电机降压起动方法及操作步骤

1.定子串电阻或电抗降压起动

1）接线图

图7.5.1所示，起动时在异步电动机的定子电路中串入对称电阻或电抗，当转速基本稳定时，再将它切除。

图7.5.1　定子串电阻或电抗降压起动接线图

2）操作步骤

首先合上电源开关（图中未画），其次将接触器KM1闭合，KM2断开，电动机定子串入电阻后起动。此时由于串联电阻上降落了部分电压，加在定子绕组上的端电压也就降低了，因此减小了起动电流。另外，调节起动电阻的rS大小就可以达到所需要限制的起动电流。最后待电动机转速上升后使接触器KM2闭合，电动机加上全电压运行。

3）特点

设K（K＞1）为所需降低起动电流的倍数，则降压时的起动电流为

如果认为在降低电压时电动机的参数仍然保持不变，由式（7.5.1）可知降低后的电压US应为

由于，所以降压时的起动转矩为

可见采用串联电阻限制起动电流时，起动转矩减少的程度要比起动电流来得严重。因此，这种方法只能用于轻载或空载起动的场合。由于在电阻上要消耗电能，且电动机功率越大，起动电阻上的损耗也越大，很不经济。因此，对于大功率和中等功率的笼型异步电动机常采用定子串电抗器降压起动，以减少起动时的能量损耗。串联电抗起动的接线原理如图7.5.2所示，起动时的操作步骤与串联电阻起动相同。

2.自耦变压器（起动补偿器）降压起动

1）接线图

自耦变压器降压起动原理如图7.5.3所示。自耦变压器的高压边接入电网，低压边接至电动机。一般有几个不同电压比的分接头可供选择。例如，使副边电压是原边的40%、60%、80%等。

图7.5.2　串联电抗起动的接线原理图

图7.5.3　自耦变压器降压起动原理图

2）操作步骤

首先闭合KM2和KM3，电网电压U1经自耦变压器降低为U2后加到电动机定子进行起动，此时从电网吸收的电流是I1，电动机的定子电流是当转速升高到一定数值时断开KM3，电动机按照串联电抗方式继续加速。最后闭合KM1，电动机加上全电压，在固有特性上继续加速直到稳定状态，起动过程结束。然后断开KM2，将自耦变压器从电网上切除。

3）特点

设自耦变压器的变比为K，即。在低压起动时，U1=U1N，U2=U1，因此降压倍数是：

这时，I2就是降压起动时电动机的定子电流，如果不考虑自耦变压器内阻抗的影响，则有

或

但是，这时从供电电源获得的电流并不是I2，而是I1。也就是说，I1才是自耦变压器降压起动时电源所提供的起动电流。为了和前面所讲的统一起来，把它写做即

因此，采用自耦变压器降压起动时，电压降低的比值是K，而起动电流降低的比值却是K2。至于起动转矩，它与电压的平方成正比，即：

这样一来，起动转矩和起动电流降低的比值相同，因而就像串联电阻降压那样，限于很轻的负载才能起动，所以自耦变压器广泛应用于功率较大的低压电动机作为降压起动。

常用的自耦变压器有QJ2和QJ3型两种，QJ2系列抽头分别为电源电压的55%、64%、73%；QJ3系列则分别为40%、60%、80%。在实际工作中可以根据具体情况选用适当的起动电压，以满足不同负载的需要。它的缺点是体积大，质量重，因而价格也就贵一些。

3.星形-三角形（Y-△）降压起动

1）接线图

星形-三角形降压起动只适用正常运行时定子绕组接成三角形的电动机。在起动时先将定子接成星形，起动完毕再接成三角形，接线原理如图7.5.4所示。(www.xing528.com)

图7.5.4　Y-△降压起动

2）操作步骤

首先闭合KM1和KM3，将定子绕组接成星形起动。当转速升高到一定数值时，断开KM3，闭合KM2，将定子绕组接成三角形，电动机继续加速到稳定状态，起动过程结束。由星形连接改为三角形连接时，KM3先断开、KM2后闭合的动作顺序是很重要的，如果KM2先闭合，就会造成电源短路。

3）特点

正常运行时，定子接成△形，其相电压U△等于线电压U1N；起动时，定子接成Y形，其相电压，因此电压降低的比值是，即

Y形连接时，相电流IY等于线电流I′S；△形连接时，相电流I△等于线电流IS的。又由于，所以，于是有：

与前述一样，起动转矩与电压的平方成正比，即

因此，星形-三角形降压起动的性质与自耦变压器降压起动一样，都能使起动转矩和起动电流所降低的比值相同，不过星形-三角形起动比值只能是“3”，它是不可调的。

星形-三角形起动靠改变定子绕组的接法来降低电压，初期投资少，具有简单、经济、可靠等优点。不足之处在于定子绕组必须引出6个出线端，这对于高压大型电动机来说是很困难的，因而只用于500V以下的低电压电动机起动。同时因降压比是固定的，有时不能满足起动的要求。

4.延边三角形起动

星形-三角形起动方法虽然简单，但它只能固定地把起动电流和起动转矩都降低到直接起动时的，不便于适应各种不同的情况。为了解决这个问题，人们在实践中创造了延边三角形起动方法，它是在星形-三角形起动的基础上发展而成的。运用这种起动方法时，三相定子绕组的每一相除首、尾两端外，中间还要抽出一个端头。运行时，定子绕组也接成△形，如图7.5.5（b）所示。起动时，则如图7.5.5（a）所示那样接线，各相绕组的后半段仍接成△形，前半段则按Y形连接，合起来像一个三边都延长一段的△形，所以称为延边三角形。这样，只有一部分绕组改成星形，因而起动电流和起动转矩可以少降低一些。因为此时每相绕组所承受的电压既不是电源的线电压，也不是电源的相电压，而是介于线电压和相电压之间的一个电压值。这个电压的大小，与绕组中抽头的位置有关。若星形部分绕组所占的比例越多，三角形部分绕组所占的比例就越少，则电压也就越低；反之，星形部分绕组所占的比例越少，三角形部分绕组所占的比例就越多，电压也就越高。例如，当抽头比例（Y形部分与△形部分绕组之比）是1∶1时，接到380V的电源上起动，实测电动机定子绕组的相电压为268V，相当于降低为70.5%的额定电压起动。当抽头比例是1∶2时，起动时实测电动机绕组的相电压为290V，相当于降低为76.3%的额定电压起动。可见，采用不同的抽头比例，就可以得到不同的起动电压，以适应不同的负载要求。

图7.5.5　延边三角形起动

延边三角形起动方法和其他降压起动方法一样，起动转矩都与电压的平方成比例地减小。该起动方法的缺点是定子绕组比较复杂，其要求必须在订货时提出，一旦电动机制成，中间抽头就不能随意切换了。

【例7.5.1】 一台三相笼型异步电动机的数据为：PN=75kW，U1N=380V，定子△连接，I1N=160A，nN=585r/min，，起动转矩倍数，过载能力β=2.0。车间变电所允许最大的冲击电流为700A，生产机械要求起动转矩不得小于800N·m，试选择起动方法。

【解】（1）使用直接起动，因为：

所以不能采用直接起动法。

（2）试用定子绕组串电阻起动。为了限制起动电流在700A内，取电流减小倍数为

因为：

所以有：

也不能采用此方法。

（3）试用Y-△起动。根据式（7.5.9）得

又根据式（7.5.10）得

起动电流虽然远比电源允许值小，但起动转矩不够，此法也不适用。

（4）试用自耦变压器降压起动。当采用抽头为电源电压的73%时，则有

根据式（7.5.6）得

同时根据式（7.5.7）可得

由于T′S和均符合要求，因此应该选用抽头比为73%的自耦变压器降压起动，即可满足负载起动的要求。