三相异步电动机星三角起动电气控制系统.doc

2011电气工程及其自动化专业电机控制综合
课程设计

三相异步电动机星三角起动电气控制系统

课设题目：
设计三相异步电动机（型号为Y200L-4，额定功率为30kw）电气控制系统主线路、控制线路，要求控制方案安全、可靠，经济投入尽可能少。
设计并绘制电气控制系统原理图，计算各种电器(如交流接触器、热继电器、自动空气开关、时间继电器、电缆线等)的相关参数，然后选择电器具体的型号，并进行接线、调试、运行；要求绘制电器元件明细表。
参考书目：实用电动机控制电路200例.齐宝林等编.福建科学技术出版社.索书号:TM320.12/5

概述：
在工程设计中, 我们经常对不满足全压起动条件的电动机采用降压起动的方式, 其中 Y-△起动方式以其设备价格低、 起动电流小、 控制方式简单、维护方便等优点在民用建筑电气设计中被普遍采用。

设计步骤一：查阅电机资料
课设题目中的三相异步电动机型号为Y200L-4
其中 Y表示的是Y系列
200表示的是机座中心高度
L表示的是长铁芯
4表示此电机是4级

由西安电机厂经销处的网址查阅得知电机的具体参数如下：

型 号
额定
功率
额定
电流
转速
效率
功率
因数
堵转转矩
堵转电流
最大转矩
噪声
振动
速度
重量
额定转矩
额定电流
额定转矩
1级
2级
kW
A
r/min
%
COSФ
倍
倍
倍
dB(A)

mm/s
kg
Y200L-4
30
56.8
1470
92.2
0.87
2
7
2.2
79
84
1.8
253

设计步骤二：绘制电动机 Y-△起动过程分析与控制原理图绘制
工作过程详见《电气控制与可编程控制器技术》课本P45
第 1 阶段, 电动机定子绕组 Y接起动.当按下起动按钮 SB2时, 接触器 KM1 得电, 配电回路中主触点闭合, 使电动机定子绕组端子接通电源; 同时接触器 KM3 得电, 其主触点闭合, 使电动机定子绕组端子短接, 此时电动机定子绕组接成 Y 形, 并开始起动运转。
第 2 阶段, 电动机定子绕组△接线, 转入正常运行, 经时间继电器 KT延时, 电动机 Y运行达到一定转速, KT 常闭触点打开, 接触器KM3 失电, 其主触点断开、 常闭辅助触点闭合,使接触器 KM2 得电 ( 接触器 KM2,KM3 互锁),KM2 主触点闭合, 定子绕组端子相接, 此时电动机定子绕组接成△形, Y-△起动过程结束, 进入正常△形运行状态.
得出以下设计图：
左边为主回路 右边为控制回路

设计步骤三：电动机定子绕组 Y形接法和△形接法的电流、 电压分析
当电动机定子绕组为 Y形接法时,定子绕组端电压为相电压:

当电动机定子绕组为△形接法时, 定子绕组端电压为线电压:

由上可知：
定子绕组Y形接法时线路电流只有△接法时线路电流的 1/3 倍; 定子绕组△接法时绕组内的电流为线路电流的 1/ 倍。

对于Y- △起动的电动机主回路接线在《建筑电气通用图集》中列出：

设计步骤四：计算各种电器
额定电流=额定功率/（UI*功率因数）=56.8
Ie为电动机额定电流
各种电器的选定均由Ie整定

空气开关(QS)的选择
QS 通常选用电动机保护型, 应按 Ie 来选择。在 Y-△起动时, 起动电流仅为直接起动时电流的 ( 1/3) 倍, 所以选用电动机保护型的 QF完全能满足起动要求。
为满足电机的超载运行，最大电流选择电动机额定电流Ie 的1.5-2.5倍

QS断路器的电流=电动机额定电流*1.5-2.5A=85.2A-142A
应该选取
正泰断路器158-125 2P 100A 正泰空气开关 DZ158 100A 2P 价格：46
接触器 ( 主接触器KM1, 角接触器KM2, 星接触器KM3) 的选择
主接触器KM1, 角接触器KM2都串联在电动机的绕组中，所以它们具有相同的相电流
KM1, KM2 的额定电流值以 为依据选择。起动电流持续的时间很短, 不足以烧毁电气设备, 因此 KM3 的额定值可按 ( 1/3) Ie 来选择。一些设计中, KM1, KM2, KM3 全部用 Ie 来选择, 显然是浪费的。
KM1, KM2接触器的电流=电动机额定电流/=56.8/A=32.79A
选取
交流接触器32A（LC1） CJX2-3210 380V 银点 价格：38*2
KM3接触器的电流=0.47*电动机额定电流=0.47*56.8A=26.7A
选取

交流CJX2接触器25A（LC1）CJX2-2510 380V 银点 价格：32

热继电器 (FR1，FR2) 的选择
FR1的主要作用是用于电动机的过载保护, 在电动机运行的过程中若过载时间太长, 绕组温升超过允许值, 绝缘老化速度加快就会缩短电动机的使用寿命、 在严重的情况下甚至会烧
坏。其热元件的额定电流值应以≥Ie为依据选择, 保证 Ie值 KH可调范围之内。串联在电动机的绕组中，所以它们具有相同的相电流。是绕组外边的所以选取1.2倍电动机额定电流
FR1热继电器的电流=电动机额定电流*1.2=56.8*1.2A=68.16A
选取
正泰热过载继电器JRS1-40/Z 70A 价格：60
FR2热继电器的电流在2A以下即可
选取
正泰热继电器JR36-20/3.2A 价格：12

熔断器(主回路FU1，控制回路FU2)的选择
主回路FR1按电动机额定电流选定，一般选择主回路选额定电流的1.5-2.5倍

FU1熔断器整定电流=电动机额定电流*1.5-2.5A=85.2A-142A
选取

MRO茗熔RGS11 CR2L GSB 380V 100A螺栓连接式熔断体快速熔断器 价格：100

控制回路用2A的熔断器足够了。
FU2熔断器整定电流=2A
选取

RL1-15螺旋式熔断器 熔断体380V2A陶瓷保险丝 价格：1

时间继电器（KT）的选择
KT在控制回路中，选择2A以下容量的即可
应该选取
JS14S -3 价格：29

时间继电器时间设定：
电动机所带的机械负载由于惯量不同，会造成电动机启动时间不同，大多数设备是属于轻载启动，第一次启动电动机不清楚启动时间有多长，所以不可能正确设定启动时间。选择手动启动，当启动电动机后开始看表计时，等电动机达到高速，如果有电流表看电流读数退回到最低值时，这段时间就是启动时间，为了可靠安全在刚才测量到的时间上再加2-3秒。把它作为时间继电器最终设定值。
时间设定后是否正确，可以用下面办法检查：把控制箱电动机输入熔断器熔芯去掉，再按启动按钮，这时可以看接触器转换时间是否正确。

电缆线的选择
30KW三相异步电动机工作电流57A，
穿管时可选用 YJV-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm2铜芯电缆
埋地可选用 YJV22-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm2铜芯电缆

电动机Y-△起动电气控制系统电器选用一览表
种类
选择型号
单价
空气开关(QS)
正泰断路器158-125 2P 100A 正泰空气开关 DZ158 100A 2P
46
主接触器KM1
交流接触器32A（LC1） CJX2-3210 380V 银点
38
角接触器KM2
交流接触器32A（LC1） CJX2-3210 380V 银点
38
星接触器KM3
交流CJX2接触器25A（LC1）CJX2-2510 380V 银点
32
热继电器FR1
正泰热过载继电器JRS1-40/Z 70A
60
热继电器FR2
正泰热继电器JR36-20/3.2A
12
熔断器主回路FU1
MRO茗熔RGS11 CR2L GSB 380V 100A螺栓连接式熔断体快速熔断器
100
熔断器控制回路FU2
RL1-15螺旋式熔断器 熔断体380V2A陶瓷保险丝
1
时间继电器KT
JS14S -3
29
穿管电缆线
YJV-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm2铜芯电缆
略
埋地电缆线
YJV22-1000V-3*10+1*6mm2-3*16+1*10mm2铜芯电缆
略
总价

356

结语：通过这次的课程设计，我对于电动机的自动化过程有了更深的了解，学会了用控制元件来控制电机的启动和停止，了解了各类控制元件的实际应用和参数，学会了根据电机的型号对控制系统的电器型号来选择，学习到了如何计算电机继电保护电器的参数，这些都是很有实际作用的。