星三角启动论文

童 原

（中铁十一局建筑安装工程有限公司，房建六部，水电技术员）

摘要：随着经济的发展，越来越多的大功率三相异步电动机被工矿企业、高层建筑等的设备机房所使用，异步电动机具有结构简单、制造容易，运用可靠、效率较高，价格低廉，坚固耐用等优点。三相异步电动机直接启动时的电流会在瞬间增大，将会对电网设备造成影响，故需要电动机降压启动。星-三角减压启动方式就是其中的一种。本文简单介绍了电动机星-三角降压启动的原理，以及控制器件和电缆等选型、实际操作接线、调试、控制回路故障分析及维修相关的方法和问题，让读者对三相异步电动机星三角降压启动从理论到实际操作，再到后期保养维修有一个清晰的认识。

关键词：星三角启动；接线调试；故障分析；维修

1 三相异步电动机的启动理论知识

三相异步电动机的典型启动方式有三种：直接启动、降压启动、软启动。 1.1 直接启动简介

直接启动一般是对于电动机容量在10KW以下的，若容量过大（10KW～180KW）采取直接启动会冲击电网，导致其它用电设备供电不足等情况（电动机的全压起动电流一般可达额定电流的4～7倍,会瞬间占用较高负荷）,也会降低电动机的使用寿命。 1.2 软启动、降压启动简介

软启动也是一种特殊的降压启动，只是它的电压是平滑上升的。一般所说的降压启动是分阶段提升电压，有三种常用的降压启动方式：定子电路串电阻（或电抗）降压起动、自耦变压器降压起动、Y-△降压起动等。使用这些方法都是为了起动电流 (一般降低电压后的起动电流为电动机额定电流的2～3倍)，减小供电干线的电压降落，保障各个用户的电气设备正常运行。此处重点介绍Y-△降压起动原理。 1.3 星三角降压启动电路图及原理

线路设计思想：Y-△降压起动也称为星形-三角形降压起动，简称星-三角降压起动。这一线路的设计思想仍是按时间原则控制起动过程。所不同的是，在起动时将电动机定子绕组

接成星形，每相绕组承受的电压为电源的相电压220V，减小了起动电流对电网的影响。而在其起动后期则按预先整定的时间换接成三角形接法，每相绕组承受的电压为电源的线电压380V，电动机进入正常运行。凡是正常运行时定子绕组接成三角形的异步电动机，均可采用这种线路。定子绕组接成Y-△降压起动的自动控制线路如图1所示。

图1 Y—△降压起动控制线路

图1中，可以看到主电路中有三组主触点，其中接触器KM2和KM3主触点一定不能同时闭合，意味着电源将被短路。所以，控制线路的设计必须保证一个接触器吸和时，另一个接触器不能吸和，这就叫做互锁。也就是说KM2和KM3两个接触器需要互锁。通常的方法是在控制线路中解除其KM2与KM3线圈的支路里分别串联对方的一个动断辅助触电。这样，每个接触器线圈能否被接通，将取决于另一个接触器是否处于释放状态，如解除其KM2已接通，它的动断辅助触点把KM3线圈的电路断开，从而保证KM2和KM3两个接触器不会同时吸合。这一对动断触点叫做互锁触点。

Y-Δ降压起动控制线路的工作原理如下：合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，这时，接触器KM1、触器KM2、时间继电器KT线圈通电，解除其KM1主触点和自锁触点闭合。KM2主触点闭合与KM2互锁触点断开，电动机按Y形接法起动。此时时间继电器KT是通电的，经过所整定延时时间后，时间继电器KT的动合触点闭合和动断触点断开，即“通电延时断开”触点使接触器KM2线圈断电，接触器KM2主触点断开，电动机暂时断电，同时接触器KM2互锁触点闭合，且时间继电器的“通电延时闭合”触点闭合，使得接触器KM3线圈通电，

接触器KM3主触点和自锁触点闭合，电动机改为三角形连接，然后进入稳定运行，同时接触器KM3互锁触点断开，使时间继电器KT线圈断电。

2 三相异步电动机的星三角启动器件选型、操作接线、调试

星三角启动电路中：Y接法的起动的电流仅为Δ接法的1/3，从而了起动电流，但是Y接法的起动转矩为Δ接法的1/3，所以Y-Δ起动只适用空载或轻载起动。控制元器件的选型都是通过估算流过它的额定电流来选择的,型号的选择以及对元器件的足够了解对后期施工操作接线也能方便很多。下面就就元器件选型和操作接线作简单说明： 2.1 星三角启动控制器件选型

由上图图1星三角启动电路图中可知，主电路中有断路器、熔断器、热继电器，断路器短路保护，熔断器过流保护，热继电器过载保护；控制线路需要：3个交流接触器、1个热继电器、1个时间继电器。其中KM1作为主电源控制接触器，KM2作为接通Y接法的控制接触器，KM3作为接通Δ接法的控制接触器，时间继电器只是控制Y-Δ转换时间间隔。 2.1.1 断路器的选型

一般情况下，鼠笼型电动机的直接启动电流是运行电流的5～7倍，即便是采用星三角降压启动电流仍为额定电流的2～5倍。设额定电流为𝐼𝑒=

𝑃𝑟

√3×𝑈𝑟×𝜂×𝑐𝑜𝑠𝜃

，其中功率、电压均

为额定功率和额定电压。由于启动电流只是瞬时较大，所以断路器按额定电流的1.5～2倍选择即可。

2.1.2 交流接触器的选型

三角形接法：主接触器KM1和角接触器KM3都是串接在三角形内部电路里面，流过的额定电流都是相电流，即𝐼相=𝐼线⁄√3。

星形接法：星形接触器KM2的容量一般要略小于角接触器的容量，经验值其额定电流是主接触器KM1的0.8倍。

交流接触器容量的选择（额定电流）均按照𝐼线⁄√3。实际施工中其容量应尽量大些，以上计算值可作为底限值参考。 2.1.3 主电缆截面的选择

三角形接法外围电路流过的是线电流，所以电缆截面的选择应根据电动机额定电流𝐼𝑒来核算。而三角形内部流过的电流为相电流，即𝐼线⁄√3，也就是说三角形内部电路电缆截面要根据𝐼线⁄√3来核算。星形电路导线截面一般都和三角形内部电路导线截面相等。 2.1.4 热继电器的选择

按照图1的电路图接法，热继电器串接在总线上，即三角形外围的电路中，通过热继电器的线路额定电流为电动机的额定电流𝐼𝑒，其容量的选择和热保护的电流值应根据𝐼𝑒来选择和整定。

2.2 实际施工中星三角启动控制电路的操作接线

一般的电动机星三角控制线路、控制原器件等都是由厂家装配完成，留下需要接电缆的端子一共有6个，即是2根电缆6根火线，外加1根接地线连接到电动机的外壳上起到漏电保护作用。首先根据接触器的接线，判别哪个是主接触器KM1，一般由断路器出来的主电源首先接在主接触器上；其次判别哪个是星形启动接触器，一般接触器上端1、3、5主触点是串接在一起的则是星形电路接触器；最后一个则是三角形启动接触器。

判别出星形启动接触器和三角形启动接触器后，由接触器可判别出下面6个端子中哪3个端子是星形启动主电路火线，哪3个端子是三角形启动主电路火线。

在接电缆线(两根)之前,我们先弄清电动机自身内部线圈构造,如下图2：

图2 电动机内部线圈接线图

由图2知，我们在将电缆一端接在电动机的上面时，可以按照：“黄、绿、红”接“U、V、W”。两根电缆均这样接在电动机上的接线壳上。

对于两根电缆另一端共6根线头（黄绿红、黄绿红）如何接在配电箱的6个端子上，见下图3：（注意：对于供电端采用三相L1、L2、L3；对于设备端采用三相U、V、W。至于连接供电端和设备端的电缆只是起到中间辅助的作用，关键在于“L1、L2、L3”与“U、V、W”是怎么对应的）

图3 星三角启动主电路图纸

由图3知，其中粗线部分是三角形启动电路的内部，细线部分是三角形启动电路的外围。对于电缆接配电箱上端子的接法为：

(1)、接成星形启动电路：从主接触器KM1下端出线“黄L1、绿L2、红L3”对应下面的3个端子，那么电缆的“黄U1、绿V1、红W1”直接对应配电箱接线端子的“黄L1、绿L2、红L3”。关键是设备端“U1、V1、W1”对应供电端“L1、L2、L3”。

（2）、接成三角形启动电路：从星形接触器KM2下端出线“黄L1、绿L2、红L3”对应下面的3个端子，那么电缆的 “黄U2、绿V2、红W2”直接对应配电箱接线端子的“绿L2、红L3、黄L1”。关键是设备端“W2、U2、V2”对应供电端“L1、L2、L3”。 （3）若是调节异步电动机的正反转，则只需调节星形接触器KM2下端出线对应的端子 “W2、U2、V2”中的“W2和V2”的位置。（注意：只需调节配电箱上接线端子排的下接线端子,即设备端）

2.3 星三角启动控制电路的调试

线路的调试原理如下：先合上电源开关QS。

3 星三角启动控制电路的故障分析和维修

星三角启动控制电路的故障分析和维修在实际工程应用中是非常重要的。此处对主电路、控制电控的故障分析一一列出，并对应作出维修措施。

3.1 星三角启动控制电路的故障分析

在实际生活中，电动机星三角启动控制电路经常会有诸多的故障产生，在电动机星三角启动控制电路中，产生的故障可以分为以下几个类型：

（1）、电动机不能正常启动。电动机不能正常启动是电动机星三角启动控制电路中最常见的一个问题，导致其发生的原因也很多。其主要有以下几个原因：

A：连接电动机和控制柜的电缆接头，U、V、W对应于L1、L2、L3有错误。最简单的办法是利用万用表测试U、V、W是否正确对应L1、L2、L3（星形、三角形各有不同）。

B、断路器、热继电器短路。这个也可以用万用表检查连通性，热继电器是否复位等。 C、控制电路中的按钮触点接触电阻阻值过大。当电动机中按钮触电的电阻值过大时，电阻值会在工作过程中发热而导致故障产生，从而导致电动机不能正常启动。

D、时间继电器线圈损坏或触头电阻阻值过大。 E、接触器线圈损坏或触头电阻阻值过大。 F、电动机本身绕组局部短路。

（2）、电动机启动正常，但是不能自动转换为三角形运转。其主要原因如下： A、接触器KM3损坏。只能星形启动一段时间。

B、时间继电器整定时间短。如果时间继电器整定时间短，就会造成线路的延时时间过短，从而导致星三角转换过程中飞弧短路。

C、接触器KM3的额定电流小。 3.2 星三角启动控制电路的维修

对应以上列举的故障分析，采取的主要用电器具是万用表，检查线路是否连通或断开，电阻值是否过大等。

一般可采取修复或替换星三角启动控制电路中的熔断器；对热继电器进行检查，若是损坏则需要替换，若是负载过大则相应减小线路中的负荷；对SB1、SB2动断、动合触点进行检查维护，在必要情况下进行更换；对时间继电器、接触器的动断、动合触点或者主触点进行检查维护，在必要情况下进行更换；检查三个接触器之间的主触点电缆接线是否短路或缺相、混相或螺丝松动，必要时将原有的交流接触器替换为额定电流较大的接触器。

4 异步电动机星三角启动应用

三相异步电动机星三角启动的优点是附加设备少，操作简便，成本低。所以现在生产的小型异步电动机常采用这种方法。只有当电动机满足380V/Δ接线的条件，且对电动机力矩

无严格要求，同时电动机正常运行时定子绕组是接成三角形的才能采用星三角启动方法。刚开始采用星型连接的电流是三角连接的三分之一，从而减小启动电流，保护电网安全，待启动后改为三角形连接，转矩就为开始星连接的三倍，从而保证对电机力矩的要求。所以是否采用星三角降压启动的接线方式启动电动机，不仅仅通过看电动机的功率大小而定，电动机的负载也是要考虑到的因素。通常情况下，当使用的电动机在运行时负载较重，而在启动时负载较轻时，一般采取星三角降压启动。

参考文献

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