660V电动机启动控制电路的特点及工作原理

660V电动机在一些大中型企业、工矿企业中有较多应用，其功率一般在几百千瓦或以上。根据我国相关标准规定，低压电动机除了额定电压380V以外，还有660V和1140V等电压规格。这些较高电压等级的电动机，与相同功率的380V电动机相比，额定电流相对较小，这对减小配电线路的导线截面积、优化电动机的制造工艺会有好处。
380V、660V和1140V这几个电压等级并不是随意确定的，它们与相邻的电压等级有一个固定的数学比值，这个比值就是。例如，660V电压是380V的倍，1140V电压是660V电压的倍。当然，1140V电压是380V电压的3倍。这样的一种电压比值关系，可以使任何一台电动机都能工作在两种相邻的电源电压上。例如，我国的国家标准规定，380V的电动机，其定子绕组均为三角形接法。若将这台电动机改接成星形接法，就可应用在660V的电源系统中。显而易见，这就扩大了电动机的应用灵活性。
这种一机两用的应用模式，其工作原理可如图1和图2所示。其中图1是将电动机绕组接成三角形，每相绕组（U1-U2，V1-V2，W1-W2）承受的的是线电压即380V。而在图2中，将相同一台电动机改接成星形接法，这样每一相绕组承受的工作电压依然为380V，但这个380V电压却是星形接法电动机的相电压，要让电动机能够正常工作，电源电压则应为380V相电压的倍即660V。

根据以上分析，只要将电动机绕组的接线方法给以改变，就能使一台电动机即可使用380V的工作电源，也可使用660V工作电源。
对于额定电压为1140V的电动机，其绕组接线应是星形接法，若欲使用660V的电源电压，只须将电动机绕组改接成三角形接法即可。
对于额定电压更高的电动机，例如3kV（国家标准中不推荐使用3kV电压等级）、6kV和10kV的电动机，则属于高压电动机的范畴啦。
一、660V电动机启动控制电路的特点
660V电动机的启动控制电路使用主触点额定工作电压690V的交流接触器或真空接触器作为主控开关，而尽管主触点额定工作电压可以达到690V，但其线圈的额定电压一般为380V或220V，为此，须将660V的电源电压通过控制变压器将其降低为与接触器线圈电压相一致的电压值。另外，660V的电动机通常功率较大，在生产过程中发挥的作用相对较重要，因此，对电动机须设置较完备的保护，包括过电压、欠电压、断相和相序异常、过载、温升过大等保护。实现这些保护，需检测三相电压，所以使用两台控制变压器进行电压变换。这些特点都是电动机运行操作人员以及维修人员应该熟悉掌握的电路知识。
二、660V电动机启动控制电路的工作原理
1. 电路

660V电动机启动控制电路的 电路如图3所示。图中L1、L2和L3是660V电动机工作电源；QS是隔离开关；三只熔断器FU用于电动机或电路的短路保护；自耦变压器T提供降压启动的较低电压，可能是电源电压的65%或80%；热继电器用于电动机的过载保护；电流互感器TAU、TAV、TAW用于电动机启动电流与运行电流的测量；交流接触器KM1、KM2和KM3在二次控制电路的控制下，相互配合完成自耦降压的启动过程。
电动机启动时，首先使接触器KM3的主触点闭合，使自耦变压器呈星形接法，然后接触器KM2合闸，电动机开始降压启动，待电动机的转速上升至接近额定转速时，断开接触器KM3和KM2，合上接触器KM1，电动机启动过程结束，进入正常运行状态。
2.二次控制电路
660V电动机的二次控制电路见图4。

图4中的控制电源L11、L12、L13与 电路使用相同的一个电源，它的电路接入点可参见图3，在交流接触器KM1的主接点与熔断器FU之间。
二次控制电路使用了FU1～FU5共5只熔断器；T1和T2是2台控制变压器，变压比是660V/380V；它们输出的380V电压作用：一是作为二次控制电路的控制电源，二是给电动机保护器XJ提供电压信号；这里使用的电动机保护器XJ具有功能完善的电压保护功能，这些功能包括过电压、欠电压、缺相和相序异常等保护。变压器T1的容量是500VA，它要给二次电路中的指示灯、中间继电器、时间继电器和交流接触器的驱动部件（线圈）供电，所以功率较大；T2的容量是50VA，它仅向电动机保护器XJ提供工作电源与电压信号，所以其功率相对较小。
电路工作时，如果电源电压正常，而且相序正确，电动机保护器的常开触点XJ-1闭合，中间继电器KA1线圈得电，其动合触点KA1-1闭合，二次电路可以正常工作。如果电源电压偏高、过低，或相序错误，电动机保护器的常开触点XJ-1断开，中间继电器KA1线圈失电，其常开触点KA1-1断开，则所有交流接触器线圈断电并退出运行，实现对电动机的电压保护。
图4控制电路中有一个“手动-自动”切换开关，它的作用是，在电动机自耦降压启动过程中，可以选择由时间继电器KT实现降压启动与全压运行的切换，也可选择使用按钮SB3进行手动切换。这个“手动-自动”切换开关共有三个档位，当将其旋转至自动档时，触点3和4接通（与自动档对应的虚线上有个小黑点），时间继电器KT线圈得电，延时时间到达时，自动实现切换；当将其旋转至手动档时，触点5和6接通（与手动档对应的虚线上有个小黑点），这时可通过操作按钮SB3实现切换。
SB1和SB2分别是启动柜上的停止与启动按钮；按下启动按钮SB2，交流接触器KM3线圈得电动作，其主触点在电流为零的情况下将自耦变压器T的三相绕组接成星形；接触器KM3的辅助触点KM3-1使接触器KM2的线圈和时间继电器KT的线圈得电（“手动-自动”切换开关旋转至自动档位）进入工作状态，并由辅助触点KM2-3自保持。接触器KM2的主触点接通自耦变压器T的三相电源，电动机开始降压启动过程。时间继电器KT的延时时间应根据负载等情况调整为8～20秒，延时结束后，其延时动合触点KT-1闭合，这将依次出现以下动作：1.中间继电器KA2线圈得电动作，触点KA2-2进行自保持；它的动断触点KA2-1切断接触器KM2的线圈电源，KM2的动合触点2-3断开，KM3线圈失电释放，变压器T的星中点打开；KM3的辅助动断触点KM3-2复位闭合，为接触器KM1吸合作好准备。2.中间继电器KA2的动合触点K2-3闭合，接触器KM1线圈得电动作，主触点闭合，电动机由启动状态转换为全压运行状态；3.接触器KM1的动断触点KM1-3断开，使中间继电器KA2线圈并退出运行。至此，交流接触器KM2、KM3、时间继电器KT、中间继电器KA2的线圈全部断电，电动机完成启动过程。
若欲对电动机的启动状态、全压运行状态进行手动切换，可在电动机启动之前将图4中的“手动-自动”切换开关旋转至手动档位，启动过程中，由操作人员根据电动机的转速变化，在适当时刻操作切换按钮SB3，即可实现电动机工作状态的切换。
图4中SB1是停止按钮，按压之则电动机停止运行。热继电器FR可对电动机的过电流等异常进行保护。出现异常时，其动断触点断开，接触器KM1线圈断电释放，电动机停止运行。红灯HR是运行指示灯，黄灯HY是启动指示灯，绿灯HG是停止指示灯。PA1、PA2和PA3是3只电流表，可同时测量三相电流。电压表PV可用来测量电源电压。
以上介绍的是自耦降压启动电路的一种典型应用，根据电动机功率大小的不同，电网容量的差异，对测量和保护功能的要求变化，二次控制电路也有很多种派生方案，这些方案之间的主要区别有：1.功率几十千瓦以下的小功率电动机，二次电路中可不使用中间继电器，直接由时间继电器的触点去控制接触器线圈的通断电。2.电网供电系统空裕容量不足，电动机负载较轻，启动时电动机可接自耦变压器65%的抽头，用以减小启动电流；否则接80%抽头。3.短时间运行的电动机，或保护功能完善的场合，可仅用一只电流表测量单相电流。4.大功率电动机自耦降压启动柜往往装有手动-自动转换开关，该开关转向“自动”档时，降压启动状态与全压运行状态的转换，由时间继电器控制自动完成。转向“手动”档时，状态的转换由操作人员根据启动电流的变化幅度以及电动机的转速上升情况通过操作按钮实现。
三、启动装置故障维修1例
一台额定电压660V的电动机，使用图4所示的启动控制电路，启动前将手动-自动转换开关选择在自动档。按压启动按钮SB2后，电动机开始降压启动，但是较长时间未能切换至全压运行状态，还发现自耦变压器出现异味和冒烟的异常情况。随即按压停机按钮SB1。之后将手动-自动转换开关选择在手动档，启动过程中用按钮SB3进行降压启动和全压运行的切换，操作得以成功。
根据以上异常情况的介绍，分析认为故障应该在控制切换动作的时间继电器或相关电路出现问题。于是单刀直入，直接找见时间继电器KT，检查其接线，或者准备将其更换后再试。但发现故障的过程很顺利，是时间继电器的线圈接线端子螺钉松动；将其拧紧后再试，故障得以排除，电动机启动过程恢复正常。
我们之所以能较快地排除故障，是基于对启动控制电路工作原理的充分了解。维修时根据故障现象直接查找怀疑的故障电路或元器件。因此，平时熟悉自己维护的电气设备的工作原理，对设备出现故障时的快速维修会大有裨益。