三相异步电动机降压启动控制.doc

2.2.1三相异步电动机降压启动控制

一、鼠笼异步电动机直接起动
直接起动是一种简单、可靠、经济的起动方法，但电动机起动电流Ist为额定电流IN的4~7倍。过大的起动电流一方面会造成电网电压显著下降，直接影响在同一电网工作的其他电动机及用电设备正常运行；另一方面电动机频繁起动会严重发热，加速线圈老化，缩短电动机的寿命。
直接起动的条件：（只需满足下述三个条件中的一条即可）
1.容量在7.5KW以下的三相异步电动机均可采用。
2.电动机在启动瞬间造成的电网电压降不大于电源电压正常值的10%，对于不经常启动的电动机可放宽到15%。
3.可用经验公式粗估电动机是否可直接启动，如果电动机的启动电流倍数（Ist/IN）小于下式右边的数值时，可直接启动。

直接起动的特点：优点是所需启动设备简单，启动时间短，启动方式简单、可靠，所需成本低。缺点是对电动机及电网有一定冲击。
二、鼠笼异步电动机的降压启动
容量小的电动机才允许采取直接起动，容量较大的笼型异步电动机因起动电流较大，一般都采用降压起动方式来起动。
降压启动：指利用启动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行启动，待电动机启动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运转，由于电流随电压的降低而减小，所以降压起动达到了减小启动电流的目的。但同时，由于电动机转矩与电压的平方成正比，所以降压启动也将导致电动机的启动转矩大大降低。因此，降压启动需要在空载或轻载下启动。
常见的降压起动的方法有定子绕组串电阻(或电抗)降压启动、星形—三角形降压启动、自耦变压器降压启动和使用软起动器等。常用的方法是星形—三角形降压起动和使用软起动器。
1.定子绕组串接电阻降压启动控制
（1）定子绕组串接电阻降压启动的方法定子绕组串接电阻降压启动是指在电动机启动时，把电阻串接在电动机定子绕组与电源之间，通过电阻的分压作用，来降低定子绕组上的启动电压，待启动后，再将电阻短接，使电动机在额定电压下正常运行。这种降压启动的方法由于电阻上有热能损耗，如用电抗器则体积、成本又较大，因此该方法很少用。这种降压启动控制线路有手动控制、接触器控制、时间继电器控制等。
（2）定子绕组串接电阻降压启动控制线路
电动机启动电阻的短接时间由时间继电器自动控制。

串电阻降压启动控制线路
线路工作原理分析：

停止时，按下SB2，控制电路失电，电动机M失电停转。

（a）工作原理示意图1

（b）工作原理示意图2串电阻（电抗）降压启动控制线路原理示意图
（a）工作原理示意图1（b）工作原理示意图2
2.定子串自耦变压器（TM）降压启动控制
（1）自耦变压器降压启动的方法
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。待电动机启动后，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。
接线：自耦变压器的高压边投入电网，低压边接至电动机，有几个不同电压比的分接头供选择。
特点：设自耦变压器的变比为K，原边电压为U1，副边电压U2=U1/K，副边电流I2（即通过电动机定子绕组的线电流）也按正比减小。又因为变压器原副边的电流关系I1=I2/K，可见原边的电流（即电源供给电动机的启动电流）比直接流过电动机定子绕组的要小，即此时电源供给电动机的启动电流为直接启动时1/K2倍。由于电压降低为1/K倍，所以电动机的转矩也降为1/K2倍。
自耦变压器副边有2～3组抽头，如二次电压分别为原边电压的80%、60%、40%。
自耦变压器降压启动优点：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同抽头实现降压启动，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：设备体积大，投资较贵。
（2）自耦变压器降压启动控制线路
自耦变压器降压启动控制线路如下图所示。

定子串自耦变压器降压启动控制线路
线路工作原理分析：

（a）自耦变压器降压启动控制工作原理示意图1
（b）自耦变压器降压启动控制工作原理示意图2
自耦变压器降压启动控制线路原理示意图
（a）工作原理示意图1（b）工作原理示意图2
3.星形—三角形(Y-△)降压启动控制
星形—三角形(Y-△)降压启动控制动画演示
（1）星形—三角形(Y-△)降压启动的方法
星形—三角形降压启动是指电动机启动时，把定子绕组接成星形(Y)，以降低启动电压，限制启动电流；待电动机启动后，再把定子绕组改接成三角形(△)，使电动机全压运行。只有正常运行时定子绕组作三角形(△)联接的异步电动机才可采用这种降压启动方法。
电动机启动时，接成星形，加在每相定子绕组上的启动电压只有三角形接法直接启动时的，启动电流为直接采用三角形接法时的1/3，启动转矩也只有三角形接法直接启动时的1/3。所以这种降压启动方法，只适用于轻载或空载下启动。星形—三角形降压启动的最大优点是设备简单，价格低，因而获得较广泛的应用。缺点是只用于正常运行时为Δ接法的电动机，降压比固定，有时不能满足启动要求。
（2）星形—三角形(Y-△)降压启动控制线路
控制线路及电路组成：
三相异步电动机的Y—Δ降压启动控制线路如下图所示，它主要有以下元器件组成：

三相异步电动机的Y—Δ降压启动控制线路

①起动按钮SB2：手动按钮开关，可控制电动机的起动运行。
②停止按钮SB1：手动按钮开关，可控制电动机的停止运行。
③主交流接触器KM1：电动机主运行回路用接触器，起动时通过电动机起动电流。
④Y形连接的交流接触器KM3：用于电动机起动时作Y形连接的交流接触器，起动结束后停止工作。
⑤Δ形连接的交流接触器KM2：用于电动机起动结束后恢复Δ形连接作正常运行的接触器。
⑥时间继电器KT：控制Y—Δ变换起动的起动过程时间（电动机起动时间），即电动机从起动开始到额定转速及运行正常后所需的时间。
⑦热继电器FR：三相电动机的过载保护。
线路工作原理分析：

（a）电动机的Y—Δ降压启动控制工作原理示意图1

（b）电动机的Y—Δ降压启动控制工作原理示意2
三相异步电动机的Y—Δ降压启动控制线路原理示意图
（a）工作原理示意图1（b）工作原理示意2