三相异步电动机角星节能变换控制线路探讨

陈惠平 文福林

摘 要：随着工业生产化的飞速发展，生产机械设备控制使用大量的各种功率的电动机，对节能降耗、操作质量、稳定性、专业技术维护等问题提出了越来越高的要求。本文通过分析三相异步电动机角星自动转换控制线路的组成及工作原理，探讨电动机的节能降耗方法。

关键词：异步电动机 控制线路 星形连接 三角形连接 降耗节能

三相异步电动机由于价格低廉，结构简单，运行可靠，维护方便，广泛用于工农业生产的各个领域，成为拖动各种生产机械设备的动力。现介绍一种三角形接法的三相异步电动机自动进行角星转换达到降耗节能目的的控制线路。

从三相异步电动机Y-△减压启动控制线路来分析，其目的是限制启动电流，防止造成线路电压产生较大压降使负载端电压降低，影响同一线路的负载正常工作。笔者在此控制原理的基础上，探讨三相异步电动机角星自动转换控制线路。在生产实习教学中，为解决学生提出能否将已完成Y-△减压启动进入三角形连接运行的电动机再接成星形运行这个问题，我们经过探索，在Y-△减压启动控制线路的基础上设计出新的控制线路，它不但能限制启动电流，而且还可以根据负载的变化（电流变化），随时对电动机自动进行星角、角星转换，而达到改善电网功率因数，降耗节能的效果。

三相异步电动机角星节能变换控制线路见下图。

一、控制原理分析

合上电源开关QS，电源指示灯亮HL1。按下启动按钮SB2，交流接触器KM线圈获电，KM（3-4）辅助动合触头闭合自锁，KM主触头闭合；时间继电器KT1线圈获电，KT1（4-7）动断触头瞬时断开；中间继电器KA2线圈获电，KA2（4-5）动断触头断开，KT1线圈断电，KT1（4-7）动断触头延时闭合，KA2（9-11）动合触头闭合，交流接触器KMY线圈获电，KMY（4-12）动断互锁触头断开，KMY主触头闭合，电动机Y形连接减压启动，Y形运行指示灯HL2亮。

当负载大到一定程度时电流继电器KA1检测的电流达到整定值，KA1（7-8）动合触头闭合，使时间继电器KT2线圈获电，KT2（9-10）动断触头延时断开，KA2、KMY线圈失电，将其获电时已闭合的动合触头释放、断开的动断触头闭合复原，同时KT2（12-13）延时动合触头闭合，使中间继电器KA3线圈获电，KA3（5-6）动断触头断开，KA3（12-14）动合触头闭合，交流接触器KM△线圈获电，KM△（4-9）动断互锁触头断开，KM△主触头闭合，电动机进入△形连接运行状态，△形运行指示灯HL3亮。

当负载减小到一定程度（如轻载或空载）时，电流互感器TA2次级电流变小，电流继电器KA1（7-8）动合触头释放，时间继电器KT2线圈失电，KT2（12-13）延时动合触头断开，使KA3、KM△线圈失电，KM△主触头断开，同时KT2（9-10）延时断开的动断触头闭合复原，使KA2线圈获电，KA2（9-11）动和触头闭合，KMY线圈获电，电动机作Y形连接运行。

在实际使用中，可根据负载变化的时间及工艺要求调整星角转换时间（KT2），根据启动时间调整KT1。

为了保证星形启动的可靠性，在电流互感器的二次侧并联启动按钮SB2的另一副动合触头。为了便于调整星角转换时间在图中设计了SB3。图中HL4设计为电动机过载时的指示。

电流互感器可选用合适的仪用互感器。电流继电器的电流整定值可调整在星角转换的临界点，星角调整范围为电动机功率的30%左右。

二、角星节能变换控制线路节能分析

我们采用角星节能变换控制线路进行电力拖动，是完全可以达到降耗节能效果的。例如：一台三相异步电动机绕组联结为三角形，对称电源线电压为380V，每相电阻为6Ω，感抗为8Ω，功率因数为cosφP=0.9。

上述电动机的两种运行方式下的有功功率：

星形连接时的有功功率，

PY=3UYPLYPcosφP

=3·LYPcosφP

=ULILcosφP

=3×220×22×0.9

≈13.1kW

三角形連接时的有功功率，

P△=3U△PL△PcosφP

=3·ULcosφP

=ULILcosφP

=3×380×38×0.9

≈39kW

通过上面数据比较可得出结论：上述控制线路不但能在电动机启动时能达到降压启动限制启动电流的目的，而且能根据负载变化自动进行角星、星角转换达到降耗节能，改善电网功率因数，节电效果明显。

实例：如果一台三相笼型异步电动机功率为14kW，空载电流9.63A，空载功率级为5kW，满载电流为27.1A，以每天每班运行8小时，若空载或轻载1小时，则约为电流5.5A，功率仅为2.8kW，则1小时空载或轻载的节电为2.2度电，可见采用角星转换控制线路进行电力拖动，效果是明显的。

参考文献：

[1]吕梅梅.浅论职校“电工实习”中的启发式教学[EB/OL].http：//www.ahzcj.gov.cn/newsshow.jsp？id=59413.

[2]魏薇.浅谈电工实习指导教学[J].中国新技术新产品，2009（4）.