第四章　三相交流电动机控制电路

第一节 笼型电动机的启动控制线路分析

一、直接启动控制线路分析

电动机直接启动，其启动电流通常为额定电流的6~8倍，一般应用于小功率电动机。常用的启动电路有开关直接启动和接触器点动直接启动。

1.开关直接启动

电动机的容量应低于电源变压器容量20%时，才可直接启动，如图4-1所示。

2.接触器点动控制线路启动

如图4-2所示，当合上开关QS时，电动机不会启动运转，因为KM线圈未通电，只有按下SB₂，使线圈KM通电，主电路中的主触头KM闭合，电动机M即可启动。这种只有按下按钮电动机才会运转，按开按钮即停转的线路，称点动控制线路，利用接触器来控制电机优点，减轻劳动强度，操作小电流的控制电路就可以控制大电流主电路，能实现远距离控制与自动化控制。

3.自锁控制线路

如图4-3所示、工作过程：当按下启动按钮SB₂，线圈KM通电，主触头闭合，电动机M启动运转，当松开按钮，电动机M不会停转，因为这时，接触器线圈KM可以通过并联SB两端已闭合的辅助触头KM继续维持通电，电动机M不会失电，也不会停转。

这种松开按钮而能自行保持线圈通电的控制线路叫做具有自锁的接触器控制线路，简称自锁控制线路。

4.具有保护功能的全压启动电路

该线路是有欠电压与失压保护作用如图4-4所示。

当电动机运转时，电源电压降低到一定值（一般降低到85%额定电压）时，由于接触器线圈磁通减弱，电磁吸力克服不了反作用弹簧压力，动铁芯，因而释放，从而使主触头断开，自动切断主电路，电动机停转，达到欠压保护。

过载保护：当线路中将热继电器的发热元件串在电动机的定子回路，当电动机过载时，发热元件过热，使双金属片弯曲到能推动脱扣机构动作，从而使串接在控制回路中的动断触头FR断开，切断控制电路，使线圈KM断电释放，接触器主触头KM断开，电动机失电停转。

二、降压启动控制线路分析

较大容量的笼型异步电动机一般都采用降压启动的方式启动。

1.自耦变压器启动法

对正常运行时为Y形接线及要求启动容量较大的电动机，不能采用Y-△启动法，常采用自耦变压器启动方法，自耦变压器启动法是利用自耦变压器来实现降压启动的。用来降压启动的三相自耦变压器又称为启动补偿器，其原理和外形如图4-5所示。

用自耦变压器降压启动时，先合上电源开关Q₁，再把转速开关Q₂的操作手柄推向“启动”位置，这时电源电压接在三相自耦变压器的全部绕组上（高压侧），而电动机在较低电压下启动，当电动机转速上升到接近于额定转速时，将转换开关Q₂的操作手柄迅速从“启动”位置投向“运行”位置，这时自耦变压器从电网中切除。

为获得不同的启动转矩，自耦变压器的次级绕组常备有不同的电压抽头，例如，次级绕组电压为初级绕组电压的60%、80%等，以供具有不同启动转矩的机械使用。

这种启动方法不受电动机定子绕组接线方式的限制，可按照容许的启动电流和所需的启动转矩选择不同的抽头，因此适用于启动容量较大的电动机，其缺点是设备造价较高，不能用在频繁启动的场合。

2.星-三角形降压启动控制线路

在正常运行时，电动机定子绕组是联成三角形的，启动时把它联接成星形，启动即将完毕时再恢复成三角形。目前4kW以上的J02、J03系列的三相异步电机定子绕组在正常运行时，都是接成三角形的，对这种电动机就可采用星-三角形降压启动。

图4-6所示是一种Y-△启动线路。从主回路可知，如果控制线路能使电动机接成星形（即KM₁主触点闭合），并且经过一段延时后再接成三角形（即KM₁主触点打开，KM₂主触点闭合），则电动机就能实现降压启动，而后再自动转换到正常速度运行。控制线路的工作过程如下。

动作原理如下：首先合上QS：

图4-7所示是用两个接触器和一个时间继电器进行Y-△转换的降压启动控制线路。电动机连成Y或△都是由接触器KM₂完成的。KM₂断电时电动机绕组由其动断触点连接成Y；KM₃通电时电动要绕组由其动合触点连接成△。对4-13kW的电动机，可采用图4-7所示两个接触器的控制线路，电动机容量大时可采用三个接触器控制线路。图4-7与图4-6的工作原理基本相同，可自行分析。

3.定子串电阻降压启动控制线路

图4-8所示是定子串电阻降压启动控制线路。电动机启动时在三相定子电路中串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，启动后再将电阻短路，电动机仍然在正常电压下运行。这种启动方式由于不受电动机接线形式的限制，设备简单，因而在中小型机床中也有应用。机床中也常用这种串接电阻的方法限制点动调整时的启动电流。图4-8控制线路的工作过程如下：

只要KM₂得电就能使电动机正常运行。但线路图4-8（a）在电动机启动后KM₁与KT一直得电动作，这是不必要的。线路图4-8（b）就解决这个总是接触器KM₂得电后，其动断触点将KM₁及KT断电，KM₂自锁。这样，在电动机启动后，只要KM₂得电，电动机便能正常运行。

补偿器QJ3、QJ5系列都是手动操作、XJ01系列则是自动操作的自耦降压启动器。补偿器降压启动适用于容量较大和正常运行时定子绕组接成Y形、不能采用Y-△启动的笼型电动机。这种启动方式设备费用大，通常用来启动大型和特殊用途的电动机，机床上应用得不多。