星形―三角形降压启动控制线路综述

【摘 要】在《机床电气控制》课程的教学中，讲到降压启动控制线路，时间继电器自动控制星形-三角形降压启动线路可以说是一种典型的控制线路，在实训教学中也是必须掌握的重点控制线路之一。在教学中，我们发现这种控制线路有多种形式，且每种控制线路都有各自的特点。下面我们对几种常用的星三角降压启动控制线路进行一下归纳分析，希望对从事此项实训教学工作的同行有所帮助。

【关键词】星形-三角形降压启动；继电器控制；PLC控制

1 常用的控制线路

时间继电器自动控制星形-三角形降压启动线路主线路如图1所示。该线路主要由三个接触器，一个热继电器组成。接触器KM作引入电源用，接触器KMY和KMΔ分别作星形降压启动用和三角形运行用，QS为电源开关，FU1作主线路的短路保护，FR作过载保护。

图1 星形-三角形降压启动主线路图

图2则为一种最常见的星形-三角形降压启动控制线路。该控制线路主要有一个时间继电器、两个按钮、三个接触器线圈、一个时间继电器线圈以及若干个触点组成。SB1是启动按钮，SB2是停止按钮，时间继电器KT用作控制星型降压启动时间和完成星形-三角形自动切换。FU2作控制线路的短路保护，FR为过载保护触点。

图2 星形-三角形降压启动控制线路1

此控制线路的设计思想是：

（1）接触器KM作引入电源用。按下SB1，KM线圈得电，由于KM常开触点的自锁作用，使得控制线路处于得电导通状态。

（2）通电时，KMY线圈与KT线圈支路先得电，处导通状态；KMΔ线圈支路处于断开状态，此时，电动机为星形接法启动运行。

（3）时间继电器KT的延时时间到。此时，时间继电器的延时闭合常开触点与延时断开常闭触点开始动作，完成KMY线圈得电与KMΔ线圈断电的转换，电动机转为三角形接法运行。

在控制线路中，我们用“字母”代表线圈，线圈后加“+”代表线圈得电，线圈后加“-”代表线圈失电。如KM+代表接触器线圈KM得电，KT-代表时间继电器线圈KT失电。我们用“字母+数字”代表该线圈控制的触点，其中“数字”表示该触点的接线线号。触点闭合用“√”表示，触点断开用“×”表示。如KMΔ（7-8）√代表KMΔ常开触点闭合，KT（5-6）×代表KT常闭触点断开。由此，我们可以将图2控制线路的动作过程叙述如下：

合上电源开关QS：

■

停止时，按下SB2即可。

由于此控制线路非常成熟，市面上有系列的定型产品，称之为Y-Δ自动启动器。我们在实际应用时可以根据Y-Δ自动启动器的技术参数选择使用。

2 巧妙的改进

然而上面这种控制线路接法用到的触点较多，线路装接较复杂，尤其是时间继电器要使用两个独立的延时触点，在有些实训场合操作起来也不太方便。那么有没有一种简洁一些的控制线路，使实训操作更加方便呢？有，请看下面的控制线路：

图3 星形-三角形降压启动控制线路2

此控制线路的设计思想是：

（1）首先让KMY线圈和KT线圈的支路先得电导通。

（2）用KMY的常开触点接通KM线圈和KMΔ线圈的支路，但此时KMΔ线圈由于KMY常闭触点的互锁作用而断开，因此电动机处于星形接法启动运行。

（3）时间继电器KT的延时时间到，此时时间继电器的延时断开常闭触点断开，KMY线圈失电，使得KMΔ线圈得电，电动机转为三角形接法运行。

我们可以将图3控制线路的动作过程叙述如下：

合上电源开关QS：

■

停止时，按下SB2即可。

从图3的控制线路图我们可以看到，此控制线路只使用了时间继电器的一个延时断开常闭触点，装接起来自然比图2控制线路简单方便。

但此控制线路的好处还不仅于此。该线路中，接触器KMY得电以后，通过KMY的辅助常开触点使KM得电动作，这样KMY的主触点是在无负载的条件下进行闭合的，所以可延长接触器KMY主触点的使用寿命，这也是该控制线路设计的巧妙之处。

3 根本的改变

除此之外，图2的控制线路还有没有再改进的可能呢？回答是肯定的。我们仔细观察图1的主线路可以看到，接触器KM在主线路中并没有什么作用。如果没有KM，并不影响主线路的功能，况且主线路中还有电源开关QS起保护作用。我们仔细观察图2的控制线路可以看到，接触器KM在控制线路中只是起到接通电源的作用，如果只是接通电源，我们完全没有必要使用一个接触器，只需要在控制线路中用一个中间继电器就可以。此线路的主线路与控制线路的改造线路如图4、图5所示。

图4 星形-三角形降压启动主线路图2

图5 星形-三角形降压启动控制线路图3

比较起来，此改进线路的主线路里是少了一个接触器KM，线路确实简单了，但控制线路中我们看到并没有按图3的线路进行改造，而是看起来更加复杂了，其实这是一种新的思路。我们且看图5的控制线路图，从左至右大致有4条支路，而且这4条支路的功能依次为：

（1）继电器R支路起接通电源的作用，我们称作启动线路。

（2）时间继电器KT支路起延时作用，我们称作延时线路。

（3）接触器KMY和KMΔ两条支路可实现星三角控制线路的转换，我们称作星三角切换线路。

从上面的分析我们可以看到，此控制线路虽然没有简化，但每条支路功能表达简洁、清楚，整个控制线路的逻辑表达清晰、明了。特别是中间继电器R的运用，使整个控制线路显得轻灵、流畅。

如果只是就继电器控制技术的实训操作内容来看，此控制线路确实没有什么特别优越之处。但是我们知道，当前，随着计算机技术的飞速发展，这种传统的继电-接触控制系统已经逐渐被先进的PLC控制系统所取代，而且《数控机床电气控制》的课程学完以后，紧接着就是PLC课程的学习。

PLC（Programmable logic Controller），也叫可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC所下的定义是这样的：

“PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可以编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

PLC是由继电器控制技术的继承和演变而来的，它不仅充分利用微机处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员的技能和习惯。PLC采用和继电器线路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名，我们可以说PLC是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点，在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。

梯形图编程语言是一种图形化的编程语言，形式上与继电-接触控制系统的控制线路部分相类似。继电-接触控制系统的工程技术人员只需做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可以灵活而方便地将PLC应用于生产实践。PLC用户程序的编写清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性，与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。

如果从PLC的角度来看图5的控制线路，我们立刻就可以发现此控制线路的优越性。因为在PLC控制电路里，中间继电器、时间继电器以及各类常开触点和常闭触点都可以用软件编程实现，而不需要这些硬件资源的。所以控制线路只要逻辑表达清楚，我们很容易就可以用PLC编程实现。图6为三菱PLC FX系列的星三角启动的梯形图，我们与图5的继电器控制线路图比较，就会发现它们的思路是相同的，只是PLC的表达更加简洁而已。

梯形图中，X0为启动按钮，X1为停止按钮，Y1为KMY线圈，Y2为KMΔ线圈。

图6 三菱PLC FX系列的星三角启动的梯形图

如果我们把图5的星三角降压启动控制线路图也画成横向的形式，如下面的图7，我们就更能体会到它们的相同之处。

图7 星形-三角形降压启动控制线路3的横向画法

从图5的星三角降压启动控制线路到图6的PLC星三角启动的梯形图，这里面包含了一个重要的教育学、心理学的思想――正迁移。心理学知识告诉我们，迁移是指个体已有的知识和经验对新知识学习的影响，它包含助益性和妨碍性两个完全相反的方面，故有正迁移和负迁移之分。正迁移也叫“助长性迁移”，是指一种学习对另一种学习起到积极的促进作用。PLC系统是在继电-接触系统的基础上发展起来的，所以它们的控制思想有许多相通之处。如果教师能够在教学中常把这些相似的知识拿出来有意识地一起进行比较、探讨，相信对学生们的学习一定会起到很好的“正迁移”的作用，使他们对所学的知识能够有更深更广的理解和把握。

【参考文献】

[1]曾建新，万学斌.浅析星形―三角形降压启动[J].湖北职业技术学院学报，2009（2）.

[2]朱兴科.Y-降压启动控制线路的实习教学[J].科教文汇：上旬刊，2011（4）.

[3]王虹.星形―三角形降压启动控制线路在教学中的探讨[J].中国科教创新导刊，2011（7）.

[4]李俊.Y-降压启动控制线路的PLC改造[J].时代教育，2013（8）.

[5]刘光如.三相异步电动机常用的Y-降压启动[J].中小企业管理与科技：上旬刊，2012（1）.