第1章　三相電動機延邊三角形啟動繞組

三相籠型電動機是應用最普遍的動力設備。它雖然具有結構簡單、價格低廉、使用維護方便和工作可靠性高等優點，但它的啟動電流7倍于額定電流將會造成供電線路電壓下降，可能造成同一線路在用電動機工作進入非正常狀態，甚至跳閘停運。如果啟動頻繁，過大的啟動電流還會引起電動機本身發熱，加速繞組絕緣老化而縮短使用壽命。因此，當電源容量有限時，要求容量較大的籠型電動機采取技術措施來限制啟動電流。通常的辦法是減壓啟動，實施方法主要有：補償器啟動、電阻器啟動和Y-△轉換啟動等。其中前兩種都要附加價格可觀且體積又大的啟動設備；而使用中還要消耗電能，其經濟性較差。Y-△啟動在性價比上優于前者，但在減小啟動電流的同時，電動機的啟動轉矩也隨之降低，這時的啟動轉矩將不足于原來的1/3，它只宜于空載或帶著空載設備啟動，而且無法調節啟動參數。

延邊三角形啟動是類似于Y-△啟動的改進形式，它是以三相繞組為△形接法運行的籠型異步電動機改繞而成的一種降壓啟動繞組。它把三相繞組安排特定的抽頭，接成內角外星的所謂延邊三角形繞組，啟動完成后再通過接觸器線路或專用開關，把繞組改接回角形，使三相電動機投入正常運行。采用這種啟動方式的目的是可在設定限制電動機啟動電流的同時獲取相應的啟動轉矩，從而滿足機械設備在不同程度的輕載啟動。通常，其降壓啟動的效果介乎于角形接法電動機全壓啟動至改為星形降壓啟動之間。

延邊三角形繞組有9根引出線，每相繞組分成兩段，如圖1-1所示。其中U1、V1、W1是三相繞組相頭；U2、V2、W2為相尾；而U0、V0、W0是三相繞組的延邊抽頭，它將每相繞組的角形段和延邊段分界開。延邊啟動時的引出線端接法如圖1-1左上角端接圖所示，即U2、V2、W2分別與抽頭V0、W0、U0對應連接；運轉時則抽頭空置不接，將三相繞組復回角形運行。

延邊三角形啟動繞組的限流效果與抽頭比例有直接關系，如果設計抽頭比例β=1:1，即延邊段與角形段的線圈相等時，啟動電流約為IK≈0.5IKD（IKD為原△形接法時的啟動電流），通常是抽頭比例愈大（即抽頭愈靠近相尾），其啟動電流愈小，最極端的狀態是相當于把繞組接成Y形，其啟動電流將降至33％IK以下；反之若把抽頭移到相頭，三相繞組就呈△形接法，即電動機處于全壓啟動而沒有降壓效果，則啟動電流最大。然而，隨著抽頭改變，啟動轉矩亦隨之作相應的改變。因此，一旦電動機轉矩低于機械靜態力矩時電動機就不能完成啟動（即轉不起來了），所以，延邊抽頭比例的設計不能一味考慮降壓限流，還必須注意啟動轉矩能否滿足所拖動機械設備的啟動要求。表1-1所示是延邊三角形繞組常用抽頭比例與啟動電流及啟動轉矩的相應關系。

注：IKD——電動機△形接法時全壓啟動的啟動電流；

TKD——電動機△形接法時全壓啟動的啟動轉矩。

表1-1中數據僅供選擇抽頭比例時參考。因為電動機啟動電流的影響因素很多，絕非一個簡單公式所能精確決定，即使相同規格電機，若不同廠家，其參數值也有相當的偏差，又何況電動機啟動過程是動態的，即使是專業性測量，也未必能獲得精準的數據。所以，在工程上就沒必要作精確的計算。上表所列是業內公認的算法，故為本書采用。

延邊三角形啟動電動機沒有系列標準產品，通常是應用戶要求而訂制；而有條件的企業也可自行改繞。但由于小容量電動機無需降壓啟動，而大容量則選擇其他更理想的啟動方式，故延邊三角形啟動則主要用于幾十千瓦的中容量電動機。因此，延邊啟動電動機繞組型式主要是雙層疊式；但由于供電終端變壓器容量較小時，為使機械設備安全運行，也不得不對十幾千瓦的小容量電機進行啟動電流限制，故而有部分單層改繞單層或單層改繞雙層的延邊繞組。

至于延邊啟動繞組的抽頭不同于靜止變壓器抽頭，它受繞組結構的限制，如果抽頭不當，將對旋轉電機的啟動和運行帶來不良影響，甚至不能啟動。因此，延邊啟動繞組抽頭和線圈分布必須做到對稱平衡，以克服單邊磁拉力。抽頭方式，有如下兩種。

①對稱分布法　保留原繞組每組線圈結構不變，而把線圈按對稱分布原則置于延邊（Y形）段和△形段，如圖1-17所示。然后保持原線圈組極性分別連接。

②極相分裂法　即把原繞組每極相線圈組按比例分裂成兩組，例如圖1-25的36槽2極1:1抽頭所示，分裂后的一組歸屬（延邊）Y形段；另一組則歸屬△形段。然后，依原線圈組極性不變分別接成延邊段和△形段。

一般而言，兩種抽頭方式對電機性能并無影響，但對稱分布法的線圈組數少，其接線比較簡練，應擬優先選用，但因繞組結構條件所限而不能應用于2極電動機，使其無法實施應用而受到限制。極相分裂法實施起來比較容易，但線圈組將較原來增加一倍，使接線變得非常煩瑣，工藝性較差。由此可見，延邊繞組的抽頭比例是不能任意選擇的，因此，改繞延邊啟動繞組時除考慮啟動因素外，還必須結合繞組結構選用抽頭比例。延邊啟動電動機常與機械設備配套使用，故其抽頭比例是固定的，修理這種電機在拆線時，必須查清抽頭比例，并據此重繞，否則會因啟動參數的改變而不能正常啟動。抽頭比例的確定可參考筆者著的《電工技術問答詳解》上冊7.2節介紹的方法。

此外，當延邊繞組的抽頭比例不為1:1時，即延邊段與角形段線圈數不相等時，延邊抽頭比例可以反用。例如圖1-5的抽頭比例是按1:2設計的，若嫌限流效果不理想，則可將電源改由U2、V2、W2接入，并把U0與W1、V0與U1、W0與V1分別連接如圖1-1下方端接圖所示，便可使抽頭比例改為2:1。這時，改接后啟動電流將降至0.43IKD，但必須考慮啟動轉矩相應降低后能否順利啟動。