【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 將上式兩邊積分得出啟動(dòng)時(shí)間 第四章 接觸器 及主要器件 的選型 交流接觸器 的選項(xiàng) 交流接觸器的 結(jié)構(gòu)特性 和 工作原理 交 流 接觸器 主要有四部分組成 : (1)電磁系統(tǒng) ,包括吸引線圈、動(dòng)鐵芯和靜鐵芯； (2)觸頭系統(tǒng) ,包括三副主觸頭和兩個(gè)常開(kāi)、兩個(gè)常閉輔助觸頭 ,它和動(dòng)鐵芯是連在一起互相聯(lián)動(dòng)的； (3)滅弧裝置 ,一般容量較大的交流接觸器都設(shè)有滅弧裝置 ,以便迅速切斷電弧 ,免于燒壞主觸頭； (4)絕 緣外殼及附件 ,各種彈簧、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、短路環(huán)、接線柱等。 Y（ IP44） H80～ 132mm 中心高電 動(dòng)機(jī)的軸伸端軸承室內(nèi)放有一個(gè)波形的彈簧片，以減少軸承的摩擦損耗，軸向竄動(dòng)及對(duì)軸承施加軸向預(yù)壓力，從而提高軸承壽命，減少電動(dòng)運(yùn)行中的振動(dòng)和噪聲。電動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇采用鍵配合，運(yùn)行可靠，風(fēng)罩由薄鋼板拉伸后沖孔制成，電動(dòng)機(jī)的風(fēng)罩外形美觀，剛性好，能滿足外殼防護(hù)等級(jí)（ IP44）的要求。 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子采用冷壓或熱套工藝，將鑄鋁轉(zhuǎn)子固定在軸上，經(jīng)校驗(yàn)動(dòng)平衡而保證電動(dòng)機(jī)振動(dòng)低到規(guī)定的限值內(nèi)。該電動(dòng)機(jī)在環(huán)境溫度不超過(guò)＋ 40℃ ，海拔不超過(guò) 1000m 時(shí)，定子繞組用電阻法測(cè)量溫升不超過(guò) 80℃ 。由于電動(dòng)機(jī)具有較好的 啟 動(dòng)性能，因此，也適用于某些對(duì) 啟 動(dòng)轉(zhuǎn)矩有較高要求的機(jī)械，如某些壓縮機(jī)等。 該 種三相異步 電動(dòng)機(jī)廣泛 應(yīng) 用 于農(nóng)業(yè)和工礦企業(yè)驅(qū)動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)差率及其它性能無(wú)特殊要求的機(jī)械，如水泵。 電機(jī)的參數(shù) Y 系列（ IP44） 基本簡(jiǎn)介 Y 系列（ IP44）是供一般用途的籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，它是總結(jié)多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的系列電動(dòng)機(jī)。電機(jī)定子的六個(gè)線頭都引出來(lái)，接到換接開(kāi)關(guān)上。 Y 接法的 啟動(dòng) 的電流僅為Δ接法的三分之一，從而限制了啟動(dòng)電流，但是 Y接法的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為Δ接法的三分之一， 所以 YΔ起動(dòng)只適用空載或輕載 啟動(dòng) 。 YΔ降壓?jiǎn)?dòng)控制線路的工作原理如下：合上電源開(kāi)關(guān) QS，按下起動(dòng)按鈕 SB2，這時(shí)，接觸器 KM KM2 時(shí)間繼電器 KT 線圈通電， 解除其 KM1 主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)閉合。這樣，每個(gè)接觸器線圈能否被接通，將取決于另一個(gè)接觸器是否處于釋放狀態(tài)，如解除其 KM2 已接通，它的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)八 KM3線圈的電路斷開(kāi)，從而保證 KM2 和 KM3 兩個(gè)接觸器不會(huì)同時(shí)吸合。也就是說(shuō) KM2和 KM3 兩個(gè)接觸器需要互鎖。 可以看到主電路中有三組主觸點(diǎn)，其中接觸器 KM2 和 KM3主觸點(diǎn)一定不能同時(shí)閉合，意味著電源將被短路。凡是正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，均可采用這種線路。所不同的是，在 啟 動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形，每相繞組承受的電壓為電源的相電壓 220V，減小了 啟 動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響。 共 頁(yè) 第 15 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ Y△降壓 啟 動(dòng) 主電路及控制電 路 圖 星三角啟動(dòng)的接線圖 線路設(shè)計(jì)思想 ： Y△ 降壓起動(dòng)也稱為星形 三角形降壓 啟 動(dòng)，簡(jiǎn)稱星三角降壓 啟動(dòng)。 共 頁(yè) 第 14 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 星 三角啟動(dòng)時(shí)的電流及電壓 圖 星三角啟動(dòng)時(shí)的電流及電壓 圖 中啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)供給電動(dòng)機(jī)的初始啟動(dòng)電流為 三角形接法直接啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)供給的電流為 因此有 ,星 三角啟動(dòng)時(shí)的減壓系數(shù) 由于電磁轉(zhuǎn)矩 T=f(a2)所以星三角啟動(dòng)時(shí)，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 TK、最小轉(zhuǎn)矩 Tmin都降低為額定電壓時(shí)的 1/3，與定子串電阻或電抗減壓?jiǎn)?dòng)相比，在減壓系數(shù)相同 且 電動(dòng)機(jī)初始轉(zhuǎn)矩相同的情況下，星三角啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)供給的電流較小。有時(shí)，為了限制和減少 啟 動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊作用，允許全壓 啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，也多采用降壓 啟 動(dòng)方式。 對(duì)于給定容量的 三相異步 電動(dòng)機(jī)，一般用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估計(jì) ： Ist/IN≤（ 3/4 電源變壓器容量 ） /（ 4 電動(dòng)機(jī)容量 ） 式中 Ist:電動(dòng)機(jī)全電壓起動(dòng)電流； IN:電動(dòng)機(jī)額定電流。 判斷一臺(tái) 三相異步 電動(dòng)機(jī)能否全壓 啟 動(dòng) ， 一般 容量在 10kW 以下 的三相異步 電動(dòng)機(jī)可直接 啟 動(dòng)。這是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的全壓 啟 動(dòng)電流一般可達(dá)額定電流的 47 倍。 第三章 三相異步交流電機(jī)的星 三角 啟動(dòng) 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用全壓直接 啟 動(dòng)時(shí)，控制線路簡(jiǎn)單，維修工作量較少。這種起動(dòng)方法常用于容量較大、正常運(yùn)行為星形接法的電動(dòng)機(jī)。所以 自耦變壓器被稱之為啟 動(dòng)補(bǔ)償器。 在自耦變壓器降壓 啟 動(dòng)過(guò)程中， 啟 動(dòng)電流與 啟 動(dòng)轉(zhuǎn)矩的比值按變比平方倍降低。通常稱這種自耦變壓器為 啟 動(dòng)補(bǔ)償器。使用時(shí)，可根據(jù) 啟 共 頁(yè) 第 13 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求靈活選擇。自耦變壓器的初級(jí)和電源相接，自耦變壓器的次級(jí)與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)。大容量電動(dòng)機(jī)多采用串電抗降壓 啟 動(dòng)。同時(shí)，每次 啟 動(dòng)都要消耗大量的電能。 串電阻起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是控制線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，動(dòng)作可靠，提高了功率因數(shù)，有利于保證電網(wǎng)質(zhì)量。這種起動(dòng)方式由于不受電動(dòng)機(jī)接線形式的限制，設(shè)備簡(jiǎn)單，因而在中小型機(jī)床中也有應(yīng)用。在具體線路中可采用人工手動(dòng)控制或時(shí)間繼電器自動(dòng)控制來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。一旦電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，切除串聯(lián)電阻（或電抗），使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓正常運(yùn) 行。 軟啟動(dòng)可以設(shè)定起始電壓、 上升方式、啟動(dòng)電流倍數(shù)等參數(shù)，以適用重載、輕載啟動(dòng)不同情況。啟動(dòng)過(guò)程電機(jī)所加的電壓不是一個(gè)固定值，軟啟動(dòng)裝置輸出電壓安指定要求上升，被 控電機(jī)電壓由零安指定斜率上升至全電壓，轉(zhuǎn)速相應(yīng)由零上升到規(guī)定轉(zhuǎn)速。軟啟動(dòng)分為磁控式和電子式兩種。一般異步 共 頁(yè) 第 12 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 電機(jī)的功率小于 ，對(duì)于更大容量的電機(jī)能否使用要視配電變壓器的容量和各地電網(wǎng)部門(mén)而定。例如小型通風(fēng)機(jī)、水泵以及皮帶運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備。 在變壓器容量允許的情況下， 三相 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)該盡可能采用全電壓直接起動(dòng)，既可以提高控制線路的可靠性，又可以減少電器的維修工作量。這一切因素都將電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能提出不同的要求。此外，起動(dòng) 的頻繁程度也是需要考慮的因素。有些機(jī)械在起動(dòng)時(shí)負(fù)載力矩就和額定轉(zhuǎn)速時(shí)一樣大，這類的例子象卷?yè)P(yáng)機(jī)等起重設(shè)備?？偟膩?lái)說(shuō)，要考慮下列各問(wèn)題： 啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩，適當(dāng)?shù)臋C(jī)械特性曲線； 啟 動(dòng)電流； 動(dòng)的操作應(yīng)該很方便；所用的 啟 動(dòng)設(shè)備應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)； 啟 動(dòng)過(guò)程中的功率損耗應(yīng)盡可能的少。由上面可以看出，對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求是不同的，須看負(fù)載的特性，電網(wǎng)的情況等因素而定。起動(dòng)電流太大的影響是：一方面將影響電源的電壓 ，太大的起動(dòng)電流將產(chǎn)生較大的線路壓降，使得電源電壓在起動(dòng)時(shí)下降，特別當(dāng)電源容量較小時(shí)電壓降更多，可能影響電源上其它電機(jī)的運(yùn)行。 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)特性的另一個(gè)問(wèn)題是起動(dòng)電流，在起動(dòng)時(shí)電流的大小可以用等值電路來(lái)求得。慣量大得機(jī)械，起動(dòng)就較慢。根據(jù)力矩平衡關(guān)系可以得出，為了保證能順利加速到額定轉(zhuǎn)速，在整個(gè) 啟動(dòng)過(guò)程中 ，必須保持正的加速度，也就要求電動(dòng)機(jī)的電磁力矩 T 在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中大于 共 頁(yè) 第 11 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 負(fù)載的制動(dòng)力矩 TL。設(shè)啟動(dòng) 轉(zhuǎn)矩 為 Tst，為了機(jī)組能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，必須大于拖動(dòng)機(jī)械在 n=0 時(shí)的靜負(fù)載力矩 TL加上靜摩擦阻力。 4） 啟動(dòng)過(guò)程中功率損耗越小越好 。 2） 一定大小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩前提下，啟動(dòng)電流越小越好 。 空載或輕載啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)能力為 1～ ，一般的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)能力為 ～，在重負(fù)荷下啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，要求有大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，故啟動(dòng)能力可達(dá) ～ 3。 c．當(dāng) U1 、 f1一定 時(shí) （ x1+x‘ 2） 越大， Tst就越大。 共 頁(yè) 第 10 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 將 s=1 帶入 得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 可見(jiàn)初始啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst具有以下特點(diǎn)： a． 在給定的定子頻率及三相交流異步電機(jī)參數(shù)的條件下， Tst 與電壓 U1 的平方成正比。把最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱作過(guò)載系數(shù) λ，它是表示電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力的一個(gè)參數(shù)。電動(dòng)機(jī)的額定 轉(zhuǎn)矩可根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌的額定功率和額定轉(zhuǎn)速用公式來(lái)求得。 電動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)，作用在軸上的有兩種轉(zhuǎn)矩，一種是電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩 T，一種是生產(chǎn)機(jī)械作用在軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL（其它如摩擦轉(zhuǎn)矩忽略不計(jì) ） ，當(dāng) T=TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)便以某種相應(yīng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng) T＞ TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)則提高轉(zhuǎn)速；當(dāng) T＜ TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)將降低轉(zhuǎn)速。因此，稱 sm為臨界轉(zhuǎn)差率。當(dāng) ssm時(shí)，隨 T的增加 s 也增大，轉(zhuǎn)速下降，機(jī)械特性曲線 n=f（ T） 的斜率為負(fù)； ssm時(shí)，隨 T 增大， s 減小， n 升高，機(jī)械特性曲線的斜率為正。此時(shí)電動(dòng)機(jī)不進(jìn)行幾點(diǎn)能量轉(zhuǎn)換。 共 頁(yè) 第 9 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線 如上圖三相異步電機(jī)的機(jī)械特性曲線有三個(gè)特殊點(diǎn)，即圖中的 A、 B 及 C 三點(diǎn)。m)作單位，旋轉(zhuǎn)角速度 ω 用弧度 /秒 (rad/s)作單位時(shí)，輸出功率 P2的單位是瓦特。如圖 2 所示： 額定轉(zhuǎn)矩 TN對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率即額定轉(zhuǎn)差率 sN 最大轉(zhuǎn)差率 Tm對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率即臨界轉(zhuǎn)差率 sm 當(dāng)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩 T2 用牛 三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 T是由載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受電磁力的作用而產(chǎn)生的，它使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 T可以用電磁功率 PM和同步角速度 ω1表示，即 共 頁(yè) 第 8 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊