1.10　三相異步電動機的啟動控制線路

三相異步電動機具有結構簡單、運行可靠、價格便宜、堅固耐用和維修方便等一系列優點，因此，在工礦企業中三相異步電動機得到了廣泛的應用。三相異步電動機的控制線路大多數由接觸器、繼電器、電源開關、按鈕等有觸點的電器組合而成。通常三相異步電動機的啟動有直接啟動（全壓啟動）和減壓啟動兩種方式。

1.10.1　直接啟動

所謂直接啟動，就是將電動機的定子繞組通過電源開關或接觸器直接接入電源，在額定電壓下進行啟動，也稱為全壓啟動。本章1.9節的例子全部是直接啟動。由于直接啟動的啟動電流很大，因此，在什么情況下才允許采用直接啟動，有關的供電、動力部門都有規定，主要取決于電動機的功率與供電變壓器的功率的比值。一般在有獨立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情況下，若電動機啟動頻繁，則電動機功率小于變壓器功率的20%時允許直接啟動；若電動機不經常啟動，電動機功率小于變壓器功率的30%時才允許直接啟動。如果在沒有獨立變壓器供電（即與照明共用電源）的情況下，電動機啟動比較頻繁，則常按經驗公式來估算，滿足下列關系則可直接啟動。

直接啟動因為無需附加啟動設備，并且操作控制簡單、可靠，所以在條件允許的情況下應盡量采用，考慮到目前在大中型廠礦企業中，變壓器功率已足夠大。因此絕大多數中、小型籠式異步電動機都采用直接啟動。

由于籠式異步電動機的全壓啟動電流很大，空載啟動時的啟動電流為額定電流的4～8倍，帶載啟動時的電流會更大。特別是大型電動機，若采用全壓啟動，會引起電網電壓的降低，使電動機的轉矩降低，甚至啟動困難，而且還會影響其他電網中設備的正常工作，所以大型籠式異步電動機不允許采用全壓啟動。一般而言，電動機啟動時，供電母線上的電壓降落不得超過10%～15%，電動機的最大功率不得超過變壓器的20%～30%。下面將介紹兩種常用的減壓啟動方法。

1.10.2　星形-三角形減壓啟動

所謂三角形連接（△）就是繞組首尾相連，如圖1-81所示，當接觸器KM2的主觸點閉合和KM3的主觸點斷開時，電動機的三相繞組首尾相連組成三角形連接；所謂星形連接（Y）就是繞組只有一個公共連接點，當KM3的主觸點閉合和KM2的主觸點斷開時，三相繞組只有一個公共連接點，即KM3的主觸點處。

（1）星形-三角形減壓啟動的原理

星形連接用“Y”表示，三角形連接用“△”表示，星形-三角形連接用“Y-△”表示，同一臺電動機以星形連接啟動時，啟動電壓只有三角形連接的1/，啟動電流只有三角形連接啟動時電流的1/3，因此Y-△啟動能有效地減少啟動電流。

Y-△啟動的過程很簡單，首先接觸器KM3的主觸點閉合，電動機以星形連接啟動，電動機啟動后，KM3的主觸點斷開，接著接觸器KM2的主觸點閉合，以三角形連接運行。

（2）星形-三角形減壓啟動線路

圖1-81所示是星形-三角形減壓啟動線路。星形-三角形減壓啟動的過程：合上主電路的電源開關QS，啟動時按下SB1按鈕，接觸器KM1和KM3的線圈得電，定子的三相繞組交匯于一點，也就是KM3接觸器的主觸點處，以星形連接，電動機減壓啟動。同時時間繼電器KT的線圈得電，延時一段時間后KT的常閉觸點斷開，KM3的線圈斷電，使KM3的常閉觸點閉合、常開觸點斷開，接著KM2的線圈得電，KM2的常開觸點閉合自鎖，三相異步電動機的三相繞組首尾相連，電動機以三角形連接運行，KM2的常閉觸點斷開，時間繼電器的線圈斷電。

星形-三角形減壓啟動除了可用接觸器控制外，還有一種專用的手操式Y-△啟動器，其特點是體積小，重量輕，價格便宜，不易損壞，維修方便，可以直接外購。

這種啟動方法的優點是設備簡單、經濟，啟動電流小；其缺點是啟動轉矩小，且啟動電壓不能按實際需要調節，故只適用于空載或輕載啟動的場合，并且只適用于正常運行時定子繞組按三角形連接的異步電動機。由于這種方法應用廣泛，我國規定4kW及以上的三相異步電動機的定子額定電壓為380V，連接方法為星形連接。當電源線電壓為38V時，它們就能采用Y-△換接啟動。

1.10.3　自耦變壓器減壓啟動

自耦變壓器減壓啟動的原理如圖1-82所示。啟動時KM1、KM2閉合，KM3斷開，三相自耦變壓器TM的3個繞組連成星形接于三相電源，使接于自耦變壓器二次側的電動機減壓啟動，當轉速上升到一定值后，KM1和KM2斷開，自耦變壓器TM被切除，同時KM3閉合，電動機接上全電壓運行。

由變壓器的工作原理得知，此時，TM的二次側電壓與一次側電壓之比為K==<1，因此UCharOverride-16=KUCharOverride-16，啟動時加在電動機定子每相繞組的電壓是全壓啟動時的K倍，因而電流I_idGenCharOverride-4也是全壓啟動時的K倍，即I_idGenCharOverride-4=KI_idGenCharOverride-4（注意：I_idGenCharOverride-4為變壓器二次側電流，I_idGenCharOverride-4為全壓啟動時的啟動電流）；而變壓器一次側電流I_idGenCharOverride-4=KI_idGenCharOverride-4=K2I_idGenCharOverride-4，即此時從電網吸取的電流I_idGenCharOverride-4是直接啟動時I_idGenCharOverride-4的K2倍。這與Y-△減壓啟動時情況一樣，只是在Y-△減壓啟動時的K=1/為定值，而自耦變壓器啟動的K是可調節的，這就是此種啟動方法優于Y-△啟動方法之處，當然它的啟動轉矩也是全壓啟動時的K2倍。這種啟動方法的缺點是變壓器的體積大，價格高，維修麻煩，并且啟動時自耦變壓器處于過電流（超過額定電流）狀態下運行，因此，不適用于啟動頻繁的電動機。所以，它在啟動不太頻繁，要求啟動轉矩較大，容量較大的異步電動機上應用較為廣泛。通常把自耦變壓器的輸出端做成固定抽頭（一般K為80%、65%或50%，可根據需要進行選擇），連同轉換開關（圖1-82中的KM1、KM2和KM3主觸點）和保護用的繼電器等組合成一個設備，稱為啟動補償器。

還有其他降壓啟動方式，在此不作介紹。