2.2 三相异步电动机的启动控制

三相交流异步电动机主要指交流鼠笼型异步电动机和交流绕线式异步电动机。由于三相鼠笼型异步电动机具有结构简单、价格便宜、坚固耐用、维修方便等优点，获得了广泛的应用。据统计，在一般工矿企业中，鼠笼型异步电动机的数量占到电力拖动设备总台数的85%左右，因此本节仅介绍鼠笼型异步电动机的控制。

三相鼠笼型异步电动机的启动有两种方式，即直接启动（或称全压启动）和降压启动。三相鼠笼型异步电动机的直接启动方式虽然简单、可靠、经济，但是启动电流较大，一般可达到额定电流的5～7倍。过大的启动电流一方面会造成电网电压显著下降，直接影响在同一电网工作的其他电动机和其他用电设备的正常运行；另一方面电动机的频繁启动会严重发热，加速线圈老化，缩短电动机的寿命，因此直接启动电动机的容量受到一定的限制。通常容量小于10kW的三相鼠笼型异步电动机才采用直接启动。降压启动的实质是：启动时减少加在电动机定子绕组上的电压，以减小启动电流；启动后再将电压恢复到额定电压，电动机进入正常的工作状态。

2.2.1 全电压直接启动控制

1.手动控制线路

图2-4所示是一种最简单的手动单向全电压直接启动的控制线路，该线路结构简单、经济。当刀开关QS合闸时，三相交流电源通过QS、熔断器FU加到三相异步电动机上，从而启动了三相异步电动机。但由于刀开关QS的控制容量有限，而且无消弧装置，所以该电路仅适用于不频繁启动的小容量电动机（通常PN≤5.5kW）负载，且不能实现远距离的自动控制。

2.接触器自锁单向控制线路

图2-5所示是一种应用接触器实现的单向全电压直接启动的控制线路。在主回路电路图中，QS为刀开关，FU1为熔断器，KM为接触器的主触点，FR为热继电器，M为三相笼型异步电动机；在控制回路中，FU2为熔断器，FR为热继电器的常闭触点，SB1为停止按钮，SB2为启动按钮，KM为接触器的线圈及其常开辅助触点。

1）电动机的启/停控制

启动控制：合上刀开关QS→按下启动按钮SB2→接触器KM线圈得电吸合→主回路KM主触点闭合→电动机M得电启动；同时，控制回路接触器常开辅助触点闭合，使KM线圈绕过SB2经KM自身常开辅助触点通电（自保触点），电动机处于连续运行状态。此时SB2即便断开，由于接触器自身的自保触点KM的存在，KM线圈仍然处于导通状态。

停止控制：按下停止按钮SB1→接触器KM线圈断电释放（KM常开辅助触点断开，自保回路解除）→KM常开主触点断开→电动机M失电停转。当松开停止按钮SB1时，由于自保回路解除，接触器线圈不可能通电，电动机继续处于停转状态。

2）线路保护

短路保护：由熔断器FU1、FU2分别实现主电路与控制电路的短路保护。

过载保护：由热继电器FR实现电动机的过载保护。当电动机出现长期过载时，热继电器动作，串接在控制回路中的常闭接点FR断开，切断KM线圈回路，使电动机脱离电源，实现过载保护。

欠压和失压保护：由接触器本身的电磁机构来实现。当电源电压严重过低或失压时，接触器的衔铁自行释放，电动机失电而停转。当电源电压恢复正常时，接触器线圈不能自动得电，只有再次按下启动按钮SB2后，电动机才会启动。

此种电路不仅能实现电动机的频繁启动控制，而且可实现远距离的自动控制，是一种最常用的简单控制线路。

3.单向点动控制线路

点动控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转，是最简单的控制线路。图2-6所示为点动控制线路的控制回路图。按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转。这种控制方法常用于电葫芦控制和车床拖板箱快速移动的电动机控制。图2-6中FU2为熔断器，作为控制回路的短路保护；SB为启动按钮；KM为接触器的线圈。

2.2.2 降压启动控制

三相鼠笼异步电动机降压启动的方法有：定子绕组串电阻（电抗）启动；Y/△降压启动；自耦变压器降压启动和延边三角形降压启动等。本书主要介绍前面3种。

1.定子绕组串电阻降压启动控制线路

图2-7所示为电动机定子绕组串电阻降压启动的控制线路。主回路图中的QS为刀开关，FU1为熔断器，KM1、KM2为两个接触器的主触点，FR为热继电器，R为启动电阻，M为三相笼型异步电动机；在控制回路中，FU2为熔断器，FR为热继电器的常闭触点，SB1为停止按钮，SB2为启动按钮，KM1、KM2分别为两个交流接触器的线圈及其常开辅助触点，KT为时间继电器的线圈及其延时闭合的常开接点。

工作原理如下：

该降压启动方法中的启动电阻一般采用由电阻丝绕制的板式电阻或铸铁电阻，电阻功率大、通流能力强，但由于启动过程中能量损耗较大，往往将电阻改成电抗，只是电抗器价格较高，使成本变高。

2.Y/△降压启动控制线路

图2-8所示为Y/△降压启动控制线路。主回路图中的QS为刀开关，FU1为熔断器，KM1为接通电源接触器的主触点，KM2为三角形连接接触器的主触点，KM3为星形连接接触器的主触点，FR为热继电器，M为三相笼型异步电动机；在控制回路中，FU2为熔断器，FR为热继电器的常闭触点，SB1为停止按钮，SB2为启动按钮，KM1、KM2、KM3分别为接通电源、三角形连接和星形连接交流接触器的线圈及其常开或常闭辅助触点，KT为时间继电器的线圈及其延时闭合的常开接点或延时断开的常闭接点。

工作原理如下：三相鼠笼

异步电动机采用/△降压启动时，定子绕组启动时电压降至额定电压的，启动电流降至全压启动的，从而限制了启动电流，但由于启动转矩也随之降至全压启动的，所以仅适用于空载或轻载的启动。与其他降压启动方法相比，Y/△降压启动投资少、线路简单、操作方便，所以在机床电动机控制中应用较普遍。

3.自耦变压器降压启动控制线路

图2-9所示为自耦变压器降压启动控制线路。主回路图中的QS为刀开关，FU1为熔断器，KM1为降压接触器的主触点，KM2为正常运行接触器的主触点，FR为热继电器，T为自耦变压器，M为三相笼型异步电动机；在控制回路中，FU2为熔断器，FR为热继电器的常闭触点，SB1为停止按钮，SB2为启动按钮，KM1、KM2分别为降压接触器、正常运行接触器的线圈及其常开或常闭辅助触点，KT为启动时间继电器的线圈及其延时闭合的常开接点，KA为启动中间继电器的线圈及其常开、常闭接点。

工作原理如下：