四、三相異步電動機的機械特性
在一定的電源電壓和轉(zhuǎn)子電阻下，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線n＝f（T）稱為電動機的機械特性曲線。
（一）額定轉(zhuǎn)矩TN
額定轉(zhuǎn)矩是電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)矩，它可從電動機銘牌上的額定功率（輸出機械功率）和額定轉(zhuǎn)速求得
（二）轉(zhuǎn)矩Tmax
（三）起動轉(zhuǎn)矩TQ
電動機剛起動（n＝0,S＝1）時的轉(zhuǎn)矩稱起動轉(zhuǎn)矩。在剛起動時，轉(zhuǎn)子電流比較大，但起動轉(zhuǎn)矩實際上并不大，它與額定轉(zhuǎn)矩之比約為1.0～2.0。
一般機床的主電動機都是空載起動，對起動轉(zhuǎn)矩沒有什么要求。但對于諸如起重用的電動機，因為是在帶負載的情況下起動，因此應(yīng)采用起動轉(zhuǎn)矩較大一點的。
五、三相異步電動機的起動
（一）直接起動
電動機開始工作時，轉(zhuǎn)子總是從靜止?fàn)顟B(tài)開始轉(zhuǎn)動起來，這種從靜止到正常運轉(zhuǎn)的加速過程叫做起動。由于起動瞬間電動機轉(zhuǎn)速為0，轉(zhuǎn)差率S＝1，也就是說旋轉(zhuǎn)磁場和靜止轉(zhuǎn)子間的相對速度很大，因此轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動勢很大，轉(zhuǎn)子電流也就很大，定子電流也隨著轉(zhuǎn)子電流的增大而增大。
起動時的定子電流稱為起動電流。電動機在額定電壓下起動稱為直接起動。直接起動的電流約為額定電流的5～7倍。
直接起動存在的問題：
（1）過大的起動電流將會使供電線路產(chǎn)生較大的電壓降，造成電網(wǎng)電壓顯著下降，從而影響在同一電網(wǎng)上的其他用電設(shè)備的正常工作。
（2）對于正在起動的電動機本身，也會因電壓下降過大，起動轉(zhuǎn)矩減少，延長起動時間，甚至不能起動。
因此，在供電變壓器容量較大，電動機容量較小的前提下，三相異步電動機可以直接起動。否則異步電動機起動時應(yīng)采用適當(dāng)?shù)钠饎臃椒ǎㄈ缃祲浩饎樱?BR> 若計算結(jié)果符合上面的經(jīng)驗公式，則采用降壓起動，反之，采用直接起動。
1.直接起動控制線路所用電器
（1）組合開關(guān)。小容量異步電動機的起動和停止、正反轉(zhuǎn)控制常用組合開關(guān)，組合開頭也常用作電源引入開關(guān)。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸就可以將三個觸頭（彼此相差一定角度）同時接通或斷開。
【例題·多選題】（2008年）下列電器中，（?。┎荒苤苯佑脕斫油?、斷開三相異步電動機。
A.組合開關(guān)
B.按鈕
C.交流接觸器
D.中間繼電器
E.熱繼電器
『正確答案』BE
『答案解析』按鈕通常用來接通或斷開電流很小的控制電路，熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)，控制對象是電動機的控制電路，而不和電動機主電路連接，是用來斷開控制電路的，而非主電路的。
【例題·單選題】下列電器中，只有（?。┛梢云疬^載保護作用。
A.交流接觸器
B.時間繼電器
C.熔斷器
D.熱繼電器
『正確答案』D
『答案解析』交流接觸器主要用來控制起動電路，時間繼電器主要用在電動機的降壓起動中，熔斷器是短路保護電器。
2.直接起動控制線路
中、小容量三相異步電動機的直接起動控制線路，其中用了組合開關(guān)QC、按鈕SB、交流接觸器KM、熱繼電器KR及熔斷器FU等幾種電器。
先將組合開關(guān)QC閉合，為電動機起動作好準(zhǔn)備。當(dāng)按下起動按鈕SB1時，交流接觸器KM的線圈通電，動鐵芯被吸合，使三個主觸頭閉合，電動機M起動。當(dāng)松開SB1時，交流接觸器本應(yīng)在彈簧作用下恢復(fù)其斷開位置，但由于與起動按鈕并聯(lián)的輔助觸頭和主觸頭同時閉合，因此接觸器線圈的電路仍然接通而使接觸器觸頭保持在閉合位置。這個輔助觸頭稱為自鎖觸頭。
上述控制電路可實現(xiàn)短路保護作用、過載保護作用和零電壓保護等多重保護：
短路保護：熔斷器FU起短路保護作用。
過載保護：熱繼電器KR起過載保護作用,為了可靠地保護電動機，應(yīng)至少用兩個熱元件，分別串接在任意兩相中。這樣不僅在電動機過載時起保護作用，而且當(dāng)任意一相的熔絲熔斷后作單相運行時，仍有一個或兩個熱元件中通有電流而使電動機得到保護。
過零保護：當(dāng)電源暫時停電時，電動機即自動從電源切除。因為這時接觸器線圈中的電流消失，動鐵芯釋放而使主觸頭和輔助觸頭同時斷開。當(dāng)電源電壓恢復(fù)后，若不重新按起動按鈕，則電動機不能自行起動，因為自鎖觸頭已經(jīng)斷開。如果不是采用繼電接觸器控制，而是直接用刀開關(guān)或組合開關(guān)進行手動控制，那么停電時未及時拉開開關(guān)，當(dāng)電源電壓恢復(fù)時，電動機即自行起動而可能造成事故。
（二）鼠籠式異步電動機的降壓起動
當(dāng)鼠籠式異步電動機容量較大，而電源容量不夠大時，為了限制起動電流，避免電網(wǎng)電壓顯著下降，一般采用降壓起動。降壓起動是利用起動設(shè)備，在起動時降低加在定子繞組上的電壓，待起動過程結(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，所以電動機在起動時，起動轉(zhuǎn)矩也大大降低了。因此，降壓起動只適合于空載或輕載起動，負載不大的情況。選擇起動方法時，要同時校核起動電流和起動轉(zhuǎn)矩是否滿足要求。
鼠籠式降壓起動方式中經(jīng)常星形—三角形（Y—△）起動、自耦變壓器降壓起動和使用電阻（電抗）起動等。
1.星形—三角形（Y—△）起動。如果電動機在工作時其定子繞組是聯(lián)接成三角形的，那么在起動時可把它聯(lián)成星形，等到轉(zhuǎn)速接近額定值時再換接成三角形。這就是Y—△起動。
在Y—△起動過程中，Y聯(lián)接需要持續(xù)一定時間才能換接成△聯(lián)接，這就得用時間繼電器來控制。
在交流電路中，常采用的空氣式時間繼電器，它是利用空氣阻尼作用來實現(xiàn)動作延時的。延時時間即為自電磁鐵吸引線圈通電時刻起至微動開關(guān)動作時為止的這段時間。通過調(diào)節(jié)螺釘10，調(diào)節(jié)進氣孔的大小就可調(diào)節(jié)延時時間。
空氣式時間繼電器結(jié)構(gòu)簡單，但準(zhǔn)確度較低。延時范圍有0.4～60秒和0.4～180秒兩種?，F(xiàn)在也使用晶體管時間繼電器。在介紹降壓起動控制線路之前，需要明確：
1.對于同一個交流接觸器而言，可能分布在線路的不同地方，但是標(biāo)注的符號是一致的，并且是聯(lián)動的；
2.交流接觸器通電，是指“線圈”通電，其他部分是否通電無所謂；
3.對于常開（常閉）觸頭，只要通電，或者發(fā)生機械動作，就會成為閉合（斷開）狀態(tài)，即狀態(tài)發(fā)生改變；
4.圖例中是“初始”時候各個觸頭的狀態(tài)。
KM1、KM2、KM3是三個交流觸器。起動時KM3工作（KM2不工作），電動機接成Y形；運行時KM2工作（KM3不工作），電動機接成△形。
本線路的特點是在接觸器KM1斷電，也就是電動機主電路斷開的情況下進行Y—△換接，這樣就可以避免當(dāng)KM3的常開觸頭還未斷開時KM2已吸合而造成電源短路；另外，接觸器KM3的常開觸頭在無電情況下斷開，這就避免電弧的發(fā)生，延長其使用壽命。
【提示】降壓起動時，起動時的線電流為正常運轉(zhuǎn)時的線電流的1/3。起動轉(zhuǎn)矩也減小到正常運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的1/3。
2.自耦變壓器降壓起動。這種起動方法用于正常運行時定子繞組組接成星形而不能采用Y—△起動或容量較大的鼠籠式異步電動機，也適用于需要較大起動轉(zhuǎn)矩的場合。起動時自耦變壓器高壓端接電源，低壓端接電動機，電動機便在低于額定電壓下起動。待電動機轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時，再將自耦變壓器脫離電源和電動機，電動機直接與電源相接，進入全壓運行。
自耦變壓器降壓器降壓起動比Y—△起動的價格高得多，但自耦變壓器有三個接頭，其輸出電壓80%、60%、40%，可根據(jù)需要選用，使用較靈活?！?.電阻（電抗）降壓起動。這種起動方法利用在電動機定子回路串接電阻（或電抗）來降低定子繞組電壓，以達到限制起動電流的目的。一旦起動完畢，串接電阻（電抗）即被短路，電動機進入全電壓正常運行。
在一定的電源電壓和轉(zhuǎn)子電阻下，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線n＝f（T）稱為電動機的機械特性曲線。
（一）額定轉(zhuǎn)矩TN
額定轉(zhuǎn)矩是電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)矩，它可從電動機銘牌上的額定功率（輸出機械功率）和額定轉(zhuǎn)速求得
（二）轉(zhuǎn)矩Tmax
（三）起動轉(zhuǎn)矩TQ
電動機剛起動（n＝0,S＝1）時的轉(zhuǎn)矩稱起動轉(zhuǎn)矩。在剛起動時，轉(zhuǎn)子電流比較大，但起動轉(zhuǎn)矩實際上并不大，它與額定轉(zhuǎn)矩之比約為1.0～2.0。
一般機床的主電動機都是空載起動，對起動轉(zhuǎn)矩沒有什么要求。但對于諸如起重用的電動機，因為是在帶負載的情況下起動，因此應(yīng)采用起動轉(zhuǎn)矩較大一點的。
五、三相異步電動機的起動
（一）直接起動
電動機開始工作時，轉(zhuǎn)子總是從靜止?fàn)顟B(tài)開始轉(zhuǎn)動起來，這種從靜止到正常運轉(zhuǎn)的加速過程叫做起動。由于起動瞬間電動機轉(zhuǎn)速為0，轉(zhuǎn)差率S＝1，也就是說旋轉(zhuǎn)磁場和靜止轉(zhuǎn)子間的相對速度很大，因此轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動勢很大，轉(zhuǎn)子電流也就很大，定子電流也隨著轉(zhuǎn)子電流的增大而增大。
起動時的定子電流稱為起動電流。電動機在額定電壓下起動稱為直接起動。直接起動的電流約為額定電流的5～7倍。
直接起動存在的問題：
（1）過大的起動電流將會使供電線路產(chǎn)生較大的電壓降，造成電網(wǎng)電壓顯著下降，從而影響在同一電網(wǎng)上的其他用電設(shè)備的正常工作。
（2）對于正在起動的電動機本身，也會因電壓下降過大，起動轉(zhuǎn)矩減少，延長起動時間，甚至不能起動。
因此，在供電變壓器容量較大，電動機容量較小的前提下，三相異步電動機可以直接起動。否則異步電動機起動時應(yīng)采用適當(dāng)?shù)钠饎臃椒ǎㄈ缃祲浩饎樱?BR> 若計算結(jié)果符合上面的經(jīng)驗公式，則采用降壓起動，反之，采用直接起動。
1.直接起動控制線路所用電器
（1）組合開關(guān)。小容量異步電動機的起動和停止、正反轉(zhuǎn)控制常用組合開關(guān)，組合開頭也常用作電源引入開關(guān)。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸就可以將三個觸頭（彼此相差一定角度）同時接通或斷開。
【例題·多選題】（2008年）下列電器中，（?。┎荒苤苯佑脕斫油?、斷開三相異步電動機。
A.組合開關(guān)
B.按鈕
C.交流接觸器
D.中間繼電器
E.熱繼電器
『正確答案』BE
『答案解析』按鈕通常用來接通或斷開電流很小的控制電路，熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)，控制對象是電動機的控制電路，而不和電動機主電路連接，是用來斷開控制電路的，而非主電路的。
【例題·單選題】下列電器中，只有（?。┛梢云疬^載保護作用。
A.交流接觸器
B.時間繼電器
C.熔斷器
D.熱繼電器
『正確答案』D
『答案解析』交流接觸器主要用來控制起動電路，時間繼電器主要用在電動機的降壓起動中，熔斷器是短路保護電器。
2.直接起動控制線路
中、小容量三相異步電動機的直接起動控制線路，其中用了組合開關(guān)QC、按鈕SB、交流接觸器KM、熱繼電器KR及熔斷器FU等幾種電器。
先將組合開關(guān)QC閉合，為電動機起動作好準(zhǔn)備。當(dāng)按下起動按鈕SB1時，交流接觸器KM的線圈通電，動鐵芯被吸合，使三個主觸頭閉合，電動機M起動。當(dāng)松開SB1時，交流接觸器本應(yīng)在彈簧作用下恢復(fù)其斷開位置，但由于與起動按鈕并聯(lián)的輔助觸頭和主觸頭同時閉合，因此接觸器線圈的電路仍然接通而使接觸器觸頭保持在閉合位置。這個輔助觸頭稱為自鎖觸頭。
上述控制電路可實現(xiàn)短路保護作用、過載保護作用和零電壓保護等多重保護：
短路保護：熔斷器FU起短路保護作用。
過載保護：熱繼電器KR起過載保護作用,為了可靠地保護電動機，應(yīng)至少用兩個熱元件，分別串接在任意兩相中。這樣不僅在電動機過載時起保護作用，而且當(dāng)任意一相的熔絲熔斷后作單相運行時，仍有一個或兩個熱元件中通有電流而使電動機得到保護。
過零保護：當(dāng)電源暫時停電時，電動機即自動從電源切除。因為這時接觸器線圈中的電流消失，動鐵芯釋放而使主觸頭和輔助觸頭同時斷開。當(dāng)電源電壓恢復(fù)后，若不重新按起動按鈕，則電動機不能自行起動，因為自鎖觸頭已經(jīng)斷開。如果不是采用繼電接觸器控制，而是直接用刀開關(guān)或組合開關(guān)進行手動控制，那么停電時未及時拉開開關(guān)，當(dāng)電源電壓恢復(fù)時，電動機即自行起動而可能造成事故。
（二）鼠籠式異步電動機的降壓起動
當(dāng)鼠籠式異步電動機容量較大，而電源容量不夠大時，為了限制起動電流，避免電網(wǎng)電壓顯著下降，一般采用降壓起動。降壓起動是利用起動設(shè)備，在起動時降低加在定子繞組上的電壓，待起動過程結(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，所以電動機在起動時，起動轉(zhuǎn)矩也大大降低了。因此，降壓起動只適合于空載或輕載起動，負載不大的情況。選擇起動方法時，要同時校核起動電流和起動轉(zhuǎn)矩是否滿足要求。
鼠籠式降壓起動方式中經(jīng)常星形—三角形（Y—△）起動、自耦變壓器降壓起動和使用電阻（電抗）起動等。
1.星形—三角形（Y—△）起動。如果電動機在工作時其定子繞組是聯(lián)接成三角形的，那么在起動時可把它聯(lián)成星形，等到轉(zhuǎn)速接近額定值時再換接成三角形。這就是Y—△起動。
在Y—△起動過程中，Y聯(lián)接需要持續(xù)一定時間才能換接成△聯(lián)接，這就得用時間繼電器來控制。
在交流電路中，常采用的空氣式時間繼電器，它是利用空氣阻尼作用來實現(xiàn)動作延時的。延時時間即為自電磁鐵吸引線圈通電時刻起至微動開關(guān)動作時為止的這段時間。通過調(diào)節(jié)螺釘10，調(diào)節(jié)進氣孔的大小就可調(diào)節(jié)延時時間。
空氣式時間繼電器結(jié)構(gòu)簡單，但準(zhǔn)確度較低。延時范圍有0.4～60秒和0.4～180秒兩種?，F(xiàn)在也使用晶體管時間繼電器。在介紹降壓起動控制線路之前，需要明確：
1.對于同一個交流接觸器而言，可能分布在線路的不同地方，但是標(biāo)注的符號是一致的，并且是聯(lián)動的；
2.交流接觸器通電，是指“線圈”通電，其他部分是否通電無所謂；
3.對于常開（常閉）觸頭，只要通電，或者發(fā)生機械動作，就會成為閉合（斷開）狀態(tài)，即狀態(tài)發(fā)生改變；
4.圖例中是“初始”時候各個觸頭的狀態(tài)。
KM1、KM2、KM3是三個交流觸器。起動時KM3工作（KM2不工作），電動機接成Y形；運行時KM2工作（KM3不工作），電動機接成△形。
本線路的特點是在接觸器KM1斷電，也就是電動機主電路斷開的情況下進行Y—△換接，這樣就可以避免當(dāng)KM3的常開觸頭還未斷開時KM2已吸合而造成電源短路；另外，接觸器KM3的常開觸頭在無電情況下斷開，這就避免電弧的發(fā)生，延長其使用壽命。
【提示】降壓起動時，起動時的線電流為正常運轉(zhuǎn)時的線電流的1/3。起動轉(zhuǎn)矩也減小到正常運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的1/3。
2.自耦變壓器降壓起動。這種起動方法用于正常運行時定子繞組組接成星形而不能采用Y—△起動或容量較大的鼠籠式異步電動機，也適用于需要較大起動轉(zhuǎn)矩的場合。起動時自耦變壓器高壓端接電源，低壓端接電動機，電動機便在低于額定電壓下起動。待電動機轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速時，再將自耦變壓器脫離電源和電動機，電動機直接與電源相接，進入全壓運行。
自耦變壓器降壓器降壓起動比Y—△起動的價格高得多，但自耦變壓器有三個接頭，其輸出電壓80%、60%、40%，可根據(jù)需要選用，使用較靈活?！?.電阻（電抗）降壓起動。這種起動方法利用在電動機定子回路串接電阻（或電抗）來降低定子繞組電壓，以達到限制起動電流的目的。一旦起動完畢，串接電阻（電抗）即被短路，電動機進入全電壓正常運行。