电动机星三角降压启动各电流的推导公式,及交流接触器选用实例

星三角启动是比较常用的降压启动方式,启动电流是全压启动的1/3,由于启动设备的成本低应用比较广泛。而接触器的选用于星三角的转换有很多朋友了解的不太清楚,下面来给大家介绍下电流怎么算,接触器怎么选,我们以22KW鼠笼型三相异步电动机举例。

额定功率 Pe:22KW

额定电压 Ue:380V

功率因数 cosφ :0.8

电动机效率 η :90%

连接方式:三角形连接△

启动方式:星三角降压启动

三角形连接时的电流计算

额定电流Ie=Pe/√3Ue*cosφ*η=22/√3*0.38*0.8*0.9=46.4A

三角形连接时的额定电流为线电流,线电流是相电流的√3倍

但是很多朋友不知道这个√3怎么来的,下面给大家推导一下

电动机星三角降压启动各电流的推导公式,及交流接触器选用实例

由上图可知流过每相绕组的电流为相电流 Iab,Ibc,Ica

根据基尔霍夫KCL定律:流进一个节点的电流等于流出的电流

可列式 Ia+Ica=Iab

线电流Ia=Iab-Ica

做相量图Ia=Iab+(-Ica)

根据向量图可以算出Ia超前Iab的角度φ为30度,即可算出Ia=2*Iab*cos30°=√3*Iab

相电流是线电流的的1/√3倍,即 Iab=46.4/√3=26.8A

星形连接时的电流计算

由于我们不知道电动机每相的阻抗,所以单独计算星型连接时的电流不好计算,但是我们可以通过对比三角形连接时的电流,推导出他们之间的关系,然后来计算星型连接的电流。

星形连接线电流计算


电动机星三角降压启动各电流的推导公式,及交流接触器选用实例


电动机星三角降压启动各电流的推导公式,及交流接触器选用实例

星形连接时的相电流I*计算,设电动机每相绕组阻抗为Z

由欧姆定律可知相电流 Ia*=Ua/Z Ua为相电压

相电压Ua=Uab/√3 可以推导出 Ia*=Uab/√3Z


星形连接的相电流等于线电流

三角形连接线电流公式

电动机星三角降压启动各电流的推导公式,及交流接触器选用实例

电动机星三角降压启动各电流的推导公式,及交流接触器选用实例

三角形连接时的相电流Iab=Uab/Z

三角形线电流是相电流的√3倍 Ia=√3Uab/Z

星型连接的线电流和三角型连接时线电流的比值

Ia*/Ia=(Uab/√3Z)/(√3Uab/Z)=1/3

所以星形连接线电流是三角形线电流的1/3

星形连接时的线电流计算 I*=46.4/3=15.5A

星三角降压启动交流接触器的选用

电动机星三角降压启动各电流的推导公式,及交流接触器选用实例

交流接触器的选用原则:接触器额定电流大于等于电动机的负荷计算电流;接触器的接通电流应大于负荷的启动电流;分断电流应大于负荷运行时需要分断的电流。

上图的动作顺序为KM1-KM2先动作,然后启动完成后KM2断开,KM3接通。

KM2流过的电流为星形连接时的电流15.5A,由于电动机直接启动电流一般为4~7倍,我们取最大值7倍验算,约为倍额定电流110A。如果选用AC-3类接触器,接通和分断电流是10倍的额定电流。接触器的额定电流I≥I*且10I≥110A,按规范选择18A的也可以,但是KM2在断开后KM3会立刻吸合,如果在断开时接触器一次触头有拉弧,会发生KM2机械结构已复位此时KM3吸合,而KM2的主触头的电弧还没熄灭,此时KM3吸合会有弧光短路的危险,应选大一级的接触器来保证其灭弧能力,所以KM2应选择不小于25A AC-3型接触器。

KM3流过三角形连接的相电流为26.8A。但是KM3接通时KM2已经断开,电动机线圈已经失电,由于惯性电动机转子还在运转,此时电动机就相当于一个发电机会有感应电动势出来,而惯性是在衰弱的,感应电动势的相位跟电网相位最大会相差180度,会叠加出很高的电压,而导致KM3在接通时会有瞬间15~20倍左右的冲击电流,所以KM3的接触器要比其他的要大,这也是很多断路器在切换时会有瞬时跳闸的原因。接触器额定电流I≥Ia且10I≥15Ia,

所以KM3应选不小于50A AC-3的接触器。

KM1上的电流跟KM3一样,需要流过星形启动时的线电流和三角形启动的相电流,取最大的为26.8A,虽然KM1在降压启动和运行阶段都处于吸合状态,但是我们也要预防在星角切换时发生故障断开的可能,所以KM1接触器应按照KM3配置。

电动机星三角降压启动各电流的推导公式,及交流接触器选用实例


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