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两个老电工的星三角之争,大家快来评评理~

 长风石皮浪 2022-08-26 发表于湖北
技成培训
电工A:

星三角降压启动需要三个接触器,一个主电路接触器,一个星启动接触器,一个三角形运行接触器。最好用时间继电器控制延时,另外主电路接触器要加热过载继电器用来保护电机。星三角降压启动只适用于正常运行为三角形接线的电机。

首先我们看下电机的内部绕组,三相异步电机内部有三个绕组,有星和三角形两种接法。

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星型就是三个绕组的尾端连到一起,三角形是三个绕组首尾连接。

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接线的时候要把这三个连接片去掉。

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注意看主线部分的接线,最好用黄绿红三色线。

从上图我们可以看出,刚开始1号接触器和3号接触器同时吸合,由于三号接触器上端是短接到一起的,三个点接为一点,这一个点连接电机的W2,U2,V2,正好是星型接法,这个点叫中性点。星型启动降低了电压,减小了电流,电机启动很轻松。当启动以后,3号接触器断开,2号接触器吸合,1号是主电源接触器,一直保持吸合状态。1号接触器和2号接触器吸合以后,电机的三个绕组就成了三角形接法,电机就可以全电压正常运行。

下面我们看下完整的接线:

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这个就是完整的接线。


热过载继电器和主电源接触器连接,三相相序相同,上图黄绿红为主线部分,黑色线为二次线控制线部分。


做星三角启动的电机有两个重要的特性:星型启动电流和启动转矩均变成额定电流的三分之一。

热过载继电器和主电源接触器连接,三相相序相同,上图黄绿红为主线部分,黑色线为二次线控制线部分。

做星三角启动的电机有两个重要的特性:星型启动电流和启动转矩均变成额定电流的三分之一。

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可以看出启动时电流很小。


因此星三角启动适用于对电动机启动力矩无严格要求但又要限制启动电流的条件。


所以不能一概而论以电机功率的大小来确定是否采用星三角启动,如果启动时负载过重,由于启动转矩降为额定转矩的三分之一,有可能会带不动电机,一般在启动时负载轻,运行时负载重的情况下采用星三角启动。如果电机启动电流过大,会造成电网电压波动,这种情况下也要用星三角启动。


下图注意看时间继电器的接线:

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因此星三角启动适用于对电动机启动力矩无严格要求但又要限制启动电流的条件。

所以不能一概而论以电机功率的大小来确定是否采用星三角启动,如果启动时负载过重,由于启动转矩降为额定转矩的三分之一,有可能会带不动电机,一般在启动时负载轻,运行时负载重的情况下采用星三角启动。如果电机启动电流过大,会造成电网电压波动,这种情况下也要用星三角启动。

注意时间继电器的接线,讲得很简单。

电工B:

要想弄清楚这些问题,我们首先要复习一下一些电工基础理论。

请看下图,我们先了解一下不同连接方式中三相负载电路的相电压与线电压、相电流与相电流之间的关系。

从图中我们知道,如果以目前我国大量使用的三相四线制低压(TN)供电系统(即所谓的市电)来说,当负载不变,星形接法时加在负载两端的相电压是线电压的根号3分之一;而角形接法时加在负载两端的相电压等于线电压。

同一个负载,星形接法时流过负载的相电流电流等于线电流;而角形接法时流过负载的相电流则为线电流的根号3分之一(注意理解这里的表述方法与下图表述方法的区别,别思维混乱了,因为两者的意思是一样的,仅是表述方法不同)。

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接下来再复习一下基尔霍夫节点电流定律,请看下图。从图中我们知道,流过任何一个节点的电流,总是恒等于从该节点流出的电流[也可以说各分支路电流的代数和(交流电为矢量和)等于0],也就是说,电流不会在节点中积累。

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我们再看看常见的三相鼠笼式异步电动机内部绕组的星形连接和角形连接,请看下图。这是标准的连接方式,作为一个合格的电工作业人员必须要掌握的基本知识之一,理解它们的原理以后,在今后的生产实践中我们就可以灵活地应用和维护我们的设备,使设备更好的为生产服务。

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接下来就要开始对星/三角降压启动电路进行分析,请看下面的图。图中左边第一个主控制电路是标准的星/三角降压启动主控制电路,是一个通用电路。而左侧和下侧的辅助控制电路中,第一个是传统的标准的通用辅助控制电路;第二、第三个是现在社会上流传的辅助控制电路之一;第四个是我对电路进行标准化整理后的辅助控制电路;第五个是经过我标准化整理后的辅助控制电路。

注意:所谓的标准化整理是按相关标准规定重新绘画,并不是完全彻底地按标准要求绘画,这样工作量太大,而且用于讨论就没有必要,只要大家看得懂就行了,请理解。

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我们首先看标准的星/三角降压启动主控制电路,当KMY闭合后就构成星形降压启动。根据前面开始的相电压、线电压、相电流、线电流之间关系的理论和节点电流定律的理论论述,我们知道KMY构成的星点(可以称为零点或中性点),会有电流通过KMY的主触点流入由导线构成的星点,而且流入星点的电流等于线电流。

由于三角形连接的负载(这里指电动机的三相绕组)中,每相负载两端承受的电压是线电压(即380V),即相电压等于线电压。

当我们改成星形连接后(负载与输入电压不变),每相负载两端承受的电压是原电压的根号3分之一(即220V),那么流过每相负载的电流仅是原(角形连接)电流的1/3,这就是降压启动的原理。

由于星形连接的相电流等于线电流,也就是说,流过KM(主接触器)主触点的电流与流过KMY(封星接触器)主触点的电流是相同的。因此,不管是否同步闭合或分断,两个接触器主触点所产生的弧光都是一样的,不存在两者同步闭合时产生的弧光会比不同步闭合时所产生的弧光大的说法。

因此,只要正确选择(选型)和使用合格的接触器,正常情况下不会出现接触器动作时因弧光造成触点严重烧蚀或粘连的可能。

但是,在生产实践中,通常设计是KMY先于KM闭合,这样做的目的是延长KMY触点的使用寿命,降低运行成本。原理是KM是按角形运行电流选择的,而KMY是按星形连接电流选择的,如果KMY先于KM闭合,就不会有启动弧光产生(星/角转换分断时仍然会有的),这样启动时的弧光由比KMY参数规格高的KM来承受,总比由低规格参数的KMY来承受好得多。

如果设计时把KMY在星/角转换时先断开KM后再断开KMY最好(因为分断时的弧光比闭合时的弧光要大得多),但这样会造成辅助控制电路结构复杂化和经济成本增加,有时反而得不偿失。

再看KM△角形连接接触器。由于角形连接时流过KM△主触点的电流是相电流,等于线电流的根号3分之一,一般来说为了安全可靠,是按线电流来选择。这是因为在转换过程中弧光可能会较大,容易烧蚀接触器触点。当然了,如果KM△先于KM闭合,KM△就可以按相电流(线电流的根号3分之一)来选择,但这样会使控制电路结构复杂,设备制造成本不但没有降下来,弄不好还得不偿失。

对星/三角降压启动主电路的分析总结:只要正确选择各接触器的型号规格和合格的产品,正常情况下接触器触点的烧蚀问题不应该成为问题,认为KM和KMY同步动作会造成弧光很大的认识是一种误解。

现实中出现弧光很大的原因很多,但主要的是星/角转换时间的设置不妥当,又或者负载过重,启动时间不足过早转换造成的;有些是电动机本身质量问题或者平常维护不够,运行电流变大造成的;还有些是电动机带病运行或者设计不合理致使电动机长期过载运行造成的,当然也不排除设计或者维修过程中选用的接触器型号、规格、质量不符合要求造成的。

另外也请大家注意,星/三角降压启动是有一定的适用范围的,并不是一定就比别的降压启动方式好。因为星/三角降压启动的启动电流是全压启动电流的1/3,所以,启动力矩也仅为原启动力矩的1/3,只适用于轻载或者空载的启动设备上(水泵或空压机之类设备必须关闭进/出水阀门或放空压缩空气罐的空气再启动星/三角降压启动电机)。

对于重载启动的设备来说,启动时间超过30秒以上(特别是超过1分钟)对电动机和供电线路影响很大(特别是供电变压器容量不足时更甚)。因此,负载较重(或者功率越大)的电动机,采用其他的启动方式[如自耦降压启动、延边三角形降压启动、定子串联电抗器(或电阻)降压启动、软启动器降压启动、变频器变频启动等],要根据具体实际情况进行选择启动方式。

所以,认为星/三角降压启动比其他降压启动方式要优秀很多是一种错误的认识;认为不论什么设备,只要采用降压启动的,都一律采用星/三角降压启动方式的更是一种错误的选择方法(星/三角降压启动的优点在于结构简单,体积小)。

下面接着讨论星/三角降压启动辅助控制电路。辅助控制电路简称控制电路,是对被控制的对象按工艺要求进行控制的电路。在上图的五种控制方式中,除了第四种外,控制方式是大同小异,仅是电路结构不同,第四种控制方式与前三种相反,最后一种是在前三种控制电路中增加了角形转换接触器的延时功能。

第一个控制电路是传统的、标准的控制电路,它是先封星(KMY)后主接触器(KM)才闭合为主电路供电降压启动,启动完成后转为角形运行,时间继电器退出运行。这个电路具有电路结构简单而又符合安全可靠性运行的特点。

第二和第三个控制电路与第一个控制电路类同,都是先封星后供电降压启动,启动完成后时间继电器退出运行。区别在于电路结构复杂了一点,增加了一些双重连锁触点,具有比第一个控制电路更加安全可靠的特点。特别是第二个控制电路,触点使用的最多,虽然安全可靠性增加很多,但维修难度也增加很多。

第四个是设计的电路。对于这个电路,我个人认为不是很合理和完善。虽然增加了双重连锁功能,但主接触器KM先于封星接触器KMY闭合,封星接触器KMY经常在弧光下动作,始终比不上先封星后通电降压启动好。虽然无伤大雅,但相对于先封星来说,后封星使接触器KMY的触点总比先封星的触点寿命要短得多(多一倍的带弧光工作)。

时间继电器KT长期参与运行是该电路的硬伤。我们知道,元器件经常通电参与运行总比不参与运行寿命要短得多,而且耗电也会增多。俗话说“多个香炉就多个鬼”,你时间继电器KT长期参与运行,说不定什么时候给你在运行中出故障,影响了设备的使用效率,增加运行和维修成本。

第五个是提供的电路。虽然在运行动作上与前面三个类同,具有先封星后通电和时间继电器不参与运行功能,但利用并联电容C延长角接接触器KM△的闭合有点画蛇添足——多余。而且该延时功能仅在直流供电的控制电路才起作用,在交流电路中反而没有作用,甚至是一个多余而累赘的东西。不知什么时候给你击穿或者漏电了造成故障。要知道,直流电路中电感的反向峰值电压是额定电压的四至五倍以上。

好了,关于星/三角降压启动电路的分析就到这里。关于主接触器KM接在相绕组电路中的优劣分析早已有讨论过,这里不再重复。

来源:工控论坛,版权归原作者所有

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