三相異步電動機常用的Y-△降壓啟動

摘要：本文分析了三相異步電動機的由來、啟動進程與啟動方式，并針對星-三角降壓啟動進行了探討。

關鍵詞：三相異步發動機 降壓啟動

1 三相異步電動機的由來

三相異步電動機的旋轉是由于其定子繞組中通入三相交流電后，在定子繞組周圍產生一個旋轉的磁場，當轉子處于該旋轉磁場中時，相當于導體在磁場中作切割磁力線運動，從而產生感應電流和感應電動勢，促使轉子不斷地旋轉運動。但是三相異步電動機的轉子轉速不會與旋轉磁場同步，更不會超過旋轉磁場的速度。因為三相異步電動機轉子線圈中的感應電流是由于轉子導體與磁場有相對運動而產生的，如果三相異步電動機轉子的轉速與旋轉磁場的轉速大小相等，那么，磁場與轉子之間就沒有相對運動，導體不能切割磁力線，轉子線圈中也就不會產生感應電流和感應電動勢，三相異步電動機轉子導體在磁場中也就不會受到電磁力的作用而使轉子轉動——三相異步電動機因此而得名。

2 電動機的啟動過程和啟動方式

電動機的啟起動過程是指電動機從接入電網開始到正常運轉的這一過程。三相異步電動機的啟動方式有兩種，即在額定電壓下的全壓（直接）啟動和降低啟動電壓的減壓啟動。電動機的直接啟動是一種簡單、可靠、經濟的啟動方法，但由于直接啟動電流可達電動機額定電流的4～7倍，過大的啟動電流會造成電網電壓顯著下降，直接影響在同一電網工作的其他電動機，甚至使它們停轉或無法啟動，故直接啟動電動機的容量受到一定的限制。

對容量較大的電動機的啟動，為了不造成電網電壓的大幅度降落，從而導致電動機啟動困難或不能啟動，也不影響電網內其他用電設備的正常供電，在生產技術上，多采用降壓啟動措施。所謂降壓啟動是將電網電壓適當降低后加到電動機定子繞組上進行啟動，待電動機啟動后，再將繞組電壓恢復到額定值。

降壓啟動的目的是減小電動機啟動電流，從而減小電網供電的負荷。但由于啟動電流的減小，必然導致電動機啟動轉矩下降，因此凡采用降壓啟動措施的電動機，只適合空載或輕載啟動。在實際生產中的電機，廣泛采用的降壓啟動措施是星-三角降壓啟動。

3 星-三角降壓啟動

3.1 星-三角降壓啟動的理論依據 星-三角降壓啟動一般用Y-△符號表示，這種降壓啟動方式只適用于正常運行時定子繞組為三角形連接的三相異步電動機。在啟動時，將繞組連接成星形，使每相繞組電壓降至原電壓的1/√3，啟動結束后再將繞組切換成三角形連接，使三相繞組在額定電壓下正常運行。這種啟動方式的優點是啟動設備成本較低，使用方法簡便易操作，但啟動轉矩只有額定轉矩的1/3，即啟動較慢。

3.2 星-三角降壓啟動所用電氣控制器材 Y-△啟動器，接觸器（三個，KM1，KM2，KM3，根據電機容量選擇型號），控制按鈕（SB紅綠黑三聯按鈕），熱繼電器(FR，根據電機大小選擇其型號)，主電路和控制電路熔斷器（FU1，主電路熔斷器根據電機容量大小選擇，FU2，控制電路一般用5A的熔斷器就可以了），時間繼電器(KT)，隔離開關（QS，根據電機大小選擇型號），繞組為三角形連接的電機(M)，接線排，導線適量。

3.3 星-三角降壓啟動控制電路原理圖

3.3.1 接觸器切換控制的Y-△降壓啟動控制電路。①電路原理圖(如圖1所示)。②電路動作過程分析。

圖1為接觸器切換的Y-△降壓起動控制電路。

電路工作過程如下：

電動機Y接法啟動：先合上電源開關QS，按下啟動按鈕SB2（綠色，此處接其常開觸點），接觸器KM1線圈通電，KM1自鎖觸點（接其常開觸點）閉合，同時KM2線圈通電，KM2主觸點閉合，電動機Y接法啟動，此時，KM2常閉互鎖觸點（串接在KM3線圈的控制回路中）斷開，使得KM3線圈不能得電，實現電氣互鎖。

電動機Δ接法運行：當電動機轉速升高到一定值（一般到其額定轉速的70%左右）時，按下SB3（黑色，其常閉觸頭和常開觸頭均接入電路中）后，SB3的常閉觸頭先斷開，KM2線圈斷電，KM2主觸點斷開，電動機暫時失電，KM2常閉互鎖觸點恢復閉合；接著SB3的常開觸點閉合，使得KM3線圈通電，KM3自鎖觸點閉合，同時KM3主觸點閉合，電動機Δ接法運行；KM3常閉互鎖觸點（串接在KM2線圈的控制回路中）斷開，使得KM2線圈不能得電，實現電氣互鎖。

③該電路優缺點分析。該電路采用了接觸器KM2和KM3的動斷輔助觸點做電氣連鎖，能保證啟動和運行兩種狀態的準確性與可靠性，也避免了誤按啟動按鈕造成相間短路。該連鎖裝置的保護原理如下：與黑色切換按鈕SB3常閉觸點串聯的運行接觸器KM3的輔助觸點在電機運行過程中由于KM3線圈通電吸合而處于分斷狀態，即使誤按SB2，也不能使啟動接觸器KM2吸合導致電路接通，一方面防止了運行中接通星形電路造成誤動作，另一方面也避免了故障的發生。它的另一個作用是需要停車時，萬一運行接觸器KM3主觸點粘連或有其它原因分不開，但因KM3的連鎖觸點串聯在啟動控制電路中處于斷開狀態，按下SB2也不能啟動，同樣避免了誤動作和短路。

但該電路在切換的過程中始終靠操作人員來控制其切換時間，有時很難準確把握切換時間的準確性，一旦啟動時間過長，電機繞組會因很大的啟動電流而發熱，影響電機的使用壽命，而且對操作人員的勞動強度也是一種考驗，所以用時間繼電器來控制其切換時間將會是一種較合理的控制方式。

3.3.2 時間繼電器自動控制的Y-△降壓啟動控制電路

①電路原理圖（如圖2所示）

②電路動作過程分析。圖2是采用時間繼電器控制的Y-△降壓啟動控制電路，合上QS，按下SB2，接觸器KM1線圈通電，KM1常開主觸點閉合，KM1輔助觸點閉合并自鎖。同時Y形控制接觸器KM2和時間繼電器KT的線圈通電，KM2主觸點閉合，電動機作Y連接啟動。KM2常閉互鎖觸點斷開，使Δ形控制接觸器KM3線圈不能得電，實現電氣互鎖。經過一定時間后，時間繼電器KT的常閉延時觸點打開，常開延時觸點閉合，使KM2線圈斷電，其常開主觸點斷開，常閉互鎖觸點閉合，使KM3線圈通電，KM3常開觸點閉合并自鎖，電動機恢復Δ連接全壓運行。KM3的常閉互鎖觸點分斷，切斷KT線圈電路，并使KM2不能得電，實現電氣互鎖。

③該電路優缺點分析。該自動控制線路中，主電路結構和接觸器切換控制的Y-△啟動電路相同。在控制電路中多了一個時間繼電器控制支路，并用時間繼電器的動斷觸點對啟動接觸器KM2的控制電路進行連鎖，既實現了電氣連鎖的安全，又減輕了操作人員的勞動強度，因而在企業實際生產中得到廣泛的應用。

當然，該電路中多了時間繼電器，就增添了又一個維修環節，而且時間繼電器在具體使用中往往由于電機的頻繁啟動很容易損壞，所以對維修人員又提出另外一種技術上的考驗。