1.10　三相异步电动机的启动控制线路

三相异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格便宜、坚固耐用和维修方便等一系列优点，因此，在工矿企业中三相异步电动机得到了广泛的应用。三相异步电动机的控制线路大多数由接触器、继电器、电源开关、按钮等有触点的电器组合而成。通常三相异步电动机的启动有直接启动（全压启动）和减压启动两种方式。

1.10.1　直接启动

所谓直接启动，就是将电动机的定子绕组通过电源开关或接触器直接接入电源，在额定电压下进行启动，也称为全压启动。本章1.9节的例子全部是直接启动。由于直接启动的启动电流很大，因此，在什么情况下才允许采用直接启动，有关的供电、动力部门都有规定，主要取决于电动机的功率与供电变压器的功率的比值。一般在有独立变压器供电（即变压器供动力用电）的情况下，若电动机启动频繁，则电动机功率小于变压器功率的20%时允许直接启动；若电动机不经常启动，电动机功率小于变压器功率的30%时才允许直接启动。如果在没有独立变压器供电（即与照明共用电源）的情况下，电动机启动比较频繁，则常按经验公式来估算，满足下列关系则可直接启动。

直接启动因为无需附加启动设备，并且操作控制简单、可靠，所以在条件允许的情况下应尽量采用，考虑到目前在大中型厂矿企业中，变压器功率已足够大。因此绝大多数中、小型笼式异步电动机都采用直接启动。

由于笼式异步电动机的全压启动电流很大，空载启动时的启动电流为额定电流的4～8倍，带载启动时的电流会更大。特别是大型电动机，若采用全压启动，会引起电网电压的降低，使电动机的转矩降低，甚至启动困难，而且还会影响其他电网中设备的正常工作，所以大型笼式异步电动机不允许采用全压启动。一般而言，电动机启动时，供电母线上的电压降落不得超过10%～15%，电动机的最大功率不得超过变压器的20%～30%。下面将介绍两种常用的减压启动方法。

1.10.2　星形-三角形减压启动

所谓三角形连接（△）就是绕组首尾相连，如图1-81所示，当接触器KM2的主触点闭合和KM3的主触点断开时，电动机的三相绕组首尾相连组成三角形连接；所谓星形连接（Y）就是绕组只有一个公共连接点，当KM3的主触点闭合和KM2的主触点断开时，三相绕组只有一个公共连接点，即KM3的主触点处。

（1）星形-三角形减压启动的原理

星形连接用“Y”表示，三角形连接用“△”表示，星形-三角形连接用“Y-△”表示，同一台电动机以星形连接启动时，启动电压只有三角形连接的1/，启动电流只有三角形连接启动时电流的1/3，因此Y-△启动能有效地减少启动电流。

Y-△启动的过程很简单，首先接触器KM3的主触点闭合，电动机以星形连接启动，电动机启动后，KM3的主触点断开，接着接触器KM2的主触点闭合，以三角形连接运行。

（2）星形-三角形减压启动线路

图1-81所示是星形-三角形减压启动线路。星形-三角形减压启动的过程：合上主电路的电源开关QS，启动时按下SB1按钮，接触器KM1和KM3的线圈得电，定子的三相绕组交汇于一点，也就是KM3接触器的主触点处，以星形连接，电动机减压启动。同时时间继电器KT的线圈得电，延时一段时间后KT的常闭触点断开，KM3的线圈断电，使KM3的常闭触点闭合、常开触点断开，接着KM2的线圈得电，KM2的常开触点闭合自锁，三相异步电动机的三相绕组首尾相连，电动机以三角形连接运行，KM2的常闭触点断开，时间继电器的线圈断电。

星形-三角形减压启动除了可用接触器控制外，还有一种专用的手操式Y-△启动器，其特点是体积小，重量轻，价格便宜，不易损坏，维修方便，可以直接外购。

这种启动方法的优点是设备简单、经济，启动电流小；其缺点是启动转矩小，且启动电压不能按实际需要调节，故只适用于空载或轻载启动的场合，并且只适用于正常运行时定子绕组按三角形连接的异步电动机。由于这种方法应用广泛，我国规定4kW及以上的三相异步电动机的定子额定电压为380V，连接方法为星形连接。当电源线电压为38V时，它们就能采用Y-△换接启动。

1.10.3　自耦变压器减压启动

自耦变压器减压启动的原理如图1-82所示。启动时KM1、KM2闭合，KM3断开，三相自耦变压器TM的3个绕组连成星形接于三相电源，使接于自耦变压器二次侧的电动机减压启动，当转速上升到一定值后，KM1和KM2断开，自耦变压器TM被切除，同时KM3闭合，电动机接上全电压运行。

由变压器的工作原理得知，此时，TM的二次侧电压与一次侧电压之比为K==<1，因此UCharOverride-16=KUCharOverride-16，启动时加在电动机定子每相绕组的电压是全压启动时的K倍，因而电流I_idGenCharOverride-4也是全压启动时的K倍，即I_idGenCharOverride-4=KI_idGenCharOverride-4（注意：I_idGenCharOverride-4为变压器二次侧电流，I_idGenCharOverride-4为全压启动时的启动电流）；而变压器一次侧电流I_idGenCharOverride-4=KI_idGenCharOverride-4=K2I_idGenCharOverride-4，即此时从电网吸取的电流I_idGenCharOverride-4是直接启动时I_idGenCharOverride-4的K2倍。这与Y-△减压启动时情况一样，只是在Y-△减压启动时的K=1/为定值，而自耦变压器启动的K是可调节的，这就是此种启动方法优于Y-△启动方法之处，当然它的启动转矩也是全压启动时的K2倍。这种启动方法的缺点是变压器的体积大，价格高，维修麻烦，并且启动时自耦变压器处于过电流（超过额定电流）状态下运行，因此，不适用于启动频繁的电动机。所以，它在启动不太频繁，要求启动转矩较大，容量较大的异步电动机上应用较为广泛。通常把自耦变压器的输出端做成固定抽头（一般K为80%、65%或50%，可根据需要进行选择），连同转换开关（图1-82中的KM1、KM2和KM3主触点）和保护用的继电器等组合成一个设备，称为启动补偿器。

还有其他降压启动方式，在此不作介绍。