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三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，堅(jiān)固耐用，價(jià)格便宜，維修方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，異步電動(dòng)機(jī)還具有體積小，重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的特點(diǎn)。因此，在工礦企業(yè)中異步電動(dòng)機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。三相異步電動(dòng)機(jī)的控制線路大多由接觸器、繼電器、閘刀開(kāi)關(guān)、按鈕等有觸點(diǎn)電器組合而成。三相異步電動(dòng)機(jī)分為鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)和繞線式異步電動(dòng)機(jī)，二者的構(gòu)造不同，啟動(dòng)方法也不同，其啟動(dòng)控制線路差別很大。
一、鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)控制線路
在許多工礦企業(yè)中，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)量占電力拖動(dòng)設(shè)備總數(shù)的85%左右。在變壓器容量允許的情況下，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)該盡可能采用全電壓直接起動(dòng)，既可以提高控制線路的可靠性，又可以減少電器的維修工作量。
電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)控制線路常用于只需要單方向運(yùn)轉(zhuǎn)的小功率電動(dòng)機(jī)的控制。例如小型通風(fēng)機(jī)、水泵以及皮帶運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備。圖1是電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)控制線路的電氣原理圖。這是一種最常用、最簡(jiǎn)單的控制線路，能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止的自動(dòng)控制、遠(yuǎn)距離控制、頻繁操作等。
圖1單向運(yùn)行電氣控制線路
在圖1中，主電路由隔離開(kāi)關(guān)QS、熔斷器FU、接觸器KM的常開(kāi)主觸點(diǎn)，熱繼電器FR的熱元件和電動(dòng)機(jī)M組成。控制電路由起動(dòng)按鈕SB2、停止按鈕SB1、接觸器KM線圈和常開(kāi)輔助觸點(diǎn)、熱繼電器FR的常閉觸頭構(gòu)成。
控制線路工作原理為：
1、起動(dòng)電動(dòng)機(jī) 合上三相隔離開(kāi)關(guān)QS，按起動(dòng)按鈕SB2，按觸 器KM的吸引線圈得電，3對(duì)常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，將電動(dòng)機(jī)M接入電源，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)。同時(shí)，與SB2并聯(lián)的KM的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，即使松手?jǐn)嚅_(kāi)SB2，吸引線圈KM通過(guò)其輔助觸點(diǎn)可以繼續(xù)保持通電，維持吸合狀態(tài)。凡是接觸器（或繼電器）利用自己的輔助觸點(diǎn)來(lái)保持其線圈帶電的，稱之為自鎖（自保）。這個(gè)觸點(diǎn)稱為自鎖（自保）觸點(diǎn)。由于KM的自鎖作用，當(dāng)松開(kāi)SB2后，電動(dòng)機(jī)M仍能繼續(xù)起動(dòng)，最后達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
2、停止電動(dòng)機(jī) 按停止按鈕SB1，接觸器KM的線圈失電，其主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)均斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)脫離電源，停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)，即使松開(kāi)停止按鈕，由于自鎖觸點(diǎn)斷開(kāi)，接觸器KM線圈不會(huì)再通電，電動(dòng)機(jī)不會(huì)自行起動(dòng)。只有再次按下起動(dòng)按鈕SB2時(shí)，電動(dòng)機(jī)方能再次起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
也可以用下述方式描述：
合上開(kāi)關(guān)QS
起動(dòng)→KM主觸點(diǎn)閉點(diǎn)→電動(dòng)機(jī)M得電起動(dòng)、運(yùn)行
按下SB2→KM線圈得電—→KM常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合→實(shí)現(xiàn)自保
停車→KM主觸點(diǎn)復(fù)位→電動(dòng)機(jī)M斷電停車
按下SB1→KM線圈失電—→ KM常開(kāi)輔助觸點(diǎn)復(fù)位→自保解除
3、線路保護(hù)環(huán)節(jié)
（1）短路保護(hù)
短路時(shí)通過(guò)熔斷器FU的熔體熔斷切開(kāi)主電路。
（2）過(guò)載保護(hù)
通過(guò)熱繼電器FR實(shí)現(xiàn)。由于熱繼電器的熱慣性比較大，即使熱元件上流過(guò)幾倍額定電流的電流，熱繼電器也不會(huì)立即動(dòng)作。因此在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間不太長(zhǎng)的情況下，熱繼電器經(jīng)得起電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的沖擊而不會(huì)動(dòng)作。只有在電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載下FR才動(dòng)作，斷開(kāi)控制電路，接觸器KM失電，切斷電動(dòng)機(jī)主電路，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。
（3）欠壓和失壓保護(hù)
當(dāng)電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行時(shí)，如果電源電壓由于某種原因消失，那么在電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)就將自行起動(dòng)，這就可能造成生產(chǎn)設(shè)備的損壞，甚至造成人身事故。對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，同時(shí)有許多電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)備自行起動(dòng)也會(huì)引起不允許的過(guò)電流及瞬間網(wǎng)絡(luò)電壓下降。為了防止電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)的保護(hù)叫失壓保護(hù)或零壓保護(hù)。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電源電壓過(guò)分地降低將引起一些電器釋放，造成控制線路不正常工作，可能產(chǎn)生事故;電源電壓過(guò)分地降低也會(huì)引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降甚至停轉(zhuǎn)。因此需要在電源電壓降到一定允許值以下時(shí)將電源切斷，這就是欠電壓保護(hù)。
欠壓和失壓保護(hù)是通過(guò)接觸器KM的自鎖觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行中，由于某種原因使電網(wǎng)電壓消失或降低，當(dāng)電壓低于接觸器線圈的釋放電壓時(shí)，接觸器釋放，自鎖觸點(diǎn)斷開(kāi)，同時(shí)主觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷電動(dòng)機(jī)電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。如果電源電壓恢復(fù)正常，由于自鎖解除，電動(dòng)機(jī)不會(huì)自行起動(dòng)，避免了意外事故發(fā)生。只有操作人員再次按下SB2后，電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)。控制線路具備了欠壓和失壓的保護(hù)能力以后，有如下三個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)：
防止電壓嚴(yán)重下降時(shí)電動(dòng)機(jī)在重負(fù)載情況下的低壓運(yùn)行;
避免電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)而造成電壓的嚴(yán)重下降;
防止電源電壓恢復(fù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)突然起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成設(shè)備和人身事故。
二、三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)線路
鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用全壓直接起動(dòng)時(shí)，控制線路簡(jiǎn)單，維修工作量較少。但是，并不是所有異步電動(dòng)機(jī)在任何情況下都可以采用全壓起動(dòng)。這是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)電流一般可達(dá)額定電流的4-7倍。過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)降低電動(dòng)機(jī)壽命，致使變壓器二次電壓大幅度下降，減少電動(dòng)機(jī)本身的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，甚至使電動(dòng)機(jī)根本無(wú)法起動(dòng)，還要影響同一供電網(wǎng)路中其它設(shè)備的正常工作。如何判斷一臺(tái)電動(dòng)機(jī)能否全壓起動(dòng)呢?一般規(guī)定，電動(dòng)機(jī)容量在10kW以下者，可直接起動(dòng)。10kW以上的異步電動(dòng)機(jī)是否允許直接起動(dòng)，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)容量和電源變壓器容量的比值來(lái)確定。對(duì)于給定容量的電動(dòng)機(jī)，一般用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估計(jì)。
Iq/Ie≤3/4+電源變壓器容量（kVA）/[4×電動(dòng)機(jī)容量（kVA）]
式中 Iq—電動(dòng)機(jī)全電壓起動(dòng)電流（A）;Ie—電動(dòng)機(jī)額定電流（A）。
若計(jì)算結(jié)果滿足上述經(jīng)驗(yàn)公式，一般可以全壓起動(dòng)，否則不予全壓起動(dòng),應(yīng)考慮采用降壓起動(dòng)。有時(shí)，為了限制和減少起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊作用，允許全壓起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，也多采用降壓起動(dòng)方式。
鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)的方法有以下幾種：定子電路串電阻（或電抗）降壓起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)、Y-△降壓起動(dòng)、△-△降壓起動(dòng)等.使用這些方法都是為了限制起動(dòng)電流,（一般降低電壓后的起動(dòng)電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的2-3倍），減小供電干線的電壓降落，保障各個(gè)用戶的電氣設(shè)備正常運(yùn)行。
1、串電阻（或電抗）降壓起動(dòng)控制線路
在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，常在三相定子電路中串接電阻（或電抗）來(lái)降低定子繞組上的電壓，使電動(dòng)機(jī)在降低了的電壓下起動(dòng)，以達(dá)到限制起動(dòng)電流的目的。一旦電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，切除串聯(lián)電阻（或電抗），使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓正常運(yùn)行。這種線路的設(shè)計(jì)思想，通常都是采用時(shí)間原則按時(shí)切除起動(dòng)時(shí)串入的電阻（或電抗）以完成起動(dòng)過(guò)程。在具體線路中可采用人工手動(dòng)控制或時(shí)間繼電器自動(dòng)控制來(lái)加以實(shí)現(xiàn)。
圖2定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路
圖2是定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)在三相定子電路中串接電阻，使電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓降低，起動(dòng)后再將電阻短路，電動(dòng)機(jī)仍然在正常電壓下運(yùn)行。這種起動(dòng)方式由于不受電動(dòng)機(jī)接線形式的限制，設(shè)備簡(jiǎn)單，因而在中小型機(jī)床中也有應(yīng)用。機(jī)床中也常用這種串接電阻的方法限制點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)的起動(dòng)電流。（信息來(lái)源：www.dqjsw.com.cn）
圖2（A）控制線路的工作過(guò)程如下：
按SB2 KM1得電（電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)）
KT 得電 （延時(shí)） KM2得電（短接電阻，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行）
按SB1，KM2斷電，其主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停車。
只要KM2得電就能使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。但線路圖（A）在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后KM1與KT一直得電動(dòng)作，這是不必要的。線路圖（B）就解決了這個(gè)問(wèn)題，接觸器KM2得電后，其動(dòng)斷觸點(diǎn)將KM1及KT斷電，KM2自鎖。這樣，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，只要KM2得電，電動(dòng)機(jī)便能正常運(yùn)行。
串電阻起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是控制線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，動(dòng)作可靠，提高了功率因數(shù)，有利于保證電網(wǎng)質(zhì)量。但是，由于定子串電阻降壓起動(dòng)，起動(dòng)電流隨定子電壓成正比下降，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩則按電壓下降比例的平方倍下降。同時(shí)，每次起動(dòng)都要消耗大量的電能。因此，三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用電阻降壓的起動(dòng)方法，僅適用于要求起動(dòng)平穩(wěn)的中小容量電動(dòng)機(jī)以及起動(dòng)不頻繁的場(chǎng)合。大容量電動(dòng)機(jī)多采用串電抗降壓起動(dòng)。
2、串自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線路
（1）線路設(shè)計(jì)思想
在自耦變壓器降壓起動(dòng)的控制線路中，限制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流是依靠自耦變壓器的降壓作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。自耦變壓器的初級(jí)和電源相接，自耦變壓器的次級(jí)與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)。自耦變壓器的次級(jí)一般有3個(gè)抽頭，可得到3種數(shù)值不等的電壓。使用時(shí)，可根據(jù)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求靈活選擇。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓，一旦起動(dòng)完畢，自耦變壓器便被切除，電動(dòng)機(jī)直接接至電源，即得到自耦變壓器的一次電壓，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓運(yùn)行。通常稱這種自耦變壓器為起動(dòng)補(bǔ)償器。這一線路的設(shè)計(jì)思想和串電阻起動(dòng)線路基本相同，都是按時(shí)間原則來(lái)完成電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程的。
圖3定子串自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線路
線路工作原理：
閉合開(kāi)關(guān)QS。
起動(dòng) 按下按鈕SB2，KM1和時(shí)間繼電器KT同時(shí)得電，KM1常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)經(jīng)星形連接的自耦變壓器接至電源降壓起動(dòng)。
