2.4 三相繞線式異步電動機起動控制電路

前面介紹了三相籠型異步電動機的各種起動控制電路，三相籠型異步電動機的特點是，結構簡單，價格低，起動轉矩小，調速困難。而在實際生產中，有時要求電動機有較大的起動轉矩，而且能夠平滑調速，因此，常采用三相繞線式異步電動機來滿足控制要求。繞線異步電動機的優點是可以在轉子繞組中串接電阻，從而達到減小起動電流、增大起動轉矩及平滑調速之目的。

起動時，在轉子回路中串入三相起動變阻器，并把起動電阻調到最大值，以減小起動電流，增大起動轉矩。隨著電動機轉速的升高，起動電阻逐級減小。起動完畢后，起動電阻減小到零，轉子繞組被短接，電動機在額定狀態下運行。

2.4.1 轉子繞組串電阻起動控制電路

1.按鈕操作控制電路

圖2-19所示為由按鈕操作的轉子繞組串電阻起動控制電路。工作原理為：合上電源開關QS，按下SB₁，KM得電吸合并自鎖，電動機串全部電阻起動，經一定時間后，按下SB₂，KM₁得電吸合并自鎖，KM₁主觸點閉合切除第一級電阻R₁，電動機轉速繼續升高，經一定時間后，按下SB₃，KM₂得電吸合并自鎖，KM₂主觸點閉合切除第二級電阻R₂，電動機轉速繼續升高，當電動機轉速接近額定轉速時，按下SB₄，KM₃得電吸合并自鎖，KM₃主觸點閉合切除全部電阻，起動結束電動機在額定轉速下正常運行。

該電路的缺點是操作不便，在生產實際中常采用自動短接起動電阻的控制電路。

圖2-19 由按鈕操作的轉子繞組串電阻起動控制電路

2.時間原則控制繞線式電動機串電阻起動控制電路

圖2-20所示為時間繼電器控制繞線式電動機串電阻起動控制電路，又稱為時間原則控制，其中3個時間繼電器KT₁、KT₂、KT₃分別控制3個接觸器KM₁、KM₂、KM₃按順序依次吸合，自動切除轉子繞組中的三級電阻，與起動按鈕SB₁串接的KM₁、KM₂、KM₃三個常閉觸點的作用是保證電動機在轉子繞組中接入全部起動電阻的條件下才能起動。若其中任何一個接觸器的主觸點因熔焊或機械故障而沒有釋放時，電動機就不能起動。工作原理讀者可自行分析。

圖2-20 時間繼電器控制繞線式電動機串電阻起動控制電路

圖2-21 電流繼電器自動控制繞線式電動機串電阻起動控制電路

3.電流原則控制繞線式電動機串電阻起動控制電路

圖2-21所示為電流繼電器自動控制繞線式電動機串電阻起動控制電路，因根據電流大小進行控制故為電流原則控制。圖中KA₁、KA₂、KA₃3個欠電流繼電器的線圈被串接在轉子回路中，3個欠電流繼電器的吸合電流相同，但釋放電流不同，KA₁的釋放電流最大，KA₂其次，KA₃最小。當電動機剛起動時，轉子電流最大，3個電流繼電器KA₁、KA₂、KA₃都吸合，控制回路中的常閉觸點都打開，接觸器KM₁、KM₂、KM₃的線圈都不能得電吸合，主觸點處于斷開狀態，全部起動電阻均串接在轉子繞組中。隨著電動機轉速的升高，轉子電流在逐漸減小，當電流減小至KA₁的釋放電流時，KA₁首先釋放，其常閉觸點復位，使接觸器KM₁得電主觸點閉合，切除第一級電阻R₁。當R₁被切除后，轉子電流重新增大，電動機轉速繼續升高，隨著轉速的升高，轉子電流又會減小，當減小至KA₂的釋放電流時，KA₂釋放，KA₂的常閉觸點復位，KM₂線圈得電主觸點閉合，第二級電阻R₂被切除，如此繼續下去，直到全部電阻被切除，電動機起動完畢為止，進入正常運行狀態。中間繼電器KA的作用是保證電動機在轉子電路中接入全部電阻的情況下開始起動。因為剛開始起動時KA的常開觸點切斷了KM₁、KM₂、KM₃線圈回路，從而保證了起動時串入全部外接電阻。

2.4.2 轉子繞組串頻敏變阻器起動控制電路

繞線式異步電動機轉子串電阻起動，使用的電器較多，控制電路復雜，而且起動過程中，電流和轉矩會突然增大，產生一定的電氣和機械沖擊。為了獲得較理想的機械特性，常采用轉子繞組串頻敏變阻器起動。

頻敏變阻器是一個鐵心損耗很大的三相電抗器，是由鑄鐵板或鋼板疊成的三柱式鐵心組成，在每個鐵心上裝有一個線圈，線圈的一端與轉子繞組相連，另一端作星形聯結。

頻敏變阻器等效阻抗的大小與頻率有關。當電動機剛起動時，轉速較低，轉子電流的頻率較高，相當于在轉子回路中串接一個阻抗很大的電抗器，隨著轉速的升高，轉子頻率逐漸降低，其等效阻抗自動減小，實現了平滑無級起動。

圖2-22 電動機單向旋轉轉子串頻敏變阻器起動控制電路

a）主電路 b）控制電路1 c）控制電路2

1.電動機單向旋轉轉子串頻敏變阻器起動控制電路

圖2-22所示為電動機單向旋轉轉子串頻敏變阻器起動控制電路。圖2-22a所示為主電路，KM為電源接觸器，KM₁為短接頻敏變阻器用接觸器。圖2-22b所示為控制電路1，其工作原理是，按下SB₁，KM得電吸合并自鎖，電動機串頻敏變阻器起動，同時KT得電吸合開始延時，在電動機起動完畢后，KT的延時常開觸點閉合，KM₁得電主觸點閉合將頻敏變阻器短接，電動機正常運行。該電路的缺點是，當KM₁的主觸點熔焊或機械部分被卡死時，電動機將直接起動；當KT線圈出現斷線故障時，KM₁線圈將無法得電，電動機運行時頻敏變阻器不能被切除。為了克服上述缺點，可采用圖2-22c所示的控制電路2，在電路操作時，按下SB₁時間應稍長點，待KM常開觸點閉合后才可松開。KM為電源接觸器，KM線圈得電需在KT、KM₁觸點工作正常條件下進行，若發生KT、KM₁觸點粘連，KT線圈斷線等故障，KM線圈將無法得電，從而避免了電動機直接起動和轉子長期串接頻敏變阻器的不正常現象發生。

2.電動機轉子串頻敏變阻器正、反轉起動控制電路

圖2-23所示為電動機轉子串頻敏變阻器正、反轉手動，自動控制電路。SA為手動與自動轉換開關，KM₁、KM₂為正、反轉接觸器，KM₃為短接頻敏變阻器接觸器，KT為時間繼電器，該電路的工作原理讀者可自行分析。

圖2-23 電動機轉子串頻敏變阻器正/反轉手動、自動控制電路

a）主電路 b）控制電路