电动机减压起动电路的设计

对于起动功率较小的电动机， 一般采用直接起动的方式， 即将电动机额定电压直接加到电动机的定子绕组上。 这种直接起动虽然电器设备少， 电路简单， 使用维护方便， 但是起动电流大， 一般可达到额定电流的4～7倍， 对容量较大的电动机， 这会使电网电压严重下跌，不仅使电动机起动困难、 缩短寿命， 而且影响其他用电设备的正常运行。 因此， 对较大容量的电动机需采用降压起动。

判断一台交流电动机能否采用直接起动，可按式（2－1） 确定：

式中，Ist为电动机直接起动时的起动电流（A）；IN为电动机的额定电流（A）；S为电源变压器容量 （k V·A）； P为电动机额定功率 （k W）。

满足上述条件的电动机可以直接起动， 否则应选择减压起动。 减压起动是利用起动设备将电源电压适当降低后加到电动机定子绕组上进行的起动， 当电动机由静止状态逐渐加速到稳定状态时， 再将其电压恢复到额定值的起动方式。 减压起动的目的在于减小起动电流， 但起动转矩也将降低， 因此减压起动适用于电动机空载或轻载起动。

常见的减压起动方式有定子绕组串接电阻减压起动、 －△减压起动、自耦变压器减压起动等。

一、 定子绕组串接电阻减压起动

定子绕组串接电阻减压起动是指起动时， 在电动机定子绕组上串联电阻， 根据分压原理， 起动电流在串联电阻上产生电压降， 使实际加到电动机定子绕组中的电压低于额定电压， 即电动机的起动电压， 当电动机转速上升到一定值后， 再将串联的电阻短接， 使电动机在额定电压下运行。

定子绕组串接电阻减压起动的控制电路如图2－49所示。其中KM1交流接触器控制串接电阻减压起动， KM2交流接触器控制电动机全压运行。

其工作原理如下： 合上电源开关QS， 按下起动按钮SB1， KM1交流接触器线圈得电，常开主触头闭合电动机串接电阻R起动， 常开辅助触头闭合实现自锁。 在交流接触器KM1线圈得电同时， 时间继电器KT线圈得电， 在延时时间到后， 延时常开触头闭合， 使交流接触器KM2线圈得电， KM2常开主触头闭合， 使电动机在全压下进入正常稳定运转， 常开辅助触头闭合实现自锁。 KM2常闭辅助触头断开， 使KM1及KT的线圈电路断电， 主电路电阻R被短接。 这样， 在电动机起动后， 只有交流接触器KM2线圈保持带电状态， 保证了电路正常的稳定运行。

图2－49 定子绕组串接电阻减压起动控制电路

二、 Y－△减压起动

Y－△减压起动是指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，限制起动电流，待电动机起动后，再把定子绕组的连接形式改成三角形，因此－△减压起动适用于定子绕组为三角形接法的三相异步电动机。

在起动过程中， 电动机定子绕组接成星形， 每组绕组承受的电压为额定电压的1／ 3，起动电流为三角形接法时的1／3， 起动转矩也只有三角形接法时的1／3， 因此这种起动方法适用于空载和轻载起动。

Y－△减压起动控制电路如图2－50所示，图中SB1为起动按钮， SB2为停车按钮， 交流接触器KM1和KM2在减压起动过程中使交流电机定子绕组接成星形， KM1和KM3交流接触器通电使交流电机绕组接成三角形， 时间继电器KT控制电动机起动的时间 （ ） 和运行状态 （△） 的改变。

电路工作原理如下：

合上总开关QS， 起动：

停车： 按下SB2停车按钮， 控制电路断电， 电动机M停止转动。

图2－50 －△减压起动控制电路

三、 自耦变压器减压起动

自耦变压器减压起动时， 自耦变压器一次侧接在电网上， 二次侧接在三相异步电动机定子绕组上。电动机起动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次侧的电压U2，即U2＝·U1，待电动机转速接近稳定转速时，将自耦变压器切除，电动机在全压下正常运行。由于三相异步电动机的起动转矩正比于电压的平方， 因此自耦变压器减压起动时的起动转矩降为直接起动时的1／k2，因此自耦变压器减压起动常用于电动机的空载或轻载起动。

自耦变压器的二次绕组上一般有多个抽头， 以获得不同的二次电压， 从而满足不同起动场合下的使用要求。

自耦变压器减压起动控制电路如图2－51所示。 其中TM为自耦变压器， SB1为起动按钮， SB2为停止按钮， KM1为减压起动接触器， KM2为全压运行接触器， KT为减压起动时间继电器。 当KM1交流接触器线圈通电而KM2交流接触器线圈断电时， 电动机减压起动；当KM2交流接触器线圈通电而KM1交流接触器线圈断电时， 电动机全压运行。

图2－51 自耦变压器减压起动控制电路

电路的工作原理如下：

合上总开关QS， 接通主电路和控制电路的电源， 此时电路无动作。

起动时按下SB1按钮， 操作后的动作过程如下：

停车时按下SB2停车按钮， 控制电路断电， 电动机M停止转动。