异步电机降压启动的仿真
《计算机仿真及应用B》
答卷
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异步电机降压启动的原理
降压启动通过降低起动时加在定子绕组上的电压来减小起动电流，起动结
束后，再将定子绕组的两端电压恢复到额定值。降压起动虽然能减小起动电流，
但是起动转矩也大大减小了，所以降压起动一般适用于中、大容量的异步起动机
轻载或空载起动。
降压起动适用于容量大于或等于20kw并带轻载的工况。由于轻载，故电动机起
动时电磁转矩很容易满足负载要求。主要问题是起动电流大，电网难以承受过大
的冲击电流，因此必须降低起动电流。
在研究启动时，可以用短路阻抗Rk+jXk来等效异步电动机。电机的起动电流（即
流过Rk+jX上的电流）与端电压成正比，而起动转矩与电机端电压的平方成正比，
也就是说起动转矩比起起动电流降的更快。降压之后再起动电流满足要求的情况
下，还要校该起动转矩是否满足要求。
常用的降压起动方法有三种：定子串电抗（或电阻）降压起动；Y-Δ起动器
起动；自耦变压器起动。
自耦变压器降压起动
在定子回路中串阻抗虽然能够满足电网减小起动电流的要求，但往往因为起
动转矩过小而满足不了生产工艺的要求，为了解决这个矛盾人们采用自耦变压器
起动。
自耦变压器降压起动是利用一台自耦变压器（又称起动补偿器）降低加到
电动机定子绕组的电压以起动电动机，待电动机启动完成后，再把电动机直接接
到电源上去。
图1为三相异步电动机自耦变压器的原理线路图。起动时。吧开关投向起动
边，即Q2端，电动机的定子绕组通过自耦变压器TA接到三相电源上，这时自耦
变压器一次绕组加全压，而电动机定子电压仅为抽头部分的电压值，电动机减压
起动；当转速上升到稳定值后，开关投向运行变，即Q1端，这样自耦变压器TA
被短接，电动机的定子绕组被接上全压，进入正常运行。
图1 三相异步电动机自耦变压器起动的原理线路图
图2 自耦变压器降压原理图
图2为自耦变压器原理图。图中只绘出单相，U1和I1分别表示自耦变压器一
次电压和一次电流，也就是电网电压和电流；U2和I2分别表示变压器的二次电压
和二次电流，也就是电动机定子的电压和电流，W1和W2分别表示变压器的一次绕
组及二次绕组匝数（W2即抽头部分的匝数）。略去自耦变压器的微小空载电流，
并取其变比为K4，则：
KA=21UU=qqII12=21WW
略去自耦变压器的内阻抗，认为起动时的端电压为U2，故电动机的定子绕组的启
动电流为：
I2q=kZU2=KAZKU1=I1Z/KA
其中I1z=U1/ZK代表电动机端电压为U1时的直接起动电流。
降压启动时电网供给自耦变压器的原机启动电流I1q为:
I1q=I2Q/KA=I1/KA2
所以，当采用自耦变压器进行压降启动时，如果自耦变压器的变比为KA，，则
电网提供的起动电流I1q等于电动机的起动电流I2q的AK1，而和电动机投入电网
电压U1时的直接起动电流I1z相比，I1q只相当于I1z的1/K2A。降压启动，电动机的
起动转矩和电压的平方成正比，故采用变比为KA的变压器进行降压启动时，降
压启动转矩也等于直接起动转矩的1/K2A。换句话说：如果采用自耦变压器降压启
动，则起动电流变化的比值和和转矩变化的比值是相等的，都是直接起动时的
1/K2A
自耦变压器降压起动具有较大的起动能力和承受机械负载波动的能力，且自由
变压器的二次绕组一般有三个抽头可供不同负载起动时选择，应用很广泛，使用
于容量较大的低压电动机。他的缺点是体积大，质量大，价格高，起动线路较杂，
滑块触点氧化，需维护检修。
异步电机降压启动仿真模型
图中为异步电动机自耦变压器降压起动仿真模型。起动时，串联的一组
breaker开关合上，并联在变压器两端的一组breaker开关打开，这样使得变压器
接入电源，其二次侧抽头接电动机，使电动机降压起动。当转速接增加到一定转
速时，将串联的一组开关打开，并联在变压器两端的开关闭合，则电动机接入全
电压（此时自耦变压器已经脱离电源），继续起动，但此时的电流冲击已经很小。
再过一小段时间，电机进入正常运行状态。 升压时间为1s时的仿真波形：（转
子电流 、定子电流、转速、转矩波形）
升压时间为2s时的仿真波形：（转子电流 、定子电流、转速、转矩波形）
升压时间为3s时的仿真波形：（转子电流 、定子电流、转速、转矩波形）
020141u01-三相异步电动机星形——三角形降压启动控制(精)
单元名称三相异步电动机的星三角起动控制工作原理与绘图单元学时0.5学习內容分析知识点：三相异步电动机的星三角起动控制工作原理技能点：掌握三相异步电动机的星三角起动控制电路绘制重点：三相异步电动机的星三角起动控制工作原理难点：根据原理图和安装图绘制接线图。
教学策略通过对正反转主电路与控制电路实训内容与步骤的总结，引出三相异步电动机的星三角起动控制电路，用相同的实训步骤相同的方法实施星三角起动控制。
学习成果课后作业学习评价学习态度(出勤、学习表现)30%；学习作业70%。
教学过程设计步骤教学内容教学方法教学资源学生活动时间分配1 明确任务/知识准备(1)时间控制问题；(2) 星形与三角形的换接。
（3）自锁与互锁；教师讲授教学课件，图片、PPT资料等听课 52 项目引导三相异步电动机的星三角起动控制工作原理教师讲解、提出问题星形与三角形的换接与时间控制PPT观察、互动交流53 操作训练画线路接线图现场指导星形与三角形的换接与时间控制PPT学习、交流84 知识深化学生分组讨论与学习教师引导其他电气线路接线图展示PPT自学、交流75 归纳总结项目总结点评课后作业 5单元名称三相异步电动机的星三角控制线路的安装单元学时 1学习內容分析知识点：三相异步电动机的星三角控制线路工作原理技能点：按照接线图的要求，连接主线路与控制线路重点：三相异步电动机的星三角控制线路的连接难点：各电器连接端子的识别教学策略以接线图及对应电器来训练学生准确查找端子的位置。
学习成果课后作业学习评价学习态度(出勤、学习表现)30%；学习作业70%。
教学过程设计步骤教学内容教学方法教学资源学生活动时间分配1 明确任务/知识准备(1)原理图、接线图；(2)电器端子的认识教师讲授教学课件，图片等听课、互动交流52 项目引导接线图与电器端子的对应关系教师讲解、提出问题教学课件，图片等观察、互动交流53 操作训练(1)连接星三角主线路；(2) 连接星三角控制线路教师辅导教学课件，图片等互动交流204 知识深化时间控制教师引导教学课件讨论交流155 归纳总结线路接线总结点评教学课件，图片等讨论交流 5单元名称三相异步电动机的星三角转控制的调试与检测单元学时0.5学习內容分析知识点：三相异步电动机的星三角转控制工作原理技能点：三相异步电动机的星三角控制线路调试方法及技能重点：三相异步电动机的星三角控制线路调试方法难点：三相异步电动机的星三角控制线路调试技能教学策略通电前的测试，故障的检查与分析学习成果课后作业学习评价学习态度(出勤、学习表现)30%；学习作业70%。
三相异步电动机星角降压起动控制电路
三相绕组示意图
，W 1接V2，V1接U2（这种接法称为逆序
的△接法）。
2021/5/11
任务五 三相异步电动机Y-△降压启动自动控制电路
2021/5/11
任务五 三相异步电动机Y-△降压启动自动控制电路 一、三相异步电动机Y-△减压启动的基础知识
三相电动机Y-△降压启动是指在电动机启动时先将定子 绕组接成星型接法，待转速上升接近额定转速时，再将定子 绕组由星形换接为三角形接法，从而使电动机进入全压正常 运行的状态。。
二、三相电动机时间继电器自动控制的Y-△降压启动 电路工作原理
启动过程如下：合上QF， 按下SB2，有3个线圈同时工 作：时间继电器KT通电并开 始延时，同时KM2线圈也会得 电，其常开主触点闭合，主 电路中电动机以Y型连接，5 、7之间的KM2辅助常开触点 闭合，KM1线圈通电并形成自 锁。
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顾名思义，三相电动机有三相绕组 ，每相绕组有两个线端共有六个抽头， 因此三相电动机外壳上就相对应的六个 接线柱，分别都标着U1、V1、W1（第一 排）和W2、U2、V2（第二排）。如图 2.22所示为电动机三相绕组示意图。
三相绕组示意图
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任务五 三相异步电动机Y-△降压启动自动控制电路
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任务五 三相异步电动机Y-△降压启动自动控制电路 一、三相异步电动机Y-△减压启动的基础知识 时间继电器自动控制
的Y-△降压启动控制电路 如下图所示：其中当接触 器KM2主触点闭合时电动 机为 Y型 接法。 当接触器KM3主触头闭 合时电动机为△型接法。
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任务五 三相异步电动机Y-△降压启动自动控制电路
2021/5/11
谢谢!
第14章 三相异步电动机的启动及速度调节PPT课件
启动过程： 指电动机从静止到达正常工作转速的过程。
启动过程特点： 电流一般较大，转矩并不大
原因:开始时候n＝0 ，U1
R1
R2' s
2
X 1
X
' 2
2
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T CT1I2 cos2
功率因数cos2 很低
最初起动瞬间很大的启动电流引起定子 漏阻抗压降增大，主磁通约减少到额定值的一半。 一般情况:
一、转子回路串电阻启动 串入多级电阻，启动过程中采用逐级切除启动电
阻的方法。
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特点和适用场合
1．起动开始时，使全部电阻均串入转子回路，随着转速 的上升，电磁转矩将减小。
2．为了缩短起动时间，通常随转速上升分级切除部分电 阻，使在整个起动过程中电动机保持有较大的电磁转矩。
3．待起动完毕后，转子绕组便被短路，转入正常运行。
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2.双鼠笼式异步电动机（ Double-squirrel-cage rotor ） 上笼Top bar： 截面小，电阻大 下笼Bottom bar： 截面大，电阻小 下笼交链的漏磁 通比上笼多，漏 抗大
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（1）起动时 • 转子电流的频率f2=f1，转子漏抗大于转子电阻，
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工作原理：
• BP实质上是一台只有初级绕组而且铁心损耗较大 的三相变压器。BP的铁耗大就相当于Rm大。而 铁耗与磁通的频率（等于转子频率f2=sf1）的1.3 次方成正比。开始启动时，s较大，故f2较大，Rm 也较大，相当于转子电阻自动增加，则Ist减小、 Tst增大；随着启动过程的进行，n逐渐变大、s逐 渐变小，则f2变小，也就是铁耗减小，所以Rm变 小，相当于转子电阻自动变小。
三相异步电动机星三角降压启动工作过程
三相异步电动机星三角降压启动工作过程嘿，咱今儿就来讲讲三相异步电动机星三角降压启动工作过程，这可是个挺有意思的事儿呢！
你看啊，三相异步电动机就像是个大力士，平常力气可大了，但有时候咱得让它悠着点劲儿使。
这时候星三角降压启动就派上用场啦！
想象一下，电动机启动的时候，就像一个人要开始跑步，要是一下子全力冲出去，那可能会摔个大跟头。
所以呢，我们先让它用一种比较“温和”的方式启动，这就是星型接法。
在星型接法下，电动机就像是先小步慢跑，电流也不会那么大，对电网和其他设备都很友好。
等它跑起来一点了，咱就给它来个“变身”，从星型变成三角形接法。
这就好比这个人从慢跑变成了快跑，力量一下子就释放出来了，可以正常工作啦！
那这个过程具体是怎么回事呢？电动机里面有好多绕组啊，咱通过一些开关和接触器，把它们按照星型或者三角形连接起来。
这就像是给电动机穿上不同的“衣服”，不同的“衣服”就有不同的“表现”。
在星型接法的时候，电压降低了，电流也小了，电动机就安安稳稳地启动起来。
然后呢，到了合适的时候，“啪”地一下切换到三角形接法，电动机就火力全开啦！
你说这神奇不神奇？这就像是变魔术一样，让电动机一会儿温柔，一会儿强大。
而且啊，这个星三角降压启动还有个好处，就是能节省不少电呢！你想啊，电流小了，不就省电了嘛。
咱生活中很多地方都用到三相异步电动机，要是没有这个星三角降压启动，那得浪费多少电，又得给电网带来多大的压力呀！
总之呢，三相异步电动机星三角降压启动工作过程真的很重要，也很有趣。
它让电动机既能好好工作，又能省电，还能保护其他设备，简直太棒啦！咱可得好好了解了解它，说不定啥时候就能用上呢！你说是不是呀？。
三相异步电动机降压起动电路
三相异步电动机降压起动电路1、串电阻降压起动的工作原理三相异步电动机定子绕组串电阻降压起动的手动切换掌握电路起动时，在电动机定子绕组中串入降压电阻R，当电动机转速达到肯定数值时，切除串入的电阻，实现降压起动，额定运行。
这种方式称为定子绕组串电阻（或电抗器）降压起动。
2.电路工作过程1）降压起动合上电源开关QS，按下起动按钮SB1，接触器KM1得电，KM1主触点闭合，电动机降压起动；同时KM1常开触点闭合自锁。
2）全压运行当电动机转速基本稳定后，按下按钮SB2，接触器KM2得电，KM2主触点闭合（R被短接切除），电动机全压运行；同时KM2常开触点闭合自锁。
3.特点1）该电路原理简洁，但起动、运行分两步操作，不够便利。
2）全压运行时KM1线圈始终得电，铺张。
3）电动机定子绕组串电阻降压起动不受绕组接法的限制，起动过程平稳。
4）起动时，加在定子绕组上电压为额定运行时全电压的一半，使得电动机的起动转矩只有额定转矩的四分之一。
因此，串电阻降压起动只适用于起动转矩不大的场合。
另外，考虑到起动时串入的电阻要消耗电能，故对大容量的电动机，通常用电抗器替代电阻，但它们的掌握电路完全相同。
2、Y-△降压起动的手动切换掌握电路1.原理三相异步电动机的定子绕组可以接成Y形或△形。
目前我国生产的三相异步电动机，功率在4kW以下的绕组一般采纳Y形接法，4kW以上的一律采纳△形接法。
额定运行为△接且容量较大的电动机，在起动时将定子绕组作Y接，当转速升到肯定值时，再改为△接，可以达到降压起动的目的。
这种起动方式称为三相异步电动机的Y-△降压起动。
Y接称为星形连接，△接称为三角形连接。
SB1是定子绕组作Y接降压起动按钮，SB2是△接的切换按钮，KM1是电源接触器，KM2是Y接接触器，KM3是△接接触器。
2.电路工作过程如下：1）降压起动合上电源开关QS，按下起动按钮SB1，电源接触器KM1和Y连接接触器KM2同时得电，KM1主触点、KM2主触点闭合，电动机作Y接降压起动。
三相异步电动机星三角降压启动PLC控制
学习目标
1、知识目标： （1）掌握(ORB、ANB、MPS、MPD、MPP、T、C) 基本指令。 （2）掌握PLC的编程技巧。 （3）学会使用三菱PLC的定时器，计数器。 （4）掌握PLC常用的编程方法。 （5）掌握整机的安装与调试。
学习目标
2、能力目标： （1）会根据项目分析系统控制要求写出I/O分配 点并正确设计出外部接线图。 （2）会根据控制要求选择PLC的编程方法。 （3）学会使用三菱PLC的定时器的指令。 （4）能正确识读三相异步电动机Ｙ/△起动控制 系统的梯形图和线路图。 （5）能根据控制要求正确编制、输入和传输PLC 程序。 （6）能独立完成整机安装与调试。 （7）会根据系统调试出现的情况，修改相关设计
什么时候用MPS,MRD,MPP?
X1 X2
Y0
MPS ANB
X1
X2 Y0 X4
MPP
Y1
0 1 2 3 4 5
LD MPS AND OUT MPP OUT
X1
X2 Y0 Y1
0 1 2 3 4
LD LD OR ANB OUT
X1 X2 X4 Y0
（一）用法示例
P
简单1层栈
（一）用法示例
复杂1层栈
（二）使用注意事项
多重输出电路的 交叉路口用MPS
第一分支不 用写MRD
X1
M100
Y1
M101
Y2
M102
除第一和最后 以外的分支， 均使用MRD 最后分支用MPP
Y3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
LDI MPS AND OUT MRD AND OUT MPP AND OUT
X1 M100 Y1 M101 Y2 M102 Y3
三相异步电动机Y-三角形降压启动控制线路的安装
三相异步电动机Y—自动降压启动控制实验1、实验目的⑴学会三相异步电动机Y—自动降压启动控制的接线和操作方法。
⑵理解三相异步电动机Y—自动降压启动的观点。
⑶理解三相异步电动机Y—自动降压启动的基来源理。
⑷认识时间继电器的作用和动作状况。
2、预习内容及要求⑴ Y—变换启动的作用三相异步电动机的Y—变换起动方式是大容量电动机起动常用的降压起动举措，但它只好应用于形连结的三相异步电动机。
在起动过程中，利用绕组的 Y 形连结即可降低电动机的绕组电压及减少绕组电流，达到降低起动电流和减少电机起动过程对电网电压的影响。
待电动机起动过程结束后再使绕组恢复到形连结，使电动机正常运转。
⑵电动机 Y—启动控制原理①控制线路及电路构成三相异步电动机的 Y—变换起动控制的连结线路如图 3-6 所示，它主要有以下元器件构成：图3-6 三相异步电动机Y—自动降压启动控制线路a.起动按钮（ SB2）。
手动按钮开关，可控制电动机的起动运转。
b.停止按钮（ SB1）。
手动按钮开关，可控制电动机的停止运转。
c.主沟通接触器（ KM1）。
电动机主运转回路用接触器，起动时通过电动机起动电流，运转时经过正常运转的线电流。
形连结的沟通接触器（KM3）。
用于电动机起动时作Y 形连结的沟通接触器，起动时经过 Y 形连结降压起动的线电流，起动结束后停止工作。
e. 形连结的沟通接触器（KM2）。
用于电动机起动结束后恢复形连结作正常运转的接触器，经过绕组正常运转的相电流。
f.时间继电器（ KT）。
控制 Y—变换起动的起动过程时间（电机起动时间），即电动机从起动开始到额定转速及运转正常后所需的时间。
g.热继电器（或电机保护器FR）。
热继电器主要设置有三相电动机的过负荷保护；电机保护器主要设置有三相电动机的过负荷保护、断相保护、短路保护和平横保护等。
②控制原理三相异步电动机Y—变换启动的控制原理大概以下：i.按下启动按钮SB2后，电源经过热继电器FR的动断接点、停止按钮 SB1的动断接点、形连结沟通接触器 KM2 常闭协助触头，接通时间继电器 KT 的线圈使其动作并延时开始。
三相异步电动机常用的降压启动方法
三相异步电动机常用的降压启动方法
三相异步电动机是工业中常用的一种电动机，广泛应用于各种机械设备中。
在启动过程中，为了避免电动机启动时电流过大，常常需要采用降压启动方法。
降压启动方法是一种通过降低电动机的起动电压来减小起动电流的方法。
常见的降压启动方法有星角启动法、自耦变压器启动法和电阻启动法。
我们来介绍星角启动法。
星角启动法是一种通过改变电动机的绕组接法，从而实现电动机的降压启动的方法。
在启动时，将电动机的绕组由星形接法转变为三角形接法，从而使电动机的起动电压降低。
这种方法简单可靠，适用于小功率的电动机。
我们来介绍自耦变压器启动法。
自耦变压器启动法是一种通过自耦变压器来改变电动机的起动电压的方法。
在启动时，通过自耦变压器将电动机的电压降低，从而减小电动机的起动电流。
这种方法具有启动电流小、启动过程平稳等优点，适用于中小功率的电动机。
我们来介绍电阻启动法。
电阻启动法是一种通过在电动机的回路中串联电阻来实现降压启动的方法。
在启动时，通过调节串联电阻的阻值，降低电动机的起动电压，从而减小电动机的起动电流。
这种方法简单易行，适用于较大功率的电动机。
总结起来，三相异步电动机常用的降压启动方法有星角启动法、自耦变压器启动法和电阻启动法。
这些方法通过降低电动机的起动电压，减小电动机的起动电流，从而实现电动机的平稳启动。
在实际应用中，我们可以根据电动机的具体情况和需求选择合适的降压启动方法，以提高电动机的使用效果和寿命。
同时，在进行降压启动时，还需要注意合理设置降压参数，以保证电动机的正常运行和安全使用。
三相异步电动机不同启动方式
三相异步电动机不同启动方式
情况下的波形图
1、直接启动
（1）转子电流、定子电流、转速、转矩波形
（2）异步电机直接启动时转速—转矩特性曲线
2、降压启动
1）转子电流、定子电流、转速、转矩波形（1）升压时间为1s时的波形：
（2）升压时间为2s时的波形：
（3）升压时间为3s时的波形：
（4）升压时间为4s时的波形：
（5）升压时间为5s时的波形：
（6）升压时间为6s时的波形：
2）异步电机降压启动时转速—转矩特性曲线（1）升压时间为1s时的转速—转矩特性：
（2）升压时间为2s时的转速—转矩特性：
（3）升压时间为3s时的转速—转矩特性：
（4）升压时间为4s时的转速—转矩特性：
（5）升压时间为5s时的转速—转矩特性：
（6）升压时间为6s时的转速—转矩特性：
说明：
异步电动机通过自耦变压器降压起动，可以减小变压器二次侧加在定子两端的机端电压，从而达到减小起动电流的目的。
从定子电流波形可知，当转速接近正常运行转速时，接入全电压，比直接起动的定子电流小。
但是在起动的过程中，由于自耦变压器的退出，电流波形出现了高电流峰值，存在2次大的冲击电流。
3、V/f比控制
1）加速（减速）斜率设置为200（-200）时
（1）转子电流、定子电流、转速、转矩波形
（2）异步电机V/f比控制起动时转速—转矩特性曲线
2）加速（减速）斜率设置为100（-100）时（1）转子电流、定子电流、转速、转矩波形
（2）异步电机V/f比控制起动时转速—转矩特性曲线
3）加速（减速）斜率设置为2（-2）时（1）转子电流、定子电流、转速、转矩波形
（2）异步电机V/f比控制起动时转速—转矩特性曲线。
三项异步电机星-三角降压启动自动控制
1
学习目标
2 3
2
项目控制要求
程序编辑
PLC指令要求
4
学习目标
1、熟悉掌握PLC指令与编程
2、掌握PLC控制电动机星三角降压启动及顺 序控制的方法 3、掌握PLC对电动机的顺序控制及计数器 的使用
回顾上节课课程
2 项目控制要求
1、当按下连续控制启动按钮（PLC输入端 X0),电机正转，以Y-△方式启动，Y形接法 运行3秒后转换为△形运行，正转运行5秒 后，电机停止2秒；然后进行反转，反转以 Y-△方式启动，Y形接法运行3秒后转换为 △运行，反转运行5秒后，电机停止2秒， 在转换到正转，循环三次后停止。
2、按下停止按钮（PLC输入端X1），电机不 管运行到第几次需立刻停止。
3 PLC指令要求
在这次编程中、我将用到几个常用的PLC指令： 1、中间继电器(M) 2、定时器(T) 3、计数器（C） 当然还有无数个常开触点、常闭触点和线圈.........
4 程序编辑
逻辑思路：
1、建立时间轴、分段控制 2、利用自锁、互锁功能实现相互控制 3、利用定时器本身实现自动循环
电机正转Y-△ 电机正转 运行5秒 切换3秒
电机△型运行指示灯
电机反转Y-△ 电机反转 运行5秒 切换3秒
程序总图
谢谢观看
I/O分配表
PLC接线图
程序详解
启动按钮 停止按钮 计数器常闭触点
中间继电器
中间继电器 常开触点
当按下启动按钮后，中间继电器线圈得电，同时中间继电器常开触点闭合，实现自锁； 当按下停止按钮后，中间继电器线圈失电，同时中间继电器常开触点断开，实现关断； 同时，当计数器计算到设定的数值时，也同样让中间继电器线圈失电，然后实现关断；