第1章　三相电动机延边三角形启动绕组

三相笼型电动机是应用最普遍的动力设备。它虽然具有结构简单、价格低廉、使用维护方便和工作可靠性高等优点，但它的启动电流7倍于额定电流将会造成供电线路电压下降，可能造成同一线路在用电动机工作进入非正常状态，甚至跳闸停运。如果启动频繁，过大的启动电流还会引起电动机本身发热，加速绕组绝缘老化而缩短使用寿命。因此，当电源容量有限时，要求容量较大的笼型电动机采取技术措施来限制启动电流。通常的办法是减压启动，实施方法主要有：补偿器启动、电阻器启动和Y-△转换启动等。其中前两种都要附加价格可观且体积又大的启动设备；而使用中还要消耗电能，其经济性较差。Y-△启动在性价比上优于前者，但在减小启动电流的同时，电动机的启动转矩也随之降低，这时的启动转矩将不足于原来的1/3，它只宜于空载或带着空载设备启动，而且无法调节启动参数。

延边三角形启动是类似于Y-△启动的改进形式，它是以三相绕组为△形接法运行的笼型异步电动机改绕而成的一种降压启动绕组。它把三相绕组安排特定的抽头，接成内角外星的所谓延边三角形绕组，启动完成后再通过接触器线路或专用开关，把绕组改接回角形，使三相电动机投入正常运行。采用这种启动方式的目的是可在设定限制电动机启动电流的同时获取相应的启动转矩，从而满足机械设备在不同程度的轻载启动。通常，其降压启动的效果介乎于角形接法电动机全压启动至改为星形降压启动之间。

延边三角形绕组有9根引出线，每相绕组分成两段，如图1-1所示。其中U1、V1、W1是三相绕组相头；U2、V2、W2为相尾；而U0、V0、W0是三相绕组的延边抽头，它将每相绕组的角形段和延边段分界开。延边启动时的引出线端接法如图1-1左上角端接图所示，即U2、V2、W2分别与抽头V0、W0、U0对应连接；运转时则抽头空置不接，将三相绕组复回角形运行。

图1-1　延边三角形启动绕组接线示意端接图及反比例端接图

延边三角形启动绕组的限流效果与抽头比例有直接关系，如果设计抽头比例β=1:1，即延边段与角形段的线圈相等时，启动电流约为IK≈0.5IKD（IKD为原△形接法时的启动电流），通常是抽头比例愈大（即抽头愈靠近相尾），其启动电流愈小，最极端的状态是相当于把绕组接成Y形，其启动电流将降至33％IK以下；反之若把抽头移到相头，三相绕组就呈△形接法，即电动机处于全压启动而没有降压效果，则启动电流最大。然而，随着抽头改变，启动转矩亦随之作相应的改变。因此，一旦电动机转矩低于机械静态力矩时电动机就不能完成启动（即转不起来了），所以，延边抽头比例的设计不能一味考虑降压限流，还必须注意启动转矩能否满足所拖动机械设备的启动要求。表1-1所示是延边三角形绕组常用抽头比例与启动电流及启动转矩的相应关系。

表1-1　延边三角形绕组常用抽头比例与启动电流及启动转矩

注：IKD——电动机△形接法时全压启动的启动电流；

TKD——电动机△形接法时全压启动的启动转矩。

表1-1中数据仅供选择抽头比例时参考。因为电动机启动电流的影响因素很多，绝非一个简单公式所能精确决定，即使相同规格电机，若不同厂家，其参数值也有相当的偏差，又何况电动机启动过程是动态的，即使是专业性测量，也未必能获得精准的数据。所以，在工程上就没必要作精确的计算。上表所列是业内公认的算法，故为本书采用。

延边三角形启动电动机没有系列标准产品，通常是应用户要求而订制；而有条件的企业也可自行改绕。但由于小容量电动机无需降压启动，而大容量则选择其他更理想的启动方式，故延边三角形启动则主要用于几十千瓦的中容量电动机。因此，延边启动电动机绕组型式主要是双层叠式；但由于供电终端变压器容量较小时，为使机械设备安全运行，也不得不对十几千瓦的小容量电机进行启动电流限制，故而有部分单层改绕单层或单层改绕双层的延边绕组。

至于延边启动绕组的抽头不同于静止变压器抽头，它受绕组结构的限制，如果抽头不当，将对旋转电机的启动和运行带来不良影响，甚至不能启动。因此，延边启动绕组抽头和线圈分布必须做到对称平衡，以克服单边磁拉力。抽头方式，有如下两种。

①对称分布法　保留原绕组每组线圈结构不变，而把线圈按对称分布原则置于延边（Y形）段和△形段，如图1-17所示。然后保持原线圈组极性分别连接。

②极相分裂法　即把原绕组每极相线圈组按比例分裂成两组，例如图1-25的36槽2极1:1抽头所示，分裂后的一组归属（延边）Y形段；另一组则归属△形段。然后，依原线圈组极性不变分别接成延边段和△形段。

一般而言，两种抽头方式对电机性能并无影响，但对称分布法的线圈组数少，其接线比较简练，应拟优先选用，但因绕组结构条件所限而不能应用于2极电动机，使其无法实施应用而受到限制。极相分裂法实施起来比较容易，但线圈组将较原来增加一倍，使接线变得非常烦琐，工艺性较差。由此可见，延边绕组的抽头比例是不能任意选择的，因此，改绕延边启动绕组时除考虑启动因素外，还必须结合绕组结构选用抽头比例。延边启动电动机常与机械设备配套使用，故其抽头比例是固定的，修理这种电机在拆线时，必须查清抽头比例，并据此重绕，否则会因启动参数的改变而不能正常启动。抽头比例的确定可参考笔者著的《电工技术问答详解》上册7.2节介绍的方法。

此外，当延边绕组的抽头比例不为1:1时，即延边段与角形段线圈数不相等时，延边抽头比例可以反用。例如图1-5的抽头比例是按1:2设计的，若嫌限流效果不理想，则可将电源改由U2、V2、W2接入，并把U0与W1、V0与U1、W0与V1分别连接如图1-1下方端接图所示，便可使抽头比例改为2:1。这时，改接后启动电流将降至0.43IKD，但必须考虑启动转矩相应降低后能否顺利启动。