绕线转子异步电机转子回路串频敏变阻器起动控制方法实例

1.绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动控制电路（一）

图3-45 绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动控制电路

绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动电路如图3-45所示。频敏变阻器实际上是一个特殊的三相铁心电抗器，它有一个三柱铁心，每个柱上有一个绕组，三相绕组一般接成联结。频敏变阻器的阻抗随着电流频率的变化而有明显的变化，电流频率高时，阻抗值也高，电流频率低时，阻抗值也低。频敏变阻器的这一频率特性非常适合于控制异步电动机的起动过程。起动时，转子电流频率f_z最大，R_f与X_d也最大，电动机可以获得较大起动转矩。起动后，随着转速的提高，转子电流频率逐渐降低，R_f和X_f也自动减小，所以电动机可以近似地得到恒转矩特性，实现了电动机的无级起动。起动完毕后，频敏变阻器应短路切除。电路的起动过程可分为自动控制和手动控制，由转换开关SA完成。

（1）自动控制

①合上断路器QF，接通三相电源。

②将SA板向自动位置，按下按钮SB2，交流接触器KM1线圈得电并自锁，主触头闭合，电动机定子接入三相电源开始起动（此时频敏变阻器串入转子回路）。

③此时时间继电器KT也通电并开始计时，达到整定时间后，KT的延时闭合的常开触头闭合，接通了中间继电器KA线圈回路，KA的常开触头闭合，使接触器KM2线圈回路得电，KM2的常开触头闭合，将频敏变阻器短路切除，起动过程结束。

④若电动机容量大，电路过载保护的热继电器接在电流互感器二次侧，可提高热继电器的灵敏度和可靠性。

⑤另外，在起动期间，中间继电器KA的常闭触头将继电器的热元件短接，是为了防止起动电流大引起热元件误动作。在进入运行期间KA常闭触头断开，热元件接入电流互感器二次回路进行过载保护。

（2）手动控制

①合上断路器QF，接通三相电源。

②将SA搬至手动位置。

③按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈得电，吸合并自锁，主触头闭合，电动机串频敏变阻器起动。

④待转速接近额定转速或观察电流表接近额定电流时，按下按钮SB3，中间继电器KA线圈得电吸合并自锁，KA的常开触头闭合，接通KM2线圈回路，KM2的常开触头闭合，将频敏变阻器短路切除。

⑤KA的常闭触头断开，将热元件接入电流互感器二次回路进行过载保护。

2.绕线转子异步电动机转子回路串频敏变阻器起动电路（二）

频敏变阻器是绕线转子异步电动机常用的一种起动装置，由于它结构简单，造价低廉，运行可靠，便于维护，起动平稳，机械冲击力小且具有恒转矩起动等优点，所以在工矿企业得以广泛应用。

频敏电阻是一种等值阻抗随着电流频率改变的电磁元件，在电动机起动过程中，由于频敏电阻的等值阻抗随电动机转子电流频率下降而减小，从而实现频敏电阻的自动变阻抗。所以只用一级频敏电阻器就可以实现绕线转子异步电动机的平稳起动。频敏电阻器实质上是一个铁心损耗非常大的三相电抗器，它由铁心和线圈两个部分构成，铁心部分采用数片E形钢板叠成，线圈采用联结。频敏电阻器可作成多级，以实现不同机械设备对电动机起动性能的要求，频敏电阻器是串入电动机转子绕组回路工作的，若频敏电阻器在电动机起动过程中若发生下列现象，应调整频敏电阻器的线圈的匝数和气隙。

①电动机起动电流过大、起动过程太快时，应增加频敏电阻器线圈的匝数，可调换线圈抽头。但频敏电阻器线圈匝数的增加，使电动机起动电流减少，将导致电动机起动转矩减小。

②起动电流过小，起动转矩不够，使电动机起动过程长，即起动速度慢，此时应减少频敏电阻器线圈的匝数，以增加电动机的起动电流。

③在电动机刚起动时，起动转矩过大，对机械设备造成较大的冲击，但起动完成后电动机稳速运行时转速太低时，可增加频敏电阻器气隙使起动电流略增，起动转矩略减，但电动机起动结束后转矩增大，可提高电动机运行时的转速。

图3-46 主电路

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图3-47 控制电路

图3-46为1台频敏变阻器起动4台电动机的主电路图，当某1台电动机起动时，应首先使其转子回路与频敏变阻器相连接，再将定子回路接于电源，电动机转子串入频敏变阻器起动，控制电路应保证在任何情况下都不应有直接起动的可能性。电动机起动完毕后，控制电路先将转子回路短接，再将频敏变阻器切除断开。

在图3-46所示的主电路图中，Q1～Q4为各台电动机的电源开关，KM1～KM4为各台电动机接入频敏变阻器RT的接触器。KM11～KM14为各台电动机定子绕组与电源相连的接触器，KM21～KM24用于各台电动机起动后将转子绕组短接，旁路频敏电阻器的接触器。

1台频敏变阻器起动4台电动机的控制电路如图3-47所示。在图3-47所示的控制电路中，SB1～SB4及KM1～KM4组成起动互锁电路，SB11～SB14和时间继电器KT1～KT4组成起动和延时转换电路。

电动机M1的起动过程：按下起动按钮SB1，接触器KM1线圈得电，接触器KM1常开辅助触头自锁，KM1常闭辅助触头分断接触器KM2～KM4线圈电路，保证了电动机M1在起动时其他电动机不能同时起动。接触器KM1主触头闭合，将频敏电阻器串入电动机M1转子绕组，同时时间继电器KT1线圈得电，时间继电器瞬动触头闭合并开始计时，接触器KM11线圈得电，KM11主触头闭合，电动机M1的转子串入频敏电阻器进入起动阶段，KM11常开辅助触头自锁。待时间继电器KT1计时到达设定时间，时间继电器延时常开触头闭合，接触器KM21线圈得电，KM21主触头旁路串入电动机转子回路的频敏电阻器，同时KM21常开辅助触头自锁，KM21常闭辅助触头分断接触器KM1线圈电路，接触器KM1主触头分断，频敏电阻器从电动机M1转子回路解除。同时KM1常开辅助触头分断时间继电器KT1线圈电路。电动机M1起动过程结束。接触器KM1常闭触头闭合，为接触器KM2～KM4线圈得电做好准备。

电动机M1需要停止时，按下停止按钮SB11，接触器KM11和KM21线圈同时失电，KM11、KM21主触头分断电动机M1定子电源，电动机M1停止运行。

电动机M2～M4的起动过程与电动机M1起动过程类似，图3-47所示控制电路在正常操作时和故障时都可避免电动机有直接起动，并可避免多台电动机同时起动和电动机转子串入频敏电阻器长期运行。

3.电动机转子绕组串接频敏变阻器的起动控制电路（三）

（1）频敏变阻器在转子电路中的接法

频敏变阻器在转子电路中的接法有四种，如图3-48所示：图中，以单组接法最为常见，主要用在较小功率的电动机上，其余三种接法则用于功率较大的电动机。

图3-48 频敏变阻器在转子电路中的接法

a）单组接线 b）两组并联接线 c）两组串联接线 d）两串两并接线

（2）用频敏变阻器起动绕线转子异步电动机的控制电路

绕线转子异步电动机频敏变阻器起动控制电路如图3-49所示。图中，转换开关SA用来进行手动控制与自动控制的选择。接触器KM1为定子绕组电源通断开关，KM2用于起动过程结束后短接切除频敏变阻器UT。中间继电器KA的常闭触头短接热元件FR，是为了热继电器FR躲开起动期间的大电流，通电延时型时间继电器KT在此起自动短接切除频敏变阻器的控制作用。

采用自动控制方式时，将转换开关SA拨至自动位置，然后按起动按钮SB2，接触器KM1线圈获电吸合并自锁，其主触头闭合，使电动机接通电源起动。此时转子回路中的频敏变阻器阻抗最大，所以起动电流最小。与此同时，时间继电器KT线圈获电，经过整定时间后，KT的延时常开触头闭合，中间继电器KA线圈获电吸合并自锁，其常开触头闭合，使KM2获电吸合，KM2主触头闭合，将转子上的3个集电环短接，起动过程结束。在起动过程中，中间继电器KA未获电，其常闭触头将热继电器FR热元件短路，以免起动时的大电流通过热继电器FR的热元件，而使其误动作。起动结束后，中间继电器KA获电，其常闭触头断开，使热元件串入电流互感器的二次回路中，以使热继电器正常工作。

（3）频敏变阻器的调整

频敏变阻器上备有4个抽头，其中一个抽头在绕组的背面，标号为N，另外3个抽头在绕组的正面，抽头1-N之间为100％匝数；2-N之间为85％匝数；3-N之间为71％匝数，出厂时一般接在2-N抽头上，即：85％匝数。

图3-49 绕线转子异步电动机频敏变阻器起动控制电路

频敏电阻器上下铁心由两面4个拉紧螺栓固定，拧开拉紧螺栓上的螺母，可以在上、下铁心之间增减非磁性垫片，即可调整空气隙。出厂时，上、下铁心间气隙为零。如在使用中遇到下列情况，应调整频敏变阻器的匝数和气隙。

①当起动电流过大：起动过快时应增加匝数，换接抽头。匝数增加，使起动电流减少，但起动转矩也同时减少。

②当起动电流过小：起动转矩过小，起动太慢时，应减少匝数，使起动电流增大，起动转矩也同时增大。

③如果刚起动时，起动转矩过大，有冲击现象；起动完毕后，稳定转速又偏低：这时可在上、下铁心间增加气隙，使起动电流有所增加，起动转矩稍有减小，但起动完毕时，转矩有所增加，可以提高稳定转速。