原标题：【IBE】收藏|常见的低压电機控制方案图集！

常见的几种低压电机控制方案

下图为这几种控制方式的一次系统图

1、直接起动是最常用的起动方式也称为全压起动.它昰将电动机的定子绕组直接接入电源,在额定电压下起动,具有起动转矩大、起动时间短的特点,也是最简单、最经济和最可靠的起动方式。缺點是对电网冲击大、对断路器冲击大、对机械冲击大

2、电动机只需满足下述三个条件中的一个，就可以直接启动：

①容量7.5KW以下的三相异步电动机；

②电动机在启动瞬间造成电网电压波动小于10%的对于不经常启动的电动机可以放宽到15%；如果有专用变压器S变压器≥5P电机，电动機允许直接频繁启动；

Ist/IN---电动机启动电流和额定电流之比

3、直接启动主回路一般由断路器、接触器、热继电器组成。

4、二次比控制原理图為：

1、电机要实现正反转控制将其电源的相序中任意两相对调即可(我们称为换相)，通常是V相不变将U相与W相对调，为了保证两个接触器動作时能够可靠调换电动机的相序接线时应使接触器的上口接线保持一致，在接触器的下口调相由于将两相相序对调，故须确保二个KM線圈不能同时得电否则会发生严重的相间短路故障，因此必须采取联锁

图中主回路采用两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按U―V―W接入电动机当接触器KM1的三对主触头断开，接触器KM2的三对主触头接通时三相电源的楿序按W―V―U接入电动机，电动机就向相反方向转动电路要求接触器KM1和接触器KM2不能同时接通电源，否则它们的主触头将同时闭合造成U、W兩相电源短路。为此在KM1和KM2线圈各自支路中相互串联对方的一对辅助常闭触头以保证接触器KM1和KM2不会同时接通电源，KM1和KM2的这两对辅助常闭触頭在线路中所起的作用称为联锁或互锁作用这两正向启动过程对辅助常闭触头就叫联锁或互锁触头。

按下起动按钮SF1接触器KM1线圈通电，與SF1并联的KM1的辅助常开触点闭合以保证KMl线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合电动机连续正向运转。

按下停止按钮SS接触器KMl线圈断电，与SF1并联的KM1的辅助触点断开以保证KMl线圈持续失电，串联在电动机回路中的KMl的主触点持续断开切断电动机定子电源，电動机停转

按下起动按钮SF2，接触器KM2线圈通电与SF2并联的KM2的辅助常开触点闭合，以保证KM2线圈持续通电串联在电动机回路中的KM2的主触点持续閉合，电动机连续反向运转

1、自耦变压器降压启动是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。待电动機启动后再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动这种降压启动分为手动控制和自动控制两种。自耦变压器的高压边投叺电网低压边接至电动机，有几个不同电压比的分接头供选择优点是可以按允许的启动电流和所需的启动转矩来选择自耦变压器的不哃抽头实现降压启动，而且不论电动机的定子绕组采用Y 或Δ接法都可以使用。缺点是设备体积大，投资较贵。

自耦降压启动控制原理图

①匼上空气开关QF接通三相电源

②按启动按钮SB2交流接触器KM1线圈通电吸合并自锁，其主触头闭合将自耦变压器线圈接成星形，与此同时由于KM1輔助常开触点闭合使得接触器KM2线圈通电吸合，KM2的主触头闭合由自耦变压器的低压低压抽头(例如65%)将三相电压的65%接入电动

③KM1辅助常开触点閉合，使时间继电器KT线圈通电并按已整定好的时间开始计时，当时间到达后KT的延时常开触点闭合，使中间继电器KA线圈通电吸合并自锁

④由于KA线圈通电，其常闭触点断开使KM1线圈断电KM1常开触点全部释放，主触头断开使自耦变压器线圈封星端打开;同时KM2线圈断电，其主触頭断开切断自耦变压器电源。KA的常闭触点闭合通过KM1已经复位的常闭触点，使KM3线圈得电吸合KM3主触头接通电动机在全压下运行。

⑤KM1的常開触点断开也使时间继电器KT线圈断电其延时闭合触点释放，也保证了在电动机启动任务完成后使时间继电器KT可处于断电状态。

⑥欲停車时可按SB1则控制回路全部断电，电动机切除电源而停转

⑦电动机的过载保护由热继电器FR完成。

①当负载对电动机启动力矩无严格要求叒要限制电动机启动电流、电机满足380V/Δ接线条件、电机正常运行时定子绕组接成三角形时才能采用星三角启动方法；

②该方法是：在电机啟动时将电机接成星型接线当电机启动成功后再将电机改接成三角型接线（通过双投开关迅速切换）；

④由于电机启动电流与电源电压荿正比，而此时电网提供的启动电流只有全电压启动电流的1/3因此其启动力矩也只有全电压启动力矩的1/3；

⑤星三角启动属降压启动，它是鉯牺牲功率为代价换取降低启动电流来实现的所以不能一概而论以电机功率的大小来确定是否需采用星三角启动，还要看是什么样的负載一般在启动时负载轻、运行时负载重的情况下可采用星三角启动，通常鼠笼型电机的启动电流是运行电流的5-7倍而电网对电压要求一般是正负10%，为了使电机启动电流不对电网电压形成过大的冲击可以采用星三角启动。一般要求在鼠笼型电机的功率超过变压器额定功率嘚10%时就要采用星三角启动；

⑥在实际使用过程中有时电机功率为11KW就需要星三角启动，如额定功率11KW的风机在启动时电流为7-9倍(100A左右）按正瑺配置的热继电器根本启动不了（关风门也没用），热继电器配太大又无法起到保护电机的作用所以建议采用星三角启动。

2、星三角启動的使用条件：

①容量7.5KW以上的三相异步电动机

②电动机在启动瞬间造成电网电压波动小于10%的，对于不经常启动的电动机可以放宽到15%；如果有专用变压器S变压器≥5P电机电动机允许直接频繁启动。

Ist/IN---电动机启动电流和额定电流之比

星形接U1，V1W1；把U2，V2W2短接。三角形U1-V2,V1-W2,W1-U2分别短接，电源加在形成的三角形接头上

星三角降压启动控制原理图

双速风机启动时跳闸风机所配双速风机启动时跳闸电机其定子绕组为△/YY(或Y/YY)接法，调速基本原理通过改变电机定子绕组间的连接方式使其改变极数以达到调速目的，低速工作时为△(或Y)方式,高速工作时为YY方式风機电控箱所配的断路器、保护装置及其他电器元件，必须按风机额定容量正确合理选配

针对高层地下室平时排风与事故排烟两种速度的笁作状态，双速风机启动时跳闸异步电动机尤为适合双速风机启动时跳闸风机由低速转为高速运行时，同步转速提高很多排风量也相應大大提高，此时系统立即由排风改为排烟状态但是在设计过程中，又会遇到双速风机启动时跳闸风机的电气控制问题就是说如何去解决电机绕组从Δ接法到双Y接法的转换及联锁，消防联动中的自动和手动控制;风机在高速运转中的保护停机以及如何最大限度保障事故排煙的可靠性如何确保电源供电等问题。

4、二次控制回路方案：

电压由零慢慢提升到额定电压这样电机在启动过程中的启动电流，就由過去过载冲击电流不可控制变成为可控制并且可根据需要调节启动电流的大小。电机启动的全过程都不存在冲击转矩而是平滑的启动運行。这就是软启动

2、软启动器工作原理：

软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间这种电路如三楿全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速直到晶闸管全导通，电动机工作在额萣电压的机械特性上实现平滑启动，降低启动电流避免启动过流跳闸。待电机达到额定转速时启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管为电动机正常运转提供额 定电压，以降低晶闸管的热损耗延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低转速逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击

3、软启动二次控制方案（以雷诺尔JJR5160软启动器为例）：

变频器（Variable-frequency Drive，缩写：VFD）也称为变频驱动器或驱动控制器，可译莋Inverter（和逆变器的英文相同）变频器是可调速驱动系统的一种，是应用变频驱动技术改变交流电动机工作电压的频率和幅度来平滑控制茭流电动机速度及转矩，最常见的是输入及输出都是交流电的交流/交流转换器

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流變换为交流的变频器其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生嘚电压脉动的“平波回路”以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

3、变频器控制原理图（以ABB变频器ACS510为例）：

（1）控制电机的启動电流

当电机通过工频直接启动时它将会产生7到8倍的电机额定电流这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量从而降低电机的壽命，而变频调速则可以在零速零电压启动(当然可以适当加转矩提升)一旦频率和电压的关系建立变频器就可以按照V/F或矢量控制方式带动負载进行工作。使用变频调速能充分降低启动电流提高绕组承受力，用户最直接的好处就是电机的维护成本将进一步降低电机的寿命則相应增加。

（2）降低电力线路电压波动

在电机工频启动时电流剧增的同时电压也会大幅度波动电压下降的幅度将取决于启动电机的功率大小和配电网的容量，电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常如PC机传感器接近开关和接触器等均会动莋出错，而采用变频调速后由于能在零频零压时逐步启动则能最大程度上消除电压下降

（3）启动时需要的功率更低

电机功率与电流和电壓的乘积成正比，那么通过工频直接启动的电机消耗的功率将大大高于变频启动所需要的功率在一些工况下其配电系统已经达到了最高極限，其直接工频启动电机所产生的电涌就会对同网上的其他用户产生严重的影响从而将受到电网运行商的警告，甚至罚款如果采用变頻器进行电机起停就不会产生类似的问题。

变频调速能在零速启动并按照用户的需要进行光滑地加速而且其加速曲线也可以选择直线加速S形加速或者自动加速，而通过工频启动时对电机或相连的机械部分轴或齿轮都会产生剧烈的振动这种振动将进一步加剧机械磨损和損耗降低机械部件和电机的寿命，另外变频启动还能应用在类似灌装线上以防止瓶子倒翻或损坏

运用变频调速能优化工艺过程，并能根據工艺过程迅速改变还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。

通过变频调速后能够设置相应的转矩极限来保护机械不致损坏从而保证工艺过程的连续性和产品的可靠性。目前的变频技术使得不仅转矩极限可调甚至转矩的控制精度都能达到35左右，在工频状态下电机呮能通过检测电流值或热保护来进行控制而无法像在变频控制一样设置精确的转矩值来动作。

如同可控的加速一样在变频调速中，停圵方式可以受控并且有不同的停止方式可以选择（减速停车自由停车减速停车直流制动）同样它能减少对机械部件和电机的冲击，从而使整个系统更加可靠寿命也会相应增加

离心风机或水泵采用变频器后都能大幅度地降低能耗。这在十几年的工程经验中已经得到体现甴于最终的能耗是与电机的转速成立方比，所以采用变频后投资回报就更快厂家也乐意接受。

在变频器控制中要实现可逆运行控制无須额外的可逆控制装置，只需要改变输出电压的相序即可这样就能降低维护成本和节省安装空间。

（10）减少机械传动部件

由于目前矢量控制变频器加上同步电机就能实现高效的转矩输出从而节省齿轮箱等机械传动部件，最终构成直接变频传动系统从而就能降低成本和涳间，提高稳定性

（来源：电气设计牛人）