打开文本图片集

摘要：随着科技的飞速发展，工控设备越来越先进，如今以变频器、软启动器等控制设备占主导地位，但边远欠发达地区由于经济原因尚未普及，有的机电设备依旧还是采用自耦变压器降压启动来进行操作控制的，主要因素是价格便宜，易于购买、易于维修，可是出现故障频次也是比较高的。本文从自耦变压器工作原理及控制线路原理出发着重讲解自耦变压器降压启动在应用中出现的故障进行分析和处理，达到设备正常运转之目的。

关键词：自耦变压器启动器工作原理；自耦变压器降压启动控制线路工作原理；故障分析；处理方法

Abstract：With the rapid development of science and technology， industrial control equipment is more and more advanced， and now the frequency converter， soft starter and other control equipment dominate， but remote and underdeveloped areas due to economic reasons have not yet popularized， mechanical and electrical equipment is still the use of autotransformer buck start for operation control， the main factor is cheap， easy to buy， easy to maintain， However， the frequency of failure is relatively high. In this paper， the working principle of the autotransformer and the principle of the control line are mainly explained to analyze and deal with the faults in the application of the autotransformer step-down start-up， so as to achieve the purpose of normal operation of the equipment.

Key Words：Working principle of autotransformer starter， working principle of autotransformer buck start control line， fault analysis and treatment method

一、引言

目前，在边远经济欠发达的地区，还依旧保留着部分利用自耦变压器启动器来进行降压启动大功率的水泵等机电设备，笔者也曾经去过这些地区进行维修作业，通过与现场设备管理人员进行相互沟通，本着促进提高维修技能，确保设备能正常运行为目标，使管理维护人员少走弯路，在此采用图文并茂的方式讲解怎样分析故障、处理故障，达到能快速解决问题的能力。

二、自耦变压器启动器工作原理

自耦变压器是指它的绕组是由初级和次级在同一条绕组上的变压器，原、副绕组直接串联，自行耦合的变压器。自耦降压启动器也叫补偿启动器，是一种采用自耦变压器来降低电动机启动电压的控制电器。自耦变压器的抽头电压通常分为三档，它们分别为电源电压的40%、60%与80%，可以根据电动机启动时负载的大小对不同的电压进行选择。在启动电动机时，利用自耦变压器来降低电动机定子绕组的端电压；当电动机的转速达到额定值后，有关控制元件可以迅速切断自耦变压器，并将电动机直接转入全压运行。

三、自耦变压器降压启动器在水利工程中的应用

3.1图2所示自耦变压器降压启动手动切换水泵电机控制线路工作原理：

闭合断路器QF接通电源，电源指示灯RH1点亮，按下启动按钮SB2，接触器KM1、KM2线圈得电吸合，通过复合按钮SB3常闭触点和KM1常开触点串联来提供KM1、KM2的自锁电源使其自锁，KM1、KM2主触头闭合，水泵电机进入降压启动状态，KM1的另一副常开辅助触点闭合LH2降压指示灯点亮，当转速达到预定转速时，按下复合按钮SB3断开降压启动线路，此时KM1、KM2线圈失电退出运行，同时KM3线圈得电吸合且进入自锁，KM3主触头闭合水泵电机进入全压运行状态，KM3另一副常开辅助触点闭合LH3全压运行指示灯点亮，需要停止时按下按钮SB1即可停机。本线路需人工进行降压与全压运行切换，电路中KM1、KM3常闭辅助触点实现互锁，线路中FR起过载保护，FU1、FU2起短路保护。

3.2图3所示自耦变压器降压启动自动切换水泵电机控制线路工作原理：

闭合断路器QF接通电源，电源指示灯RH1点亮，按下启动按钮SB2，接触器KM1、KM2线圈得电吸合，通过时间继电器KT常闭触点与KM1辅助常开触点串联后提供KM1、KM2自锁电源，KM1、KM2主触头闭合，水泵电机进入降压启动状态，KM1的另一副常开辅助触点闭合LH2降压指示灯点亮，由于KM2吸合，KM2的辅助常开触点也同时闭合，此时继电器KA也得电吸合，由KA一副常开触点提供KA自锁电源，另一副常开辅助触点同时也闭合去启动时间继电器KT，确保了当KM1、KM2失电退出时，继电器KA与时间继电器KT能正常工作，当时间继电器KT达到所设定的时间后，KT的常闭触点断开，接触器KM1、KM2同时失电退出运行，时间继电器KT常开触点闭合去启动接触器KM3，KM3得电吸合并自锁，水泵电机进入全压运行状态，它的自锁电源由KM3辅助常开触点提供，KM3的另一副辅助常开触点同时闭合此时LH3全压运行指示灯点亮。由KM1与KM3构成互锁电路，当KM3吸合工作后KM3的常闭触点断开使KM1、KM2、KA、KT同时失电确保电动机全压正常运行。当需停止时，按下SB1即可停机。本电路采用时间继电器进行降压与全压运行转换，电路中KM1、KM3常闭辅助触点实现互锁，线路中FR起过载保护，FU1、FU2起短路保护。

四、故障分析及处理方法

自耦变压器降压启动控制线路分手动转换和自动转换两种，两种启动与控制原理基本一样，线路出现的常见故障如下：

4.1.图2手动切换常见故障过程：

（1）合上断路器QF电源指示灯亮，按下启动按钮SB2确无法启动；

（2）按下启动按钮就烧保险；

（3）接触器KM1能吸合工作，但星点接触器KM2不吸合根本无法启动电动机；

（4）当降压启动结束，按下转换按钮SB3全压运行接触器KM3无反应，无法全压运行；

（5）按下降压启动能正常工作，但按下转换按钮SB3时手一松线路就停止工作，造成无法正常全压运行；

（6）按下启动按钮SB2电动机嗡嗡响不转。

4.2手动切换故障分析与处理方法

故障（1）电源指示灯亮说明启动按钮SB2前级电路是好的，可能是启动按钮无启动电源、接触器KM1、KM2电磁线圈有断点或热继电器FR常闭触点损坏、接触器KM3辅助常闭触点损坏致使回路电源缺失难以构成闭合回路造成无法启动。处理方法是断开断路器QF及FU1、FU2保险，将万用表拨到蜂鸣档对SB2进行通断测量，将两支表笔分别接SB2进线与出线柱头，按下SB2时蜂鸣有声响，说明SB2按钮是良好的，如没有声响证明SB2按钮损坏，需更换SB2进行解决；用万用表蜂鸣档继续向下查找，两支表笔一支接KM1线圈A1，另一支接KM1线圈A2，当有声响时，说明KM1线圈是好的，没有声响时，证明KM1电磁线圈有断点，只有更换线圈或新的接触器；KM2的检测方法同KM1一致，在此不再重述。利用万用表蜂鸣档继续向后级检查，因KM3、FR是串联的一路电源，把万用表两支表笔分别接触KM3的常闭辅助触点两端；当蜂鸣有声响，说明KM3的常闭辅助触点是好的，如没有声响说明常闭辅助触点损坏需进行更换或更换新的接触器，用万用表继续对热继电器FR进行检测，一支表笔搭接FR常闭触点进线端，另一支表笔搭接出线端，听到有蜂鸣声响时，说明FR常闭触点是好的，如无声响证明FR已损坏需要更换新的热继电器FR。也可以用万用表交流电压档进行在线检测380V电压法进行检查线路，注意；用万用表交流电压档测量时量程应选择500V以上电压档进行。图3中的线路也会出现此故障，处理方法与之相同，在此不再进行叙述。

故障（2）这是控制电路存在短路现象。处理方法是断开断路器QF，拆除KM1、KM2线圈启动线，将万用表拨到电阻档用两支表笔分别搭接KM1线圈A1与A2测量KM1线圈阻值，看阻值是否有变化，380V接触器吸合线圈电阻值一般不得低于1500欧姆。注意线圈阻值与所使用的接触器型号、容量不同略有不同，KM2的测量与KM1相同，如KM1、KM2线圈匝间短路也是容易烧保险的，对于无万用表时，可以采用试探法进行检测；首先断开断路器QF，断开负载电机连接导线，取一段导线一头接保险，一头用绝缘胶布包好暂时悬空，更换烧坏的保险后合上断路器QF，电源指示灯亮，说明供电线路恢复正常，将悬空导线去掉绝缘胶布，用绝缘尖嘴钳夹住悬空导线触碰接触器KM1线圈的A1，此时接触器KM1能迅速吸合时，说明KM1线圈无击穿、无匝间短路，属于正常。如在触碰时保险再次快速熔断证明KM1电磁线圈存在严重短路，应更换接触器KM1线圈或接触器，接触器KM2也可采用此法进行检测，具体检测过程不再详述，再检查降压指示灯LH2是否短路如存在短路也会烧保险，应采用替换法进行处理。此检查方法同样适应自动切换电路检测。

故障（3）这是KM2星点接触器启动线开路或接触器线圈断路或接触器卡滞造成。处理方法是断开断路器QF，拆除负载电机连接导线，闭合QF，将万用表拨到500V交流电压档，合上断路器QF，两支表笔分别搭接KM2A1与A2上，按下启动按钮SB2接触器KM1吸合并能自锁而在KM2A1上测不到380V电源，说明启动与自锁线路损坏，需要进行更换导线。如能测量到380V电源，而接触器KM2不吸合说明接触器线圈有断点，需更换接触器线圈或新的接触器。断开断路器QF，拆除KM2主触头所有连接导线，用万用表蜂鸣档对接触器KM2主触头进行通断测量，将万用表两支表笔分别接L1—L2、L3—L4、L5—L6上下静触头两端，用螺丝刀按压接触器机械联动部位对三组动静触头进行通断检测，看是否能听到蜂鸣声，当螺丝刀按压不动或按压下去根本听不到蜂鸣声说明接触器KM2机械部分卡死，或内部有异物按压不到位无法使主触头严密闭合，造成星点触头无法闭合短接，迫使降压启动失效，此时应更换新的接触器来解决。

故障（4）这是典型的复合按钮SB3常开触点损坏或线路断线。处理方法是断开断路器QF，拆掉负载电机连接导线，将万用表拨到交流电压500V档，一支表笔接切换按钮SB3常开触点柱头，另一支表笔接FR常闭触点，合上断路器QF，按下切换按钮SB3看是否有380V电压，有电压说明SB3是正常的，如无电压则说明SB3按钮损坏，需更换新复合按钮。当按钮是正常的情况下，按下按钮SB3还是无法启动KM3，说明按钮至接触器KM3启动线有断点，需进行更换新导线解决。此故障也可以采用低压测电笔来检查。

故障（5）这是接触器KM3无自锁电源造成。处理方法是断开断路器QF，将万用表拨到蜂鸣档，两支表笔分别搭接KM3辅助常开触点上下两端，然后用螺丝刀按压接触器机械联动部位，听蜂鸣器是否有声响，有声响证明接触器KM3的辅助常开触点是好的，无声响说明触器KM3辅助常开触点已损坏需更换辅助触点或新接触器。再将万用表一支表笔接切换按钮SB3启动输出端，另一支表笔接KM3A1端测量此段线路，有蜂鸣声说明此段线路正常，如听不到蜂鸣声证明输出控制线有断点，需要更换连接导线。

故障（6）这是接触器KM1、KM2缺相造成。处理方法是断开断路器QF，将万用表拨到蜂鸣档，两支表笔分别搭接在接触器KM1L—L2、L3—L4、L5—L6上下静触头两端，用螺丝刀按压接触器机械联动部位对三组动静触头进行通断检测，听蜂鸣是否声响，能听到蜂鸣声说明接触器KM1主触头是良好的，通过检测如其中一组听不到蜂鸣声，说明接触器KM1主触头有一组已损坏，需要进行更换新的触头或新接触器。在用万用表蜂鸣档继续对KM2星点接触器进行对三组动静触头进行通断检测，检测步骤与KM1相同，在此不再详述，不过要注意在检测之前一定要拆除KM2星点连接导线以免造成误判。经过检测证明KM1、KM2都是良好的情况下，可采用测电压法来检测缺相原因，将万用表拨到交流电压500V档，闭合断路器QF，用万用表两支表笔对QF三相输出端电压进行测量，正常时AB、BC、AC三相电压都应在380V以上，如测得AB、BC、AC其中一相与正常电压380V相差很远，说明其中一相缺相，为了测量准确应将二次控制线路中的FU1、FU2断开，在进行一次测量AB、BC、AC三相电压就可以判断是哪一相缺相，继续用万用表电压档对QF进线端进行AB、BC、AC三相电压进行测量，测得结果是都在380V以上时，说明进行端不缺相，而是断路器QF输出缺相，只有更换断路器QF进行解决缺相。如测得结果是其中一相与正常电压380V相距甚远，说明进线端前级断路器有故障需进行更换。此检测方法也可用于自动切换的控制线路，此类故障也可以用低压测电笔来进行检查。

4.3图3自动切换的常见故障过程：

（1）当降压启动结束，时间继电器KT常闭触点断开，常开触点闭合无法启动全压运行接触器KM3；

（2）按下启动按钮SB2后能进行降压启动，但无法自动转换；

（3）接触器KM3无自锁电源，致使全压运行无法正常工作；

（4）按下启动按钮SB2后，接触器KM1能吸合故障，但接触器KM2无反应造成无法进行降压启动；

（5）按下启动按钮SB2能正常降压启动，但一转换为全压运行时就跳断路器QF。

4.4自动切换故障分析与处理方法

故障（1）无法启动全压运行接触器KM3，可能是时间继电器KT常开触点损坏、接触器KM1常闭触点损坏或KM3线圈开路等造成。处理方法是断开断路器QF，拆除负载电机连接导线，将万用表

拨到交流电压500V档，合上断路器QF，将万用表两支表笔一支接时间继电器KT常开触点输出端上，另一支接FR常闭触点输出端上

按下启动按钮SB2使电路启动，当启动时间到达预设的时间后时间继电器KT常闭触点断开，常开触点闭合时测量380V电压是否正常

能测得380V电压说明KT常开触点是正常的，如测不到380V电压证明KT常开触点已损坏，需进行更换时间继电器KT。在将断路器QF断开，将万用表拨到蜂鸣档对KM1辅助常闭触点进行通断检测，两支表笔分别接接触器KM1辅助常闭触点上下端，看是否能听到蜂鸣声，能听到声响，说明KM1辅助常闭触点是良好的，如听不到声响证明KM1辅助常闭触点损坏，需进行更换辅助触点或新的接触器。经过检测时间继电器KT、接触器KM1等都属正常，那么就

检测接触器KM3线圈，拆除接触器KM3A1上的启动线，将万用表拨到电阻档对接触器KM3线圈进行测量，当测量不到线圈阻值时说明线圈已开路，应更换KM3线圈或新的接触器即可解决。

故障（2）此类故障多数是时间继电器KT损坏。处理方法是更换同型号时间继电器KT，并调整好转换时间即可。

故障（3）此故障是KM3辅助常开触点损坏。处理方法是断开断路器QF，将万用表拨到蜂鸣档，两支表笔分别接接触器KM3辅助常开触点上下两端，用螺丝刀按压接触器KM3机械联动部位看能否听到蜂鸣声，能听到声响说明辅助常开触点是正常的，如听不到蜂鸣声响，证明接触器KM3的辅助常开触点已损坏，要进行更换辅助常开触点或更换新接触器来解决。

故障（4）此故障多数是接触器KM2启动线路开路或机械部分卡死等造成。处理方法是断开负载电机连接导线，将万用表拨到交流电压500V档，一支表笔接KM2线圈A1端，另一支表笔接A2端，按下启动按钮SB2使电路启动，此时万用表显示有380V电压时，说明接触器KM2线圈开路，如无380V电压说明启动线路断路，需更换新导线、接触器线圈或新的接触器。当线路及接触器线圈都是良好的情况下，接触器KM2还是不能工作时，断开断路器QF，用螺丝刀按压接触器KM2机械联动部位，当按压不动或按压不到位，说明接触器KM2内部机械部分卡死，按压不到位是接触器KM2内部有异物导致应更换新的接触器。

故障（5）此类故障可能是断路器QF本身引起或接触器KM3电磁线圈短路或设备严重过载。处理方法是检查断路器QF的产品铭牌，在检查断路器的机械操作部分状况，上下搬动分合把手进行分合闸试验，当分合断路器时用力比较大证明断路器内部结构是完好的，可能是断路器容量选择偏小造成，如分合无力轻轻一碰就跳闸证明断路器内部机械部分已损坏，这种情况下只有更换新的断路器，容量选择按启动电流的四倍进行选择。接触器KM3线圈严重短路也会造成断路器QF跳闸，断开断路器QF，将万用表拨到电阻档，两支表笔分别接KM3A1与A2测量线圈电阻值，当测量阻值较小或阻值为零，说明KM3线圈存在匝间短路或线圈严重短路，需更换接触器KM3线圈或新的接触器。在断路器QF、接触器KM3都是良好的状态下，按下启动按钮可以运行，断路器在运行一段时间后就跳闸这时可以用手的背面去测试QF的外壳温度，当温度不高时跳闸可能是上述原因造成，当温度很高手背难以承受时说明设备严重过载造成跳闸，应减轻负荷进行处理。

五、结论

虽然在日常的生产中机电设备故障是千变万化的，要通过故障现象看本质，不要被故障假象所迷惑，要在维修中细心分析，维修过后勤于总结、善于总结，才能“快”、“准”的速度完成机电设备故障维修之任务。总之；业精于勤，勤才能补拙，注重维修质量，达到设备正常运转为目标是当今乃至未来之工作重点之要。

参考文献

[1]段玉春 《最新电工线路技术手册》 内蒙古人民出2009.2

[2]韩雪涛 吴瑛 韩广兴 《电气控制线路》 化学工业出版社2019.10

[3]何利民 尹全英 《怎样查找电气故障》 机械工业出版社1998.10

[4]张振文 《电工手册》 化学工业出版社 2017.10