三相异步电动机的启动控制电路

1.3.1　三相异步电动机的启动控制电路

1）降压启动控制电路

（1）自耦降压启动控制电路

①按钮操作的自耦降压控制电路

如图1-49所示。合上开关QS，按下启动按钮SB₁，接触器KM₁通电吸合，KM₁的主动合触点闭合使自耦变压器T的三相绕组接成星形，KM₁的辅助动合触点闭合使接触器KM₂通电吸合，KM₂的辅助动合触点闭合自锁，KM₂的主动合触点使自耦变压器T接电源，电动机M从自耦变压器T二次侧获得电源而降压启动。

图1-49　自耦降压启动控制电路

按下切换按钮SB₂，中间继电器KA通电吸合，KA的动断触点断开使KM₁断电释放，KM₁的动合触点断开使KM₂断电释放，切除自耦变压器T。另外，KA的动合触点闭合和KM₁的动断触点闭合使接触器KM₃通电吸合并自锁，KM₃的主动合触点闭合使电动机M接入额定电压运行，KM₃的动断触点断开使KA断电释放退出运行。

②时间继电器延时自动切换的自耦降压启动控制电路

图1-50　时间继电器延时自动切换的自耦降压启动控制电路

如图1-50所示。合上开关QS，按下启动按钮SB₁，接触器KM₁通电吸合，KM1的主动合触点闭合使自耦变压器T三相绕组接成星形，KM₁的辅助动合触点闭合使接触器KM₂通电吸合并自锁，KM2的主动合触点闭合使自耦变压器T接入电源，电动机M从自耦变压器T二次侧获得电源而降压启动。另外，KM₂的辅助动合触点闭合使时间继电器KT通电吸合，KT瞬动触点闭合自锁，KT的缓吸触点经延时后动作，缓吸动断触点断开使KM₁断电释放，KM₁的动合触点断开使KM₂断电释放，自耦变压器T被切除；KT的缓吸动合触点闭合使接触器KM₃通电吸合并自锁，KM₃的主动合触点闭合使电动机M接额定电压运行，KM₃的辅助动断触点断开使KT退出运行。

通过分析，可见降压启动过程时间是由时间继电器的整定时间来决定的。

（2）自耦降压启动控制电路的基本要求

①不允许存在全电压直接启动的可能。

②降压启动完毕后，不允许在自耦变压器二次侧电压或经自耦变压器部分绕组降压后的电压下运行。

③投入全电压运转后，不得存在自耦变压器再次接入主电路的可能，以防止自耦变压器部分绕组短路而另一部分绕组过电压运行。

④在可能的情况下，尽量减少和避免电动机二次涌流（指第二次接入交流电网时过渡过程所产生的冲击电流）的冲击。

对于图1-49和图1-50所示的电路，接触器KM₃通电（即有电动机M加全压）是建立在接触器KM₁和KM₂通电（即有自耦变压器T降压启动）的基础上的，若KM1和KM₂的线圈断线就不能降压启动；直接先按停止SB₂，也不会使KM₃通电，所以不会出现全压启动的可能。降压启动完毕（按下停止SB₂或KT延时时间到），KM₁和KM₂断电，使T切除，即使KM₃因线圈断线而不能使M全压运行，也不会出现低电压下运行。KM₃的动断触点的设置使电动机在投入全电压正常运行后不会再次投入自耦变压器T。

2）Y/△启动控制电路

（1）按钮操作的Y/△启动控制电路

如图1-51所示。按下启动按钮SB₁，接触器KM₁通电吸合，KM₁的主动合触点闭合使电动机M定子绕组接成星形，KM₁的辅助动合触点闭合使接触器KM₂通电吸合并自锁，KM₂的主动合触点闭合使电动机M定子三相绕组首端接上电源启动。按下切换按钮SB₂，KM₁断电释放，KM₁的主动合触点断开使电动机定子绕组退出星形接法；SB₂的动合触点闭合、KM₁的辅助动断触点复位使接触器KM₃通电吸合并自锁，KM₃的主动合触点闭合使电动机M定子三相绕组接成三角形接法运行。

图1-51　Y/△启动控制电路

图1-52　时间继电器延时自动切换的Y/△启动控制电路

（2）时间继电器延时自动切换的Y/△启动控制电路

如图1-52所示。按下启动按钮SB₁，接触器KM₁通电吸合，KM₁的主动合触点闭合使电动机M定子三相绕组接成星形，KM₁的辅助动合触点闭合使接触器KM₂和时间继电器KT通电吸合，KM₂的主动合触点闭合使电动机M接电源启动，KM₂的辅助动合触点自锁，KT吸合后经其整定时间的延时，KT的缓吸动断触点断开使KM₁断电释放，KM₁的主动合触点断开使电动机M退出星形接法；KT的缓吸动合触点闭合并KM₁的动断触点闭合使接触器KM₃通电吸合，KM₃的主动合触点闭合使电动机M接成三角形接法运行，KM₃的辅助动断触点断开使KT退出运行。

（3）Y/△启动控制电路的基本要求

①不得存在全电压启动的可能。

②星形与三角形接法接触器之间必须有互锁以防短路现象的发生。

③对有可能长期处于轻载的电动机，控制电路应考虑电动机能长期在星形接法下工作的可能。

3）延边三角形启动控制电路

如图1-53和图1-54所示。控制电路部分分别与图1-51和图1-52相同，故分析从略。

图1-53　延边三角形启动控制电路

图1-54　时间继电器延时自动切换的延边三角形启动控制电路

4）定子串电阻降压启动控制电路

如图1-45所示，分析见时间控制。

5）转子串频敏变阻器启动控制电路

如图1-55所示，利用时间继电器自动控制。分析动作原理过程从略。

图1-55　转子串频敏变阻器启动控制电路

图1-56　软启动器原理示意图

6）软启动控制

交流电动机用Y/△启动设备启动时，在切换瞬间会出现很高的电流尖峰，产生破坏性的动态转矩，引起的机械振动对电动机转子、轴连接器、中间齿轮以及负载都是非常有害的。自耦变压器降压启动设备体积庞大，成本高，而且还存在与负载匹配的电动机转矩很难控制的缺点。由于传统的降压启动设备存在许多缺点，因此现在出现了电子控制的软启动器。图1-56所示为软启动器（Soft Starter）原理示意图。软启动设备的功率部分由三对正反并联的晶闸管组成，它是由电子控制线路调节加到晶闸管上的触发脉冲的角度，以此来控制加到电动机上的电压，使加到电动机上的电压按某一规律慢慢达到全电压。通过适当地设置控制参数，可以使电动机的转矩和电流与负载要求得到较好的匹配。软启动器还有软制动、节电和各种保护功能。在大功率电动机应用上效果更显著。

软启动器启动时电压沿斜坡上升，升至全压的时间可设定在0.5～60s。软启动器亦有软停止功能，其可调节的斜坡时间在0.5～240s。不同启动方法下的启动转矩和启动时的电机电压如图1-57所示。