三相异步电动机起动控制电路

三相异步电动机起动控制电路
一、起动性能
起动转矩
起动转矩必须大于负载转矩，电动机才能拖动负载一起起动，而且两者差值越大，起动过程所需时间越少。

起动电流
因为起动电流远大于额定电流，很大的起动电流会引起输电线上电压降的增加，造成供电电压的明显下降，不仅影响同一供电系统中其他负载的工作，而且会延长电动机的起动时间。

此外在起动过于频繁时，还会引起电动机过热，在这两种情况下，就必须设法降低起动电流。

二、起动方法(一)
1、笼型异步电动机的起动方法
（1）直接起动
对容量较小，并且工作要求简单的电动机，如小型台钻、砂轮机、冷却泵的电动机可用手动开关在动力电路中接通电源直接起动. 一般中小型机床的主电动机采用接触器直接起动。

优点：电气设备少，线路简单，维修量小。

缺点：启动电流较大（4－7 ）IN ，电源变压器容量不够大而电动机功率较大时，直启将导致电源变压器输出电压下降，不仅会减小电动机本身启动转矩，还会影响同一供电线路中其他电气设备的正常工作（故较大容量电动机启动时需采用降压启动）
能够直接启动的电动机范围
①规定：电源容量在180kW以上，电动机功率7kW以下的三相异步电动机可采用直接启动。

（2）降压起动
容量大于10KW的笼型异步电动机直接启动时，起动冲击电流为额定值的4-7倍，故一般均需采用相应措施降低电压，即减小与电枢电压成正比的电枢电流，从而在电路中不至于产生过大的电压降。

优点：由于电流随电压的降低而减小，故减少了启动电流。

缺点：由于电动机转矩与电压的平方成正比，所以降压启动也将导致电动机的启动转矩大为降低。

因此降压启动要在空载或轻载状态下启动。

笼型异步电动机常用的降压启动方式：
定子绕组串电阻降压启动控制线路
自耦变压器降压启动控制线路
Y-△降压启动控制线路
绕线型异步电动机的起动方法
①转子电路串联电阻起动
②转子电路串联频敏变阻器起动
三、起动电路—定子串电阻降压起动控制
2、时间继电器自动控制线路
1）线路组成：用按钮、时间继电器、接触器来控制电动机串联电阻控制电路。

线路特点：用接触器KM2主触头代替了“手动控制串联电阻降压启动电路”中的开关QS2来短接电阻R，用时间继电器KT来控制电动机从降压启动到全压启动的时间，从而实现了自动控制 .
A图电动机进入正常运行后，KM1、KT始终通电工作，不但消耗了电能，而且增加了出现故障的几率。

若发生时间继电器触点不动作故障，将使电动机长期在降压下运行，造成电动机无法正常工作，甚至烧毁电动机。

B图KM2的线圈得电后，KM1的状态不影响电路的工作状态，但为了节省能源和增加电器的使用寿命，KM1和KT用KM1的动断辅助触头使其断开。

2.时间继电器控制串联电阻降压启动
通过分析，只要调整好KT触头动作时间，电动机由降压启动切换成全压运行的过程就能准确可靠自动完成。

启动电阻R：采用ZX1、ZX2系列铸铁电阻。

串电阻降压启动缺点：减小了电动机启动转矩，启动时电阻消耗功率较大。

若启动频繁，则电阻温度很高，对精密机床会产生一定影响。

三、起动电路——自耦变压器降压启动控制线路
自耦变压器降压启动：在电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。

待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运行。

优点：优点：启动电流较小；不受定子绕组接法的限制。

缺点：启动设备体积大，笨重。

价格高，维修不方便。

三、起动电路——星形-三角形降压起动控制线路
星形-三角形降压起动控制线路——优缺点
三相鼠笼式异步电动机采用Y—Δ降压启动的优点是定子绕组Y形接法时，启动电流为三角形接法时的1/3，因而启动电流特性好，线路较简单，投资少。

其缺点是启动转矩也相应下降为三角形接法的1/3，转矩特性差。

三、起动方法—延边△降压启动控制线路
启动时，把定子三相绕组的一部分联接成三角形，另一部分联接成星形，每相绕组上所承受的电压，比三角形联接时的相电压要低，比星形联接时的相电压要高，电动机延边三角形降压启动，待电动机启动运转后，再将绕组联接三角形，全压运行。

四、绕线转子异步电动机的起动控制电路
异步电动机的转子绕组，除了笼形以外还有绕线转子式，故称绕线转子异步电动机。

三相绕线转子异步电动机的优点是可以通过滑环在转子绕组中串接外加电阻和频敏变阻器，来达到减小起动电流、提高转子电路的功率因素和增加起动转矩的目的。

在一般要求起动转矩较高的场合，绕线式异步电动机得到了广泛的应用。

调节转子回路电阻的方法很多，有分段调节和连续调节两种。

分段调节有时间原则调节，电流原则调节，速度原则调节以及综合原则调节等。

连续调节有频敏变阻器、变阻器、水电阻器调节等多种方式。

串接在三相转子绕组中的起动电阻，一般都接成星形接线。

在起动前，起动电阻全部接入电路，在起动过程中，起动电阻被逐步地短接。

短接的方式有三相电阻平衡短接法和三相电阻不平衡短接法两种。

不平衡短接是每相的起动电阻轮流被短接，
平衡短接是三相的起动电阻同时被短接。

串接在绕线转子异步电动机转子回路中的起动电阻，无论采用不平衡或平衡短接法，其作用基本相同。

对于凸轮控制器，各对触头闭合顺序一般按不平衡短接法设计，
这样使得控制电路简单，采用不平衡短接法。

凡是起动电阻用接触器来短接时，全部采用平衡短接法。

（1）时间原则控制绕线型电动机转子串电阻的起动控制电路
上图为按时间原则控制绕线型电动机转子串电阻起动控制电路。

图中KM1～KM3为短接转子电阻接触器，KM4为电源接触器，KT1～KT3为时间继电器。

电路工作情况：合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM4线圈通电并自锁，KT1同时通电，KT1常开触头延时闭合，接触器KM1通电动作，使转子回路中KM1常开触头闭合，切除第一级起动电阻R1，同时使KT2通电，KT2常开触头延时闭合，KM2通电动作，切除第二级起动电阻R2，同时使KT3通电，KT3常开触头延时闭合，KM3通电并自锁，切除第三级起动电阻R3，KM3的另一副常闭触点断开，使KT1线圈失电，进而KT1的常开触头瞬时断开，使KM1、KT2、KM2、KT3依次断电子释放，恢复原位。

只有接触器KM3保持工作状态，电动机的起动过程结束，进行正常运转。

（2）电流原则控制绕线型电动机转子串电阻的起动控制电路
图为电流原则控制绕线型电动机转子串电阻的起动控制电路。

图中KM1～KM3为短接转子电阻接触器，R1～R3为转子电阻，KA1～KA3为电流继电器，KM4为电源接触器，KA4为中间继电器。

电路工作情况：合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，KM4线
圈通电并自锁，电动机定子绕组接通三相电源，转子串入全部电阻起动，同时KA4通电，为KM1～KM3通电作好准备。

由于刚起动时电流很大，KA1～KA3吸合电流相同，故同时吸合动作，其常闭触点都断开，使KM1～KM3处于断电状态，转子电阻全部串入，达到限流和提高的目的。

在起动过程中，随着电动机转速升高，起动电流逐渐减小，而KA1～KA3释放电流调节得不同，其中KA1释放电流最大，KA2次之，KA3为最小，所以当起动电流减小到KA1释放电流整定值时，KA1首先释放，其常闭触点返回闭合，KM1通电，短接一段转子电阻R1，由于电阻短接，转子电流增加，起动转矩增大，致使转速又加快上升，这又使电流下降，当降低到KA2释放电流时，KA2常闭触点返回，使KM2通电，切断第二段转子电阻R2，如此继续，直至转子电阻全部短接，电动机起动过程结束。

为了保证电动机转子串入全部电阻起动，设置了中间继电器KA4，若无KA4，当起动电流由零上升在尚未到达吸合值时，KA1～KA3未吸合，将使KM1～KM3同时通电，将转子电阻全部短接，电动机进行直接起动。

而设置了KA4后，在KM4通电后才使KA4通电，再使KA4常开触点闭合，在这之前起动电流已到达电流继电器吸合值并已动作，其常闭触点已将KM1～KM3电路断开，确保转子电阻串入，避免电动机的直接起动。

四、绕线转子异步电动机的起动控制电路
利用转子电路串电阻起动方法起动电动机时，在逐级切除电阻的过程中，起动电流和转矩呈阶跃变化，电流和转矩的突然增大会对机械系统产生不必要的冲击。

由于串接起动电阻，使控制线路复杂，工作可靠性降低，且能耗较大，因此通常利用频敏变阻器来代替起动电阻。

频敏变阻器的阻抗能够随着转子电流频率的下降而自动减小，所以它是一种较为理想的起动方法，常用于较大容量的绕线式异步电动机。

㈠合上空气开关QF接通三相电源。

㈡将SA板向自动位置，按SB2交流接触器KM1线圈得电并自锁，主触头闭合，动机定子接入三相电源开始启动。

（此时频敏变阻器串入转子回路）。

㈢此时时间继电器KT也通电并开始计时，达到整定时间后KT的延时闭合的常开接点闭合，接通了中间继电器KA线圈回路，KA其常开接点闭合，使接触器KM2 线圈回路得电，KM2的常开触点闭合，将频敏变阻器短路切除，启动过程结束。

㈣线路过载保护的热继电器接在电流互感器二次侧，这是因为电动机容量大。

为了提高热继电器的灵敏的度和可靠性，故接入电流互感器的二次侧。

㈤另外在启动期间，中间继电器KA的常闭接点将继电器的热元件短接，是为了防止启动电流大引起热元件误动作。

在进入运行期间KA常闭触点断开，热元件接入电流互感器二次回路进行过载保护。