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【内容提要】
本任务主要通过学习三相异步电动机的降压启动控制方式来完成三相异步电动机降压启动控制电路的安装与调试。
【学习要求】
①掌握电动机常见降压启动的基本方法。
②掌握三相异步电动机
/△降压启动的原理及安装调试。
降压启动是指利用启动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行启动，待电动机启动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运转。由于电流随电压的降低而减少，所以降压启动达到了减少启动电流的目的，但同时由于电动机转矩与电压的平方成正比，所以降压启动也将导致电动机的启动转矩大为降低，因此降压启动需要在空载或轻载下进行。
常用的降压启动方法有：定子绕组串电阻（或电抗）启动、
/△降压启动、定子串接自耦变压器降压启动等。
较大容量（大于 10 kW）的电动机直接启动时，其启动电流大，一般为 4 ~ 7 倍的额定电流。过大的启动电流，会对电网产生巨大冲击，影响同一电网中其他设备的正常工作，所以一般采用降压方式来启动，即启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，启动后再将电压恢复到额定值使之全压运行。
定子绕组串联电阻降压启动的控制方案一般有两种。
图1.41 串电阻降压启动电路
如图 1.41（a）所示的是一款靠时间继电器自动进行电路切换的串电阻换降压启动电路。启动时，按下启动按钮SB2,KM1 和KT得电，KM1 的辅助常开触点闭合自锁，主触点闭合，电动机串入电阻启动。经延时规定时间后，KT的延时闭合常开触点闭合，KM2 得电，其主触点闭合，短接启动电阻，电动机进行全压启动运行。
本电路的特点是能自动短接启动电阻，进入全压运行，操作简便。
如图 1.41（b）所示是定子绕组串电阻降压启动的另一种控制电路。启动时，按下启动按钮SB2,KM1 和KT得电，KM1 的辅助常开触点闭合自锁，主触点闭合，电动机串入电阻启动。经延时规定时间后，KT的延时闭合常开触点闭合，KM2 得电，其辅助常开触点闭合自锁，辅助常闭触点断开，使KM1 和KT断电，实现了KM1 和KM2 之间的互锁，KM2 主触点闭合，短接启动电阻，进行全压启动运行。
本电路的特点是当启动电阻被短接，电动机全压运行时，只有一个接触器通电，控制电路能耗小。
定子绕组串联电阻启动的优点是：控制线路结构简单，成本低，动作可靠，提高了功率因数，有利于保证电网质量。但是，由于定子串电阻降压启动，启动电流随定子电压成正比下降，而启动转矩则按电压下降比例的平方倍下降。同时，每次启动都要消耗大量的电能。因此，三相笼型异步电动机采用电阻降压的启动方法，仅适用于要求启动平稳的中小容量电动机以及启动不频繁的场合。大容量电动机多采用串电抗降压启动。
-△）启动控制电路
正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，可采用星形-三角形降压启动方式来限制启动电流。启动时定子绕组先连成星形（
），接入三相交流电源，待转速接近额定转速时，将电动机定子绕组接成三角形（△），电动机进入正常运行。功率在 4 kW以上的三相笼型异步电动机定子绕组在正常工作时都接成三角形。对这种电动机就可采用星形-三角形启动控制，如图1.42所示。
图1.42 星形-三角形启动控制电路
当启动电动机时，合上开关QS，按启动按钮SB2，接触器KM,KM
,KT线圈同时得电，KM
的主触点闭合，将电动机接成星形并经过KM的主触点接至电源，电动机降压启动。当KT延时时间到，KM
线圈失电，KM
△
线圈得电，电动机主回路接成三角形，电动机进入正常运行。
定子串接自耦变压器降压启动控制电路，如图 1.43 所示。
其线路工作过程如下：合上电源开关。
降压启动：按下SB2 后，KA线圈得电，KA自锁触头闭合自锁，KT线圈得电，KM2 线圈得电，KM2 主触头闭合，KM2 联锁触头分断对KM1 联锁。电动机M接入TM降压启动。
全压运转：当电动机转速上升到接近额定转速时，KT延时结束，KT常闭触头先分断，KM2 线圈失电，KM2 常闭辅助触头分断对KM1 联锁，KT常开触头后闭合，KM1线圈得电，KM1 自锁触头闭合自锁，KM1 主触头闭合，电动机M接成△全压运行。停止时按下SB1 即可输出瞬时复原。
图1.43 定子串接自耦变压器降压启动控制电路
-△）启动控制电路的安装与调试
在常用的降压启动方法中，选用最常用、最广泛使用的三相异步电动机星形-三角形（
-△）启动控制电路来作为实际实施项目。
如图 1.44 所示，启动电动机时，合上开关QS，按下启动按钮SB2，接触器KM,KM Y ,KT线圈同时得电，KM Y 的主触点闭合，将电动机接成星形并经过KM的主触点接至电源，电动机降压启动。当KT延时 30s时间到，KM Y 线圈失电，KM △ 线圈得电，电动机主回路接成三角形，电动机进入正常运行。
图1.44 星形-三角形（
-△）启动控制电路
1）元件选择与检查
参照图 1.44 选出合适的低压电器元件并检查其功能完好性。
2）电路的安装与连接
装接电路的原则：应遵循“先主后控，先串后并；从上到下，从左到右；上进下出，左进右出”的原则进行接线。意思是接线时应先接主电路，后接控制电路；先接串联电路，后接并联电路；同时按照从上到下、从左到右的顺序逐根连接；对电气元件的进出线，则必须按照“上面为进线，下面为出线，左边为进线，右边为出线”的原则接线，以免造成元件被短接或接错。
3）电路的检查
接好电路后，应使用万用表等电气仪表对电路进行检查，确保线路无误后方可通电试车。
4）通电试车
通电试车时应注意安全，观察按钮的按下情况与电动机的运行状态。
1）软启动器的基本概述
传统的降压启动，电动机在切换过程中会产生很高的电流尖峰，产生破坏性的动态转矩，引起的机械振动对电动机转子、联轴器以及负载都是有害的，因此出现了电子启动器，即软启动器。
交流异步电动机软启动技术成功地解决了交流异步电动机启动时电流大，线路电压降大，电力损耗大以及对传动机械带来破坏性冲击力等问题。交流电动机软启动装置对被控电动机既能起到软启动，又能起到软制动的作用。
交流电动机软启动是指电动机在启动过程中，装置输出电压按照一定规律上升，被控电动机电压由起始电压平滑地升到全电压，其转速随控制电压变化而发生相应的软性变化，即由零平滑地加速至额定转速的全过程，称为交流电动机软启动。
交流电动机软制动是指电动机在制动过程中，装置输出电压按照一定规律下降，被控电动机电压由全电压平滑地降到零，其转速相应地由额定值平滑地减至零的全过程。
2）软启动器的工作原理
如图 1.45 所示为软启动器原理示意图。其功率部分由 3 对正、反向并联的晶闸管组成，利用晶闸管的移相控制原理，通过控制晶闸管的导通角，改变其输出电压，使加在电动机上的电压按照某一规律慢慢达到全电压。由于软启动器为电子调压，并对电流进行检测，因此还具有对电动机和软启动器本身的热保护，限制转矩和电流冲击，三相电源不平衡、缺相、断相等保护功能，可实时检测并显示，如电流、电压、功率因数等参数。
图1.45软启动器原理示意图
3）交流电动机软启动装置的功能特点
交流电动机软启动装置具有如下功能特点：
①启动过程和制动过程中，避免了运行电压、电流的急剧变化，有益于被控制电动机和传动机械，更有益于电网的稳定运行。
②启动和制动过程中，实施晶闸管无触点控制，装置使用时间长，故障事故率低且免检修。
③集相序、缺相、过热、启动过电流、运行过电流和过载的检测及保护于一身，节电、安全、功能强。
④实现以最小起始电压（电流）获得最佳转矩的节电效果。
4）三相异步电动机用软启动器启动控制电路
如图 1.46 所示为三相异步电动机用软启动器启动控制电路。图中所示为JDRQ系列软启动器，其中L1,L2,L3 为软启动器主电源进线端子，U,V,W为连接电动机的出线端子。当相对应端子短接时（相当于图 2.18 中KM2 主触点闭合），将软启动器内部晶闸管短接，但此时软启动器内部的电流检测环节仍起作用，即此时软启动器对电动机保护功能仍起作用。
图1.46 三相异步电动机用软启动器启动控制电路
RL1,RL2 和RL3 为输出继电器接点。 RL1 为软启动器上升到顶部输出继电器接点，当软启动器完成启动过程后，RL1 闭合，输出信号控制旁路接触器KM2，正常启动后直接给电动机供电；RL2 为运行继电器接点，软启动器正常运行时闭合，当启动结束后，由KM1 的辅助接点闭合提供信号；RL3 设置为过热动作继电器接点，当软启动器因过载发热时断开，停止软启动器工作。软启动器还有故障继电器接点、斜坡下降按钮、故障复位按钮等没在图中表示出来。
图 1.46 中，当开关QS合上时，按下启动按钮SB0，则K1 触点闭合，KM1 线圈得电，使其主触点闭合，主电源加入软启动器。电动机按设定的启动方式启动，当启动完成后，内部继电器RL2 常开触点闭合，KM2 接触器线圈得电主触点闭合，电动机转由旁路接触器KM2 触点供电，同时将软启动器内部的功率晶闸管短接，电动机通过接触器由电网直接供电。但此时过载、过流等保护仍起作用，RL3 相当于保护继电器的触点。若发生过载、过流，则切断接触器KM1 电源，切除软启动器进线电源。因此，电动机不需要额外增加过载保护电路。正常停车时，按停车按钮SB1，停止指令使RL2 触点断开，旁路接触器KM2 跳闸，使电动机软停车，软停车结束后，RL1 触点断开。
由于带有旁路接触器，该电路有如下优点：在电动机运行时可以避免软启动器产生谐波；软启动器仅在启动和停车时工作，可以避免长期运行使晶闸管发热，延长使用寿命。
1.分析说明几种不同的电动机降压启动方式的优缺点及适用情形。
2.结合实际生产生活，分析传统电气控制的优缺点。