三相异步电动机减压起动控制电路优化方案

2023-06-15 理论教育版权反馈

【摘要】：减压起动的目的是为了减小三相异步电动机的起动电流及其对电网和其他设备的影响，同时也防止了其绕组的老化，而增加其使用寿命。另外，在机床中也有采用这种起动方法的，目的是限制三相异步电动机点动或制动时电流的大小。

三相异步电动机的减压起动是将三相电源的电压，通过不同的设备或方法适当减压后，加到其定子绕组上进行起动，当三相异步电动机的转速接近其额定值时，再将电源电压恢复到额定值，使三相异步电动机在正常电压下运行。

减压起动的目的是为了减小三相异步电动机的起动电流及其对电网和其他设备的影响，同时也防止了其绕组的老化，而增加其使用寿命。

由于一般机床用三相异步电动机都是在空载下起动，因此，常采用的减压起动方法有定子串电阻（或电抗）、星-三角变换、自耦变压器减压起动等。

随着科技的发展，一种新型的起动方式——软起动也越来越受到关注。

1.定子串电阻（或电抗）减压起动控制电路

三相异步电动机起动时，在其定子绕组上串接电阻，利用串联分压的原理，降低了定子绕组所得到的电源电压，起动结束后，再短接掉串联电阻，使三相异步电动机在额定电压下正常运行。具体电路见图2-6。

（1）电路组成

由图2-6可知，该电路由组合开关QS，熔断器FU，接触器KM1、KM2，时间继电器KT，热继电器FR，按钮SB1、SB2，3个电阻R和三相异步电动机M组成。

（2）工作过程

图2-6a的工作过程如下：

合上组合开关QS，接通三相电源

起动：

停止：

图2-6 定子串电阻减压起动控制电路

图2-6中a与b的区别在于，三相异步电动机起动后，图a中的KM1和KT的线圈始终是通电的，而图b通过KM2常闭辅助触头的分断，将KM1和KT的线圈断电，提高了电路的可靠性。图b的工作过程请自行分析。

注意：电路中的起动电阻一般采用铸铁电阻或由电阻丝绕制的板式电阻，其能够通过较大的电流，并要求各相所串电阻值要相等。

（3）电路特点

三相异步电动机定子串电阻减压起动控制电路，具有设备简单、不受三相异步电动机定子绕组接线方式的限制，但起动时起动电阻消耗电能大。为了节约电能，也有采用电抗器代替电阻的做法。因此，此方法只适用于中、小型生产机械设备中。另外，在机床中也有采用这种起动方法的，目的是限制三相异步电动机点动或制动时电流的大小。

2.星形—三角形减压起动控制电路

三相异步电动机星形—三角形减压起动控制电路，是利用三相对称负载做星形联结和做三角形联结时，相电压不同（相差3倍）的特点，实现减压起动的。起动时，三相异步电动机的定子绕组先以星形（）联结方式接入三相交流电源，待其转速接近其额定值时（即n≈n_N时），再将其定子绕组改接成三角形（△）联结方式，则三相异步电动机在其额定电压下正常运行。具体电路见图2-7。

（1）电路组成

由图2-7可知，该电路由组合开关QS，熔断器FU，接触器KM1～KM3，时间继电器KT，热继电器FR，按钮SB1、SB2和三相异步电动机M组成。

图2-7 星形—三角形减压起动控制电路

（2）工作过程

合上组合开关QS，接通三相电源

起动：

停止：

（3）电路特点

三相异步电动机减压起动方法操作简单；不需增加任何设备即可实现；KM3主触头在无负载下动作，可延长其寿命。但其起动转矩较小，仅适用于空载或轻载下且正常运行时定子绕组为三角形联结的三相异步电动机。

3.自耦变压器减压起动控制电路

对于容量较大且其正常运行时定子绕组连接成星形的三相异步电动机，可采用自耦变压器减压起动控制电路进行起动。

图2-8 自耦变压器减压起动控制电路

自耦变压器减压起动控制电路是利用自耦变压器来降低三相异步电动机起动时的电源电压，从而实现减小其起动电流的目的。起动时，三相异步电动机定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，即经过减压后的电源电压。当三相异步电动机的转速接近或达到其额定值时，自耦变压器便被脱开，其定子绕组直接与三相电源连接，三相异步电动机进入全电压正常运行。具体电路见图2-8。

（1）电路组成

由图2-8可知，该电路由组合开关QS、熔断器FU、接触器KM1、KM2、时间继电器KT、热继电器FR、按钮SB1、SB2、三相自耦变压器T和三相异步电动机M组成。

（2）工作过程

合上组合开关QS，接通三相电源

起动：