恒转矩变极调速三相交流异步电动起货机和前节所述的恒功率变极调速三相交流异步电动起货机有所不同，恒转矩变极调速三相交流异步电动起货机起动力矩大，但起动电流也大，约为额定电流的5～6倍（恒功率调速电动起货机约为额定电流的2倍）；恒转矩电动起货机高速时的转矩比恒功率调速电动起货机大；恒转矩电动起货机高速时可提升额定负载而恒功率调速电动起货机高速时只能提升半载；恒转矩电动起货机无需超载保护环节，控制电路简单，维修方便。

1.恒转矩变极调速三相交流异步电动起货机工作原理

图3-10和图3-11分别是西门子交流三速电动起货机主电路及控制电路原理图。其电路符号及文字符号均不同于我国国内标准形式。通过对原图的分析（包括后续一些电路），也有利于熟悉和掌握不同形式电路的分析方法。

电路图下方一行数字为各支路编号；控制电路中NC、NO列表标明了该支路中的接触器或继电器的常开触点（NO）和常闭触点（NC）所处的支路编号。它的工作原理分析如下：

（1）准备阶段（主令控制器手柄在零位）。当要使用起货机时，应先打开起货电动机的风门，风门打开后，风门开关b12自动闭合，风机接触器11-C16通电吸合，其主触头10-C16闭合，风扇电动机m2电源接通，风机起动运行以冷却起货电动机；C16的常开辅助触头26-C16（13，14）闭合，为中速接触器26-C14和高速接触器27-C15接通作准备，保证只有在风机运行的条件下起货机才能进入中、高速运行。

图3-10　“西门子”交流电动起货机主电路图

图3-11　西门子交流三速电动起货机控制电路原理图

在正常情况下，应急仃止开关12-b1是闭合的，同时主令控制器手柄在零位上，主令控制器触头12-b11（1，01）是闭合的，故失压继电器12-d11通电吸合，其触头13-d11（1，2）闭合自锁（在低速绕组不过载时，6-d1通电吸合，13-d1闭合时），组成零压保护电路；14-d11（13，14）闭合，向控制电路供电。

由于此时中速接触器26-C14和和高速接触器27-C15均为失电状态，接触器22-C13通电吸合，其主触头1-C13闭合，为低速绕组通电做准备；其辅助触头25-C13（13，14）闭合，为制动接触器25-C17通电吸合作好准备。22-C13通电的同时，时间继电器23-d15也通电，其常闭延开触点18-d15（5，6）延时断开，切断再生制动回路。

在零位时上升继电器14-d12和下降继电器15-d13处于失电状态，中、高速跳闸继电器21-d14通电吸合，在中高速绕组不过载8-d2通电吸合，21-d2闭合的情况下，常开触点21-d14（1，2）闭合自锁；26-d14（13，14）闭合，为中、高速运行作准备。

（2）起货第二档。当主令控制器b11扳到起货（上升）第一档时，主令触头14-b11（3，03）接通，上升辅助继电器14-d12通电吸合，16-d12（1，2）闭合，上升接触器16-C11通电吸合，其主触头1-C11闭合，接通低速绕组电源；14-d12的常闭触点15-d12（3，4）断开，使下降辅助继电器15-d13断电而组成正反转互锁；14-d12的常开触点24-d12（13，14）闭合，由于24-C11（17，18）已经闭合，故电磁制动接触器25-C17通电吸合，其常开触头4-C17闭合，电磁制动器4-S11通过整流器获电动作，松开刹车，使起货电动机低速运行。这里C11和C17之间组成了程序联锁，确保电动机低速绕组先通电，S11才能通电松闸，避免了重物自行落下的可能。25-C17通电的同时，时间继电器24-d16通电，它的常开延闭触点26-d16（3，4）延时闭合，为向中、高速接触器26-C14和27-C15通电做准备。这里的延时保证了在手柄快速扳到中、高速档时，有足够的时间进行低速起动，防止直接进入中、高速起动而造成对起货电动机的冲击。

在此期间，若起货电动机的中、高速绕组不过载，8-d2吸合，中、高速辅助继电器21-d14获电并自锁，其常开触点26-d14（13，14）闭合，使中、高速接触器有通电的可能，否则8-d2释放，21-d14失电，起货机不能进入中、高速运行。

（3）起货第二档。当主令控制器手柄从起货第一档扳到起货第二档时，主令触头26-b11（9，09）接通，中速接触器26-C14通电吸合，其主触头2-C14闭合，中速绕组通电，起货机中速运行；其常闭辅助触点22-C14（15，16）断开，低速接触器22-C13断电，使低速绕组断电，保证电动机在换档过程中不会中断供电，同时23-d15失电，18-d15（5，6）立即闭合，为停车或反向操作时进行再生制动作好准备。与此同时，时间继电器26-d17通电，其常开延闭触点27-d17（3，4）延时闭合，为第三档高速运行做准备。

（4）起货第三档。将主令控制器手柄扳到起货第三档时，主令触头27-b11（11，011）闭合，高速接触器27-C15通电吸合，其主触头3-C15闭合接通高速绕组，使起货电动机高速运行；其辅助触点26-C15（19，20）断开，中速接触器26-C14失电，2-C14断开，中速绕组断电，保证在换档过程中不会中断向起货电动机供电。

在上升各档时，电磁刹车接触器25-C17始终保持通电吸合状态，以保持刹车松开。

（5）主令控制器手柄从零位快速扳到起货第三档。因为主令控制器手柄在零位时已有12-d11、11-C16、21-d14、23-d15、22-C13通电吸合，当控制手柄突然扳到起货第三档时，主令控制器触头14-b11（3，03）、26-b11（9，09）、27-b11（11，011闭合，这时14-d12和16-C11先后通电，使低速绕组通电，同时25-C17因24-d12（13，14）、24-C11（17，18）、25-C13（13，14）已接通而使25-C17线圈获电，其常开触头4-C17接通，电磁制动器4-S11通电而松闸，起货电动机首先在低速起动。在25-C17线圈通电的同时，时间继电器24-d16也通电，经约0.25秒延时后，其常开触点26-d16（3，4）闭合，使中速接触器26-C14线圈通电吸合，起货电动机转换到中速绕组加速运行，22-C13和23-d15失电断开低速绕组并使18-d15闭合，为再生制动作准备。在26-C14通电吸合的同时，时间继电器26-d17通电，经约0.5秒延时后，其常开延时闭合触点27-d17（3，4）闭合，使高速接触器27-C15通电吸合，起货电动机转换到高速绕组进入高速运行，常闭触点26-C15断开，26-C14失电，中速绕组断电。

由上分析可见，主令控制器手柄突然从零位扳到起货第三档时，起动过程与手柄的操作速度无关，而是通过时间继电器24-d16和26-d17的延时控制，按时间原则自动起动并逐步加速到高速运行。不会出现高速、中速绕组堵转，也不会出现直接高速起动的情况。(www.daowen.com)

（6）主令控制器手柄从起货第二、三档突然扳回零位。由于在第二（或三）档时，中速（或高速）接触器26-C14（或27-C15）的线圈是通电吸合的，其常闭触点22-C14或22-C15断开，时间继电器23-d15处于断电状态，其常闭延开触点18-d15（5，6）是闭合的。这为接通再生制动电路作好了准备。

当手柄突然回到零位时，一方面上升辅助继电器14-d12断电释放了，其常开触点16-d12（1，2）断开：手柄回零位的同时，26、27回路也断开，26-C14和27-C15断电，其常闭触点22-C14（15，16）和22-C15（15，16）闭合，使22回路接通，低速接触器22-C13利时间继电2e 23-d15同时通电。时间继电器23-d15的常闭延开触点18-d15（5，6）在延时期间还未断开，16-C11的自锁触点17-C11（13，14）使16-C11继续保持通电吸合状态，又因低速接触器22-C13在零位时是通电吸合的，此时低速绕组和电源是接通的，起货电动机进入再生制动状态。

在上升辅助继电器14-d12断电的同时，其常开触点24-d12（13，14）断开，电磁制动接触器25-C17线圈失电，制动电磁铁线圈4-S11的直流电源被切断，但因S11是大电感元件，它将通过电阻r12放电并在短暂时间内维持吸合状态，到S11放电到不足以使电磁铁吸合时释放而使制动器刹车。此期间因18-d15还未断开，故再生制动和机械制动同时起作用（联合制动）。

当时间继电器d15延时结束，18-d15（5，6）断开，接触器16-C11断电释放，低速绕组断电，起货电动机在机械制动作用下停车。

（7）落货。落货各档或从零位快速扳到落货二、三档；或从落货二、三档快速扳回零位都与起货时的情况相类似，所不同的是：落货时下降辅助继电器15-d13取代了14-d12：下降接触器20-C12取代了16-C11，起货电动机反转。由于货物是位能性负载，在落货时使电动机处于再生制动状态下运行，起货电动机使货物匀速下降。

（8）主令控制器手柄从起货第三档快速扳到落货第三档（或相反）。其过程为首先三级制动停车，然后按时间原则逐级反向起动。

主令控制器手柄在落货状态时其触点14-b11（3，03）断开，上升辅助接触器14-d12断电释放，其常开触点24-d12（13，14）断开，使制动接触器25-C17和4-S11延时释放，同时在手柄过零位时使中速接触器26-C14和高速接触器27-C15也都断电释放，其常闭触点22-C14（15，16）和22-C15（15，16）闭合，从而使低速接触器22-C13通电吸合，时间继电器23-d15同时通电。在23-d15延时时间内、其常闭延开触点18-d15（5，6）仍然闭合，加之17-C11的自锁作用，上升接触器16-C11继续保持有电吸合状态，15-C11、20-C11断开迫使下降辅助继电器15-d13和下降接触器20-C12不能获电，防止了起货电动机在高速状态下反接制动的可能。

由于低速接触器22-C13和上升接触器16-C11仍然吸合接通低速绕组的电源；起货电动机进入再生制动状态。同时制动接触器25-C17断电释放，制动电磁铁线圈4-S11延时释放刹车，又加入了机械制动，此期间既有再生制动，又有机械制动，故称联合制动。

待23-d15延时结束，其常闭延开触点18-d15（5，6）断开，上升接触器16-C11断电释放，再生制动完毕，由机械制动直到停车。16-C11断电后，其常闭触点15-C11（15，16）闭合，下降辅助继电器15-d13获电，其常开触点20-d13（1，2）闭合，下降接触器20-C12通电吸合，开始按落货方向逐级延时起动，并加速达到要求的下降转速后稳定运行。这种控制称为“逆转矩控制”。

2.基本保护功能

（1）“逆转矩控制”。如上面第（8）项所述，不再重复。

（2）防止货物自由跌落。其一：在货物下降时，起货电动机处在再生制动状态下运行，使货物等速下降。其二：在换档过程中，中速接触器26-C14通电吸合，其常闭触点22-C14（15，16）断开后，低速接触器22-C13才断电，断开起货电机低速绕组的电源；高速接触器27-C15通电吸合，其常闭触点26-C15（19，20）断开后，中速接触器26-C14才断电，断开起货电机中速绕组的电源；既使在主令控制器手柄在两档中间位置时，总是有一个接触器吸合，使起货电动机对应的一个绕组通电，保证货物不会自由下落。

（3）应急切断。如遇控制器失控或其他紧急情况时，可按下应急按钮12-b1切断控制电路电源，使起货机立即停止工作。

（4）失压保护（零电压保护）。用零电压继电器12-d11和主令控制器触点12-b11（1，01）来实现零电压保护。当出现失压后又恢复供电时，必须先将主令控制器手柄扳回到零位，12-d11才有可能再次获电并自锁，控制电路电源才会接通。这样手柄不在零位时，一旦失电后又复电也不会自动起动而造成意外事故。本起货机采用断电刹车方式，断电后电磁刹车靠弹簧力复位刹紧，防止货物下落伤人。

（5）起货机过载保护。用安装在起货电动机低速绕组内部的热敏电阻7-f1来控制低速档保护跳闸单元6-u11，用安装在起货电动机中、高速绕组内部的热敏电阻9-f2／3来控制中、高档保护跳闸单元8-u12，以实现过载保护。当低速绕组长期过载时，热敏电阻7-f1的阻值升高，使6-u11中的电流继电器6-d1释放，断开13-d（11，4），零电压继电器12-d11断电使整个控制电路失电，起货机停止工作。同样，当中、高速绕组长期过载时，9-f2／3电阻值升高，使8-u12中的8-d2释放，其常开触点21-d2断开，21-d14失电，触点26-d14（13，14）断开，中、高速接触器26-C14、27-C15断电，起货机不能在中、高速档运行而只能低速运行。

（6）风机过载保护。用热继电器10-e16来实现。风机过载时，10-e16动作，11-e16（21，22）断开，风机接触器11-C16断电释放，风机停止工作。同时其常开触点26-C16（13，14）断开，使26和27回路断电，起货机不能在中、高速档运行而只能在低速档运行。

（7）短路保护。由熔断器e11～e13来实现。

（8）断相保护。电动机在缺相运行时，会使电动机过热而损坏。由于本电路的控制电路由三相供电，在电源的任一相失电的情况下都能使控制电路失电，电动机都会停止运转而起保护作用。