电动机星三角起动控制器电路的介绍

星/角起动器问世后，其体积同于普通继电器，其造价与一只普通的时间继电器相差不多。有些产品采用继电器专用插座，安装与代换方便，并且外部配线简洁，用于安装电动机降压起动柜等 电力控制设备时，可大大节约人工和配线材料，缩短安装工时，并且检修便捷，受到人们的欢迎。各家 低压电器销售商，也纷纷生产该类产品，作为 配电盘、柜的配套元件。

ST3PR型星/角起动控制器的外形图，和电路原理图，如图1所示。

ST3PR型星/角起动控制器的工作原理：

CD4541BE是采用CMOS工艺制造的可编程定时集成电路．采用14脚双列直插式塑料封装形式， 电源电压范围是3V~18V．典型值为10V。其内部电路主要由振荡器、可编程16级二分频器、自动和手动复位电路、计数器、输出状态的逻辑控制电路等部分构成。

芯片的各脚功能和信号用途：1脚接振荡电阻RTC，2脚接振荡电容CTC，3脚接保护电阻RS，共同构成振荡器外接阻容网络端．当1、2脚外接元件值确定之后，即决定了振荡器的振荡频率,振荡频率f＝1/(2.3•RTC•CTC)。5脚（AR端）是自动复位端．该脚为低电平时．电路在通电时会自动复位．使计数器清零。6脚（MR端）是手动复位端．该脚为高电平时，电路复位。8脚（Q端）是输出端。9脚是输出选择端．用来选择Q端在电路初始状态是高电平还是低电平,当9脚接低电平时,8脚的初始状态是低电平。10脚（M端）是单定时/循环输出方式选择端．当M=0时是选择单定时输出方式．所谓单定时方式是指电路定时时间到后，输出端Q的电平跳变后始终保持不变。直到下一次复位信号的到来；当M=1时是选择循环输出方式．循环方式是指Q端电平将按设定的时间作周期性跳变；12、13脚（A、B端）是分频器编程输入端．当A=B=1，电路可获得最大的定时时间。

表1-1 A、B端的电平状态与分频系数的关系表

本例电路，CD4051BE在电路中作为定时控制，因为无须太长的起动时间，故将A、B端（11、12脚）直接接地。调节电位器RP1，可将起动（星/角转换延时）时间整定在0~30秒以内。

a）ST3PR型星/角起动控制器外形图

b）ST3PR型星/角起动控制器电路原理图

图1-1 ST3PR型星/角起动控制器电路原理图

2、ST3PR型星/角起动控制器的工作过程

装置上电后，由220V/28V电源 变压器二次侧输出的AC28V，经整流滤波获得DC36V的继电器工作电源，再由简单12V稳压电路，取得12V稳压供电，作为DC4541BE的工作电源。继电器KA1得电动作，主电路交流接触器KM1先行闭合（参见下图1-2主电路）。

由于可编程定时器芯片的9脚（Q输出选择端）接地，8脚（Q端）输出为低电平，晶体管Q1截止，Q2、Q3导通，继电器KA1的常闭点接通主电路KM2，主电路进入星接降压起动阶段；由RP1、C1定时元件决定的延时时间到后，CD4541BE的8脚变为高电平，晶体管Q1导通，Q2、Q3截止，继电器KA1动作，常闭接点断开，接触器KM2掉电释放。同时继电器KA3失电，其常闭接点接通主电路KM3的线圈供电回路，主电路进入角接全压运行阶段。

本装置电源的通、断与主电路控制回路的得电是同步进行的，控制线路的连接较为复杂；同时，星、角切换控制，采用继电器的常闭接点进行控制，器件故障时，存在上电时可能直接进入全压起动的缺点。

该装置属于“改良型”星/角起动控制器，具有常开接点控制输出、控制接线简单、控制便捷、故障闭锁和指示、工作过程指示等功能。控制接线图如图1-2所示，装置仅有5个接线端子（两个电源输入端子和三个控制输出端子），在KA2、KA3接点控制回路中，只需要串入KM2、KM3的互锁触点；系统的起动和停止，利用装置面板上所设的SB1、SB2按钮操作就可以了，进一步简化了控制配线；装置具有时间锁定电路，在一定程度上避免了上电时直接进入全压起动的可能。

图1-2 XJQ-2型星/角起动器控制接线图

1、XJQ-2型星/角起动器电路原理简述

XJQ-2型星/角起动器的整机电路，如图1-3所示。整机电路由受控工作电源电路、星接延时电路、时间锁定电路、继电器驱动电路等几部分组成。

［受控工作电源——起、停控制电路］从电网经电源变压器降压引入的AC20V，整流滤波为24V非稳定直流电压，用于工作继电器KA1~KA3的线圈电源；DC24V经稳压集成电路处理为DC12V稳定电源后，进一步由起、停按键SB1、SB2、单向晶闸管等元件组成的起、停控制电路处理为11V受控电源，供1N~3N定时器、电压比较器控制电路。

装置的起、停控制，是利用对11V工作电源的通、断控制来进行的。按下SB1时，单向晶闸管Q0获得触发电流而导通，随后由后续控制电路产生的工作电流产生“自维持”导通，控制电路得到11V工作电源开始工作；按下SB2时，因Q0的流通电流为0而自行关断，控制电路失去11V工作电源停止工作。

图1-3 XJQ-2型星/角起动器电路原理图

［星/角切换延时控制电路］起动按钮SB1有两组双联常开触点，其中一组用于C1的充电回路。按下起动按钮SB1时，C1被快速充电两端电位上升为11V，电压比较器的同相输入端3脚和输出端1脚同时变为高电平，晶体管Q2导通，继电器KA2得电，主电路中KM2动作，电动中进入星接降压起动阶段；松开SB1按钮后，C1所储存电荷经电阻R1、电位器RP1的串联回路进行泄放，因为放电的时间常数较大，调节RP1，可实现约10~60秒的延时时间整定。C1上电压由放电作用缓慢下降，至1N的2脚分压值以下时，1N输出端变为低电平，KA1继电器失电释放，星接起动过程结束；此时钳位 二极管D6反偏截止，电压比较器3N的同相输入端电压高于反相输入端电压，晶体管Q3导通，继电器KA3动作，主电路接触器KM3闭合，进入角接全压运行阶段。

［时间锁定电路］异常情况发生时，如C1充电回路中的SB1常开触点接触不良，或1N比较器因故障原因造成上电后输出端为低电平时，有可能造成装置上电即发生角接全压起动动作，可能带来相关损失。2N、3N（定时电路/电压比较器）电路组成时间监控和锁定电路，尽可能避免该类故障的发生。控制机理如下：

电压比较器1N~3N的同相输入端均接有积分定时电路，其定时时间满足1N>2N>3N的要求，从而实现依据时间进行逻辑判断，故障时强制N3的输出端为低电平，使电路无法具备输出“角运行”信号的条件。若因SB1触点接角不良故障，造成电容C11无法形成充电回路时，此时1N的输出端变为低电平，隔离二极管D5、D6反偏截止，因C2充电作用，使3N的输出端7脚保持上电期间的低电平；由于电路设计使C3充电速度快于C2，当2N的10脚电压高于9脚电压值时，2N输出端8脚变为高电平，隔离二极管D4正偏导通，将3N的反相输入端6脚钳位为高电平，将3N输出端强制为低电平，此时虽然已然按下起动按钮SB1，11V可控电源已经形成，但因为2N的钳制作用，继电器KA2、KA3均无得电动作条件，同时“故障”指示灯点亮，提示操作人员控制器存在故障。

正常情况下，上电后，1N的输出端变为高电平，D5、D6正偏导通，在1N输出期间，2N、3N不具备输出高电平条件，直到1N输出低电平时，3N输出状态反转，晶体管Q4导通，将2N的同相输入端电压钳制为低电平，使其失去时间锁定作用，装置正常运行。二极管D1、D2、D3为放电二极管，当装置异常掉电，或停机信号产生后，为C1、C2、C3提供电荷的快速泄放通道，实现“清零”作用，使装置在短时间重新上电时，不影响电路的定时功能。

一般来讲，该类星/角起动控制器，是做一个如同继电器一样的独立部件被应用的，检修是以代换为主。当出现控制失灵故障时，首先应排除外围5个端子的接线有无异常故障，再拆开装置外壳进行检修。控制器的供电电源电路、起、停按钮和工作继电器，相对于集成运算电路来说，故障率较高，也便于检测和判断。

继电器驱动电路，由晶体管Q1~Q3担任，其工作状态又同时取决于1N~3N电压比较器的输出端电平状态。电压比较器的输出是对两输入端电平高低的比较（逻辑判断）结果，当同相输入端电平高于反相输入端电平时，输出端为高电平，反之为低电平，检测结果与之相符，则说明运放电路是好的，否则即已坏掉，更换即能修复故障。另外，装置还具有“星”、“角”、“故障”等相关指示，可以结合其指示状态，配合检测电路各关键点电压值，得出准确和快速的故障判断。