电动机起动控制电路详解

电动机起动是指电动机的转子由静止状态变为正常运转状态的过程。笼型交流异步电动机起动时的起动电流很大，约为额定值的4～7倍，过大的起动电流一方面会引起供电线路上很大的压降，影响线路上其他用电设备的正常运行；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。为此，电动机起动过程中最关键的是限制起动电流问题。常用的起动控制电路有全电压起动电路和减压起动电路。

1.全电压起动电路

由经验公式，当I_st/I_N≤（3/4+P_S/4P_N）时，中小型电动机可全电压直接起动。式中，I_st为电动机起动电流（A）；I_N为电动机额定电流（A）；P_S为电源容量（kVA）；P_N为电动机额定功率（kW）。图3-7为两种全电压直接起动控制电路。

（1）开关点动电路

图3-7a为开关点动，即按下开关，电动机转动，带动生产设备运动；断开开关，电动机停转，生产设备就停止运动。适用于小型设备，如风机、电钻等。使用中要注意选用负开关、电动机功率不能过大和操作方法（单手背向开关）。

（2）按钮和接触器长动电路

图3-7b和图3-7c为按钮和接触器组成的最基本的“起-保-停”电路，又称连续工作（长动）电路。当按下起动按钮SB2时，接触器KM的线圈通电，其主控触点KM吸合，电动机起动，此时辅助触点KM也吸合；此时即使松开起动按钮，接触器KM线圈通过其辅助触点可以继续保持其通电，维持其吸合状态，电动机继续转动。这种利用接触器自身的触点来使其线圈保持长期通电的环节、叫“自锁（保）环节”。要停车时，按下停车按钮SB1，接触器KM的线圈失电，主触点断开，电动机失电停转。

图3-7 两种全电压直接起动控制电路

（3）既可点动又可长动电路

生产设备常常需要试车；如机床设备又常需要调整对刀，刀架、横梁、立柱也常需要快速移动等，此时需要“点动”；正常工作时又需要长动。长动与点动的主要区别就在于接触器KM能否自锁。

既能点动又能长动的电路如图3-8所示。图3-8a用按钮来实现：按SB2为长动，按SB3为点动；图3-8b用开关来实现：SA合上为长动，SA打开为点动；图3-8c用中间继电器来实现：按SB2为长动，按SB3为点动。其共同点是能自保的即为长动；不能自保的即为点动。

2.减压起动电路

由于大容量异步电动机起动电流很大，会引起电网电压降低，使电动机转矩减小，甚至起动困难，而且还会影响其他设备的正常工作。常采用减压起动控制电路以限制起动电流和对电网及设备的冲击。常用的减压起动电路有以下几种：

（1）自耦变压器减压起动电路。

（2）定子回路串电阻减压起动电路。

（3）-△减压起动电路。

（4）延边△减压起动电路（需厂方提供特殊电动机，已不使用）。

（5）电动机的软起动控制。

图3-8 既可点动又可长动电路

下面分别介绍几种电路的基本原理。

（1）自耦变压器减压起动电路

自耦变压器减压起动电路如图3-9所示。

图3-9 自耦变压器减压起动电路

它的特点是当按下起动按钮SB2时，接触器KM1首先闭合，电动机M经自耦变压器减压起动；经过预定的时间后，接触器KM2闭合，切除自耦变压器T，电动机M全压运行。

（2）定子回路串电阻减压起动电路

定子回路串电阻减压起动电路如图3-10所示。

它的控制特点是当按下起动按钮SB2时，接触器KM1首先闭合，电动机M串电阻减压起动；经过预定的时间后，接触器KM2闭合，切除串电阻R，电动机M全压运行。

（3）三相异步电动机-△减压起动电路电路

三相异步电动机-△减压起动电路如图3-11所示。

图3-10 定子回路串电阻减压起动控制电路

图3-11 三相异步电动机-△减压起动电路

KT为得电延时型时间继电器。在正常运行时，电动机定子绕组是连接成三角形的，起动时把它连接成星形，起动完成后再恢复成三角形。从主回路可知KM1和KM3主触点闭合，使电动机接成星形，并且经过一段延时后KM3主触点断开，KM1和KM2主触点闭合再接成三角形，从而完成减压起动，而后再自动转换到正常速度运行。

控制电路的工作过程是：按下SB₂，首先KM₃得电，接着KM₁得电自保，电动机接起动。同时，KM₃的常闭触点断开，禁止KM₂得电（互锁）；此时KT得电，开始计时。延时一定时间后，KT延时动断触点断开，KM₃失电，电动机起动过程结束；KM₃的常闭触点复位闭合，使KM₂得电，电动机切换到△接运行；同时KM₂的常闭触点断开，禁止KM₃得电，实现互锁。

上述3种减压起动电路所控制的目的都是为了限制起动电流过大，当然采用电流控制更科学更理想。但为了使电路简单、经济、实用，通常都采用时间控制来代替电流控制。这里要注意的是：图3-9和图3-10中的KM1和KM2、图3-11中KM2和KM3不得同时得电。

（4）电动机的软起动控制(www.xing528.com)

交流异步电动机软起动技术成功地解决了起动时电流大、电路电压降大、电力损耗大以及对传动机械带来破坏性冲击力等问题。交流电动机软起动装置对被控制电动机既能起到软起动，又能起到软制动作用。

交流电动机软起动是指电动机在起动过程中，装置输出的电压按一定规律上升，加在被控电动机上的电压由起始电压平滑地升到全电压，其转速随控制电压变化而发生相应的变化，即由零平滑地加速至额定转速的全过程，称为交流电动机软起动。

交流电动机软制动是指电动机在制动过程中，装置输出电压按一定规律下降，被控电动机电压由全电压平滑地降到零，其转速相应地由额定值平滑地减至零的全过程。

1）交流电动机软起动装置具有如下的功能特点：

①起动过程和制动过程中，避免了运行电压、电流的急剧变化，有益于被控制电动机和传动机械，更有益于电网的稳定运行。

②起动和制动过程中，实施晶闸管无触点控制，装置使用寿命长、故障事故率低、通常免检修。

③集相序、断相、过热、起动过电流、运行过电流和过载的检测及保护于一身，节电、安全、功能强。

④能实现以最小起始电压（电流）获得最佳转矩的节能效果。

2）交流电动机软起动装置系列产品介绍

①JTRQ系列交流电动机软起动器。JTRQ系列软起动器是微电脑全数字自动控制的交流电动机软起动器，采用双向晶闸管输出，利用晶闸管的输出随着触发脉冲宽度的变化而变化的软特性实现控制，适用于普通的笼型感应电动机软起动和软制动的控制。JTRQ系列技术数据见表3-3。

表3-3 JTRQ系列技术数据

JTRQ-A系列软起动器型号规格见表3-4。

表3-4 JTRQ-A系列软起动器型号规格

JTRQ系列交流电动机软起动器电气主电路和控制电路原理图如图3-12所示。

图3-12 TRQ系列交流电动机软起动器电气主电路和控制线路原理图

JTRQ系列软起动器控制板布置及端子说明如图3-13所示，端子及功能见表3-5。

图3-13 JTRQ系列软起动器控制板布置及端子说明

表3-5 JTRQ系列软起动器端子及功能表

②CDJR1系列数字式电动机软起动器。CDJR1系列数字式软起动器可应用在5.5～500kW交流电动机的起动及制动控制上。它可以替代-△起动、电抗器起动、自耦降压起动等老式起动设备，可应用于机床、冶金、化工、建筑、水泥、矿山、环保等工业领域中。

CDJR1系列数字式软起动器技术数据，见表3-6。

表3-6 CDJR1系列数字式软起动器技术数据

注：X为0～9数值，Y为0～F数字。

CDJR1系列软起动电气设备电路连接如图3-14所示。

图3-14 CDJR1系列软起动电气设备电路连接图

CDJR1系列软起动器基本电路框图如图3-15所示。它利用晶闸管可控制的输出特性来实现对电动机软起动的控制。当电动机起动之后，晶闸管退出，交流接触器投入。

图3-15 CDJR1系列软起动器基本电路框图

主电气电路和控制电路接线端子表见表3-7。

表3-7 主电气电路和控制电路接线端子表

可见，起动控制器有七个接线端，R、S、T通过空气断路器接入（无相序要求）。E端必须牢固接地，U、V、W为输出端与电动机连接。经试运转可通过换接R、S、T中任两端或换接，U、V、W任意两端改变电动机转向。