三相异步电动机点动长动控制原理

学习情境二三相异步电动机的单向运行控制2.1三相异步电动机单向运行控制原理2.1.5三相异步电动机点动/长动控制原理1.三相异步电动机长动控制线路的识读三相异步电动机的连续运行控制电路如图2-57所示，在点动控制电路的基础上，在控制回路中增加了一个停止按钮SB1，还在启动按钮SB2的两端并接了接触器的一对辅助动合触点KM。图2-57三相异步电动机长动基本控制线路电路控制原理如下：首先合上电源开关QF。启动流程如图2-58所示。图2-58电动机启动流程停止流程如图2-59所示。用符号法分析如下：启动：SB2±——KM+自——M+停止：SB1±——KM－——M－图2-59电动机停止流程由此可以体会到并联在启动按钮SB2两端的接触器常开辅助触点，在接触器线圈得电后闭合，此时即使松开SB2，控制线路即接触器线圈回路也不会断电，电动机仍能继续运行。接触器的这个常开触点叫自锁触点。图2-57所示的长动控制线路具有以下两种电路保护形式：（1）短路保护：FU1保护主电路；FU2保护控制电路。（2）欠压保护与失压（零压）保护：当电源电压下降时，电动机的转矩将显著降低，影响电动机的正常运行，严重时会引起电动机堵转而烧毁，采用长动控制线路就可避免上述事故的发生。因为当电源电压低于接触器线圈额定电压85%左右时，接触器KM就释放了，主触点打开，自动切断主电路，可以达到欠压保护的目的。此外，在机床运行过程中，因某种原因短时停电而导致机床停车，一旦故障排除，恢复供电，若电动机会自行启动，很可能引起设备或人身事故。采用长动控制线路后，即使电源恢复供电，由于自锁触点已断开，电动机就不会自行启动，从而避免了可能出现的事故，达到失压保护的目的。除了以上几种情况以外，若电动机长期工作在过载状态下，也会导致电动机烧毁，所以还必须考虑到长期过载保护。图2-57的控制电路则不具备长期过载保护功能。若对图2-57作相应的改进，如图2-60所示。在主电路中串接入热继电器的热元件，同时将热继电器的动断触点串联到控制回路中，当电动机长时间过载后，热元件感测到后，随着发热增多，位移增大，热继电器动作，其动断触点可使KM线圈回路断开，KM主触点断开，电动机停转，从而达到过载保护的目的。图2-60具有过载保护的长动控制线路为什么电路中串接热继电器后就能起到过载保护？热继电器的结构和工作原理是怎样的？下面的内容将作详细的介绍。2.热继电器热继电器与电磁式继电器不同，它是根据被控对象的温度变化而动作的继电器，主要用来保护电动机的过载。电动机工作时允许短时过载，但长期过载、欠电压运行或缺相运行时，电动机的温升就会超过额定工作温升，导致绕组绝缘损坏，降低电动机的寿命，必须予以保护。而熔断器和过电流继电器只能保护电动机不超过允许的最大电流，并不能反映电动机的发热状况，因此，常采用热继电器进行过载保护。1）结构和工作原理（1）热继电器的结构

如图2-61所示为热继电器的结构示意图。它主要由发热元件、双金属片、触头和动作机构组成。发热元件1用镍铬合金丝等材料制成，直接串接在被保护的电动机的主电路内，它随电流I的大小和时间的长短而发出不同的热量，从而加热双金属片2。双金属片由两种不同膨胀系数的金属片碾压而成，右层为高膨胀系数的材料（如铜或铜镍合金），左层为低膨胀系数的材料（如瓦钢片）。双金属片2的一端固定，另一端为自由端，过度发热会向左弯曲。

(a)未过载时

(b)过载发热图2-61热继电器结构示意图1-发热元件；2-双金属片；3-推杆；4-温度补偿片；5-拨叉；6-调节弹簧；7-复位弹簧；8-复位按钮；9-调节螺钉；10-支架

（2）热继电器的动作原理当电动机过载时，通过发热元件1的电流使双金属片2向左弯曲，2推动推杆3，3带动，拨叉5作顺时针方向转动，从而使动断触点断开以切断电路，电动机得到保护。图中，感温元件4用做温度补偿，调节螺钉9用于整定动作电流热继电器由于其热惯性，电路短路时不能立刻切断电路，因此不能用做短路保护；电动机启动或短路时过载也不会导致热继电器动作，这种情况下只能采用能及时反映电动机温升变化的温度继电器作为过载保护。2）热继电器的型号热继电器的型号含义及图形符号如图2-62所示。（a）型号含义（b）热元件（c）动断触点图2-62热继电器的型号含义及图形符号热继电器有制成单个的（如常用的JR14型系列），也有和接触器制成一体一同安装在磁力起动器的壳体之内的（如JR14系列配QC10系列）。目前，一个热继电器内一般有两个或三个加热元件通过双金属片和杠杆系统作用到同一常闭触点上，如图2-63所示为JR14-20/2型的结构示意图。图2-63热继电器的外形（a）（b）（c）JR0、JRl、JR2和JRl5系列的热继电器均为两相结构，是双热元件的热继电器，可以用做三相异步电动机的均衡过载保护和定子绕组为Y连接的三相异步电动机的断相保护，但不能用做定子绕组为△连接的三相异步电动机的断相保护。JRl6和JR20系列热继电器均为带断相保护的热继电器，具有差动式断相保护机构。选择时主要根据电动机定子绕组的连接方式来确定热继电器的型号，在三相异步电动机电路中，对Y连接的电动机可选用两相或三相结构的热继电器，一般采用两相结构，即在两相主电路中串接热元件。但对于定子绕组为△连接的电动机必须采用带断相保护的热继电器。3）热继电器的参数和选择（1）主要参数①热元件额定电流：热元件能长期流过但刚好不致引起触

点动作的电流。②壳架额定电流：热继电器触点所允许通过的电流额定值。（2）主要参数的确定①热元件的额定电流IMN=（0.95～1.05）Ie（Ie为负载额定电流）。②壳架额定电流大于热元件额定电流。③选择二相或三相。Y连接的电动机，所以，可选二相或三相结构的热继

电器；△连接的电动机或在电源和负载显著不平衡、有断相可能时，应

选三相结构的热继电器。④断相保护。对于Y连接的电动机，可不选；对于△连接的电动机，一般

可选。

⑤安装方式。安装方式有插入式和独立安装式。插入式要与交流接触器配

合使用。【例2-3】

某380V电动机，额定功率7.5kW，△连接，试选择相应的热继电器。

解：选择JR16B系列热继电器，三相结构式，带断相保护，独立安装式。

负载额定电流Ie=2×7.5kW=15（A），则热元件额定电流为IMN=（0.95～1.05）Ie

=1×15=15（A）

查阅相关技术手册，取“16A”为热元件的额定电流。

壳架额定电流大于热元件额定电流，查表取“20A”，因此，所选热继电

器型号为JR16B-20/3D16。3.三相异步电动机点动/长动混合控制线路的识读在生产实际中，常遇到既要点动又要长动的控制线路。这些线路的主电路都是一样的，仅是控制线路的不同，如图2-64所示。(a)主电路

(b)用开关

(c)用复合按钮

(d)用中间继电器图2-64长动与点动控制线路图2-64分别为实现长动与点动的各个线路。图（b）是用手动开关SA实现长动与点动转换的控制线路（打开SA为点动，闭上SA为长动）；图（c）用按钮SB2实现长动，用SB3实现点动；图（d）是利用中间继电器KA实现长动与点动的控制线路（按SB2为长动，按SB3为点动）。（1）图2-64（b）是在长动控制线路的自保电路中串联一个开关SA，当SA打开时，按下SB2为点动操作；当SA合上时，按下SB2为长动操作。其工作原理用符号法表示如下：当SA－SB2±——KM±——M±

电动机点动当SA+启动：SB2±——KM+自——M+电动机长动

停止：SB1±——KM－——M－

其中：SA－及SA+分别表示断开和合上开关，SB2±及SB1±表示按下又释放按钮；KM±表示接触器线圈得电又失电，KM+自表示接触器线圈得电并自锁；M+及M－表示电动机启动与停止。（2）图2-64（c）是在长动控制线路的自保电路上增加一只复合按钮。按下SB3，常开触点接通了接触器线圈，而常闭触点触点切断了自锁回路，使其失去自锁功能而只有点动功能。放开SB3时，先断开常开触点，后闭合常闭触点，在这一过程中，接触器失电已使自保触点断开，接触器不可能继续得电，因此，SB3是点动按钮。电动机点动SB3±——KM±——M±电动机长动

启动：SB2±——KM+自——M+

停止：SB1±——KM－——M－（3）图2-64（d）是在控制回路中增加了一个点动按钮SB3和一个中间继电器KA（在控制电路中起信号传递、放大的作用，结构和工作原理与接触器相似，其典型型号JZ7相当一个最小的交流接触器）。按下SB2，中间继电器KA得电自保并使接触器KM得电，KM主触点闭合使电动机进入连续运行。按SB1可使KA和KM同时失电，使电动机停转；按下SB3，只能使KM得电，因其没有自保，所以是点动操作。电动机点动SB3±——KM±——M±电动机长动

启动：SB2±——KA+自——KM+——M+

停止：SB1±——KA－——KM－——M－

比较上述三种线路如下：（a）图比较简单，它是以开关的打开与闭合来区别点动与长动。由于启动都是用同一按钮SB2控制的，所以如果疏忽了开关操作，就会混淆长动与点动的作用。（b）图虽然将点动与长动按钮分开了，但当接触器铁芯因剩磁而发生缓慢释放时，就会有点动变长动的危险。例如，在释放SB3时，它的常闭触点应该是在KM自锁触点断开后才闭合，如果接触