中。

(3).电动式时间继电器的原理与钟表类似，它是由内部电动机带动减速齿轮转动而获得延时的。这种继电器延时精度高，延时范围宽（0.4~72h），但结构比较复杂，价格很贵。

(4).晶体管式时间继电器又称为电子式时间继电器，它是利用延时电路来进行延时的。这种继电器精度高，体积小。

3.工作原理

时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。

以空气阻尼式时间继电器为例来说明时间继电器的工作原理

空气阻尼型时间继电器的延时范围大(有0.4～60s和0.4～180s两种) ，它结构简单,但准确度较低。

当线圈通电时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹, 上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。

吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。 时间继电器：当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。

a,电磁时间继电器：当线圈加上信号后，通过减缓电磁铁的磁场变化而后的延时的时间继电器。

b,电子时间继电器：由分立元件组成的电子延时线路所构成的时间继电器，或由固体延时线路构成的时间继电器。

c,混合式时间继电器：由电子或固体延时线路和电磁继电器组合构成的时间继电器。 时间继电器的应用

4.时间继电器的使用环境

时间继电器作为自动控制器件应用较广泛，尤其是在涉及低压电器控制网络中有较多电器设备环境中使用时电磁干扰问题更趋于严重。组成时间继电器的内部元器件的损坏这时已不是引起时间继电器故障（失效）的主要原因，而在于应用场合中的各种干扰通过电磁耦合、电容耦合直接进入时间继电器，干扰其正常的延时控制。时间继电器在此干扰环境下能否正

常工作往往会影响到整个自动控制系统的正常逻辑功能，甚至还可能造成大的质量事故和经济损失。所以时间继电器在各种恶劣环境都应有较高的可靠性和抗干扰能力，也就是说时间继电器必须有良好的电磁兼容性能，只有这样才能完善其产品质量，提高自身的市场竞争能力。

七.元件清单

低压接触器（三个） 时间继电器（一个） 空气断路器（一个）

按钮（两个） 熔断器（五只） 导线若干

八.故障原因分析

在实验室接线成功以后运行过程中出现了电动机不启动的情况，在检查了接线后，发现接线正确。初步分析原因可能是元器件的故障造成了电机不能启动。最后经万用表的检测发现有三个熔断器已经烧毁。所以造成这次不能启动的原因就是因为熔断器的故障造成主电路无法接通。

九.总结

这次的课程设计虽然时间紧任务重，但是让我学到了不少知识。从开始不知如何动手去做，一次次翻书，从同学老师的帮助下，找到了 一点点门路，画起了草图。开始很不理想，通过反复问老师，被老师指出的错处。在紧迫的时间内，放弃一切去网吧，坚持了下来，在要求的时间内，终于设计了出来。在实验室中，通过在实验台上的连接，懂得了各个元件的功能及作用，最终完成了。另外，经过这次课程设计，我学会了团结同学，我感受到了团体力量的强大，这次设计的成功，使我深切的感受到了学习和实践的乐趣，对我以后的学习产生了积极的推动作用。

十.参考文献

电机与电气控制 冉文 西安电子科技大学出版社

电机工程实践技术 汪国梁 机械工业出版社

电机及应用 赵承荻 高等教育出版社