【学习目标】
1.知识目标:
(1)了解三相笼型异步电动机降压启动控制线路的工作原理。
(2)正确安装、调试降压启动控制线路。
2.能力目标:
(1)培养学生安全操作、规范操作，养成文明生产的行为习惯。
(2)培养学生独立完成控制线路安装、调试。
(3)培养学生独立完成控制线路的故障分析、维修。
【任务描述】
在实际运用中，有些生产机械电动机功率很大，启动过程中启动电流比较大，会造成线路电压下降，这不仅会使线路发热而且还会影响到电动机的启动转矩，严重时，甚至会导致电动机本身无法启动。(如C5225双柱立式车床等)工作台主拖动电动机因功率(55kW)较大，为减小启动电流，常采用降压启动。图4-1所示为C5225双柱立式车床。
图4-1
【原理分析】
1.降压启动的概念
(1)全压启动的概念。电动机在启动时，加在电动机绕组上的电压为电动机的额定电压的启动方式称为全压启动，也称为直接启动。
(2)全压启动的优缺点。
优点:所用电气设备少，线路简单，维修量较小。
缺点:电源变压器容量不够大，而电动机功率较大的情况下，全压启动将导致电源变压器输出电压下降，不仅减小电动机本身的启动转矩，而且会影响同一供电线路中其他电气设备的正常工作。
(3)降压启动的概念。降压启动是指利用启动设备将电压适当降低后，加到电动机的定子绕组上进行启动，待电动机启动运转后，再使其电压恢复到额定电压正常运转。
通常规定:电源容量在180kV·A以上，电动机容量在7kW以下的三相异步电动机可采用全压启动。否则，需要进行降压启动。
(4)降压启动的方法。常见的降压启动方法有以下几种:定子绕组串接电阻降压启动、自耦变压器降压启动、
-△降压启动、延边三角形降压启动等。
2.时间继电器自动控制
-△降压启动线路
时间继电器自动控制
-△降压启动电路如图4-2所示。
图4-2
主电路中:KM是引入电源的接触器，KMY是将电动机接成星形连接的接触器，KM△是将电动机接成三角形连接的接触器，它的主触点将电动机三相绕组首尾相接。KM、KMY接通，电动机进行
启动，KM、KM△接通，电动机进入△形运行，KM△、KMY不能同时接通，KM△、KMY之间必须互锁。在主电路中热继电器FR接作为电动机的过载保护。
【任务分析】
1.根据降压启动控制线路电气原理图完成元件明细表
2.根据电气原理图和元件布置图绘制接线图(图4-3)，并且标注线号
图4-3
【项目实施】
1.技能训练器材
(1)测电笔、螺钉旋具、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、电工刀等。
(2)5050型兆欧表、T301-A型钳形电流表、MF30型万用表。
(3)各种规格的紧固体、针形及叉形轧头、金属软管、编码套管等。
2.技能训练步骤
其安装步骤如下:
(1)按表配齐所用电器元件，并检验元件质量。
(2)根据电路图，画出布置图。
(3)在控制板上按布置图安装走线槽和除电动机以外的电器元件，并贴上醒目的文字符号。
(4)在控制板上按电路图进行板前线槽布线，并在导线端部套编码套管和冷压接线头。
(5)安装电动机。
(6)可靠连接电动机和电器元件不带电的金属外壳的保护接地线。
(7)连接控制板外部的导线。
(8)自检。学生自检表如下:
(9)检查无误后通电试车。
注意事项:
(1)通电试车时，若制动不正常，必须及时切断电源，以防止出现事故。
(2)时间继电器的调整，应先由教师示范后，再由学生自己调整。
(3)制动操作不宜过于频繁。
【项目评价】
本任务从学生项目资讯、元件的应用、线路分析、方案制定结果、操作实施正确性、项目总结报告及学习态度等多方面进行考核，采取教师评价、学生评价和互评相结合的方式，将学生学习情况及任务完成情况分成优、良、及格三个等级。
【知识超市】
一、低压电器元件
1.时间继电器
自得到动作信号起至触头动作或输出电路产生跳跃式改变有一定延时时间，该延时时间又符合其准确度要求的继电器称为时间继电器。它广泛用于需要按时间顺序进行控制的电气控制线路中。
常用的时间继电器主要有电磁式、电动式、空气阻尼式、晶体管式等。其中，电磁式时间继电器的结构简单，价格低廉，但体积和重量较大，延时较短(如JT3型只有0.3～5.5s)，且只能用于直流断电延时；电动式时间继电器的延时精度高，延时可调范围大(由几分钟到几小时)，但结构复杂，价格贵。目前在电力拖动线路中应用较多的是空气阻尼式时间继电器。随着电子技术的发展，近年来晶体管式时间继电器的应用日益广泛。
(1)JS7-A系列空气阻尼式时间继电器。空气阻尼式时间继电器又称气囊式时间继电器，是利用气囊中的空气通过小孔节流的原理来获得延时动作的。根据触头延时的特点，可分为通电延时动作型和断电延时复位型两种。
1)结构。JS7-A系列时间继电器的外形和结构如图4-4所示，它主要由以下几部分组成:
图4-4
①电磁系统:由线圈、铁芯和衔铁组成。
②触头系统:包括两对瞬时触头(一常开、一常闭)和两对延时触头(一常开、一常闭)，瞬时触头和延时触头分别是两个微动开关的触头。
③空气室:空气室为一空腔，由橡皮膜、活塞等组成。橡皮膜可随空气的增减而移动，顶部的调节螺钉可调节延时时间。
④传动机构:由推杆、活塞杆、杠杆及各种类型的弹簧等组成。
⑤基座:用金属板制成，用以固定电磁机构和气室。
2)符号如图4-5所示。
图4-5
(a)线圈一般符号；(b)通电延时线圈；(c)断电延时线圈；(d)通电延时闭合动合(常开)触点；
(e)通电延时断开动断(常闭)触点；(f)断电延时断开动合(常开)触点；
(g)断电延时闭合动断(常闭)触点；(h)瞬动触点
3)型号意义如下:
(2)JS20系列时间继电器如图4-6所示。
图4-6
型号意义如下:
(3)时间继电器的选用。
1)根据系统的延时范围和精度选择时间继电器的类型和系列。目前在电力拖动控制线路中，大多选用晶体管式时间继电器。
2)根据控制线路的要求选择时间继电器的延时方式(通电延时或断电延时)。同时，还必须考虑线路对瞬时动作触头的要求。
3)根据控制线路电压选择时间继电器吸引线圈的电压。
2.自耦变压器(补偿器)降压启动控制线路
自耦变压器(图4-7)降压启动是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运行。启动时，先合上电源开关QS1，再将开关QS2扳向“启动”位置，此时电动机的定子绕组与变压器的二次侧相接，电动机进行降压启动。待电动机转速上升到一定值时，迅速将开关QS2从“启动”位置扳到“运行”位置，这时，电动机与自耦变压器脱离而直接与电源相接，在额定电压下正常运行。
图4-7
3.中间继电器
(1)功能。
用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大。
其输入信号是线圈的通电和断电，输出信号是触头的动作。
当其他电器的触头数或触点容量不够时，可借助中间继电器作中间转换用，来控制多个元件或回路。
(2)结构原理、符号及型号含义。
中间继电器的触头对数多，且没有主、辅触头之分。
对于工作电流小于5A的电气控制线路，可用中间继电器代替接触器来控制。
1)结构如图4-8所示。
图4-8
2)符号含义如下:
二、降压启动控制线路分析
前面介绍的各种控制线路启动时，加在电动机定子绕组上的电压为电动机的额定电压，属于全压启动，也称直接启动。直接启动的优点是电气设备少，线路简单，维修量较小。异步电动机直接启动时，启动电流一般为额定电流的4～7倍。在电源变压器容量不够大而电动机功率较大的情况下，直接启动将导致电源变压器输出电压下降，不仅减小电动机本身的启动转矩，而且会影响同一供电线路中其他电气设备的正常工作。因此，较大容量的电动机需采用降压启动。
通常规定:电源容量在180kV·A以上，电动机容量在7kW以下的三相异步电动机可采用直接启动。
判断一台电动机能否直接启动，还可以用下面的经验公式来确定:
式中:Ist为电动机全压启动电流(A)；IN为电动机额定电流(A)；S为电源变压器容量(kV·A)；P为电动机功率(kW)。
凡不满足直接启动条件的，均须采用降压启动。
降压启动是指利用启动设备将电压适当降低后加到电动机的定子绕组上进行启动，待电动机启动运转后，再使其电压恢复到额定值正常运转。由于电流随电压的降低而减小，所以降压启动达到了减小启动电流之目的。但是，由于电动机转矩与电压的平方成正比，所以降压启动也将导致电动机的启动转矩大为降低。因此，降压启动需要在空载或轻载下启动。
1.定子绕组串接电阻降压启动控制线路(图4-9)
图4-9
串接电阻降压启动的缺点是减小了电动机的启动转矩，同时启动时在电阻上功率消耗也较大。如果启动频繁，则电阻的温度很高，对于精密的机床会产生一定的影响，故目前这种降压启动的方法在生产实际中的应用正在逐步减少。
2.自耦变压器(补偿器)降压启动控制线路(图4-10)
图4-10
自耦变压器降压启动是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运行。
优点:
(1)启动时若操作者误按SB2，接触器KM3线圈也不会得电，避免电动机全压启动。
(2)由于接触器KM1的常开触头与KM2线圈串联，所以当降压启动完毕后，接触器KM1、KM2均失电，即使接触器KM3出现故障使触头无法闭合时，也不会使电动机在低压下运行。
缺点:从降压启动到全压运转，需两次按动按钮，操作不便，且间隔时间也不能准确掌握。
因此，这种方法适用于额定电压为220/380V、接法为△/
形、容量较大的三相异步电动机的降压启动。
3.
-△降压启动控制线路
-△降压启动是指电动机启动时，把定子绕组接成
形，以降低启动电压，限制启动电流。待电动机启动后，再把定子绕组改接成△形，使电动机全压运行。凡是在正常运行时定子绕组作△形连接的异步电动机，均可采用这种降压启动方法。
电动机启动时接成
形，加在每相定子绕组上的启动电压只有△形接法的1/
3，启动电流为△形接法的1/3，启动转矩也只有△形接法的1/3。所以这种降压启动方法，只适用于轻载或空载下启动。
(1)按钮、接触器控制
-△降压启动线路。按钮和接触器控制
-△降压启动电路如图4-11所示。
图4-11
(2)
-△自动启动器。时间继电器自动控制
-△降压启动线路的定型产品有QX3、QX4两个系列，称为
-△自动启动器。
QX4系列
-△自动启动器电路如图4-12所示。
图4-12
4.延边△形降压启动控制线路(图4-13)
延边△形降压启动是指电动机启动时，把定子绕组的一部分接成“△”形，另一部分接成“
”形，使整个绕组接成延边△形。待电动机启动后，再把定子绕组改接成△形全压运行。电动机定子绕组作延边△形连接后，每相绕组承受的电压比△连接时低，又比
形连接时高，这样既可实现降压启动，又可提高启动转矩。
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