吴小龙，薛维斌
（昌吉职业技术学院，新疆昌吉，831100）
三相异步电动机是常见的被控对象，三相异步电动机的启动控制电路目前应用最广泛的是自耦降压启动控制电路[1]。自耦降压启动控制电路是按照允许的启动电流和所需的启动转矩来选择自耦变压器的不同抽头实现降压启动。XJ01新型自耦降压柜的设计可以实现实时监控启动运行时的电压电流变化，具有工作稳定性强，安全性高，结构简单，维护方便等优点[2]。
1 XJ01新型自耦降压柜的线路设计
XJ01新型自耦降压柜安装线路由一台自耦变压器、三个接触器、一个热继电器、一个时间继电器、两个按钮、一个万能转换开关、一个电压表、一个电流互感器、一个电流表、三个信号指示灯组成，安装如图1所示，系统调试如图2和3所示。时间继电器KT控制降压启动时间和完成自耦降压自动切换。万能转换开关与电压表配合监控三相电压，电流互感器与电流表配合用于监控启动电流和运行电流。红、黄、绿三个指示灯分别指示：电源、降压启动、全压运行。
图1 XJ01新型自耦降压柜安装图
2 XJ01新型自耦降压柜的控制原理
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动。这种降压启动分为手动控制和自动控制两种。自耦变压器的高压边投入电网，低压边接至电动机，有几个不同电压比的分接头供选择。
自耦式变压器的优点：两个绕组部分重叠，因此节省了部分铜线、体积较小、结构较为简单。在自耦变压器降压启动过程中，启动电流与启动转矩的比值按变比平方倍降低。在获得同样启动转矩的情况下，采用自耦变压器降压启动从电网获取的电流，比采用电阻降压启动要小得多，对电网电流冲击小，功率损耗小。所以自耦变压器被称之为启动补偿器。换句话说，若从电网取得同样大小的启动电流，采用自耦变压器降压启动会产生较大的启动转矩。这种启动方法常用于容量较大、正常运行为星形接法的电动机。
按下启动按钮SB2，电动机M1开始降压启动Y型运行，同时时间继电器开始计时，计时时间截止，电动机切换成△型开始全压运行。通过在主回路上连接电流互感器，以转换开关万能转换开关与电压表配合用于监控三相电压，电流互感器与电流表配合用于监控启动电流和运行电流，实现了自耦降压柜实时监控启动运行时电压电流变化的目的。XJ01新型自耦降压柜主回路电路如图4所示，控制回路电路如图5所示。
图5 控制回路电路图
3 XJ01新型自耦降压柜的系统安装与调试
3.1 安装步骤和工艺要求
(1)配齐所用电器元件，并检验元件质量。
图3 XJ01新型自耦降压柜的系统调试（2）
(2)在控制柜上按如图1所示安装走线槽和所有电器元件，并贴上醒目的文字符号。安装走线槽时，应做到横平竖直、排列整齐匀称、安装牢固和便于走线等。
(3)按如图4和5所示的电路图进行柜内线槽配线和柜门明线布线，并在导线端部套编码套管和冷压接线头。板前线槽配线的具体工艺要求是：
图4 主回路电路图
①所有导线的截面积等于或大于 0.5 mm2时，必须采用软线。考虑机械强度的原因，所用导线的最小截面积在控制箱外为 1 mm2，在控制箱内为 0.75 mm2。
②布线时，严禁损伤线芯和导线绝缘。
③各电器元件接线端子引出导线的走向以元件的水平中心线为界限。在水平中心线以上接线端子引出的导线，必须进入元件上面的走线槽；在水平中心线以下接线端子引出的导线，必须进入元件下面的走线槽。任何导线都不允许从水平方向进入走线槽内。
④各电器元件接线端子上引出或引入的导线，除间距很小或元件机械强度很差时允许直接架空敷设外，其他导线必须经过走线槽进行连接。
⑤进入走线槽内的导线要完全置于走线槽内，并应尽可能避免交叉，装线不要超过其容量的70%，以便于能盖上线槽盖和以后的装配及维修。
⑥各电器元件与走线槽之间的外露导线，应合理走线，并尽可能做到横平竖直，垂直变换走向。同一个元件上位置一致的端子和同型号电器元件中位置一致的端子上，引出或引入的导线，要敷设在同一平面上，并应做到高低一致或前后一致，不得交叉。
⑦所有接线端子、导线线头上，都应套有与电路图上相应接点线号一致的编码套管，并按线号进行连接，连接必须牢固，不得松动。
⑧在任何情况下，接线端子都必须与导线截面积和材料性质相适应。当接线端子不适合连接软线或不适合连接较小截面积的软线时，可以在导线端头穿上针形或叉形轧头并压紧。
⑨一般一个接线端子只能连接一根导线，如果采用专门设计的端子，可以连接两根或多根导线，但导线的连接方式必须是公认的、在工艺上成熟的，如夹紧、压接、焊接、绕接等，并应严格按照连接工艺的工序要求进行。
(4)柜体与柜门电路连接线，尽量选用柔软度好的软铜线。柜门电路要用过门线卡和吸盘固定，防止开关门时对线路拉扯。
图6
(5)根据电路图检验控制柜内外布线的正确性。
(6)安装电动机。
(7)可靠连接电动机和各电器元件金属外壳的保护接地线。
(8)连接电源、电动机等控制板外部的导线。
(9)主回路导线应套装与导线相同材质的线鼻，并要压紧或沾锡处理。
(10)自检。安装完毕的控制线路板，必须经过认真检查以后，才允许通电试车，以防止错接、漏接造成不能正常运转或短路事故。
①按电路图或接线图从电源端开始，逐段核对接线及接线端子处线号是否正确，有无漏接、错接之处。检查导线接点是否符合要求，压接是否牢固。接触应良好，以免带负载运行时产生闪弧现象。
②用万用表检查线路的通断情况。
(11)检查无误后通电试车。为保证人身安全，在通电试车时，要认真执行安全操作规程的有关规定。
3.2 安装注意事项
(1)自耦变压器接线时注意区分首尾端和抽头电压百分比，不可接错。
(2)自耦变压器要安装在箱体内，否则，应采取遮护或隔离措施，并在进、出线的端子上进行绝缘处理，以防止发生触电事故。
(3)时间继电器和热继电器的整定值，应在不通电时预先整定好，并在试车时校正。
(4)时间继电器的安装位置，必须使继电器在断电后，动铁心释放时的运动方向垂直下。
(5)接触器KM3的进线必须从三相定子绕组的末端引入，若误将其首端引入，则在KM3吸合时，会产生三相电源短路事故。
(6)控制板外部配线，必须按要求一律装在导线通道内，使导线有适当的机械保护，以防止液体、铁屑和灰尘的侵入。在训练时可适当降低要求，但必须以能确保安全为条件，如采用多芯橡皮线或塑料护套软线。
(7)布线时要注意电路中KM2与KM3的相序不能接错，否则，会使电动机的转向在工作时与启动时相反。
(8)电流互感器二次侧、电动机和自耦变压器的金属外壳及时间继电器的金属底板必须可靠接地，并应将接地线接到它们指定的接地螺钉上。
3.3 调试
调试分为部分调试和整体调试，部分调试即控制线路调试，控制线路调试重点调试在系统上电后相关状态指示灯和、时间继电器是否正常工作。待部分调试结束后连接频率为50Hz、电压为380V、功率为14-300KW的三相笼型异步电动机，按照主程序进行整体调试，旋转转换开关，实时观察电压和电流的变化。
系统调试之前，将实物与电路原理图进行比较，并且用万用表进行检测确保线路安装正确无误，无断路、短路、虚接情况[3]。
4 结束语
本文设计的XJ01新型自耦降压柜，通过在主回路上连接电流互感器实时监控三相电压和电流，使启动柜控制系统更加安全、稳定。
