降压起动控制电路设计优化

【交流与讨论】

衡量异步电动机起动性能的好坏有很多方面，如起动过程的平滑性、起动时间等，但最主要的是：在保证足够大的起动转矩的前提下，起动电流越小越好。

任务一中介绍的是异步电动机最简单的起动方法——直接起动（全压起动），即起动时用刀开关、接触器等电器元件将电动机的定子绕组直接接到电源上。直接起动时，起动电流很大，一般可达到额定电流值的4～7倍。这样大的起动电流，一方面使电源和线路上产生很大的压降，耗能增大，同时影响其他用电设备的正常运行。另一方面电流很大将引起电动机发热，尤其是频繁起动时，电动机很可能因过载而无法工作。

采用湿法生产陶瓷成形原料的工艺中，要用到很多大型设备，如球磨机、泥浆搅拌机等，而这些设备往往是整个陶瓷生产厂安装功率最大，能耗最多的设备，在这些设备的电气控制中常采用降压起动方式来改善设备的起动性能，提高起动效率，增强节能效果。

降压起动的目的在于减小起动电流，以减小供电线路因电动机起动引起的电压降。但当电动机转速上升到接近额定转速时，需将电动机定子绕组电压恢复到额定电压，使电动机进入正常运行状态。

一、异步电动机Y-Δ降压起动控制电路

凡名牌标明Δ接法的三相鼠笼型异步电动机，均可采用Y-Δ降压起动的方法。

（注：Y起动电流仅为Δ运行电流的1/3。）

异步电动机Y-Δ降压起动的方法是：起动时，电动机的定子绕组先作Y连接，待电动机转速上升到接近电动机额定转速时，将定子绕组的接线改为Δ连接，电动机进入全压正常运行状态。

（一）按钮控制异步电动机Y-Δ降压起动电路

按钮控制异步电动机Y-Δ降压起动电路中的低压电器有隔离开关、熔断器、交流接触器、热继电器、按钮和接线端子排。

图1.2.7　按钮控制异步电动机Y-Δ降压起动电路

控制电路如图1.2.7所示。

图1.2.8　按钮控制异步电动机Y-Δ降压起动电路实物接线图

（1）Y形接法起动电动机

合上隔离开关Q→合上主电路熔断器FU1→合上控制回路熔断器FU2→按下起动按钮SB1→电源L3相→熔断器FU2→热继电器FR动断触点→停止按钮SB3动断触点→Y形起动按钮SB1动合触点→

电源L1/L2相（N极）→ 控制电路①②接通→接触器KM1和KM2线圈得电→

（2）转换电动机以Δ形接法运行

按下Δ形运行按钮SB2→

停止按钮SB3动断触点→接触器KM1动合触点→Δ形运行按钮SB2动合触点→接触器KM2动断触点→接触器KM3线圈→电源L1/L2相（N极）→控制电路③接通→接触器KM3线

（3）电动机正常停机

按下停止按钮SB3→控制电路①③断开→接触器KM1和KM3线圈断电释放→接触器KM1和KM3的3个主触点同时断开→电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动。

（二）时间继电器控制异步电动机Y-Δ降压起动电路

时间继电器控制异步电动机Y-Δ降压起动电路中的低压电器有隔离开关、熔断器、交流接触器、热继电器、按钮、时间继电器和接线端子排。

控制电路如图1.2.11所示。

（1）起动电动机

合上隔离开关Q→合上主电路熔断器FU1→合上控制回路熔断器FU2→按下起动按钮SB1→电源L3相→熔断器FU2→热继电器FR动断触点→停止按钮SB3动断触点→Y形起动按钮SB1动合触点→

时间继电器KT计时时间到→(www.xing528.com)

（3）电动机正常停机

按下停止按钮SB2→控制电路①②③④断开→接触器KM1、KM3线圈断电释放→接触器KM1和KM3的3个主触点同时断开→电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动。

【信息提示】

三相笼型异步电动机采用Y-Δ降压起动，设备简单、经济，可频繁操作。但起动时，起动转矩只有全压运行时的1/3，且起动电压不能按实际需要调节，故这种起动方法只适用于空载或轻载起动的场合。

目前，手动按钮操作和时间继电器自动切换的Y-Δ起动器均有现成产品。

随着晶闸管整流和变频技术的迅速发展，采用变频器起动或电子式软起动器是现在比较通用的一种节能的起动方法，它可消除电动机起动、停止过程中的电流冲击，减小电网容量，避免电机起动时的机械冲击，保护电机和负载，是传统Y-Δ起动、自耦降压起动器的替换产品。

图1.2.9　电子式软起动器

图1.2.10　变频器

图1.2.11　时间继电器控制异步电动机Y-Δ降压起动电路

图1.2.12　时间继电器控制异步电动机Y-Δ降压起动电路实物接线图

二、异步电动机自耦变压器降压起动控制电路

自耦变压器降压起动是利用自耦变压器将降低的电压加到电机定子绕组上，使电机在低于额定电压下起动，以减小起动电流。等电机转速达到或接近额定转速时，通过操作机构甩开自耦变压器，使电机在额定电压下正常运行。为了满足不同的要求，自耦变压器一般都设有0.65、0.80两组电压抽头。

图1.2.13　自耦变压器外形图和原理图

异步电动机自耦变压器降压起动控制电路中的低压电器有隔离开关、熔断器、交流接触器、热继电器、自耦变压器、按钮、时间继电器、中间继电器、信号灯和变压器。

图1.2.14　异步电动机自耦变压器降压起动控制电路

控制电路如图1.2.14所示。

（1）接通电源

合上隔离开关Q→合上主电路熔断器FU1→合上控制回路熔断器FU2→电源L3相→熔断器FU2→变压器T→中间继电器KA动断触点→接触器KM1动断触点→电源L1/L2相（N极）→指示灯HL1亮，表明电源电压正常。

（2）起动电动机

按下起动按钮SB2→电源L3相→熔断器FU2→热继电器FR动断触点→停止按钮SB1动断触点→起动按钮SB2动合触点

（3）电动机正常停机

按下停止按钮SB2→控制电路①②③④断开→接触器KM1.KM3线圈断电释放→接触器KM1和KM3的3个主触点同时断开→电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动。

图1.2.15　异步电动机自耦变压器降压起动控制电路实物接线图

【信息提示】

自耦变压器控制异步电动机降压起动的方法适用于电动机容量较大（可达300KW），且正常工作时为星形联结的电动机，其主要缺点是自耦变压器价格较贵，且不允许频繁起动。

一般工厂常用的自耦变压器降压起动是采用成品的起动补偿器。这种起动补偿器有手动和自动操作两种形式。手动操作的补偿器一般由自耦变压器、保护装置、触点系统和手动操作机构等组成；自动操作的补偿器则由接触器、自耦变压器、热继电器、时间继电器和按钮等组成。