绕线转子异步电动机的控制线路
转子串电阻启动控制线路
绕线异步电动机启动控制
▪ 2．三相绕线式异步电动机转子回路串电阻起动， 切除电阻是按什么原则进行的？
▪ 3．三相绕线式异步电动机外接变阻器由于某种 原因开路时，电动机能否起动？
动过程结束。
▪
停止时，按下按钮SB1，KM、KA、KM1～KM3线圈均断电释放，
电动机M断电停止。
▪
中间继电器KA是为保证电动机起动时，转子电路串入全部电阻
而设计。若无KA，在电动机M起动时，转子电流由零上升但尚未达
到电流继电器的吸合电流值，A1～KA3不能吸合，接触器KM1～
KM3同时通电，转子电阻全部被短接，电动机M处于直接起动状态。
每个柱上有一个绕组，实际是一个特殊的三相铁芯电抗器，通常接成
星形，铁芯是用几毫米到几十毫米厚的钢板焊成的。图9-3(b)是等效
电路，Rd为绕组直流电阻，R为铁损等效电阻，L为等效电感，R、L
值与转子电流频率有关。
▪
在起动过程中，随着转速的变化，转子电流频率是变化的。刚起
动时，转速为零，转差率s=1，转子电流频率f2与电源频率f1的关系
有了KA，从KM线圈得电到KA常开触点闭合需要一段时间，这段时
间能保证转子电流达到最大值，使KA1～KA3全部吸合，其常闭触点
全部断开，KM1～KM3均断电，确保电动机串入全部电阻起动。
学习情景9.2 时间原则串电阻起动控制
▪ 【问题的提出】
▪
绕线式异步电动机起动过程中除根据转子电流变化实
施的电流原则外，还有根据起动时间实施的时间原则。
路，随着起动时间的不断增加中，起动电阻在逐级切除。
▪ 2．电路工作原理
三相绕线式异步电动机的启动控制
三相绕线式异步电动机的启动控制绕线式异步电动机R与鼠笼式异步电动机的主要区别是绕线式异步电动机的转子采用三相对称绕组，启动时通常采用转子串电阻启动，或者是采用频敏变阻器启动。
一、绕线式异步电动机转子串电阻启动1.方法启动时，在绕线式异步电动机的转子回路中串入合适的三相对称电阻，如果正确选取电阻器的电阻值，使转子回路的总电阻值R2=X20，由前面分析可知，此时S m=1，即最大转矩产生在电动机启动瞬间，从而缩短起动时间，达到减小启动电流增大启动转矩的目的。
随着电动机转速的升高，可变电阻逐级减小。
启动完毕后，可变电阻减小到零，转子绕组被直接短接，电动机便在额定状态下运行。
这种启动方法的优点是不仅能够减少启动电流，而且能使启动转矩保持较大范围，故在需要重载启动的设备如桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等场合被广泛采用。
其缺点是所需的启动设备较多，一部分能量消耗在启动电阻，而且启动级数较少。
2.绕线式异步电动机转子串电阻启动控制线路串接在三相转子回路的启动电阻，一般接成星形。
利用时间继电器控制电阻自动切除，即转子回路三段启动电阻的短接是依靠KT1、KT2、KT3三个时间继电器及KM1、KM2、KM3三个接触器的相互配合来实现。
图2-70绕线式异步电动机转子串电阻控制线路线路工作原理分析：与启动按钮SBl串接的接触器KMl、KM2、和KM3常闭辅助触头的作用是保证电动机在转子绕组中接入全部外加电阻的条件下才能启动。
如果接触器KMl、KM2、和KM3中任何—个触头因熔焊或机械故障而没有释放时，启动电阻就没有被全部接入转子绕组中，从而使启动电流超过规定的值。
把KMl、KM2和KM3的常闭触头与SBl串接在一起，就可避免这种现象的发生，因三个接触器中只要有一个触头没有恢复闭合，电动机就不可能接通电源直接启动。
停止时按下SB2即可。
二、转子回路串接频敏变阻器启动控制绕线式异步电动机转子绕组串接电阻的启动方法：若想获得良好的启动特性，一般需要较多的启动级数，所用电器多，控制线路复杂，设备投资大，维修不便，同时由于逐级切除电阻，会产生一定的机械冲击力。
绕线转子异步电动机起动控制线路
一般采用三相绕线式异步电动机转子绕组串电阻
启动控制系统。
传统继电器控制的行车串电阻降压启动
电源开关
热继电器 停止按钮 启动按钮
切除第三组电 阻R3接触器
电源接触器
切除第一组电 阻R1接触器
切除第二组电 阻R2接触器
为了限制启动电流，电路用3个时间继电器KT1、KT2、KT3 分别控制3个接触器KM1、KM2、KM3按顺序依次吸合，自动切除转 子绕组中的三级电阻。串接在三相转子绕组中的起动电阻，一般 都接成星形接线。在起动前，起动电阻全部接入电路，在起动过 程中，起动电阻被逐步地短接。 KM1、KM2和KM3 3个常闭辅助触 头与启动按钮SB1串接的作用 保证电动机在转子绕组中接入全部启动电阻的条件 下才能启动，如果接触器KM1、KM2、KM3中任何一个触头 因熔焊或机械故障没有释放恢复闭合时，电动机M就不能 接通电源直接启动。
按下停止按钮SB1，KM、KM3失电，电机停转。
传统继电器控制的行车串电阻降压启动
传统继电器控
三相绕线式异步电动机可以通过滑环在转子 绕组回路串入适当的电阻来限制启动电流，增大 启动转矩。因此，重载启动要求启动转矩大的设 备如桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等生产机械 常使用三相绕线式异步电动机。
制的行车串电
阻降压启动
对启动控制频繁，启动转矩要求大的场所，
传统继电器控制的绕线式电机串电阻启动
XXXXX 传统继电器控制的行车串电阻降压启动
三相鼠笼式异步电动机存在 异步电动机的转子绕组， 除了笼形以外还有绕线转 子式，故称绕线转子异步 电动机。 启动电流大、启动转矩不大 的缺点，只能用于空载或轻 载启动。
一、绕线式电机串电阻启动
合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KM线圈通电并 自锁，KT1同时通电，KT1常开触头延时闭合，接触器KM1通电动作， 使转子回路中KM1常开触头闭合，切除第一级起动电阻 R1，同时使 KT2通电，KT2常开触头延时闭合，KM2通电动作，切除第二级起动电 阻R2，同时使KT3通电，KT3常开触头延时闭合，KM3通电并自锁，切 除第三级起动电阻R3，KM3的另一副常闭触点断开，使KT1线圈失电， 进而KT1的常开触头瞬时断开，使KM1、KT2、KM2、KT3依次断电子释 放，恢复原位。只有接触器KM3保持工作状态，电动机的起动过程结 束，进行正常运转。
一、转子绕组串接电阻启动控制线路
绕线转子异步电动机的控制线路
绕线转子三相异步电动机，可以通过滑环在 转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特性， 从而达到减小启动电流、增大启动转矩以及调节 转速的目的。
YR系列
符号
一、转子绕组串接电阻启动控制线路
1.转子串接三相电阻启动原理 启动时，在转子回路串入作Y形连接、分级切换 的三相启动电阻器，以减小启动电流、增加启动转矩。 随着电动机转速的升高，逐级减小可变电阻。启动完 毕后，切除可变电阻器，转子绕组被直接短接，电动 机便在额定状态下运行。
SB1 KM KM 3 KH
M
3～
KA1 KM KA2
KA动合触头 闭合 因启动电流 大,KA1,KA2. R3 KA3的动断触 头断开,继续串 R2 联全部电阻启 R1 动
KM1 KM2
KM3 KM3 KA3 KM2 KA2 KM1 KA1
KA3
KM
KA
KM1
KM2 KM3
QS L1 L2 L3 FU1
KM3
QS L1 L2 L3
FU2
KH SB5
FU1 KM
KM 3 KH M 3～ KM3 R3 KM2 R2 KM1 R1 KM KM1 KM2 SB1 KM1 SB2 KM2 SB3 SB4 KM3
松开SB4
电动机继续运 行
KM3
3.时间继电器自动控制线路
L1 L2 L3
QS
FU2 KH FU1 KM 3 SB2 KM
KA3
KM
KA
KM1
KM2 KM3
QS L1 L2 L3 FU1
FU2
KH SB2
KA
SB1 KM KM 3 KH
M
3～
三相绕线式异步电动机启动控制
KM1
KA KM2 KM3 KM4
控制电路
一、转子绕组串电阻启动控制线路
3.电流原则控制
➢工作原理：
电动机启动时转子电流最大，KA1、KA2、KA3都吸合，其常闭触头 都打开，KM2、KM3、KM4主触头处于断开状态，全部启动电阻均串 接在转子绕组中。
电动机转速逐渐升高，转子电流逐渐减小，当电流减小至KA1的释放 电流时，KA1首先释放，其常闭触头复位，使接触器KM1得电主触头 闭合，切除第一级电阻R1。
三相绕线式异步电动机启动控制
绕线异步电动机的优点：
可以在转子绕组中串接电阻来改善电动 机的机械特性，从而达到减小启动电流、 增大启动转矩及平滑调速之目的。
绕线异步电动机降压启动原理：
起动时，在转子回路中串入三相起动变阻器，并把起动电阻调到最大 值，以减小起动电流，增大起动转矩。随着电动机转速的升高，起动电 阻逐级减小。
➢电气原理图：
FU1
KM1
三个欠电流继电器的线圈串 FR 接在转子回路中，电流继电 器的吸合电流一样，但释放 电流不同，KA1的释放电流 最大，KA2其次，KA3最小。
3M～
KM4 R3
KI3 KM3
R2
KI2
KM2 R1
KI1
主电路
FR
SB1
SB2
KM1 KM1
KA
KM2 KM3 KM4
KI1 KI2 KI3
铁心损耗很大的三相电抗器，由铸铁板或钢板叠成的三柱式铁心，在每个铁心 上装有一个线圈，线圈的一端与转子绕组相连，另一端作星形连接。 频敏变阻器的等效阻抗值与频率有关，电动机刚启动时，转速较低，转子电流 的频率较高，相当于在转子回路中串接一个阻抗很大的电抗器，随着转速的升 高，转子频率逐渐降低，其等效阻抗自动减小，实现了平滑无级启动。
绕线型三相异步电机转子电路串电阻启动
引言三相异步电动机是目前应用最为广泛的电动机。
要想讨论电力拖动中经常遇到的绕线型异步电动机转子串电阻启动问题，首先我们要先了解三相异步电动机，这是讨论问题的基础。
异步电动机是交流电动机的一种。
由于异步电动机在性能上有缺陷，所以异步电动机主要作电动机使用。
异步电动机按供电电源相数的不同，有三相、两相和单相之分。
三相异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是当前工业农业生产中应用最普通的电动机；单相异步电动机容量较小，性能较差，在实验室和家用电器中应用较多；两相异步电动机通常用作控制电机。
一、异步电动机的原理三相对称绕组，接通三相对称电源，流过三相对称电流，产生旋转磁场（电生磁），切割转子导体，感应电势和电流（磁变生电），载流导体在磁场中受到电磁力的作用，形成电磁转矩（电磁生力），使转子朝着旋转磁场旋转的方向旋转。
二、异步电动机的结构组成（一）定子异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
1．定子铁心定子铁心是异步电动机主磁通磁路的一部分。
为了使异步电动机能产生较大的电磁转矩，希望有一个较强的旋转磁场，同时由于旋转磁场对定子铁心以同步转速旋转，定子铁心中的磁通的大小与方向都是变化的，必须设法减少由旋转磁场在定子铁心中所引起的涡流损耗和磁滞损耗，因此，定子铁心由导磁性能较好的0.5mm厚且冲有一定槽形的硅钢片叠压而成。
对于容量较大(10kW以上)的电动机，在硅钢片两面涂以绝缘漆，作为片间绝缘之用。
定子铁心上的槽形通常有三种半闭口槽，半开口槽及开口槽。
从提高电动机的效率和功率因数来看，半闭口槽最好。
2，定子绕组定子绕组是异步电机定子部分的电路，它也是由许多线圈按一定规律联接面成。
能分散嵌入半闭口槽的线圈由高强度漆包圆铜线或圆铝线绕成，放入半开口槽的成型线圈用高强度漆包扁沿线或扁铜线，或用玻璃丝包扁铜线绕成。
开口槽也放入成型线圈，其绝缘通常采用云母带，线圈放入槽内必须与槽壁之间隔有“槽绝缘”，以免电机在运行时绕组对铁心出现击穿或短路故障。
电流原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路
电流原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路三相绕线式异步电动机的转子中有三相绕组，可以通过滑环串接外接电阻或频敏变阻器，实现降压起动。
按照起动过程中转子串接装置的不同，分为串电阻起动和串频敏变阻器起动两种起动方式。
串电阻起动中包括基于电流原则的起动和基于时间原则的起动控制线路，图3.14所示电路是基于电流原则的起动控制线路。
在电动机的转子绕组中串接KI1、KI2、KI3这三个具欠电流继电器的线圈，它们具有相同的吸合电流和不同的释放电流。
在起动瞬间，转子转速为零，转子电流最大，三个电流继电器同时吸合，随着转子转速的逐渐提高，转子电流逐渐减小，KI1、KI2、KI3依次释放，其常闭触点依次复位，使相应的接触器线圈依次通电，通过它们的主触点的闭合，去完成逐段切除起动电阻的工作。
三相异步电动机正反转电气控制线路在图3.5中，（a）图为主电路，通过当接触器KM1三对主触点把三相电源和电动机的定子绕组按顺相序L1、L2、L3连接，，而KM2的三对主触点把三相电源和电动机的定子绕组按反相序L3、L2、L1连接，使电动机可以实现正反两个方向上的运行。
而图3.5（b）中，按下正转起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电且自锁，主触点闭合使电动机正转，按下停止按钮SB1，接触器KM1线圈断电，主触点断开，电动机断电停转。
再按下反转起动按钮SB3，接触器KM2线圈通电且自锁，主触点闭合使电动机反转。
但是在（b）图中，若按下正转起动按钮SB2再按下反转起动按钮SB3，或者同时按下SB2和SB3，接触器KM1和KM2线圈都能通电，两个接触器的主触点都会闭合，造成主电路中两相电源短路，因此，对正反转控制线路最基本的要求是：必须保证两个接触器不能同时工作，以防止电源短路，即进行互锁，使同一时间里只允许两个接触器中一个接触器工作。
所以在图3.5（c）中，接触器KM1 、KM2线圈的支路中分别串接了对方的一个常闭辅助触点。
工作时，按下正转起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，电动机正转，此时串接在KM2线圈支路中的KM1常闭触点断开，切断了反转接触器KM2线圈的通路，此时按下反转起动按钮SB3将无效。
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阻,
R2
电动机启动完毕，
全速运行
R1
FU2 SB2
KH KA
SB1
KA1
KM KM
KH KM1
KA2
KM2
KM3 KM3
KA3 KM2
KA2
KM1
KM
KA1
KA3 KA KM1 KM2 KM3
思考
？中间继电器的作用？
思考答案：
中间继电器的作用是保证电动机在转子电路中接入全 部电阻的情况下开始启动。因为电动机开始启动时，转子 电流从零增大到最大值需要一定的时间，这样有可能电流 继电器KA1、KA2、KA3还未动作，接触器KM1、KM2、 KM3就已经吸合而把三个电阻R1、R2、R3短接，造成电 动机的直接启动。
KM3 R3
KM2 R2
KM1 R1
KM1 KM2 KM3
KM
KM
KT1 KM1 KT2 KM2 KT3 KM3
QS L1 L2 L3
FU1
KM3动断触头断开 KT1线圈失电 KT1触头断开 KM1线圈失电 KM1触头动作 KT2线圈失电 KT2触头动作 KM2线圈失电 KM2触头动作 KT3线圈失电 KT3触头断开 电动机继续运转
课题八： 绕线转子异步电动机的控制线路（一）
学习目标： 熟悉绕线转子异步电动机控制线路的构成和工作原理。
课题八： 绕线转子异步电动机的控制线路
一、转子绕组串接电阻启动控制线路 1.转子串接三相电阻启动原理 2.按钮操作控制线路 3.时间继电器自动控制线路 4.电流继电器自动控制线路
二、转子绕组串接变阻器启动控制线路 1.频敏变阻器 2.转子绕组串接频敏变阻器启动控制线路
FU2 KH
FU1
KM KM3 KT1 KM1 KT2 KM2 KT3
KM3
KM触头闭合
绕线转子串联 全部电阻启动
KT1线圈得电
3
M
3～
KM
SB2
KH SB1
KM3 R3
KM2 R2
KM1 R1
KM1 KM2 KM3
KM
KM
KT1 KM1 KT2 KM2 KT3 KM3
QS L1 L2 L3
FU2 KH
SB1
KA1
KM KM
KH KM1
KA2
KM2
KM3 KM3
KA3 KM2
KA2
KM1
KM
KA1
KA3 KA KM1 KM2 KM3
QS
L1 L2 L3
FU1
KM
因速度加快，电 流减小，
3
KA1欠电流,动断
M
触头闭合，,KM1
3～
线圈得电KM1触
头闭合,切除第一
组电阻R1
R3
串联R2,R3继续 R2 启动
KM3
KM1触头闭合
绕线转子串联 R2,R3启动
KT2线圈得电
3
M
3～
KM
SB2
KH SB1
KM3 R3
KM2 R2
KM1 R1
KM1 KM2 KM3
KM
KM
KT1 KM1 KT2 KM2 KT3 KM3
QS L1 L2 L3
FU2 KH
FU1
KM KM3 KT1 KM1 KT2 KM2 KT3
KM3
FU1
KM KM3 KT1 KM1 KT2 KM2 KT3
KM3
KT1延时闭合 触头闭合
KM1线圈得电
3
M
3～
KM
SB2
KH SB1
KM3 R3
KM2 R2
KM1 R1
KM1 KM2 KM3
KM
KM
KT1 KM1 KT2 KM2 KT3 KM3
QS L1 L2 L3
FU2 KH
FU1
KM KM3 KT1 KM1 KT2 KM2 KT3
而不能正常释放时，即使按下启动按钮，控制电路也不会 得电，电动机就不会接通电源启动运行。
4.电流继电器自动控制电路
绕线转子异步电动机刚启动时转子电流较 大，随着电动机转速的增大，转子电流逐渐减 小，根据这一特性，可以利用电流继电器自动 控制接触器来逐级切除转子回路的电阻。
QS
L1 L2 L3
FU1
复习
中间继电器的符号
复习
2.电流继电器 反映输入量为电流的继电器叫做电流继电器。 电流继电器的线圈串联在被测电路中， 当通过线圈的电流
达到预定值时，其触头动作。
复习
（1）过电流继电器 当通过继电器的电流超过预定值时就动作的继电器称为过电
流继电器。 （2）欠电流继电器
当通过继电器的电流减小到低于其整定值时就动作的继电器 称为欠电流继电器。
KM
SB2
KH SB1
KM3 R3
KM2 R2
KM1 R1
KM1 KM2 KM3
KM
KM
KT1 KM1 KT2 KM2 KT3 KM3
QS L1 L2 L3
FU2 KH
FU1
KM KM3 KT1 KM1 KT2 KM2 KT3
KM3
KM3触头闭合
绕线转子切除 全部电阻运行
3
M
3～
KM
SB2
KH SB1
3
M
3～
KM KM3 KT1 KM1 KT2 KM2 KT3
KM3
FU2 KH
KM
SB2
KM
KH SB1
KM3 R3
KM2 R2
KM1 R1
KM1 KM2 KM3
KM
KT1 KM1 KT2 KM2 KT3 KM3
思考
？将三个触器的辅助常闭触头与启动按钮串接，这样 做的目的是什么？
思考答案
目的： 如果三个接触器中的任何一个因触头熔焊或机械故障
FU1
FU2 KH
SB5
按下SB2 KM1线圈得电 KM1触头闭合
绕线转子串联 R2,R3启动
3
M 3～
KM
KH
KM3 R3 KM2 R2 KM1 R1
KM SB1
KM1 SB2
KM2 SB3
SB4
KM3
KM KM1 KM2 KM3
QS L1 L2 L3
FU1
FU2 KH
SB5
按下SB3 KM2线圈得电 KM2触头闭合
QS L1 L2 L3
FU2 KH
FU1
KM KM3 KT1 KM1 KT2 KM2 KT3
KM3
合上QS 按下SB1 KM线圈得电
3
M
3～
KM
SB2
KM
KH SB1
KM3 R3
KM2 R2
KM1 R1
KM1 KM2 KM3
KM
KT1 KM1 KT2 KM2 KT3 KM3
QS L1 L2 L3
KT2延时闭合 触头闭合
KM2线圈得电
3
M
3～
KM
SB2
KH SB1
KM3 R3
KM2 R2
KM1 R1
KM1 KM2 KM3
KM
KM
KT1 KM1 KT2 KM2 KT3 KM3
QS L1 L2 L3
FU2 KH
FU1
KM KM3 KT1 KM1 KT2 KM2 KT3
KM3
KM2触头闭合
绕线转子串联 R3启动
三、凸轮控制器控制线路
绕线转子三相异步电动机，可以通过滑环在
转子绕组中串接电阻来改善电动机的机械特性， 从而达到减小启动电流、增大启动转矩以及调节 转速的目的。
YR系列
符号
绕线转子异步电动机控制线路
1、应用场合： 在要求启动转矩较大且有一定调速要求的场合，如：起重机、 卷扬机等，常常采用三相绕线转子异步电动机拖动。
接入中间继电器后，启动时由KA的常开触头断开 KM1、KM2、KM3线圈的通电回路，保证了启动时转子回 路串入全部的电阻。
本节小结
转子绕组串接电阻启动控制线路
1.转子串接三相电阻启动原理 2.按钮操作控制线路 3.时间继电器自动控制线路 4.电流继电器自动控制线路
KM SB1
KM1 SB2
KM2 SB3
SB4
KM3
KM KM1 KM2 KM3
QS L1 L2 L3
FU1
FU2 KH
SB5
松开SB4
电动机继续运 行
3
M 3～
KM
KH
KM3 R3 KM2 R2 KM1 R1
KM SB1
KM1 SB2
KM2 SB3
SB4
KM3
KM KM1 KM2 KM3
3.时间继电器自动控制线路
KM2 SB3
SB4
KM3
KM KM1 KM2 KM3
QS L1 L2 L3
FU1
FU2 KH
SB5
合上QS
按下SB1
绕线转子串联 全部电阻启动
3
M 3～
KM
KH
KM3 R3 KM2 R2 KM1 R1
KM SB1
KM1 SB2
KM2 SB3
SB4
KM3
KM KM1 KM2 KM3
QS L1 L2 L3
KM
3
电路组成分析
M
3～
R3 R2 R1
FU2 SB2
KH KA
SB1
KA1
KM KM
KH KM1
KA2
KM2
KM3 KM3
KA3 KM2
KA2
KM1
KM
KA1
KA3 KA KM1 KM2 KM3
QS