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(二)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)

當(dāng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)容量較大，而電源容量不夠大時(shí)，為了限制起動(dòng)電流，避免電網(wǎng)電壓顯著下降，一般采用降壓起動(dòng)。降壓起動(dòng)是利用起動(dòng)設(shè)備，在起動(dòng)時(shí)降低加在定子繞組上的電壓，待起動(dòng)過(guò)程結(jié)束，再給定子繞組加上全電壓(正常工作的額定電壓)。

由于電磁轉(zhuǎn)矩正比于定子繞組電壓的平方，所以電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也大大降低了。

因此，降壓起動(dòng)只適合于空載或輕載起動(dòng)，負(fù)載不大的情況。選擇起動(dòng)方法時(shí)，要同時(shí)校核起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否滿足要求。

鼠籠式降壓起動(dòng)方式中經(jīng)常采用的兩種方式，即星形—三角形(Y—△)起動(dòng)和自耦變壓器降壓起動(dòng)。

1.星形—三角形(Y—△)起動(dòng)。如果電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)其定子繞組是聯(lián)接成三角形的，那么在起動(dòng)時(shí)可把它聯(lián)成星形，等到轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)再換接成三角形。

這就是Y—△起動(dòng)。

在Y—△起動(dòng)過(guò)程中，Y聯(lián)接需要持續(xù)一定時(shí)間才能換接成Δ聯(lián)接，這就得用時(shí)間繼電器來(lái)控制。

在交流電路中，常采用的空氣式時(shí)間繼電器，它是利用空氣阻尼作用來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作延時(shí)的。延時(shí)時(shí)間即為自電磁鐵吸引線圈通電時(shí)刻起至微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)為止的這段時(shí)間。通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘10，調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔的大小就可調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間。

空氣式時(shí)間繼電器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但準(zhǔn)確度較低。延時(shí)范圍有0.4～60秒和0.4～180秒兩種。

除空氣式時(shí)間繼電器外，常用晶體管時(shí)間繼電器利用電容器充放電和脈沖計(jì)數(shù)的原理。特點(diǎn)體積小、耗電少、延時(shí)范圍較寬(0.1～15秒)。

圖3-21鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)Y—△起動(dòng)控制電路。KM1、KM2、KM3是三個(gè)交流觸器，KT是延時(shí)繼電器。起動(dòng)時(shí)KM3工作(KM2不工作)，電動(dòng)機(jī)接成Y形;運(yùn)行時(shí)KM2工作(KM3不工作)，電動(dòng)機(jī)接成△形。

線路的動(dòng)作次序如下：

本線路的特點(diǎn)是在接觸器KM1斷電，也就是電動(dòng)機(jī)主電路斷開(kāi)的情況下進(jìn)行Y—△換接，這樣就可以避免當(dāng)KM3的常開(kāi)觸頭還未斷開(kāi)時(shí)KM2已吸合而造成電源短路;另外，接觸器KM3的常開(kāi)觸頭在無(wú)電情況下斷開(kāi)，這就避免電弧的發(fā)生，延長(zhǎng)其使用壽命。

由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小到正常運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的1/3。所以，Y—△起動(dòng)方法只適用于空載或輕載情況下起動(dòng);而且Y—△啟動(dòng)只能用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成△的情況。

2.自耦變壓器降壓起動(dòng)。這種起動(dòng)方法用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組組接成星形而不能采用星形一三角形起動(dòng)或容量較大的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，也適用于需要較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。起動(dòng)時(shí)自耦變壓器高壓端接電源，低壓端接電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)便在低于額定電壓下起動(dòng)。待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，再將自耦變壓器脫離電源和電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)直接與電源相接，進(jìn)入全壓運(yùn)行。

自耦變壓器降壓器降壓起動(dòng)比星形一三角形起動(dòng)的價(jià)格高得多，但自耦變壓器有三個(gè)接頭，其輸出電壓80%、60%、40%，可根據(jù)需要選用，使用較靈活。

3.電阻(電抗)降壓起動(dòng)。

(三)繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

1.轉(zhuǎn)子回路串接電阻起動(dòng)。

繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)可以在轉(zhuǎn)子回路中串入電阻進(jìn)行起動(dòng)，這樣就減小了起動(dòng)電流。一般采用起動(dòng)變阻器起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)全部電阻串入轉(zhuǎn)子電路中，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸加快，利用控制器逐級(jí)切除起動(dòng)電阻，最后將全部起動(dòng)電阻從轉(zhuǎn)子電路中切除。

2.轉(zhuǎn)子回路串接頻敏變阻器起動(dòng)。

頻敏變阻器的電阻隨線圈中所通過(guò)的電流頻率而變。起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)差率S=1，轉(zhuǎn)子電流(即頻敏電阻線圈通過(guò)的電流)頻率最高，等于電源頻率。因此，頻敏變阻器的電阻最大，這就相當(dāng)于起動(dòng)時(shí)在轉(zhuǎn)子回路中串接一個(gè)較大電阻，從而使起動(dòng)電流減小。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的加快轉(zhuǎn)差率 S逐漸減小，轉(zhuǎn)子電流頻率逐漸降低，頻敏變阻器電阻也逐漸減小，最后把電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組短接，頻敏變阻器從轉(zhuǎn)子電路中切除。

采用頻敏變阻器起動(dòng)，具有起動(dòng)平滑、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行可靠、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此在繞線式電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用較廣。

六、三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向一致，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相電流的相序。因此，要改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，必須改變?nèi)嘟涣麟姷南嘈?。?shí)際上，只要將接到電源的任意二根聯(lián)線對(duì)調(diào)即可。

三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)方法：任意調(diào)換電源的兩根進(jìn)線，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

為此，只要用兩個(gè)交流接觸器就能滿足這一要求，當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器KMI工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn);

當(dāng)反轉(zhuǎn)接KM2工作時(shí)，由于調(diào)換了兩根電源線，所以電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

如果兩個(gè)接觸器同時(shí)工作，那么將有兩根電源線通過(guò)它們的主觸頭而使電源短路。所以對(duì)正反轉(zhuǎn)控制線路最根本的要求是：必須保證兩個(gè)接觸器不能同時(shí)工作。這種在同一時(shí)間里兩個(gè)接觸器只允許一個(gè)工作的控制作用稱為聯(lián)鎖或互鎖。

在圖(a)所示的控制電路中，正轉(zhuǎn)接觸器KM1的一個(gè)常閉輔助觸頭串接在反轉(zhuǎn)接觸器KM2的線圈電路中，而反轉(zhuǎn)接觸器的一個(gè)常閉輔助觸頭串接在正轉(zhuǎn)接觸器的線圈電路中。這兩個(gè)常閉觸頭稱為聯(lián)鎖觸頭。這樣一來(lái)，當(dāng)按下正轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB1時(shí)，正轉(zhuǎn)接觸器線圈通電，主觸頭KM1閉合，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，聯(lián)鎖觸頭斷開(kāi)了反轉(zhuǎn)接觸器KM2的線圈電路。因此，即使誤按反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2，反轉(zhuǎn)接觸器也不能動(dòng)作。

但是這種控制電路有個(gè)缺點(diǎn)，就是在正轉(zhuǎn)過(guò)程中要求反轉(zhuǎn)，必須先按停止按鈕SB3，讓聯(lián)鎖觸頭KM1閉合后，才能按反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。這給操作帶來(lái)不便。

為了解決這一問(wèn)題，在生產(chǎn)中常采用復(fù)式按鈕和觸頭聯(lián)鎖的控制電路。

在圖(b)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，按下反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕SB2，它的常閉觸頭斷開(kāi)，使正轉(zhuǎn)接觸器線圈KM1斷電，主觸頭KM1斷開(kāi)。與此同時(shí)，串接在反轉(zhuǎn)控制電路中的常閉觸頭KM1恢復(fù)閉合，反轉(zhuǎn)接觸器線圈KM2通電并自鎖，電動(dòng)機(jī)便反轉(zhuǎn)。同時(shí)，串接在正轉(zhuǎn)控制電路中的常閉觸頭KM2斷開(kāi)，起聯(lián)鎖保護(hù)作用。

七、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

在生產(chǎn)中，有時(shí)要求異步電動(dòng)機(jī)在不改變負(fù)載的情況下轉(zhuǎn)速能夠調(diào)節(jié)，稱為異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。

根據(jù)公式可得：

由上式可知，改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有三種方案，即改變電源頻率f、改變繞組的磁極對(duì)數(shù)P以及改變轉(zhuǎn)差率S。

改變磁極對(duì)數(shù)調(diào)速，實(shí)際上是改變定子繞組的連接方法。電動(dòng)機(jī)制造廠專門設(shè)計(jì)便于改接的定子繞組，制造出多速電動(dòng)機(jī)。

改變轉(zhuǎn)差率S的調(diào)速方法，只能在繞線式轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)中使用，在其轉(zhuǎn)子電路中串入附加電阻，便可改變轉(zhuǎn)差率。

改變電源頻率調(diào)速，調(diào)速范圍寬。具體方法有：

1.變頻機(jī)組。變頻機(jī)組作為一種變頻電源，由一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)組成，用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電，通過(guò)調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變交流發(fā)電機(jī)發(fā)電的頻率，再把此可調(diào)頻率的電流送給需調(diào)速的異步電動(dòng)機(jī)，就可調(diào)節(jié)該異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

2.交一直一交變頻。交—直—交變頻裝置也是一種變頻電源，它先將交流電通過(guò)整流電路變?yōu)橹绷麟姡侔汛酥绷麟娝腿肽孀兤髯優(yōu)轭l率可調(diào)的交流電，作為異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的電源。

3.交一交變頻。交一交變頻，就是直接把50Hz交流電變?yōu)轭l率可調(diào)的交流電。

第三節(jié)　直流電動(dòng)機(jī)及其控制

直流電動(dòng)機(jī)是將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備。它的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的調(diào)速性能和較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因而廣泛地應(yīng)用于要求調(diào)速性能較高和較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械。但直流電動(dòng)機(jī)的制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，維護(hù)較困難，可靠性較差。

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（責(zé)任編輯：中大編輯）

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