项目2 三相异步电动机星—三角降压启动控制系统的设计

一、项目目的

按下启动按钮SB1，电动机定子绕组连接成星形降压启动，6秒后自动转为三角形运行；任何时刻按下停止按钮SB2，电机停止运行。

二、项目分析

按下启动按钮SB1，主接触器KM1和接触器KM2线圈得电，其主触点闭合，电动机定子绕组接成星形；6秒后KM2线圈失电，三角形接触器KM3线圈得电，KM1保持，电动机进入三角形运行。由上述分析可知系统应分解为星形运行和三角形运行两个子项目。

三、知识链接

1．时间继电器

继电器是一种利用各种物理量的变化，将电量或非电量信号转化为电磁力或使输出状态发生阶跃变化，从而通过其触头或突变量促使在同一电路或另一电路中的其它器件或装置动作的一种控制元件。

时间继电器是继电器的一种，它是在继电器输入信号输入后，经一定的延时，才有输出信号的继电器，故称为时间继电器。其触点系统有两种：瞬时触点和延时触点。瞬时触点是在线圈得电或失电时立刻动作；而延时触点是在线圈得电或者失电时，延时一段时间才会动作，线圈得电延时的称为通电延时，而失电延时的称为断电延时。图1.16为空气阻尼式时间继电器的外形，图1.17为时间继电器的图形、文字符号。

图1.18显示了JS7-A型空气阻尼式时间继电器的工作原理。当通电延时型时间继电器电磁铁线圈1通电后，将衔铁吸下，于是顶杆6与衔铁间出现一个空隙，当与顶杆相连的活塞在弹簧7作用下由上向下移动时，在橡皮膜上面形成空气量稀薄的空间（气室），空气由进气孔逐渐进入气室，活塞因受到空气的阻力，不能迅速下降，在空气量降到一定位置时，杠杆15使触点14动作（常开触点闭合，常闭触点断开）。线圈断电时，弹簧使衔铁和活塞等复位，空气经橡皮膜与顶杆6之间推开的气隙迅速排出，触点瞬时复位。

目前我国空气阻尼式时间继电器的型号主要还有JS7系列和JS7-A系列，A为改型产品，体积小。

除了空气阻尼式时间继电器，还有电磁式、电动式、电子式等时间继电器。

2．电动机的星—三角连接

三相异步电动机有三相定子绕组，每相有两个接线柱，如图1.19所示。如果把三相绕组的首端连接在一起，就构成了星形连接；如果三相绕组首尾相连，就构成了三角形连接。对于一台成品电动机有六个接线柱，如图1.19所示，将上面三个接线柱W1、U1、V1短路，下面三个接线柱，即U2、V2、W2，接三相电源，就构成了星形连接；分别将上下两个接线柱短路，即W1连接U2、U1连接V2、V1连接W2，下面三个接线柱U2、V2、W2接三相电源，构成了三角形连接。

四、项目实施

1．所需元器件清单

所需元件清单如表1.3所示。

2．主电路设计

主电路中用三个接触器来控制电机的星形和三角形连接，当KM2和KM3闭合的时候，电动机连接成星形，当KM1和KM2闭合时，电动机连接成三角形。KM1和KM3不能同时闭合，否则会出现短路故障。主电路如图1.20（a）所示。

3．控制电路设计

控制电路中使用了时间继电器用来控制从星形到三角形的转换，开始启动时，KM2和KM3得电，电动机连接成星形，当定时一段时间，电机的速度达到一定值后，KM3失电，KM1得电，电动机连接成三角形。控制电路如图1.20（b）所示。

4．系统工作过程

启动时，先合上电源开关QF，按下启动按钮SB2，KM3、KM2、KT线圈同时得电，KM3及KM2主触点闭合，电动机接成星形，降压启动。同时KM2常开触点闭合自锁、KM3常闭触点断开对KM1互锁。当电动机转速上升到一定值时，KT常闭触点延时断开，KM3线圈失电，解除Y连接；KT常开触点延时闭合，KM1线圈得电，其主触点闭合，常开触点闭合自锁，常闭触点断开对KM3互锁，电动机M接成三角形全压运行。停止时按下SB1即可。电路中KM1和KM3的常闭触点构成互锁，保证电动机定子绕组只能接成一种形式，即星形或三角形，以避免同时接成两种模式造成短路。

星形—三角形降压启动方式启动电流特性好，结构简单，价格低；但是启动转矩也降低了，所以转矩特性差。因此常用于轻载或空载启动的场合。

五、作业

按下面要求实现主电路及控制电路：

（1）可正反转；

（2）可定子串电阻降压启动；

（3）正反转均可反接制动，制动过程中需串联电阻。