采用频敏变阻器启动的电动机控制电路

第二节　采用频敏变阻器启动的电动机控制电路

频敏变阻器的特点是电阻值能随转子电流频率的降低而自动减小，频敏变阻器的铁心由几片或十几片较厚（30～50mm）的钢板或铁板制成，三个铁心柱上绕有三相线圈。当线圈中通过交流电时，铁心中便产生交变磁通，从而产生铁耗。电动机刚启动时，转子电流频率较高，频敏变阻器的涡流损耗较大，从而起限制启动电流并增大启动转矩的作用。转子转动以后，随着转速的上升，转子电流频率降低，铁心中的涡流损耗及等值电阻也跟着减小。因此，频敏变阻器完全符合绕线型电动机的启动要求。

绕线型异步电动机在转子电路中串联电阻启动，不仅可限制启动电流，还可增大启动转矩，因而使启动性能大大得到改善。所以，启动次数频繁、要求启动时间很短和启动转矩较大的生产机械，常采用绕线型异步电动机。

一、频敏变阻器启动控制箱

XQP系列频敏启动控制箱，适用于交流50Hz、电压380V、电流600A及以下的三相绕线型异步电动机的启动、停止及运行控制，也可用于不频繁操作、不可逆、不调速和不要求制动的场所。

在转子回路中接有频敏变阻器，其阻抗随着电动机转速的增加而降低，启动时阻抗较大，从而达到限制启动电流的作用。频敏启动控制箱具有短路及过负荷保护功能。

电动机启动过程中，定子电流不超过2.5倍额定电流，从冷态开始，允许连续启动三次，但时间总和应不超过120s。若连续启动时间总和已达120s，应保证有4h以上的冷却时间，方能再次启动，以防损坏频敏变阻器和其他电器元件。

控制箱由频敏变阻器、自动开关、交流接触器、热继电器和时间继电器等主要元件组成，前后开门，前门上装电流表、信号灯及控制按钮等。时间继电器为可调式，在0.4~180s，可以自由调节启动时间。

按电动机实际启动时间要求整定时间继电器KT动作时间，按电动机的额定工作电流整定热继电器的动作电流，然后进行操作试验。

图3-8　25kW电动机控制电路

二、频敏变阻器启动电动机的控制电路

采用XQP2－40频敏变阻器，启动控制25kW电动机，驱动一台水泵，电气原理如图3-8所示。

检查电动机具备启动条件，方可进行电动机的主、控回路送电。

合上主回路熔断器FU，合上主回路闸刀开关QS，合上控制回路保险FU1、FU2，电源R相→控制回路熔断器FU1→1号线→中间继电器KA的常闭触点→15号线→信号灯HL1→控制回路熔断器FU2→电源T相上。信号灯HL1电路接通，信号灯HL1得电灯亮，表示这台电动机具备启动条件。电动机进入热备用状态。

1.启动电动机

按下启动按钮SB2，电源R相→保险FU1→1号线→停止按钮SB1常闭触点→3号线→启动按钮SB2常开触点（按下时闭合）→5号线→分两路：

（1）→接触器KM1常闭触点→7号线→接触器KM线圈→4号线→热继电器EH常闭触点→2号线→控制回路熔断器FU2→电源T相；

（2）→中间继电器KA常闭触点→9号线→时间继电器KT线圈→4号线→热继电器EH常闭触点→2号线→控制回路熔断器FU2→电源T相。接触器KM线圈，时间继电器KT线圈同时得电动作，接触器KM常开触点闭合自保。同时又为时间继电器KT旁路保持。

接触器KM得电动作，主回路中，接触器KM三个主触点同时闭合，接通电动机定子绕组的电源（频敏变阻器RF绕组直接与电动机转子绕组连接），频敏变阻器RF绕组接入绕线电动机M转子回路中，频敏变阻器RF投入工作，电动机开始启动运转。

时间继电器KT得电动作时，延时闭合的常开触点KT（整定的时间3～9s）到达整定的时间闭合→中间继电器KA线圈得电动作，中间继电器KA常开触点闭合为中间继电器KA自保。

中间继电器KA常开触点闭合→13号线→接触器KM1的线圈得电动作，接触器KM1三个主触点同时闭合，将频敏变阻器RF绕组短接，切除频敏变阻器RF，电动机进入正常运行状态。

中间继电器KA常闭触点断开，时间继电器KT线圈电路断电释放，闭合的常开触点KT断开，时间继电器KT完成短接频敏变阻器RF的指令。

电动机正常运行中，中间继电器KA一直在工作。

中间继电器KA常闭触点断开，信号灯HL1电路断电，信号灯HL1灯灭。

中间继电器KA常开触点闭合→17号线→信号灯HL2电路接通，信号灯HL2得电灯亮，表示电动机的运行状态。

接触器KM1常开触点闭合→19号线→信号灯HL3电路接通，信号灯HL3灯亮，表示电动机的频敏变阻器RF绕组已切除，电动机进入正常运行状态。

2．停止运转

按下停止按钮SB1，其闭触点断开，切断接触器KM线圈电路，接触器KM线圈断电，接触器KM释放，接触器KM三个主触点同时断开，电动机绕组脱离三相380V交流电源，停止转动，所驱动的机械设备停止运行。

3．问题

启动按钮SB2常开触点后面的接触器KM1的常闭触点有什么作用。

4．常见故障

（1）图3-8中①所指的7号线去接触器KM线圈的线断线。按下启动按钮SB2，因接触器KM控制电路少一相电源，不能得电动作，只是时间继电器KT动作。

（2）图3-8中②所指的11号线与中间继电器KA线圈的连接线断。按下启动按钮SB2，接触器KM线圈与时间继电器KT同时得电动作，接触器KM主触点闭合，电动机降压启动。时间继电器KT常开触点延时闭合，但由于11号线断线，中间继电器KA不能得电动作，切除频敏变阻器RF用的接触器KM1不能得电动作。

（3）图3-8中③所指的13号线与接触器KM1线圈的连接线断。中间继电器KA常开触点闭合时，切除频敏变阻器RF用的接触器KM1不能得电动作。

故障点（2）和（3）都会使切除频敏变阻器RF用的接触器KM1不能得电动作，KM1主触点不闭合，频敏变阻器RF与电动机绕组连接的一侧未被短接，这样，电动机绕组带着频敏变阻器RF运行，而使频敏变阻器RF长时间带电运行，电动机转速慢且绕组发热，频敏变阻器RF过热烧毁。

（4）图3-8中⑦所指的热继电器EH下侧断线，电动机单相运转。热继电器EH动作，常闭触点EH断开，接触器KM断电释放，KM的主触点断开，电动机断电。

（5）图3-8中⑨所指的控制回路熔断器FU1熔断或下面的1号线断线，控制回路没有电源，HL1不亮。按下启动按钮SB2，回路中的设备没有反应。

（6）图3-8中④所指的1号线在停止按钮SB1的端子上断线。启动按钮及被控设备得不到电源，不能启动设备。

（7）图3-8中⑩所指的与中间继电器KA常开触点连接的3号线断线，不能为中间继电器KA回路自保，接触器KM1不能得电动作。

（8）图3-8中⑧所指的4号线断线。即使时间继电器KT常开触点闭合，由于4号线的断线，中间继电器KA线圈缺少一相电源，不能动作。中间继电器KA的常开触点不闭合，接触器KM1得不到电源，不能动作。接触器KM1主触点不闭合，频敏变阻器RF不被短接，电动机处于降压运行中

（9）图3-8中⑤所指的2号线断线。合上控制回路熔断器FU1、FU2后，信号灯HL1不亮，但不影响启动电动机，只是没有信号指示。

（10）图3-8中⑥所指的接触器KM常开触点端子上的7号线断线，按下启动按钮SB2，接触器KM动作，电动机运转，松手后电动机就停止。因为KM常开触点不能起到自保作用。

三、频敏变阻器启动大功率电动机的控制电路

频敏变阻器启动大功率电动机的控制电路如图3-9所示。

1．操作准备

合上主回路空气断路器QF，合上控制回路保险FU1、FU2，电源R相→控制回路熔断器FU1→1号线→接触器KM常闭触点→15号线→信号灯HL1→4号线→中继电器KA的常闭触点→2号线→控制回路熔断器FU2→电源T相上。信号灯HL1灯亮，表示已送电，电动机具备启动条件。电动机进入热备用状态。

2．启动电动机

按下启动按钮SB2，电源R相→保险FU1→1号线→停止按钮SB1常闭触点→3号线→启动按钮SB2常开触点（按下时闭合→5号线→接触器KM1常闭触点→7号线→分两路：

（1）接触器KM线圈→4号线→热继电器EH常闭触点→2号线→控制回路熔断器FU2→电源T相上；

（2）中间继电器KA常闭触点→9号线→时间继电器KT线圈→4号线→热继电器EH常闭触点→2号线→控制回路熔断器FU2→电源T相上。

接触器KM线圈，时间继电器KT线圈同时得电动作，接触器KM常开触点闭合自保。

接触器KM得电动作，KM常闭触点断开，信号灯HL1电路断电，HL1灯灭。

接触器KM常开触点闭合，信号灯HL2电路接通，HL2得电灯亮，表示电动机已启动运行。

图3-9主回路中，接触器KM三个主触点同时闭合，接通电动机定子绕组的电源（频敏变阻器绕组直接与电动机M转子绕组连接），频敏变阻器RF绕组接入绕线电动机转子回路中，频敏变阻器RF工作，电动机开始启动运转。

图3-9　频敏变阻器启动大功率电动机的控制电路

时间继电器KT得电动作时，延时闭合常开触点KT（整定的时间2~6s）到达整定的时间闭合→11号线→中间继电器KA线圈→中间继电器KA得电动作，常闭触点先断开，将信号灯HL2电路切断，信号灯HL2断电灯灭。

中间继电器KA常开触点闭合，将中间继电器KA保持在工作状态。中间继电器KA常开触点闭合→13号线→接触器KM1电路接通→KM1得电动作，电动机转子回路中的接触器KM1三个主触点同时闭合，将频敏变阻器RF绕组电源端短接，电动机进入正常运行状态。

时间继电器KT电路中的接触器KM1常闭触点断开，切断时间继电器KT线圈电路。时间继电器KT线圈断电释放，闭合的时间继电器常开触点KT断开，时间继电器KT完成短接频敏变阻器的指令。电动机正常运行时，中间继电器KA一直在吸合中。

3．信号指示

接触器KM1常开触点闭合→19号线→信号灯HL3电路接通，信号灯HL3灯亮，表示频敏变阻器RF绕组已切除，电动机进入正常运行状态。

4．控制电路常见故障

（1）图3-9中①所指的控制回路熔断器FU1熔断，控制回路缺一相电源，启动按钮SB2等控制回路没有电源，按下启动按钮SB2，继电器、接触器等没有反应。

（2）图3-9中②所指的接触器KM1常开触点上的1号线断。电动机正常运行时，信号灯HL3不亮。

（3）图3-9中③所指的与接触器KM常开触点连接的3号线断线。按下启动按钮SB2，接触器KM动作，电动机启动。松手后电动机停止。在配电盘能听到接触器KM动作时（闭合、断开）的响声，接触器KM不能自保。

（4）图3-9中④所指的15号线断线，切断信号灯HL1线路，合上控制回路熔断器FU1、FU2后，停止状态信号灯HL1不亮。

（5）如果7号线在图3-9中⑤所指的位置断线。按下启动按钮SB2，接触器KM和时间继电器KT同时得电动作，电动机运转，而中间继电器KA和接触器KM1不能得电动作。

（6）图3-9中⑥所指的时间继电器KT线圈接线端子上的4号线断，按下启动按钮SB2，其常开触点闭合，时间继电器KT线圈缺一相电源，不能启动。

（7）图3-9中⑦所指的中间继电器KA线圈接线端子上的11号线断，按下启动按钮SB2，电动机降压运转，中间继电器KA不能得电动作。

（8）图3-9中⑧所指的13号线断线。当中间继电器KA常开触点闭合时，接触器KM1线圈不能得电动作，其主触点不闭合，频敏变阻器RF与电动机绕组连接的一侧未被短接，这样，电动机绕组带着频敏变阻器RF运行，而使频敏变阻器RF长时间带电运行，电动机转速慢且绕组发热，会导致频敏变阻器RF过热烧毁。

（9）图3-9中⑨所指的接触器KM线圈接线端子的7号线断线。按下启动按钮SB2，接触器KM不动作，时间继电器KT动作。电动机不启动。

（10）图3-9中⑩所指的电动机接线盒内的T相接线端子（出口线）处过热烧断，电动机单相运转，热继电器EH动作，其常闭触点断开，将控制电路切断，工作中的接触器KM、KM1线圈断电释放，主触点断开，电动机断电，停止运转。

四、手动与自动操作的频敏变阻器启动电动机控制电路

采用如图3-9所示的频敏变阻器启动电动机的控制电路，可能因时间继电器KT或中间继电器KA的触点接触不良而使接触器KM1不能吸合，造成频敏变阻器较长时间运行而烧毁。因而要求操作人员不要按一下启动按钮就离开，要等待电动机进入正常运行状态后再离开。

为解决这一问题，在图3-9基础上作了改动，如图3-10所示。启动后在正常时间内接触器KM1不吸合时，操作人员可以将选择开关SA切换到手动位置，按下启动按钮SB3，接触器KM1就会吸合，KM1主触点将频敏变阻器RF短接，电动机M进入正常运行状态。

1．自动控制过程

选择开关SA切换到自动位置，触点1和2接通。

电源R相→控制回路熔断器FU1→1号线→停止按钮SB1常闭触点→3号线→控制开关SA触点1、2接通→9号线→时间继电器KT线圈→6号线→中间继电器KA常闭触点→4号线→热继电器EH常闭触点→2号线→控制回路熔断器FU2→电源T相。时间继电器KT线圈得电动作，开始计时。

按下启动按钮SB2，电源R相→控制回路熔断器FU1→1号线→停止按钮SB1常闭触点→3号线→启动按钮SB2常开触点（按下时闭合）→5号线→接触器KM1常闭触点→7号线→接触器KM线圈→4号线→热继电器EH常闭触点→2号线→控制回路熔断器FU2→电源T相，接触器KM得电动作，接触器KM常开触点闭合自保。

接触器KM常闭触点断开，信号灯HL1电路断电，信号灯HL1灯灭。

接触器KM常开触点闭合，信号灯HL2电路接通，信号灯HL2灯亮，表示这台电动机已启动运行。

主回路中，接触器KM的三个主触点同时闭合，接通电动机M定子绕组的电源（频敏变阻器绕组直接与电动机M转子绕组连接）。

频敏变阻器RF绕组接入绕线电动机M转子回路中，频敏变阻器RF投入工作，电动机M开始启动运转。

时间继电器KT延时闭合的常开触点到达整定的时间闭合（整定的时间5～10s），中间继电器KA线圈得电动作，中间继电器KA常开触点闭合为中间继电器KA自保。

中间继电器KA常开触点闭合，接触器KM1的线圈得电动作，接触器KM1三个主触点同时闭合，将频敏变阻器RF绕组短接。切除频敏变阻器，电动机M进入正常运行状态。

中间继电器KA常闭触点断开，时间继电器KT线圈电路断电释放，闭合的常开触点KT断开，时间继电器KT完成短接频敏变阻器RF的指令。电动机M在正常运行中，中间继电器KA一直在吸合中。中间继电器KA常闭触点断开，信号灯HL2电路断电，HL2灯灭。接触器KM1常开触点闭合，信号灯HL3电路接通，HL3灯亮，表示频敏变阻器RF绕组已切除，电动机M进入正常运行状态。

2．手动控制过程

将选择开关SA切换到手动位置，选择开关SA的触点1和3接通。

电源R相→控制回路熔断器FU1→1号线→停止按钮SB1常闭触点→3号线→控制开关SA触点1、3接通→11号线→带电。为手动切除频敏变阻器RF作电路准备。

按下启动按钮SB2，电源R相→控制回路熔断器FU1→1号线→停止按钮SB1常闭触点→3号线→启动按钮SB2常开触点（按下时闭合）→5号线→接触器KM1常闭触点→7号线→接触器KM线圈→4号线→热继电器EH常闭触点→2号线→控制回路熔断器FU2→电源T相。接触器KM得电动作，接触器KM常开触点闭合自保。

接触器KM常闭触点断开，信号灯HL1电路断电，HL1灯灭。

接触器KM常开触点闭合，信号灯HL2电路接通，HL2灯亮，表示这台电动机已启动运行。

主回路中，接触器KM的三个主触点同时闭合。接通电动机定子绕组的电源（频敏变阻器绕组直接与电动机M转子绕组连接），频敏变阻器RF绕组接入绕线电动机转子回路中，频敏变阻器RF投入工作，电动机开始启动运转。

当电动机转速接近亚同步，即电流表回落接近额定电流值时，进行星三角的切换操作。按下手动切换按钮SB3，电源R相→保险FU1→1号线→停止按钮SB1常闭触点→3号线→接触器KM闭合的常开触点→7号线→控制开关SA触点1和3接通→11号线→手动切除按钮SB3常开触点（按下时闭合）→13号线→分两路：

→接触器KM1线圈→4号线→热继电器EH常闭触点→2号线→控制回路熔断器FU2→电源T相。

接触器KM1得电动作，常开触点KM1闭合起自保作用，转子回路中接触器KM1三个主触点同时闭合，将频敏变阻器绕组电源端短接，频敏变阻器不起作用（频敏变阻器被切除）电动机M获得全压启动运转，进入正常运行状态；

→中间继电器KA线圈→热继电器EH常闭触点→控制回路熔断器FU2→电源T相。中间继电器KA得电动作，常开触点KA闭合起自保作用。中间继电器KA常闭触点断开，信号灯HL2电路断电，信号灯HL2灯灭。

与热继电器EH发热元件并联的中间继电器KA常闭触点断开，电动机M进入正常运行状态，负荷电流流过热继电器EH发热元件，这时，热继电器EH才能起到对电动机M过负荷的保护作用。电动机M正常时，中间继电器KA一直处于工作状态。

接触器KM1常开触点闭合，信号灯HL3电路接通，信号灯HL3灯亮，表示频敏变阻器RF绕组已切除，电动机M进入正常运行状态。

3．电动机的保护接线

电动机过负荷保护，采用热继电器EH串入电流互感器TA1、TA2的二次回路中的接线方式，电动机M降压启动时，中间继电器KA常闭触点将热继电器EH发热元件短接，启动电流不经过热继电器发热元件，而经中间继电器KA常闭触点，电动机启动时，热继电器EH发热元件不会发热，满足电动机启动时的要求。

4．正常停止与过负荷停止

（1）正常停止。

图3-10　手动与自动操作的频敏变阻器降压启动控制电路

需要停止时，不管SA是在自动还是手动位置，只要按下停止按钮SB1，控制电路断电，时间继电器KT、中间继电器KA、接触器KM断电释放，主触点KM断开，电动机脱离电源，停止转动，所驱动的机械设备停止工作。

（2）过负荷停止。

电动机过负荷时热继电器EH动作，串入控制电路中的热继电器EH常闭触点断开，控制电路断电，接触器KM释放，接触器KM的三个主触点同时断开，电动机脱离电源停止转动，所驱动的机械设备停止工作。

5．控制电路常见故障

（1）图3-10中①所指的控制回路熔断器FU1下面的1号线到停止按钮SB1上的线断或常闭触点接触不良，除信号灯HL1灯亮外，启动按钮SB2等控制回路没有电源，按下启动按钮SB2，没有反应。

（2）图3-10中②所指的在处理故障时，把7号线误接到5号线的位置。

（3）图3-10中③所指的11号线与接触器KM1常开触点连接的线断。

在手动操作中，按下启动按钮SB2，接触器KM1动作，接触器KM1的三个主触点闭合，将频敏变阻器RF短接，电动机加速，松手后接触器KM1断电释放，电动机的转速慢下来。接触器KM1主触点断开，频敏变阻器RF仍加在回路中，电动机处于降压运行中。

（4）图3-10中④所指的中间继电器KA线圈上的4号线断线，中间继电器KA不能得电动作。

（5）图3-10中⑤所指的信号灯回路中的中间继电器KA常闭触点上的2号线断，在电动机启动过程中没有信号指示。

（6）图3-10中⑥所指的控制开关SA上的7号线断，使自动控制回路中的时间继电器KT和手动控制回路没有电源。不能自动或手动将频敏变阻器FR短接。

（7）图3-10中⑦所指的时间继电器KT线圈上的6号线断，时间继电器KT不能启动。

（8）图3-10中⑧所指的时间继电器KT常开触点到中间继电器KA线圈的连接线13号线断。时间继电器KT常开触点闭合时，中间继电器KA和接触器KM1线圈不能得电启动。（7）、（8）两点故障，使回路不能自动地将频敏变阻器RF短接，电动机不能进入正常工作状态。

（9）图3-10中⑨所指的接触器KM常开触点上的1号线断线，运行信号灯HL2不亮。