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
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
Z3050型摇臂钻床电气控制线路
Z3050型摇臂钻床型号含义
1 普通钻床的主要结构组成 2 普通钻床的运动形式 3 普通钻床的控制要求
26:30
1 普通钻床的主要结构组成
孔加工机床
升降电动机 内立柱
外立柱 电源开 关箱
升降丝杆
主轴电动机 主轴箱 摇臂
主轴
工作台
底座
2 普通钻床的运动形式
（1）主运动：钻头的旋转运动。 （2）进给运动：主轴带动钻头的上下移动。
3. 主轴旋转与进给应能在较大范围内调速，采用机械调速， 对电动机无任何调速要求。主轴变速机构与进给变速机构放在 一个变速箱内，两种运动由一台电动机拖动。
4．升降电动机要求正反转。 5．摇臂、主轴箱以及立柱的加紧和放松由一台异步电动机配 合液压装置完成，液压泵电动机用来驱动液压泵送出不同流向的 压力油，推动活塞、带动菱形块动作来实现内外立柱的夹紧与放 松以及主轴箱和摇臂的夹紧与放松，故液压泵电动机要求正反转。 摇臂的移动严格按照摇臂松开→摇臂移动→移动到位摇臂夹紧的 程序进行。 6．钻削加工时，应由冷却泵电动机拖动冷却泵，供出冷却液 进行钻头冷却，要求单向旋转。 7．要求有必要的联锁与保护环节。 8．具有机床安全照明电路与信号指示电路。
电流继电器分为过电流继电器和欠电流继电器两种。
当继电器中的电流超过预定值时，引起开关电器有延时或无延时动作的继 电器称为过电流继电器。它主要用于频繁启动和重载启动的场合，作为电 动机和主电路的过载和短路保护。
当流过继电器的电流减小到低于整定值时动作的继电器称为欠电流继 电器。在线圈电流正常时这种继电器的衔铁与铁芯是吸合的。它常用于
Z3050型摇臂钻床电气控制线 路
学习领域三 机床电气控制
任务活动二 Z3050型摇臂钻床电气控制
浙江省2024年度中级电工理论考试(练习题题库) (3)
理论考试扩展题(1)FX2NPLC共有256个定时器。
（√）(2)FX2N可编程序控制器DC输入型是低电平有效。
（√）(3)FX2N可编程序控制器晶体管输出型可以驱动直流型负载。
（√）(4)FX2N系列可编程序控制器辅助继电器用M表示。
（√）(5)FX2N系列可编程序控制器梯形图规定元件的地址必须在有效范围内。
（√）(6)I/O点数、用户存储器类型、容量等都属于可编程序控制器的技术参数。
（√）(7)LC振荡电路当电路达到谐振时，LC回路的等效阻抗最大。
（√）(8)LC振荡电路是由LC并联回路作为选频网络的一种高频振荡电路。
（√）(9)M7130平面磨床的控制电路由交流380V电压供电。
（√）(10)M7130平面磨床电气控制线路中的三个电阻安装在配电板外。
（√）(11)PLC编程方便，易于使用。
（√）(12)PLC可以进行运动控制。
（√）(13)PLC梯形图编程时，并联触点多的电路应放在左边。
（√）(14)PLC通电前的检查，首先确认输入电源电压和频率。
（√）(15)PLC之所以具有较强的抗干扰能力，是因为PLC输入端采用了光电耦合输入方式。
（√）(16)PLC中辅助继电器、定时器、计数器的触点可使用多次。
（√）(17)PLC中输入和输出继电器的触点可使用无限次。
（√）(18)Y接法的异步电动机可选用两相结构的热继电器。
（√）(19)Z3040摇臂钻床的主电路中有四台电动机。
（√）(20)Z3040摇臂钻床的主轴电动机仅作单向旋转，由接触器KM1控制。
（√）(21)Z3040摇臂钻床控制电路的电源电压为交流110V。
（√）(22)Z3040摇臂钻床主轴电动机的控制电路中没有互锁环节。
（√）(23)变频器安装时要注意安装的环境、良好的通风散热、正确的接线。
（√）(24)变频器是利用交流电动机的同步转速随定子电压频率的变化而变化的特性而实现电动机调速运行的装置。
（√）(25)变频器输出侧技术数据中额定输出电流是用户选择变频器容量时的主要依据。
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。
用科威PLC改造绕线式异步电动机转子串电阻起动线路
合原则 调节等 。图 １ 所示 的就是典 型的时间原则 调节
的绕线 式异步 电动机三级启动 控制线路 。
种 电动机 ， 但是 鼠笼 式异 步 电动机在 直接 起动 时起
动 电流 大 ， 如果 采用 降压起 动 ， 然减小 了起 动 电流 ， 虽
但是起动转矩将 大大减 小 ， 起 动转矩 要求 比较 高 的 在 场合 ， 大多采用三相绕线式异 步 电动机 。
Ｄ０ ｕ—ｍｉｇ ＹＵ Ｇ ｉ ＮＧ Ｊ ｎ ． ｕ
（ Ｄ ｎ ｓｔｔ ｏ ｏａ ｏ Ｅ ｏ ｇＩ ｔｕｅ ｆ ｃｔ ｎ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ ４ ８０ ） ｎｉ Ｖ ｉ ｅｈ ｏ ｇ ， ３０ ０ ｏ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａ ｅｏ ｍ ｔ ｏ ｏ ｔ ｒ ｎ ｉｃ ｉ ｏ ｎ ｕ ｔ ｎ ｍｏｏ ｏ ｎ ｃ ｅ ｔ ｅｉｓ ｒ ｓｓ ｒ ａ ｅ ｎ ｋ ｗｅ Ｐ Ｃ ｉ ｓｒ ｃ ： ｒ ｆｒ ｍｅｈ ｄ ｆｒｓａ ｔ ｇ ｃｒ ｕｔ ｆｉ ｄ ｃ ｉ ｔｒｃ ｎ ｅ ｔｄ ｗｉ ｓ ｒｅ ｅ ｉ ｏ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｉ Ｌ ｓ ｉ ｏ ｈ ｔ
０ 概 主 术
三相 鼠笼式异步 电动机具有结构简单 、 价格便宜 、
路 功率 因数和起动转矩 的 目的。调节 转子 回路 电阻的
方法很多 ， 分为 分段 调节 和连续 调节 两种 。分段调 节 有时间原则调节 、 电流原则调 节 、 速度原则调节 以及综
坚 固耐用 、 控制方便等优 点 ， 是工业控制 中使用 最多 的
不仅 提高 了系统 的性能 和可靠 性 ， 降低 了成本 ， 使控 也 制器朝着小型化 、 智能化 的方 向发展 。
图 １ 绕 线式 异 步 电动 机 三 级 启 动 控 制 线 路
三相异步电动机的电气控制
11
主电路实现的顺序的控制电路
12
控制电路实现顺序控制的控制电路
13
多地控制
概念
能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫电动机的多地控制。
特点
两地的起动按钮并联在一起，停止按钮串联在一起。这样就可以分别在 甲、乙两地起、停同一台电动机，达到操作方便的目的。
互锁作用：正转时，SB3不起作用；反转时，SB2 不起作用。从而避免两接触器同时工作造成主回路 短路。
7
带有双重互锁的正反转控制
含有双重互锁的正反转控制
FR
SB1
SB2
SB3 KMR KMF
KM1 SB3
KMR
KMF KMR
SB2
机械 互锁
电气 互锁
8
自动往返控制
控制要求：
按下起动按钮后，电动机根据撞快1或2可以自动实现正反转的循环运动，并具 有零压、欠压、短路和过载保护。
21
Y-∆降压起动控制电路
控制电路
工作原理
KM1线圈得电
按下SB2
KM3线圈得电
KT线圈通电
KM2主触头闭合 KM2自锁触头闭合
KM2互锁触头分断
KM1自锁触头闭合 KM1主触头闭合 KM3主触头闭合 KM3互锁触头分断 KT常闭触头延时闭合
KM3主触头分断
KM3互锁触头闭合 KT常开触头延时闭合
电动机△形联结全压运行
KT线圈断电
KT触头分断
电动机Y形起动
KM3线圈得电 电动机暂时断电 电动机暂时断电
KM2线圈得电
22
Y-∆降压起动控制电路
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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。
除非按下停止按钮
SB1，接触器KM1线圈断电，KM1常闭触点
复位闭合，再按下反转起动按钮SB3实现电动机的反转，同时，串接在KM1线圈支路中的KM2常闭触
点断开，封锁了接触器KM1使它无法通电。
这样的控制线路可以保证接触器KM1 、KM2不会同时通电，这种作用称为互锁，这两个接触器的常闭触点称为互锁触点，这种通过接触器常闭触点实现互锁的控制方式称为接触器互锁，又称为电气互锁。
时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路
图3.15所示电路是基于时间原则的起动控制线路。
KT1、KT2、KT3为通电延时时间继电器，其延时时间与起动过程所需时间相对应。
R1、R2、R3为转子外接电阻，起动后随着起动时间的增加，转子回路三段起动电阻的短接是靠三个时间继电器KT1、KT2、KT3与三个接触
器KM1、KM2 、KM3相互配合来完成的。
由接触器的线圈通电，触点动作，不仅通过主触点短接部分起动电阻，而且使对应时间继电器的线圈通电，经过延时后，其延时触点接通下一个接触器线圈，接触器的主触点又短接另一部分起动电阻，……依次类推，直至转子起动电阻被全部短接，起动过程结束，电动机进入全压运行。
图3.15 时间原则控制绕线式异步电动机转子串电阻起动控制线路
串频敏变阻器起动中通过了解频敏变阻器的组成和调整因素，懂得频敏变阻器的频率特性非常适合控制绕线式异步电动机的起动过程，完全可以取代转子绕组串电阻起动控制线路中的各段起动电阻，起动过程中其阻抗随转速升高而自动减小，因而可以实现平滑无级的起动。
串接频敏变阻器构成的起动控制线路中，从起动到运行的过程是由频敏变阻器自身的特性而平滑完成的。
手动或自动的控制方式只是为了在起动过
程完成后，完全切除转子绕组中的频敏变阻器。
三相异步电机时间控制原理图及指令语
三相异步电机时间控制
要求第1台电动机M1启动5 s后，第2台电动机M2自动启动，只有当第2台M2停止后，经过5 s延时，M1自动停止。
图3所示是三相异步电机时间控制原
理图。
程序的写入与运行
将PLC联上编程器并接通电源后，PLC电源指示灯亮，将编程器开关打到“PROGRAM”位置，这时PLC处于编程状态。
编程器显示PASSWORD！这时依次按Clr键和Montr键，直至屏幕显示地址号0000，这时即可输入程序。
在输入程序前，需清除存储器中内容，依次按Clr、Play/Set， Not，Rec/Reset和Montr键，即将全部程序清除。
按照以上3种控制的梯形图或程序指令将3种控制程序写入PLC，当上述3部分程序输入到PLC机中后，用上下方向键读出所写程序，如程序有错，可用插入指令和删除指令修改程序。
程序输入正确后，分别按图1（a）和（c）连接PLC外部接线及主回路线路实现电机正反转控制，按图2（a）?和（c）连接线路实现电机Y—△启动，按图3（a）?和（c）连接线路实现电机的时间控制。
此设计可以一次性把3种控制电路的程序全部输入，同时控制3种电路，运行时，按下SBF，SBR电机正反转启动，按下SB1，SB2控制电机Y—△启动，按下SB3，SB4电机顺序启动，互不干扰，事半功倍，实现了一台PLC同时控制多种电路形式。
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