三相绕线式异步电动机降压启动控制电路优化技巧

三相绕线式异步电动机转子绕组可通过铜环经电刷与外电路电阻或电抗串接，以减小启动电流，提高转子电路功率因数和启动转矩，适用于重载启动的场合。

按绕线式异步电动机转子在启动过程串接的装置不同，可分为转子串电阻启动控制电路和转子串频敏变阻器启动控制电路。

1.转子串电阻启动控制电路

绕线式异步电动机转子串电阻启动，一般是在转子回路串入多级电阻，利用接触器的主触点分段切除，使绕线式电动机的转速逐级提高，最后达到额定转速而稳定运行。

1）按时间原则控制的转子串电阻启动电路

图4.54所示为转子串三级电阻按时间原则控制的启动电路。KM1 为电路接触器，KM2、KM3 和KM4 为短接电阻启动接触器，KT1、KT2 和KT3 为短接电阻时间继电器。电路工作原理为：合上三相电源开关QS，按下启动按钮SB2→KM1 线圈得电，KM1 主触头闭合，电动机在串R1、R2、R3 状况下启动，KM1 辅助常开触闭合实现自锁；KT1 得电，延时开始→KT1 延时结束，KT1 触头闭合→KM2 线圈得电，主触头闭合切除R1，辅助常开触头闭合自锁，电动机在串R2、R3 状况下启动；KM2 辅助常开触头闭合，KT2 延时开始→KT2 延时结束，KT2 触头闭合→KM3 线圈得电，主触头闭合切除R1、R2，辅助常开触头闭合自锁，电动机在串R3 状况下启动；KM3 辅助常开触头闭合，KT3 延时开始→KT3 延时结束，KT3 触头闭合→KM4 线圈得电，主触头闭合切除R1、R2、R3，辅助常开触头闭合自锁，电动机正常运行。

图4.54　按时间原则控制的转子串电阻启动电路

值得注意的是，电动机启动后进入正常运行，只有KM1、KM4 两个接触器处于长期通电状态，而KT1、KT2、KT3 与KM2、KM3 线圈的通电时间，均压缩到最低限度。一方面从电路工作要求出发，这些电器没必要都处于通电状态，另一方面也为节省电能，延长电器使用寿命，更为重要的是减少电路故障，保证电路安全可靠地工作。但电路也存在下列问题，一旦时间继电器损坏，电路将无法实现电动机的正常启动和运行。再者，在电动机的启动过程中，由于逐级短接转子电阻，将使电动机电流与电磁转矩突然增大，从而产生机械冲击。

2）按电流原则控制的转子串电阻启动电路

按电流原则控制的转子串电阻启动电路如图4.55所示。它是运用电流继电器来检测电动机转子电流，根据电动机在启动过程中，转子电流变化来实现转子电阻的短接控制。图中，KA1、KA2、KA3 为欠电流继电器，其线圈串接在电动机转子电路中，这三个电流继电器的吸合电流值相同，但释放电流值不同。其中KA1 释放电流为最大，KA2 次之，KA3 释放电流值最小。KA4 为中间继电器，KM1、KM2、KM3 为短接转子电阻接触器，KM4 为电路接触器。(www.xing528.com)

图4.55　按电流原则控制的转子串电阻启动电路

该电路工作原理如下。合上电源开关QS，按下启动按钮SB2，KM4 线圈得电并自锁，电动机定子接通三相交流电源，转子串入全部电阻接成Y 形启动。同时KA4 线圈通电吸合，为KM1、KM2、KM3 通电作准备。由于电动机刚启动，启动电流大，使KA1、KA2、KA3 同时通电吸合，它们的常闭触头断开，使KM1、KM2、KM3 处于断电状态，转子电阻全部串入，达到限制电流、提高启动转矩的目的。随着电动机转速的提高，启动电流减小，当启动电流减小到KA1释放电流时，KA1 释放，其常闭触头闭合，使KM1 线圈通电吸合，KM1 主触头短接第一段转子电阻R1，由于转子电阻减小，转子电流上升，启动转矩加大，电动机转速上升，转子电流又下降，当降至KA2 释放电流时，KA2 释放，KA2 常闭触头使KM2 线圈通电吸合，KM2 主触头短接第二段转子电阻R2。如此重复，直至转子电阻全部短接，电动机启动过程结束。

2.转子串频敏变阻器启动控制电路

绕线式异步电动机若串入转子回路的电阻或阻抗，能随启动过程的进行自动而平滑地减小，那就不需要逐级切换电阻，启动过程也就能平滑进行，频敏变阻器能够满足上述要求。频敏变阻器实质上是一个铁芯损耗很大的三相电抗器，它的等效阻抗与转子的电流频率有关。启动瞬间，转子的电流频率最大，频敏变阻器的等效阻抗最大，转子电流受到抑制，定子电流也不至于很大，随着转速的上升，转子的频率逐渐减小，频敏变阻器的等效阻抗也逐渐减小；当电动机达到正常转速时，转子的电流频率很小，频敏变阻器的等效阻抗也变得很小。因此，绕线式异步电动机转子中接入频敏变阻器启动时，随着启动过程中转子电流频率的降低，其阻抗自动减小，从而实现了平滑的列级启动。

转子串频敏变阻器的启动控制电路如图4.56所示。电动机转子电路接入按Y 连接的频敏变阻器，由接触器KM2 主触点在启动完毕时将其短接。电路的工作原理为：控制电路中有转换开关SA，可以选择启动方式是自动控制还是手动控制。SA 置于“自动”，为自动控制启动，SA 置于“手动”，为手动控制启动。

图4.56　转子串频敏变阻器的启动控制电路

自动启动的工作原理为：按下SB2→KM1 线圈得电并自锁，主触头闭合，电动机串频敏变阻器启动；KT 线圈得电，延时开始→延时结束，KT 闭合，KA 线圈得电并自锁，KA 闭合→KM2 线圈得电，主触头闭合，切除频敏变阻器，电动机正常运行。

手动启动的工作原理为：按下SB2→KM1 线圈得电并自锁，主触头闭合，电动机串频敏变阻器启动→经过一定时间后，按下SB3→KA 线圈得电并自锁，KA 闭合→KM2 线圈得电，主触头闭合，切除频敏变阻器，电动机正常运行。

由于电动机功率大，启动过程比较缓慢，为避免由于启动过程长引起热继电器的误动作，采用了中间继电器KA 常闭触头短接FR，待启动过程结束进入稳定运行时再接入FR。