三相異步電動機控制電路分析

直接在線啟動電路的操作

直接在線啟動器或 DOL是一種簡單的機電系統，設計用于感應電機的開關和保護。

眾所周知，電機非常耗電，而這種高功耗是電機繞組吸收電流的結果。因此，電機消耗的電流越高，它消耗的功率就越高，產生的熱量也越高。這種熱量通常會通過輻射或直接接觸傳導散發到環境中。但在某些沒有適當通風或環境炎熱的情況下，電樞繞組可能會因過熱而燃燒。

因此需要嚴密監控電機繞組電流，避免大電流長時間流過。因此，為避免大電流長時間流過，電機通常配備各種類型的保護系統。

通常，驅動大功率負載的三相工業電機需要這些保護系統。而直接在線啟動器是一種為三相鼠籠式感應電動機提供過載保護的機構。

直接在線啟動器為三相異步電動機提供的主要功能有：

過流保護或短路保護。

過載保護。

隔離電機開關設置。

過流保護或短路保護：?DOL 啟動器由 MCCB（斷路器）和保險絲裝置組成，以在發生短路時斷開電機與電源的連接。

過載保護：?DOL 啟動器由一個機電裝置組成，如果電機過載或電機消耗的電流超過額定值，它將斷開電機與電源的連接。

隔離電機開關設置：?由于大功率電機很危險，因此 DOL 啟動器的設計方式允許客戶間接打開和關閉電機。

上述三個特性對于工業中使用的中低功率感應電機很重要。所以DOL starters很受歡迎并且被廣泛使用。

直接在線啟動工作

為避免混淆，我們將拆解原始 DOL 啟動器并討論其每個部分。

我們下面討論的直接在線啟動電路的內部結構只是為了了解工作原理，啟動器的原始設計可能會有所不同。

MCCB（塑殼斷路器）和 FUSE 部分：

上圖顯示了塑殼斷路器、熔斷器和電機之間的電路連接。DOL 啟動器的這一部分的基本功能是保護電機免受故障和短路的影響。

此處的 MCCB 將根據電機額定值進行選擇，如果連接或電機繞組出現任何故障，該 MCCB 將立即跳閘，將整個系統與主電源線斷開。MCCB 通常是整個系統的第一層保護層，如上圖所示。為了安全起見，這些也安裝在我們的家中。

電路中的保險絲存在于此處以保護電機和其他設備免受短路。如果發生任何短路，這些保險絲會立即熔斷并斷開電機與電源線的連接。此外，必須準確選擇保險絲額定值，以避免在運行期間發生不規則的熔斷。這可能發生在電機啟動期間出現大量浪涌電流的情況下，因此選擇適當額定值的保險絲很重要。

電磁接觸器部分：

在上圖中，顯示了接觸器設置的內部結構，它存在于三相直接在線啟動器中并連接到感應電動機。

這里三相電源通過三個常開金屬觸點“C1”、“C2”和“C3”連接到電機。所以在靜止條件下，電路中沒有電流流動，電機保持關閉狀態。同樣在此時，“ON BUTTON”將打開并且沒有電流流過線圈。

現在，如果我們按下“ON BUTTON”，那么這里的線圈會因為電流而被磁化，如下所示。

由于線圈在這里產生磁場，用彈簧懸掛的金屬塊將被吸引到線圈上并向它移動?，F在金屬塊在移動，整個接觸器裝置也將隨之移動，如圖所示。

由于這種運動，金屬觸點 C1、C2 和 C3 將使電源線和定子端子之間的開路端子短路，從而啟動電機。更簡單的說，當按鈕被按下后，電機會因為三相接觸器的動作而從電源獲得動力。同時，隨著三相接觸器的運動，彈簧會被拉伸，對金屬塊施加一個力，使其回到初始位置。

瞬時按下ON按鈕并松開后，線圈中本應為零的電流仍會流動，因為三相接觸器移動到最終位置后，電流將有另一條路徑流動。您可以在圖中看到為電流流過“SW”金屬觸點而形成的閉合電路。

因此，只需按一下“ON BUTTON”，三相接觸器就會在“SW”金屬觸點的幫助下自鎖，并保持三相電源與電機之間的連接。

現在，要停止電機，我們必須在上面的電路中添加另一個按鈕，如下所示。

這里的“OFF BUTTON”將作為靜止位置的短路，因此我們上面討論的電路的操作不會發生變化。但是一旦按下“OFF BUTTON”，電源線和線圈之間形成的回路就會斷開，導致流過線圈的電流變為零?，F在通過線圈的電流為零，線圈將開始自行消磁，一旦線圈完全失去磁化，三相接觸器就會由于拉伸彈簧施加的力而移回其初始位置。顯然，既然三相接觸器移回靜止狀態，電機的電源電壓就會斷開，從而導致轉子停止運動。

即使松開停止按鈕后，三相接觸器仍將保持靜止狀態，直到再次按下啟動按鈕使線圈充磁。因此我們可以得出結論，使用此設置，我們可以通過按下一個按鈕永遠打開電機，并通過按下另一個按鈕永遠停止電機。

過載保護部分：

過載保護部分的關鍵部分是圖中的G1、G2、G3三個線圈。這三個線圈與三相感應電動機串聯，承載與電樞繞組相同的電流。因此，每當電機從電源線獲取電力時，這三個繞組就會被磁化。每當它們被磁化時，固定在軸上的金屬環就會被線圈吸引。通常，這不會成為問題，但一旦電機過載，它就會變得突出。

因此，為了理解這部分的功能，讓我們考慮一下電機在一段時間之前打開并且過載?，F在電機負載很重，電樞繞組將從電源吸取大電流，從而間接嚴重磁化 G1、G2 和 G3 線圈。在這種強磁場的存在下，金屬環將克服彈簧的阻力，使其與各自的線圈對齊。一旦金屬環移動到最終位置，“OL 觸點”也將隨之移動以斷開“COIL-L”環路。

因此，重載電機的最終結果是電源線和“COIL-L”之間形成的電流環路斷開。我們可以在這里看到，這基本上與我們上面提到的按下停止按鈕的功能相同。這兩種情況的最終結果都是永遠關閉電機。

因此，電機過載將導致電源線斷開和電機關閉。

直接在線啟動控制電路

到現在為止，我們已經研究了這三個部分，每個部分都提供了一個特殊的功能。我們需要將這些部分連接在一起以形成一個 DOL 啟動器。

在這里您可以看到 Direct Online Starter 的最終內部結構。

最后的結論是：

MCCB-FUSE部分為電機提供短路和故障保護。

三相接觸器設置將提供簡單且安全的電機雙穩態切換。

OL 接觸器設置將保護電機免受過載燒毀。

直接在線啟動器的優點

最經濟和最便宜的啟動器：?在目前用于三相感應電動機的所有啟動器中，DOL 啟動器是最便宜和最經濟的。

操作簡單：?啟動器只有ON和OFF兩個按鈕和一個設置過載安全的旋鈕，操作簡單。

維修方便：?由于起動機內部結構簡單，工程師很容易發現故障并排除故障。

由于沒有啟動保護，固定有 DOL 啟動器的電機提供 100% 的啟動轉矩。

DOL 的尺寸很小，使其緊湊且可靠。

直接在線啟動器的缺點

由于沒有啟動保護，DOL 啟動器不限制啟動電流。

電機啟動期間不必要的高啟動扭矩。

僅適用于低端和中等功率電機。

由于沒有啟動保護，連接電機的電源線在電機啟動期間會出現電壓驟降。這種電壓波動可能會損害使用同一電源供電的其他電氣設備。

電機會受到影響電機壽命的熱應力。

由于電機啟動期間不必要的高啟動扭矩，電機上的機械應力會增加。

　　審核編輯：湯梓紅