【摘 要】與鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)相比，繞線式異步電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)和調(diào)速性能，一般用于需要經(jīng)常啟動(dòng)、調(diào)速和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的生產(chǎn)機(jī)械上，如礦井提升機(jī)、帶式輸送機(jī)及礦井大中型絞車等。

【關(guān)鍵詞】繞線式；電動(dòng)機(jī)控制

0.前沿

繞線式異步電動(dòng)機(jī)常用的啟動(dòng)方法是在轉(zhuǎn)子回路串人三相電阻或串人頻敏變阻器，前看多用于需要調(diào)速的場合。

1.繞線式電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)工作原理

繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組可通過3個(gè)滑環(huán)與外電路連接。所以，啟動(dòng)時(shí)可在電動(dòng)機(jī)外電路串人不同的電阻，以改善它的啟動(dòng)性能。

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子回路接人全部電阻。在啟動(dòng)過程中，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，逐段將轉(zhuǎn)子電阻切除（通過控制接觸器將電阻短接），最后將轉(zhuǎn)：子繞組短接。根據(jù)電阻切除的方法不同，可分為三相平衡切除和不平衡切除兩種。如果三相啟動(dòng)電阻對稱，每次切除量也對稱，稱為平衡啟動(dòng)電阻，如果三相電阻不對稱，每次切除量也不對稱，稱為不平衡啟動(dòng)電阻。不平衡啟動(dòng)電阻一般用于不經(jīng)常啟動(dòng)的小容量電動(dòng)機(jī)，且多為手動(dòng)控制。大容量電動(dòng)機(jī)則多采用平衡啟動(dòng)電阻啟動(dòng)。

轉(zhuǎn)子串入電阻后，一方面使轉(zhuǎn)子電流減小，從而使啟動(dòng)電流減小：另一方面轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)得到改善，因而使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。所以這種方式允許在重載下啟動(dòng)。

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)串平衡啟動(dòng)電阻啟動(dòng)時(shí)的特性曲線。啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子串入全部電阻，電動(dòng)機(jī)工作在R1特性曲線的1點(diǎn)，對應(yīng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為M1。因?yàn)閱?dòng)轉(zhuǎn)矩M1大于電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML，所以電動(dòng)機(jī)開始加速，工作點(diǎn)沿R1特性曲線上升。隨著轉(zhuǎn)速的升高，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小，當(dāng)運(yùn)行到2點(diǎn)時(shí)，由外電路控制使接觸器觸點(diǎn)1KM閉合，切除第一段電阻，此時(shí)2點(diǎn)對應(yīng)酶轉(zhuǎn)矩稱為切換轉(zhuǎn)矩M2。由于轉(zhuǎn)速慣性，電動(dòng)機(jī)將工作在R2曲線上的3點(diǎn)，對應(yīng)轉(zhuǎn)矩為M1，則電動(dòng)機(jī)加速。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到4點(diǎn)時(shí)，又對應(yīng)電動(dòng)機(jī)的切換轉(zhuǎn)矩，外電路控制使觸點(diǎn)2KM閉合，切除第二段電阻，工作點(diǎn)平移至5點(diǎn)后沿R3特性曲線上升。如此一段一段地切除電阻，電動(dòng)機(jī)就在不同的曲線上加速，最后將所有串接電阻全部切除，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作在固有特性曲線的額定工作點(diǎn)N，從而完成啟動(dòng)過程。

啟動(dòng)電阻根據(jù)需要分成若干段，段數(shù)越多，平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大，啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)越小，啟動(dòng)越平穩(wěn)。

繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的控制電路。它是按電流（轉(zhuǎn)矩）的變化控制接觸器動(dòng)作來逐段切除啟動(dòng)電阻的。

電路中電動(dòng)機(jī)電流由主電路電流互感器TA二次所接的三相電流繼電器KA取得，繼電器的吸合電流整定為切換轉(zhuǎn)矩M2對應(yīng)的電流I2。

啟動(dòng)前，閉合電源隔離開關(guān)QS，接通控制回路，各接觸器和繼電器均為無電狀態(tài)。

啟動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕SBq，主接觸器KM閉合，電動(dòng)機(jī)串人全部電阻啟動(dòng)；輔助觸點(diǎn)KM1閉合，形成自保；觸點(diǎn)KM2閉合，為中間繼電器1K通電做準(zhǔn)備。

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，由于啟動(dòng)電流I大于切換轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的電流I2，使電流繼電器KA吸合，其觸點(diǎn)KA2打開，各加速接觸器（控制啟動(dòng)電阻的接觸器）暫不能送電；觸點(diǎn)KA1閉合，電流從控制電源Ll端→觸點(diǎn)KA1→2K2→1K2→KM2→中間繼電器1K→電源L3端，使中間繼電器1K有電吸合。

繼電器1K有電吸合后，引起以下觸點(diǎn)變化：

（1）觸點(diǎn)1K1閉合，形成自保；

（2）觸點(diǎn)1K2打開，切斷以上繼電器1K通路，保證繼電器2K仍受電流繼電器常開觸點(diǎn)KAl控制；

（3）觸點(diǎn)1K3閉合，使第一級加速接觸器1KM處于待通狀態(tài)。

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，隨著轉(zhuǎn)速的上升，啟動(dòng)電流（轉(zhuǎn)矩）下降到I2時(shí)，電流繼電器KA釋放，其觸點(diǎn)KA1打開，暫緩中間繼電器2K通電；觸點(diǎn)KA2閉合，電流從電源Ll端→KA2→2KM2→1KM2→已閉合的1K3→接觸器1KM→電源L3端，使第一級加速接觸器1KM有電吸合，引起以下觸點(diǎn)變化：

（1）主觸頭閉合，切除第一段加速電阻。

（2）觸點(diǎn)1KM1閉合，形成自保。

（3）觸點(diǎn)1KM2打開，切斷以上電流通路，保證接觸器2KM仍受電流繼電器常閉觸點(diǎn)KA2控制。

（4）觸點(diǎn)1KM3閉合，使中間繼電器2K處于待接通狀態(tài)。

電動(dòng)機(jī)切除第一段電阻后，主電路電流又一次增大，使I>I2電流繼電器KA又一次吸合，其觸點(diǎn)KA2打開，保證接觸器2KM和3KM暫不通電；常開觸點(diǎn)KA1閉合，處于待接通狀態(tài)的中間繼電器2K有電吸合：其觸點(diǎn)2K1自保，觸點(diǎn)2K2打開，作用同于1K2；觸點(diǎn)2K3，閉合，使第二段加速接觸器2KM待接通。

隨著轉(zhuǎn)速的上升，主電路電流I下降到I2時(shí)，電流繼電器KA又一次釋放，其觸點(diǎn)KAl打開，暫緩繼電器3K通電；觸點(diǎn)KA2閉合，第二段加速接觸器2KM有電吸合，主觸頭閉合，切除第二段電阻；觸頭2KM1閉合，形成自保，觸頭2KM2打開，作用同于1KM2；觸頭2KM3閉合，使中間繼電器3K處于待接通狀態(tài)。

經(jīng)過相同過程切除第三段電阻后，電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行。

停車時(shí)，按下停止按鈕SBt，主接觸器KM失電，主觸頭斷開，電動(dòng)機(jī)停車，觸點(diǎn)KM2打開，各中間繼電器、加速接觸器相繼斷電釋放，為下一次啟動(dòng)做準(zhǔn)備。

2.繞線式電動(dòng)機(jī)串頻敏變阻器啟動(dòng)

繞線式異步電動(dòng)機(jī)串頻敏變阻器啟動(dòng)，具有啟動(dòng)電流小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)過程損耗小等特點(diǎn)。

頻敏變阻器是一種特殊的鐵心電抗器，它可等效成電阻與感抗的并聯(lián)電路，所以這是一種轉(zhuǎn)子回路串接阻抗的啟動(dòng)方法。

頻敏變阻器等值電路，rb為頻敏變阻器線圈電阻；Rp是反映頻敏變阻器鐵心損耗的等效電阻，頻率越高，鐵損越大，則Rp，越大；XL是頻敏感抗。

開始啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=o，則轉(zhuǎn)子電流頻率最高，頻敏變阻器阻抗最大；此時(shí)，XL>Rp，電流/大部分流過Rp，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串接電阻啟動(dòng)，因而啟動(dòng)電流得到限制，且啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。隨著轉(zhuǎn)速n的升高，轉(zhuǎn)子電流頻率降低，XL，Rp的值減小，相當(dāng)于連續(xù)自動(dòng)減小啟動(dòng)阻抗。當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，轉(zhuǎn)子電流頻率進(jìn)一步降低，并使XL

轉(zhuǎn)子回路串接頻敏變阻器啟動(dòng)的控制電路。該電路用于繞線式電動(dòng)機(jī)的不可逆控制。它由主回路和控制回路兩部分組成。控制回路中的時(shí)間繼電器KT用于控制頻敏變阻器串人轉(zhuǎn)子回路啟動(dòng)的時(shí)間。

啟動(dòng)前，首先閉合自動(dòng)開關(guān)Q，主回路有電；閉合開關(guān)SA，控制回路有電，綠色指示燈HG亮。

啟動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕1SB，接觸器1KM有電吸合；主觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串人頻敏變阻器RF啟動(dòng)；常開觸點(diǎn)1KM1閉合，形成自保；觸點(diǎn)1KM2閉合，紅色指示燈亮，表示電動(dòng)機(jī)正在啟動(dòng)；觸點(diǎn)1KM3閉合，時(shí)間繼電器KT有電，其常開觸點(diǎn)經(jīng)一段延時(shí)后閉合，接通中間繼電器K。

中間繼電器有電后，通過其常開觸點(diǎn)使接觸器2KM有電吸合，其主觸頭閉合切除頻敏變阻器；同時(shí)輔助觸點(diǎn)2KM1打開，綠色指示燈HG滅，表示電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)結(jié)束且進(jìn)入全壓運(yùn)行狀態(tài)。

停車時(shí)，按下停止按鈕2SB，接觸器1KM失電，主觸頭斷開，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)；同時(shí)其他繼電器、接觸器恢復(fù)原態(tài)，為下次啟動(dòng)做準(zhǔn)備。

需要注意的是，由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流較大，頻敏變阻器容易發(fā)熱，所以轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器啟動(dòng)方法只能用于電動(dòng)機(jī)的偶爾啟動(dòng)。