理论教育 星-三角起动中的电流、转矩和电路分析

星-三角起动中的电流、转矩和电路分析

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:市场上出售的实现星-三角起动的成品型号为QX3和QX4,采用时间继电器来实现星-三角电路的转换。图6-26 最简单的星-三角起动的配电电路和QX1型起动器的结构应当说明的是,在电动机的说明书或样本中给出的满压起动电流和起动转矩数值都是保证值。在实际电路或选择电源设备时,若有关数据较紧张时,图6-27 用按钮控制的全手动星-三角起动电路保证值,有时最多会小20%~30%;实际起动转矩一般都会高于保证值,最多会超过30%以上。

星-三角起动中的电流、转矩和电路分析

(一)口诀

降压起动星三角,线路简单又可靠。

起动电流小很多,常值除三就够了。

要想使用有条件,前面两个为必保。

三相头尾都引出;正常使用为三角;

起动转矩比较低,常值除三不能超。

(二)说明

1.星-三角减压起动的意义和工作原理

普通三相交流异步电动机(笼型转子三相交流异步电动机)在加满压(即额定电压)起动时,其定子输入电流将高达额定电流的5~8倍。当所用电动机的功率较大时,供电电源容量和配电设备也要相应地增大,从而加大投资、增大设备占地面积。

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图6-24 用隔离开关、熔断器、接触器和热继 电器组成的直接起动电路

为了利用较小的电源容量和相关设备起动较大的电动机,常用的方法是降低起动时的电压,从而降低起动电流。其中最常用也是最简单、最经济实用的方法是采用星-三角起动的方法。就是将正常运行时三角形联结(符号“△”)的三相绕组,在通电起动开始时先接成星形联结(符号“”)。在外加线电压不变的情况下(如380V),此时的相电压将下降为三角形联结时的1/3,电流也相应下降到三角形联结满压起动时的1/3,即本口诀起动电流小很多常值除三就够了,口诀中的常值两个字代表“三角形联结满压起动时的数值”(下同)。另外,起动转矩也将下降到三角形联结满压起动时转矩值的1/3,这就是本口诀所说的起动转矩比较低常值除三不能超

下面说明上述结果的来历。

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图6-25 用一个断路器和一个接触器组成的直接起动电路

同一台三相异步电动机,在同样的线电压U下,其电压、电流之间的关系如下:因为978-7-111-44168-7-Chapter06-35.jpg978-7-111-44168-7-Chapter06-36.jpg978-7-111-44168-7-Chapter06-37.jpg

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所以978-7-111-44168-7-Chapter06-39.jpg

式中 U——星形联结时的相电压(V);

U——三角形联结时的相电压(V);

I——星形联结时的线电流(A);

IX——星形联结时的相电流(A);

I——三角形联结时的线电流(A);

I△X——三角形联结时的相电流(A);

Z——电动机每一相的阻抗(Ω)。

因为转矩与电压的二次方成正比,当线电压相同时,星形联结时的相电压是三角形联结时相电压的978-7-111-44168-7-Chapter06-40.jpg,而978-7-111-44168-7-Chapter06-41.jpg978-7-111-44168-7-Chapter06-42.jpg,所以转矩将下降到原来的1/3。

2.星-三角减压起动的适用条件(www.daowen.com)

从上述讲述中可以看到,这种减压起动方法的适用条件如下:

(1)三相绕组的头尾共6个端点都引出到机壳外面,并且在正常运行时,三相绕组为三角形联结,即本口诀三相头尾都引出正常使用为三角。这两个条件是必需具备的(本口诀前面两个为必保)。

(2)所带负载要求的起动转矩较小,准确地说,要求的起动转矩不超过所用电动机接成三角形联结满压起动时起动转矩的1/3(本口诀常值除三不能超)。

3.实现星-三角减压起动的电路

实现星-三角减压起动的电路有多种,但主要分手动转换和自动转换两大类。图6-26~图6-28给出了几个典型的电路,读者可自行分析其工作原理。图6-29给出了QX4系列起动器的实体结构。

市场上出售的实现星-三角起动的成品型号为QX3和QX4,采用时间继电器来实现星-三角电路的转换。表6-8给出了QX4系列起动器的技术数据(其反复短时工作操作频率均为30次/h)。

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图6-26 最简单的星-三角起动的配电电路和QX1型起动器的结构

应当说明的是,在电动机的说明书或样本中给出的满压起动电流和起动转矩(或称为堵转电流和堵转转矩)数值都是保证值。而保证值是该产品技术条件中规定的最高或最低限值,不等于实际值。实际上,大多数电动机的实际起动电流会小于

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图6-27 用按钮控制的全手动星-三角起动电路

保证值,有时最多会小20%~30%;实际起动转矩一般都会高于保证值,最多会超过30%以上。当然也要考虑有些电动机的实际值也可能达不到这些保证值(但还在合格范围之内,因为在标准中允许在保证值的基础上加或减去一定的“容差”,起动电流的容差为+20%,起动转矩的容差为-15%)。在实际电路或选择电源设备时,若有关数据较紧张时,

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图6-28 用时间继电器定时转换的星-三角起动电路图

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图6-29 QX4型自动转换星-三角起动器元件布置实物图

最好向电动机生产厂索要该规格电动机的型式试验数据,即较真实的数据。

表6-8 QX4系列星-三角起动器技术数据

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(三)举例

型号为Y2-280M-4的三相交流异步电动机,其额定数据(即铭牌数据)为功率90kW;电压380V(△联结);频率50Hz;电流164A;转速1480r/min。在其说明书中给出的满压起动电流保证值是额定电流的7倍;起动转矩保证值是额定转矩的1.9倍。求该电动机采用星-三角减压起动时的起动电流和起动转矩各为多少?

按本口诀起动电流小很多常值除三就够了起动转矩比较低常值除三不能超

(1)△联结时的满压起动电流=164A×7=1148A,改为联结时的起动电流=1148A÷3=383A。

(2)△联结时的额定转矩为9550×额定功率(kW)÷额定转速(r/min)=(9550×90÷1480)N·m=581N·m,满压起动转矩=581N·m×1.9=1103.9N·m,改为联结时的起动转矩=1103.9N·m÷3=368N·m。

该电动机采用星-三角起动时的起动电流为383A;起动转矩为368N·m。

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