三相绕线式转子异步电动机转子串电阻启动
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
电机拖动复习资料 (答案)
●填空1、电枢磁动势对主磁动势的影响称为直流电机的电枢反应。
2、直流电机中同时交链励磁绕组和电枢绕组的磁通是主磁通；只交链_励磁绕组__的是主磁极漏磁通。
3、直流电机的电刷位于几何中性线上时的电枢反应特点为使气隙磁场发生畸变_和_____对主磁场起去磁作用___________。
4、直流电机的电力拖动系统运动方程式描述了___系统的运动状态，系统的运动状态取决于做哟在原动机转轴上的各种转矩__________。
5、他励直流电动机的起动，一般有三点要求：1、_____要有足够大的启动转矩____________；2、___启动电流要限制在一定的范围内_____________3、____起动设备要简单可靠_____________。
6、变压器通过线圈间的__电磁感应作用______作用，可以把____一种电压等级的交流电能____________转换成____另一种电压等级的交流电能____________。
7、对三相变压器而言，额定容量是指__铭牌规定的额定使用条件下所能输出的视在功率，对三相变压器而言，额定容量指三相容量之和__________。
8、转差率直接反映了转子__转子转速的快慢__________或电动机___负载的大小_。
9、笼型异步电动机的起动方法有两种：____直接起动__和__降压起动。
10、三相绕线转子异步电动机的起动中所用到的频敏变阻器，它的__等效电阻Rm ________是随___频率f2_______的变化而自动变化的。
11、对于单相异步电动机，为获得起动转矩，通常在定子上安装_起动绕组_。
12、同步电机主要用作___发电机_______，也可用作___电动机_______和____调相机。
13、直流电机的电枢绕组根据连接规律的不同，可分为__单叠绕组______、__单波绕组______、__复叠绕组______、___混合绕组______及__复波绕组______。
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。
《电机与拖动》课程设计——绕线型异步电动机转子串电阻起动设计
摘要进一少巩固和加深“电机与拖动”课程的基本知识，了解绕线型异步电动机转子串电阻起动设计知识在工程实际中的应用。
综合运用“电机与拖动”课程和等候课程的理论及生产实际知识去分析和解决直流电动机调速设计中的一些问题，进行电机设计的训练。
通过计算和绘图，学会运用标准、规范的手册、图册和查阅有关资料等，培养电机设计的基本技能。
掌握绕线型异步电动机转子串电阻起动的原理与步骤；培养独立的思维和动手能力。
一、绕线型异步电动机转子串电阻起动设计原理本次课程设计的主要内容为绕线型异步电动机转子串电阻起动。
为了理解这一课程设计的主要内容，首先必须了解一些与之相关的内容。
三相异步电动机的定义：旋转电机都是利用电与磁的互相转化和互相作用制成的。
三相异步电动机则是利用三相电流通过三相绕组产生在空间旋转的磁场。
三相异步电动机的工作原理：为了能形象的说明问题，将定子三相绕组通入三相电流后产生的旋转磁场用一对旋转的磁极来表示，它以同步转速n0顺时针方向旋转。
于是，转子绕组切割磁感线而产生感应电动势，它的方向可用右手定则来确定。
在N极下，穿出纸面，在S极下，进入纸面。
由于转子绕组是闭合的，在交变的感应电动势作用下，其中就有交变的感应电流流动。
各导体中的感应电流的有功分量和感应电动势同相，两者的方向一致。
根据安培定律，导体中电流的有功分量和旋转磁场互相作用而产生电磁力F，它们的方向按照左手定则来决定。
电磁力将对转子产生电磁转矩，推动转子沿着旋转磁场的旋转方向转动。
至于转子导体中电流的无功分量，因滞后感应电动势90°，根据左手定则，这时电磁力F的作用彼此抵消，不会构成电磁转矩。
由于转子与旋转磁场之间有相对运动时，转子绕组才会切割磁感线而产生感应电动势和感应电流，才能产生电磁转矩，所以转子的转速总是小于同步转速，两者不可能相等，故称为异步电动机，又称感应电动机。
二、异步电动机的结构1．定子（静止部分）1）定子铁心作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。
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。
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哈尔滨理工大学荣成学院《可编程序控制器课程设计》
---用PLC控制的三相绕线式转子异步
电动机转子串电阻启动
专业：
班级：
姓名：
学号：
日期：
一、实验目的
1．掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。
2．进一步熟悉常用设备、元器件的类型和特征，并掌握合理运用原则和使用方法。
培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
3．借助课程设计中的对三相绕线式转子异步电动机转子串电阻启动PLC设计，提高和掌握可编程序控制器的各种实际应用的能力。
4．综合运用所学的理论知识独立完成一个课题，培养学生独立分析和解决实际问题的能力,学会撰写课程设计总结报告。
二、实验内容及要求
1.实验任务：
根据电气实验原理图将其进行PLC改造。
在启动前，启动电阻全部接入电路中，在启动过程中，启动电阻被逐级地短接切除，正常运行时所有外接启动电阻全部切除。
具体操作要求：按下启动按钮主电路的主触点闭合，自锁，延时5S，R1电阻切除，延时3S后R2电阻切除，再延时3S后所有电阻均切除，启动完成。
按下停止按钮，电动机停，实验原理图见图1。
2.电气实验原理图
3.绕线式的作用以及优缺点
三相异步电动机转子回路串接电阻，一方面可以减小起动电流，另一方面可以增加最初起动转矩，当串入某一合适电阻时，还能使电动机以它的最大转矩T 起动。
当然，所串联的电阻超过一定数值后，最初起动转矩反而会减小。
由于绕线异步电动机的转子串联合适的电阻，不但可以减少起动电流，而且可以增大起动转矩，因而，要求起动的转矩大或起动频繁的生产机械常用绕线型异步电动机。
转子回路串三相对称可变电阻起动，这种方法既可限制起动电流，又可增大起动转矩，串接电阻值取得适当，还可使起动转矩接近最大转矩起动，适当增大串接电阻的功率，使起动电阻兼作调速电阻，一物两用，适用于要求起动转矩大，并有调速要求的负载。
缺点：多级调速控制电路较复杂，电阻耗能大。
三、硬件系统的设计
1.资源配置
2.外部接线图
3.实际接线图
三、主程序设计
1．主程序梯形图：
根据流程图和顺序功能图编写梯形图，如下：
四、程序的调试与操作说明
先通过外部接线图接好导线，把编号的程序输进联机电脑中并与PLC机通讯，调试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况。
各功能单元调试完成后，再调试全部程序，调试各部分的接口情况，直到满意为止。
从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。
如不符合要求，则对硬件和程序作调整。
通常只需修改部份程序即可。
全部调试完毕后，交付试运行。
经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失。
五、实验心得体会
通过本周的学习，我感觉有很大的收获。
课程设计不仅是对所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的提高。
首先，通过这次课程设计使自己对课本上的知识可以应用于实际，使理论与实际相结合，加深自己对课本知识的理解，同时也锻炼了我个人的动手能力，能够充分利用图书馆去查阅资料，增加了许多课本以外的知识。
课程设计还提高了我的个人思考能力，在设计过程中，不仅学到了知识，也让我感到了生活的充实和学习的快乐，以及获得知识的满足。
同时我也体验到了工作的艰辛，促使自己努力学习更多的知识，为自己今后的工作奠定良好的基础。
在设计中培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心。
让我充分体会到在创造过程中探索的艰辛和成功的喜悦。
通过课程设计，让我更加明白学习是一个长期的积累过程，今后的工作、生活中应该不断的学习，努力提高我的各项知识，同时也为不久的毕业设计做准备。
六、参考文献
[1]彭鸿才，电机原理及拖动，北京：机械工业出版社，1994年
[2]李岚等编，电力拖动与控制，北京：机械工业出版社，2003年
[3]唐介，控制微电机，北京：高等教育出版社，1987年
[4]杨长能主编，电力拖动基础，重庆：重庆大学出版社，1989年
[5]李发海等编，电机学，北京：科学出版社，1991年。