三相异步电动机起动控制技术优化

异步电动机有直接起动和减压起动两种起动方式。

1.直接起动控制电路

对于控制要求不高的简单机械，如小型台钻、砂轮机、冷却泵等都直接用开关起动，如图2-15所示。对于中小型卧式车床主电机都采用接触器直接起动线路，如图2-4所示。

图2-15 用开关直接起动线路

2.减压起动控制电路

较大容量（大于10kW）的笼型异步电动机因起动电流较大，不允许用全压直接起动，应采用减压起动控制。有时为了减小起动时对机械设备的冲击，即便是允许采用直接起动的电动机，也往往采用减压起动。

减压起动时，先降低加在电动机定子绕组上的电压，待起动后再将电压升高到额定值，使之在正常电压下运行。由于电枢电流和电压成正比，所以降低电压可以减小起动电流，这样不致在电路中产生过大的电压降，减少对线路电压的影响。

三相笼型异步电动机常用的减压起动方法有：定子串电阻（或电抗器）减压起动、星-三角（-△）减压起动、自耦变压器减压起动及延边三角形减压起动。

（1）-△减压起动控制电路

在正常运行时，电动机定子绕组连成三角形，起动时联结成星形，起动即将完毕再恢复成三角形。这种减压起动方法简单、经济，可用在操作较频繁的场合，但其起动转矩只有全压起动时的1/3，适用于空载或轻载场合。

图2-16是用于13kW以下电动机的起动电路。图2-17是用于13kW以上电动机的起动电路。

下面分别对这两种起动电路进行介绍。

图2-16 13kW以下电动机的起动电路

图2-17 用于13kW以上电动机的起动电路

图2-16中，按下起动按钮SB2，KM1、KT线圈同时通电吸合并自锁，KM1主触点闭合接入电源，电动机接为星形，减压起动。当时间继电器KT动作，KM1线圈断电释放，切断电动机电源；KT上延时闭合的常开触点闭合，使KM2线圈通电并自锁，KM2的主触点将电动机定子接为三角形，常闭触点KM2断开，使KT断电，KM1线圈重新通电吸合，电动机三角形运行。

图2-17中，按下SB2，KM1、KT、KM3线圈同时通电吸合自锁，星形减压起动，当KT动作，KM3线圈断电释放，KM2线圈通电吸合，电动机三角形联结，进入正常运行。

使用-△减压起动控制电路时应注意以下两点：

1）起动时定子绕组联结，正常运行时定子绕组△联结。

2）为方便接线，定子绕组的抽头排列顺序已对调。

3）起动转矩小，仅为额定值的1/3；转矩特性差（起动转矩下降为原来的1/3）。(www.xing528.com)

（2）定子串电阻减压起动控制电路

图2-18是定子串电阻减压起动控制电路。电动机起动时在三相定子电路中串接电阻可降低绕组电压，起动后再将电阻短路掉，电动机即可在全压下运行。这种起动方式由于不受电动机接线方式的限制，设备简单，因而得到广泛应用。机床中常用这种串接电阻的方法限制点动调整时的起动电流。

合上电源开关QS，接入三相电源，按下SB2，KM1、KT线圈得电吸合并自锁，电动机串电阻R减压起动，当电动机转速接近额定值时，时间继电器KT动作，其延时闭合的常开触点闭合，KM2线圈得电并自锁。KM2主触点短接电阻R，KM2的常闭触点断开，使KM1、KT线圈断电释放，电动机经KM2主触点在全压下进入稳定正常运转。

图2-18 定子串电阻减压起动控制电路

（3）自耦变压器减压起动控制电路

电动机自耦变压器减压起动是将自耦变压器一次侧接到电网上，起动时定子绕组接在自耦变压器二次侧上。这样，起动时电动机获得的电压为自耦变压器的二次电压。待电动机转速接近电动机额定转速时，再将电动机定子绕组接在电网上，使电动机在额定电压下正常运转。这种减压起动适用于较大容量电动机的空载和轻载起动。起动转矩可以通过改变不同抽头来获得。自耦变压器减压起动控制电路如图2-19所示。

图2-19所示电路中，按下SB2，KM1、KT线圈同时得电并自锁，KM1主触点闭合，电动机定子绕组经自耦变压器二次侧供电开始减压起动。当KT动作，使接触器KM1线圈断电，KM1主触点断开，将自耦变压器从电网上切除；同时使接触器KM2线圈得电，电动机直接接到电网上，全压运行。

自耦变压器减压起动的特点是起动转矩大（60%、80%抽头），损耗低，但设备庞大成本高。起动过程中会出现二次涌流冲击，适用于不频繁起动、容量在30kW以下的设备中。

笼型异步电动机起动方法比较见表2-1。

图2-19 自耦变压器减压起动控制电路

表2-1 笼型异步电动机起动方法比较

（4）三相绕线转子异步电动机的起动控制

三相绕线转子异步电动机调速、起动性能好，其转子绕组可通过铜环经电刷与外电路电阻相接，以减小起动电流，提高转子电路功率因数和起动转矩，故适用于重载起动场合，如不可逆轧机、起重运输机、高炉料车卷扬等。

按绕线转子起动过程中串接装置不同分串电阻起动和串频敏变阻器起动电路，转子串电阻起动又分为按时间原则和电流原则控制两种。下面仅介绍按时间原则控制转子串电阻起动电路。图2-20为按时间原则控制转子串电阻起动电路。

电路分析：按下SB2，KM1、KT1线圈得电，电动机转子接入三段电阻起动；当KT1延时到，KM2得电，短接电阻R1，KT2得电；当KT2延时到，KM3得电，短接电阻R2，KT3得电；KT3延时到，KM4得电，短接电阻R3，电动机起动过程结束。

以上介绍了星-三角减压起动、定子串电阻（或电抗器）减压起动、自耦变压器减压起动，随着电力电子技术、计算机技术的发展，已经生产出各种性能优越的软起动器，能按要求平滑起动，彻底地解决了起动电流冲击问题，不过价钱稍高。

图2-20 按时间原则控制转子串电阻起动电路