三相异步电动机的基本控制线路

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册下》第2793页（4155字）

2．1．1 三相鼠笼型异步电动机起动控制线路

三相鼠笼型异步电动机可采用直接起动和降压起动。能否进行直接起动，常用经验式予以判别，即满足式(8．2－8)，可全电压直接起动，否则用降压起动。

小容量电动机和不经常起动的情况下，可用转换开关、刀闸开关或自动空气断路器控制电动机主电路的接通或关断。在频繁起动的情况下，目前广泛采用起—保—停控制线路，如图8．4－1所示。

图8．4－1 电动机的起—保—停控制线路

降压起动的常用方法有如下几种：

①串电阻(或电抗器)减压起动线路。如图8．4－2所示。三相定子绕组中所串电阻常根据经验公式(8．2－12)计算。－般可选取铸铁电阻。

图8．4－2 串电阻(电抗器)减压起动控制线路

②自耦变压器(补偿器)减压起动控制线路。分手动控制和自动控制两种。手动控制常采用QJ3、QJ5型手动起动补偿器；自动控制常采用XJ01型自动补偿器，如图8．4－3所示。采用自耦变压器起动时，转矩减少的比例和电流减少的比例相等，不与降低的电压平方成正比。与定子绕组串电阻起动相比，能提供更大的起动转矩。

图8．4－3 XJ01型自动起动补偿器控制线路

③Y－△减压起动控制线路。用于电动机定子绕组正常运行为△形接法的容量较大的电动机。由于电动机Y形起动时线电流仅为△形接法起动时的1／3，而绕组的电压为额定电压的，此时的起动转矩也只有全电压起动时的1／3，所以，这种起动方法只可用于空载或轻载起动的场合。Y－△减压起动可分为手动控制和自动控制两种。手动控制采用手动Y－△起动器；自动控制常采用时间继电器控制Y－△减压起动和自动Y－△起动器控制，其控制线路如图8．4－4和8．4－5所示。常用的Y－△起动器有QX1、QX3、QX4A、QX10等系列。

图8．4－4 时间继电器控制Y－△减压起动

图8．4－5 QX3－13型自动Y－△起动器

④延边三角形减压起动控制线路。这种方法的实质，是将电动机定子绕组中的一部分绕组接成Y形，另一部分绕组接成△。定子绕组9个抽头的接线如图8．4－6所示。其中图a)为延边三角形联接，图b)为三角形联接。定子绕组的抽头比例K_c(角形联接部分与延边部分)可为1∶1、1∶2、3∶5等，抽头比越大，起动电压越高。延边三角形起动一般可采用xJ1系列低压起动控制箱，也可用交流接触器等元件，如图8．4－7所示。

图8．4－6 延边三角形线组联接图

图8．4－7 延边三角形减压起动控制线路

机床常用的电动机及其配套的起动控制设备见表8．4－3

表8．4－3 机床常用的电动机起动控制设备一览表

2．1．2 三相绕线式异步电动机控制线路

三相绕线式异步电动机常用转子外接电阻来控制起动过程和改变其工作转速。在转子电路中串几级起动电阻限制起动电流的控制线路如图8．4－8所示。图中KA2、KA3、KA4为检测转子电流的欠电流继电器，其吸合电流均相同，但释放电流不同，其中KA2的释放电流最大，KA3次之，KA4最小。

图8．4－8 绕线式异步电动机转子回路串电阻起动控制线路

为避免采用转子串电阻起动时，因分级切除起动电阻而造成电流与转矩的突跳变化(增大)，对机械产生冲击，可应用频敏变阻器代替起动电阻，如图8．4－9所示。由于频敏变阻器的阻抗可随电流频率的变化而显着变化，故可使整个起动过程接近于恒值起动转矩。

图8．4－9 绕线式异步电动机转子回路串频敏变阻器的起动控制线路

2．1．3 鼠笼型异步电动机正反转控制线路

典型的电动机正反转控制线路如图8．4－10和8．4－11所示。在图8．4－10所示控制线路中，电动机需变向时，应先停后反向起动运行。而图8．4－11所示控制线路，可在电动机运行中随时操纵正反转按钮实现电动机的正反转，并有复合(双重)联锁。

图8．4－10 接触器联锁正反转控制线路

图8．4－11 复合联锁正反转控制线路

2．1．4 鼠笼型异步电动机制动控制线路

为缩短机械设备停止时间，或要求停止位置准确，需采取制动措施。制动分为机械和电气制动。

机械制动控制线路如图8．4－12～8．4－14所示。图8．4－12所示为制动闸平时一直处子“抱住”状态的线路，图8．4－13所示为制动闸平时一直处于“松开”状态的控制线路。电磁抱闸制动装置的体积较大。采用图8．4－14所示电磁离合器YC的控制线路，则体积小，且制动迅速。

图8．4－12 电磁抱闸制动控制线路之一

图8．4－13 电磁抱闸制动控制线路之二

图8．4－14 电磁离合器制动控制线路

异步电动机可工作于再生发电(回馈)制动、反接制动和能耗制动等电气制动状态。图8．4－15和8．4－16分别为单向运转反接制动和可逆运转反接制动控制线路。这种制动比较简单、可靠，适用于电动机容量为2～3kW、起动和制动次数不太频繁的场合。但由于反接制动时的振动和冲击力较大，会影响机床精度，故10kW以上的电动机通常不予采用。

图8．4－15 单方向运转反接制动控制线路

图8．4－16 可逆运行反接制动控制线路

能耗制动控制线路，是当电动机刚脱离三相电源时，向定子绕组通入直流电流，以消耗转子的动能，使电动机迅速制动。制动结束时，及时切除直流电。通入的直流电流越大，制动越迅速。通入的直流电流约为电动机空载电流的3～5倍，过大会烧坏定子绕组。所用的直流电源，有单相半波整流、单相桥式全波整流和充电的电容器。相应的能耗制动控制线路如图8。4－17、8．4－18和8．4－19所示。在图8．4－19中，当KM1或KM2动作，使电动机起动时，通过电容C1、电阻R1和R2以及二极管V1使C1建立直流电压。电动机M停止时，接触器KM1或KM2断电释放，常闭触点闭合，电容C1通过电动机定子绕组放电(该电流为直流电流)，执行能耗制动。但其制动力矩随C1放电电流的减小而减小，直至为零。应该说明，单管半波整流能耗制动和充电电容能耗制动线路虽然简单，但制动效果不及全波整流能耗制动，故前者用于制动要求不很高的场合。

图8．4－17 双向起动半波整流能耗制动控制线路

图8．4－18 单向起动全波整流能耗制动控制线路

图8．4－19 充电电容能耗制动控制线路反接制动与能耗制动的比较见表8．4－4。

表8．4－4 反接制动与能耗制动的比较

2．1．5 多速电动机调速控制

多速电机一般是通过改变绕组的联接方法来改变磁极对数，或通过接通不同磁极对数的独立定子绕组进行变极调速的，或者两种方法并用。

双速鼠笼式异步电动机是最简单的多速电机，常见的接线方式有△／YY及Y／YY两种，如图8．4－20所示。其中图a)为△／YY接法(4／2极)，电机从三角形改为双星形联接时，转速升高一倍，而功率只提高15%，所以，这种调速法可近似地看成恒功率调速法，适用于一般金属切削机床。图b)为Y／YY接法，称为恒转矩调速，适用于起重机、电梯或皮带运输机等。

图8．4－20 4／2极电动机三相绕组接法

△／YY接法的双速电动机控制线路如图8．4－21所示。图a)是用按钮变换高、低速，图b)是用开关SA实现高、低速控制，适用于功率较小的双速电机。图c)是用开关SA和时间继电器KT实现高、低速控制，适用于较大容量的双速电动机的控制。

图8．4－21 双速电动机高低速控制线路