三相异步电动机起动控制电路优化方案

三相笼型异步电动机有直接起动和减压起动两种方式。直接起动简单、可靠、经济。但由电工学知道，三相笼型异步电动机的直接起动电流是其额定电流的4～7倍。因此，功率大的电动机直接起动时，过大的起动电流会导致电网电压显著下降，从而影响同一电网上其他电器的正常工作。

一般容量在10kW以下或其参数满足式（2-2）的三相笼型异步电动机可采用直接起动，否则必须采用减压起动。

式中 I_st—电动机的直接起动电流（A）；I_N—电动机的额定电流（A）；S—变压器容量（kV·A）；P—电动机额定功率（kW）。

减压起动是指：利用起动设备或线路，降低加在电动机定子绕组上的电压来起动电动机。减压起动可达到降低起动电流的目的，但由于起动转矩与每相定子绕组所加电压的平方成正比，所以减压起动的方法只适用于空载或轻载起动。

1.直接起动控制电路

（1）手动直接起动电路

对小型台钻、冷却泵、砂轮机和风扇等，可用封闭式开关熔断器组、开启式开关熔断器组、转换开关直接控制三相笼型异步电动机的起动和停止，如图2-32所示。

上述直接起动电路虽然所用电器少、线路简单，但在起动、停车频繁时，使用这种手动控制方式既不方便，也不安全，因此目前广泛采用按钮、接触器等电器来控制。

（2）接触器直接起动控制电路

中小型普通车床、摇臂钻床、牛头刨床等的主电动机，一般可采用接触器直接起动，如图2-33所示。

图2-32 电动机的直接起动电路

图2-33 接触器直接起动控制电路

图2-33中，SB1为停止按钮，SB2为起动按钮，热继电器FR作过载保护，熔断器FU1、FU2作短路保护。

该起动电路的工作原理是：按下按钮SB2，接触器线圈KM得电，其主触头闭合，电动机得电运转；按下按钮SB1，线圈KM失电，其主触头断开，电动机失电停止。

由图可知，按下按钮SB2，接触器线圈KM得电，其主触头闭合的同时，其辅助常开触头也闭合，即使SB2断开，闭合的辅助触头也能保持KM线圈一直处于得电状态，这种电路称为“自锁电路”。这种自锁电路不但能保证电动机持续运转，而且还具有欠电压和失电压（零压）保护作用。

欠电压保护是指：当线路电压下降到某一数值时，接触器线圈两端的电压会同时下降，接触器的电磁吸力将会小于复位弹簧的反作用力，动铁心被释放，带动主、辅触头同时断开，自动切断主电路和控制电路，电动机失电停止，避免电动机欠电压运行而损坏。

失电压（零压）保护是指：电动机在正常工作情况下，由于外界某种原因引起突然断电时，能自动切断电源；当重新供电时，电动机不会自行起动。这就避免了突然停电后，操作人员忘记切断电源，来电后电动机自行起动，而造成设备损坏或人身伤亡的事故。

2.减压起动控制电路

（1）定子电路串电阻减压起动

在电动机起动时，在三相定子电路中串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，起动结束后再将电阻切除，使电动机在额定电压下正常运行。正常运行时定子绕组接成（星形）联结的笼型异步电动机，可采用这种方法起动。图2-34所示为这种起动方式的电路图。(www.xing528.com)

图2-34 定子绕组串电阻减压起动电路

工作原理：合上隔离开关QS，按下按钮SB2，KM1线圈得电自保，其常开主触头闭合，电动机串电阻起动，KT线圈得电；当电动机的转速接近正常转速时，到达KT的整定时间，其常开延时触头闭合，KM2线圈得电自保，KM2的常开主触头KM2闭合将R短接，电动机全压运转。

减压起动用电阻一般采用ZX1、ZX2系列铸铁电阻，其阻值小、功率大，可允许通过较大的电流。两图不同之处在于：

1）控制电路1中KM2得电，电动机正常全压运转后，KT及KM1线圈仍然有电，这是不必要的。

2）控制电路2利用KM2的动断触头切断了KT及KM1线圈的电路，克服了上述缺点。

电路工作原理如下：

首先合上电源开关QS。

（2）-△减压起动控制电路

这种方式的原理是：起动时把绕组接成联结，起动完毕后再自动换接成△（三角形）联结而正常运行。凡是正常运行时定子绕组接成△（三角形）联结的笼型异步电动机，均可采用这种减压起动方法（该方法也仅适用于这种接法的电动机）。图2-35所示为用两个接触器和一个时间继电器自动完成-△转换的起动控制电路。

由图2-35可知，按下SB2后，接触器KM1得电并自锁，同时KT、KM3也得电，KM1、KM3主触头同时闭合，电动机以联结起动。当电动机转速接近正常转速时，到达通电延时型时间继电器KT的整定时间，其延时动断触头断开，KM3线圈断电，延时动合触头闭合，KM2线圈得电，同时KT线圈也失电。这时，KM1、KM2主触头处于闭合状态，电动机绕组转换为三角形连接，电动机全压运行。图中把KM2、KM3的动断触头串联到对方线圈电路中，构成“互锁”电路，避免KM2与KM3同时闭合，引起电源短路。

在电动机-△起动过程中，绕组的自动切换由时间继电器KT延时动作来控制。这种控制方式称为按时间原则控制，它在机床自动控制中得到广泛应用。KT延时的长短应根据起动过程所需时间来整定。

图2-35 异步电动机-△减压起动控制电路

（3）自耦变压器减压起动控制电路

正常运行时定子绕组接成联结的笼型异步电动机，还可用自耦变压器减压起动。电动机起动时，定子绕组加上自耦变压器的二次电压，一旦起动完成就切除自耦变压器，定子绕组加上额定电压正常运行。

自耦变压器二次绕组有多个抽头，能输出多种电源电压，起动时能产生多种转矩，一般比-△起动时的起动转矩大得多。自耦变压器虽然价格较贵，而且不允许频繁起动，但仍是三相笼型异步电动机常用的一种减压起动装置。图2-36所示为一种三相笼型异步电动机自耦变压器减压起动控制电路。

图2-36 三相笼型异步电动机自耦变压器减压起动控制电路

其工作过程是：合上隔离开关QS，按下SB2，KM1线圈得电，自耦变压器为联结，同时KM2得电并自动保持，电动机减压起动，KT线圈得电并自动保持；当电动机的转速接近正常工作转速时，到达KT的整定时间，KT的常闭延时触头先打开，KM1、KM2先后失电，自耦变压器Ｔ被切除，KT的常开延时触头后闭合，在KM1的常闭辅助触头复位的前提下，KM3得电并自动保持，电动机全压运转。

电路中KM1、KM3的常闭辅助触头的作用是防止KM1、KM2、KM3同时得电使自耦变压器Ｔ的绕组电流过大，从而导致其损坏。