電機拖動與電氣控制 第2版 教案 第6章電動機的基本電氣控制

電機拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第6章電氣控制電路的基本控制環(huán)節(jié)6.1電氣控制的基本知識授課時數(shù)2授課形式教學目標①掌握電氣控制電路的識圖和繪制規(guī)則，掌握電氣控制盤接線原則。②能識讀基本電氣圖，并能分析和繪制控制電路圖。能參照電氣原理圖布線。③尊重標準，嚴謹認真，自覺學習，科學思考。教學重點難點掌握電氣控制電路的識圖規(guī)則，控制電路布線。教學內(nèi)容電梯工作視頻，故障視頻，故障對社會危害等引入控制等重要性。安全至上，生命至上，電氣人員的責任和擔當，應具備知識和技能。一、電氣圖形、文字符號和接線標記1．圖形符號符號要素：具有確定意義的簡單圖形，必須同其它圖形組合構(gòu)成一個設備或概念的完整符號。如接觸器常開主觸點符號，由接觸器觸點功能符號和常開觸點符號組合而成。一般符號：表示一類產(chǎn)品和此類產(chǎn)品特征的一種簡單的符號，如電動機可用一個圓圈表示。限定符號：提供附加信息的一種加在其它符號上的符號。2.文字符號輔助文字符號：表示電氣設備、裝置和元器件以及電路的功能、狀態(tài)和特征。如“RD”表示紅色，“L”表示限制等。補充文字符號：當規(guī)定的基本文字符號和輔助文字符號不夠使用時，可按國家標準中文字符號組成規(guī)律和下述原則予以補充。補充文字符號規(guī)則：1）在不違背國家標準文字符號編制原則的條件下，可采用國家標準中規(guī)定的電氣文字符號。2）在優(yōu)先采用基本和輔助文字符號的前提下，可補充國家標準中未列出的雙字母文字符號和輔助文字符號。3）使用文字符號時，應按電氣名詞術(shù)語國家標準或?qū)I(yè)技術(shù)標準中規(guī)定的英文術(shù)語縮寫而成。4）基本文字符號不得超過兩位字母，輔助文字符號一般不超過三位字母。文字符號采用拉丁字母大寫正體字，且拉丁字母中“I”和“O”不允許單獨作為文字符號使用。3．主電路各接點標記三相交流電源引入線采用L1、L2、L3標記。電源開關(guān)之后的三相交流電源主電路分別按U、V、W順序標記。分級三相交流電源主電路采用三相文字代號U、V、W的前邊加上阿拉伯數(shù)字1、2、3等來標記，如1U、1V、1W；2U、2V、2W等。各電動機分支電路各接點標記采用三相文字代號后面加數(shù)字來表示，數(shù)字中的個位數(shù)表示電動機代號，十位數(shù)字表示該支路各接點的代號，從上到下按數(shù)值大小順序標記。如U11表示M1電動機的第一相的第一個接點代號，U21為第一相的第二個接點代號，以此類推。電動機繞組首端分別用U1、V1、W1標記，尾端分別用U1＇、V1＇、W1＇標記。雙繞組的中點則用U1＂、V1＂、W1＂標記。控制電路采用阿拉伯數(shù)字編號，一般由三位或三位以下的數(shù)字組成。標注方法按“等電位”原則進行，在垂直繪制的電路中，標號順序一般由上而下編號，凡是被線圈、繞組、觸點或電阻、電容等元件所間隔的線段，都應標以不同的電路標號。二、電氣線路圖種類電氣控制系統(tǒng)圖包括電氣原理圖和電氣安裝圖（電器安裝圖、互連圖）等。１．電氣原理圖用圖形符號和項目代號表示電路各個電器元件連接關(guān)系和電氣工作原理的圖稱為電氣原理圖，電氣原理圖并不表示電器元件的實際大小和位置。電氣原理圖按規(guī)定的圖形符號、文字符號和回路標號進行繪制，其繪制原則為：1）理圖上的動力電路、控制電路和信號電路應分開繪出。2）電源電路一般繪制成水平線，標出各個電源的電壓值、極性或頻率及相數(shù)。3）動力裝置（電動機）主電路及其保護電器支路用垂直線繪制在圖的左側(cè)，控制電路用垂直線繪制在圖面的右側(cè)，同一電器的各元件采用同一文字符號表明。4）所有電路元件的圖形符號均按電器未通電和不受外力作用時的狀態(tài)繪制。當圖形垂直放置時常開動觸點在垂線左側(cè)，常閉動觸點在垂線右側(cè)（即左開右閉）；當圖形水平放置時常開動觸點在水平線下方，常閉動觸點在水平線上方（即上閉下開）。5）具有循環(huán)運動的機械設備，應在電路原理圖上繪出工作循環(huán)圖。轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)等應繪出動作程序及動作位置示意圖表。6）由若干元件組成的具有特定功能的環(huán)節(jié)，可用虛線框括起來，并標注出環(huán)節(jié)的主要作用，如速度調(diào)節(jié)器、電流繼電器等。7）對于外購的成套電氣裝置，如穩(wěn)壓電源、電子放大器、晶體管時間繼電器等，應將其詳細電路與參數(shù)繪在電氣原理圖上。8）全部電機、電器元件的型號、文字符號、用途、數(shù)量、額定技術(shù)數(shù)據(jù)，均應填寫在元件明細表內(nèi)。9）圖中自左向右或自上而下表示操作順序，并盡可能減少線條和避免線條交叉。10）將圖分成若干圖區(qū)，上方為功能區(qū)，表示電路的用途和作用，下方為圖號區(qū)。在繼電器、接觸器線圈下方列有觸點表以說明線圈和觸點的從屬關(guān)系。GB/T4728.1—2018電氣簡圖用圖形符號第1部分：一般符號GB/T4728.2—2018電氣簡圖用圖形符號第2部分：符號要素、限定符號和其他常用符號GB/T4728.6—2008電氣簡圖用圖形符號第6部分：電能的發(fā)生與轉(zhuǎn)換2．電氣安裝圖電氣安裝圖用來表示電器控制系統(tǒng)中各電器元件的實際位置和接線情況。它有電器位置圖和互連圖兩部分。1）電器位置圖電器位置圖詳細繪制出電器元件安裝位置。CW6132型車床電器位置圖圖CW6132型車床電氣控制互連圖圖中各電器代號應與有關(guān)電路圖和電器清單上的所有元器件代號相同，圖中不需標注尺寸。如CW6132型普通車床電器位置圖。2）電氣互連圖電器互連圖用來表明電器設備各單元之間的接線關(guān)系。它清楚地表明了電器設備外部元件的相對位置及它們之間的電氣連接，是實際安裝接線的依據(jù)，在具體施工和檢修中能夠起到電器原理圖所起不到的作用，在生產(chǎn)現(xiàn)場得到廣泛的應用。繪制電氣互連圖的原則是：（1）外部單元同一電器的各部件畫在一起，其布置盡可能符合電器實際情況。（2）各電器元件的圖形符號、文字符號和回路標記均與電氣原理圖保持一致。（3）不在同一控制箱和同一配電盤上的各電器元件的連接，必須經(jīng)接線端子板進行?；ミB圖中的電氣互連關(guān)系用線束表示，連接導線應注明導線規(guī)格（數(shù)量、截面積），一般不表示實際走線途徑，施工時由操作者根據(jù)實際情況選擇最佳走線方式。（4）對于外部連接線應在圖上或用接線表表示清楚，并注明電源的引入點?？偨Y(jié):1.三相異步電動機的主電路、輔助電路繪圖規(guī)則；2.原理圖中圖形符號、文字符號、接線標記原則；3.原理圖、接線圖、位置圖的分析。課外拓展查閱GB/T4728.1—2018電氣簡圖用圖形符號第1部分：一般符號；GB/T4728.2—2018電氣簡圖用圖形符號第2部分：符號要素、限定符號和其他常用符號；GB/T4728.6—2008電氣簡圖用圖形符號第6部分：電能的發(fā)生與轉(zhuǎn)換。瀏覽相關(guān)資源，完成相關(guān)作業(yè)或任務，鞏固學習成果，提升綜合素養(yǎng)。電機拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第6章電氣控制電路的基本控制環(huán)節(jié)6.2三相異步電動機全壓起動控制電路---點動與連續(xù)控制電路授課時數(shù)2授課形式教學目標①掌握三相異步電動機的點動、連續(xù)控制工作原理。②能設計簡單的三相異步電動機點動和連續(xù)控制電路。③尊重標準，認真學習，提高學生對三相異步電機點動和連續(xù)控制電路的分析和設計能力。教學重點難點三相異步電動機點動、連續(xù)控制電氣原理圖的繪制和分析方法。自鎖在三相異步電動機連續(xù)控制電路中的作用。教學內(nèi)容一、點動正轉(zhuǎn)控制線路1.手動正轉(zhuǎn)控制線路三相異步電動機可以手動控制，是指用手動電器進行電動機直接起動操作?？梢允褂玫氖謩与娖饔械堕_關(guān)、空氣斷路器等。當采用膠殼式開關(guān)控制時,電動機的最大功率不要超過5.5kW;若采用鐵殼式開關(guān)控制,由于其電流容量大、動作迅速以及觸點裝有滅弧機構(gòu)等特點,因此可控制28kW以下的電動機直接起動。斷路器除可手動操作外,還具有自動跳閘保護功能。斷路器若帶有過流脫扣器和熱脫扣器,用以對電路進行短路和過載保護。2.點動正轉(zhuǎn)控制電路（1）主電路主電路由電動機以及與它相連接的電器元件(如組合開關(guān)、接觸器的主觸頭、熱繼電器的熱元件和熔斷器等)組成。主電路通過的電流是電動機的工作電流,其電流較大。（2）輔助電路輔助電路一般包括控制主電路工作狀態(tài)的控制電路;提供機床設備局部照明的照明電路;顯示主電路工作狀態(tài)的指示電路;起過載、短路保護的保護電路等。它通常由主令電器的觸頭、接觸器線圈及輔助觸頭、繼電器線圈及觸頭、熱繼電器的觸頭、指示燈和照明燈等組成。輔助電路中通過的電流較小。（3）點動控制電路：點動控制是指按下按鈕時,電動機就通電運轉(zhuǎn);松開按鈕時電動機就斷電停止的電器控制。3.點動控制電路的電路分析（1）分析電氣控制原理圖時,先分析主電路,再分析輔助電路。①分析主電路時，首先要弄清主電路中有幾個電動機，明確各電動機所擔當?shù)娜蝿眨蝗缓笈甯麟妱訖C與控制元件(如接觸器等)的對應關(guān)系；最后弄清主電路中其它元件(如刀開關(guān)、熱繼電器的熱元件和熔斷器等)所起的作用。②分析輔助電路時，先看電源，再順次看各條回路，析各回路元件的工作狀況，進而弄清輔助電路的工作原理。其中控制電路要分析出對電動機的啟動停止的過程。（2）點動控制電路的工作原理:合上電源開關(guān)QS→按下按鈕SB,其動合觸點閉合→接觸器KM線圈通電,產(chǎn)生磁場→主電路中的主觸點閉合,電動機得電而運轉(zhuǎn);松開按鈕SB,其動合觸點斷開(在復位彈簧作用下自動復位)→KM線圈失電,磁場消失→主電路中得主觸點斷開(在復位彈簧作用下自動復位),電動機斷電而停止運轉(zhuǎn)。FU1對整個電路起短路保護或嚴重的過載保護,FU2對控制電路起短路保護或嚴重的過載保護。二、三相異步電動機的連續(xù)控制1.連續(xù)控制電路的自鎖作用（1）電動機的連續(xù)運轉(zhuǎn)控制是相對點動控制而言的,它是指在按下起動按鈕起動電動機后,松開按鈕,電動機仍能通電連續(xù)運轉(zhuǎn)。（2）將接觸器的一對常開輔助觸點與啟動按鈕并聯(lián)，當松開啟動按鈕，動合的接觸器輔助常開觸點就為自己的線圈提供了一條長期得電的線路，可以保持接觸器線圈長期得電，這種用自己的常開觸點保持自己線圈得電的作用稱為自保，也稱為自鎖，這對輔助常開觸點稱為自鎖觸點。（3）連續(xù)控制電路圖2.連續(xù)控制電路的電路分析（1）主電路分析：開關(guān)：引入電源熔斷器：短路保護接觸器的主觸點：控制，失壓、欠壓保護熱繼電器的發(fā)熱元件：過載保護（2）控制電路分析:常閉按鈕：停止按鈕常開按鈕：啟動按鈕接觸器的輔助常開觸點：自鎖接觸器的線圈：控制、保護熱繼電器的常閉觸點：過載保護=1\*GB3①起動過程:先合上電源開關(guān)QS,按下SB1→KM線圈得電→KM常開觸頭閉合KM主觸頭閉合電動機M起動連續(xù)運行當松開SB1常開觸頭復位后，因為接觸器KM的常開輔助觸頭閉合時已將SB1短接，控制電路仍保持接通，所以接觸器KM繼續(xù)得電，電動機M實現(xiàn)連續(xù)運轉(zhuǎn)。像這種當松開起動按鈕SB1后，接觸器KM通過自身常開觸頭而使線圈保持得電的作用叫做自鎖（或自保）。與起動按鈕SB1并聯(lián)起自鎖作用的常開觸頭叫自鎖觸頭（也稱自保觸頭）。=2\*GB3②停止過程:當松開SB2其常閉觸頭恢復閉合后，因接觸器KM的自鎖觸頭在切斷控制電路時已分斷，解除了自鎖，SB1也是分斷的，所以接觸器KM不能得電，電動機M也不會轉(zhuǎn)動。（3）電路的三種保護作用：=1\*GB3①短路保護：由熔斷器實現(xiàn)=2\*GB3②失壓、欠壓保護：由接觸器實現(xiàn)=3\*GB3③過載保護：由熱繼電器實現(xiàn)過載保護過程:當電動機過載,經(jīng)一定時間延時后,熱繼電器FR的動斷觸點斷開→切斷控制電路→接觸器KM線圈斷電→接觸器自鎖解除,同時主觸點切斷電源、電動機停車。三、既能點動又能連續(xù)的正轉(zhuǎn)控制電路機床設備在正常運行時，一般電動機都處于連續(xù)運行狀態(tài)。但在試車或調(diào)整刀具與工件的相對位置時，又需要電動機能點動控制，實現(xiàn)這種控制要求的線路是連續(xù)與點動混合控制的正轉(zhuǎn)控制線路。如圖所示。（a）是在接觸器自鎖正轉(zhuǎn)控制線路的基礎上，把手動開關(guān)SA串接在自鎖電路中實現(xiàn)的。顯然，當把SA閉合或打開時，就可實現(xiàn)電動機的連續(xù)或點動控制。（b）是在自鎖正轉(zhuǎn)控制線路的基礎上，增加了一個復合按鈕SB3來實現(xiàn)連續(xù)與點動混合控制的。線路的工作原理如下：先合上電源開關(guān)QS。１）連續(xù)控制：連續(xù)運轉(zhuǎn)的控制原理與圖6-6原理相同不再重復。２）點動控制總結(jié)：1.三相異步電動機的接觸器控制（主電路、輔助電路）；2.三相異步電動機的點動控制（電路的形成與原理圖分析）；3.三相異步電動機的連續(xù)控制（自鎖作用、原理圖分析）；4.三相異步電動機連續(xù)控制電路的三種保護作用。課外拓展利用仿真軟件學習三相異步電動機的連續(xù)控制電路組成與電路原理分析，瀏覽相關(guān)資源，完成相關(guān)作業(yè)或任務，鞏固學習成果，提升綜合素養(yǎng)。電機拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第6章電氣控制電路的基本控制環(huán)節(jié)6.2三相異步電動機全壓起動控制電路---順序和多地控制電路授課時數(shù)2授課形式教學目標①掌握三相異步電動機的順序控制和多地控制工作原理。②能設計簡單的三相異步電動機順序啟動逆序停止控制電路。會涉及多地控制電路。③尊重標準，認真學習，提高學生對三相異步電機順序控制和多地控制電路的分析和設計能力。教學重點難點三相異步電動機順序啟動逆序停止控制電路，多地控制電路電氣原理圖的繪制和分析方法?；ユi在三相異步電動機順序控制電路中的作用。教學內(nèi)容由磨床中砂輪電動機和冷卻泵電動機工作工程說明順序控制的工程應用和要求。一、順序控制線路1.主電路實現(xiàn)順序控制主電路實現(xiàn)電動機順序控制的線路特點是，M2的主電路接在KM1主觸頭的下面。電動機M1和M2分別通過接觸器KM1和KM2來控制，KM2的主觸頭接在KM1主觸頭的下面，這就保證了當KM1主觸頭閉合，M1起動后，M2才能起動。線路的工作原理為：按下SB1，KM1線圈得電吸合并自鎖，M1起動，此后，按下SB2，KM2才能吸合并自鎖，M2起動。停止時，按下SB3，KM1、KM2斷電，M1、M2同時停轉(zhuǎn)。2.控制電路實現(xiàn)順序控制控制電路實現(xiàn)電動機順序控制的電路中圖（a）所示控制線路的特點是：KM2的線圈接在KM1自鎖觸頭后面，這就保證了M1起動后，M2才能起動的順序控制要求。圖（b）所示控制電路的特點是：在KM2的線圈回路中串接了KM1的常開觸頭。顯然，KM1不吸合，即使按下SB2，KM2也不能吸合，這就保證了只有M1電機起動后，M2電機才能起動。停止按鈕SB3控制兩臺電動機同時停止，停止按鈕SB4控制M2電動機的單獨停止。圖（c）所示控制電路的特點是：在圖（b）中的SB3按鈕兩端并聯(lián)了KM2的常開觸頭，從而實現(xiàn)了M1起動后，M2才能起動，而M2停止后，M1才能停止的控制要求，即M1、M2是順序起動，逆序停止。3.動畫演示順序啟動控制電路二、多地控制線路能在兩地或多地控制同一臺電動機的控制方式叫電動機的多地控制。兩地控制的控制線路。其中SB1、SB3為安裝在甲地的起動按鈕和停止按鈕，SB2、SB4為安裝在乙地的起動按鈕和停止按鈕。線路的特點是：起動按鈕應并聯(lián)接在一起，停止按鈕應串聯(lián)接在一起。這樣就可以分別在甲、乙兩地控制同一臺電動機，達到操作方便的目的。對于三地或多地控制，只要將各地的起動按鈕并聯(lián)、停止按鈕串聯(lián)即可實現(xiàn)。動畫演示三地控制電路總結(jié)：1.三相異步電動機的順序啟動、逆序停止電路工作原理，三相異步電動機的多地控制電路工作原理；2.三相異步電動機的順序控制（互鎖作用）和多地控制；3.三相異步電動機的順序啟動、逆序停止控制電路（原理圖分析）。課外拓展利用仿真軟件學習三相異步電動機的順序控制和多地控制電路組成與電路原理分析，瀏覽相關(guān)資源，完成相關(guān)作業(yè)或任務，鞏固學習成果，提升綜合素養(yǎng)。電機拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第6章電氣控制電路的基本控制環(huán)節(jié)6.2三相異步電動機全壓起動控制電路---可逆旋轉(zhuǎn)控制電路授課時數(shù)2授課形式教學目標①掌握三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制工作原理。②能設計簡單的三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制控制電路。③尊重標準，認真學習，提高學生對三相異步電機正反轉(zhuǎn)控制控制電路的分析和設計能力。教學重點難點三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電氣原理圖的繪制和分析方法。互鎖在三相異步電動機連續(xù)控制電路中的作用。教學內(nèi)容電梯的升降，自動門的開關(guān)，起重機的起落等等，都要靠電動機的正反轉(zhuǎn)去實現(xiàn)。一、三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路1.按鈕控制的正反轉(zhuǎn)控制電路圖（a）為按鈕控制的正反轉(zhuǎn)控制電路，其中KM1、KM2分別控制電動機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。按下起動按鈕SB1或SB2，此時KM1或KM2得電吸合，主觸頭閉合并自鎖，電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。按下停止按鈕SB3，電動停止轉(zhuǎn)動。該電路的缺點是：若電動機正在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，此時若按下反轉(zhuǎn)起動按鈕SB2或正轉(zhuǎn)起動按鈕SB1，KM1與KM2將同時得電主觸頭閉合，會造成電源兩相短路。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，可采用聯(lián)鎖的方法來解決。聯(lián)鎖的方法有兩種；一種是接觸器聯(lián)鎖，將KM1、KM2的常閉觸點分別串接在對方線圈電路中形成相互制約的控制；另一種是按鈕聯(lián)鎖，采用復合按鈕，將SB1、SB2的常閉觸點分別串接在對方的線圈電路中形成相互制約的控制。2.接觸器互鎖的三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路圖（b）是接觸器聯(lián)鎖的正反轉(zhuǎn)控制電路，線路的工作原理如下：合電源開關(guān)QS接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制電路的優(yōu)點是工作安全可靠，不會因接觸器主觸頭熔焊或接觸器銜鐵被雜物卡住使主觸頭不能打開而發(fā)生短路。缺點是操作不便，電動機由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，必須先按下停止按鈕后，才能按反轉(zhuǎn)起動按鈕，否則由于接觸器的聯(lián)鎖作用，不能實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。為克服此電路的缺點，可采用圖（c）接觸器、按鈕雙重互鎖正、反轉(zhuǎn)控制電路。3.接觸器、按鈕雙重互鎖正、反轉(zhuǎn)控制電路為了盡快縮短操作輔助時間,可以在接觸器聯(lián)鎖正、反轉(zhuǎn)控制電路中接觸器KM1、KM2的動斷觸點支路加上按鈕SB1、SB2的動斷觸點,形成按鈕、接觸器雙重聯(lián)鎖的正、反轉(zhuǎn)控制電路。SB1、SB2為復合按鈕,按下按鈕時,動斷觸點先斷開,經(jīng)過一段機械延時后(按鈕從起始位置至按到底的時間),動合觸點才接通,這樣就保證了接觸器KM1和KM2不會同時動作。（1）正向起動過程:合上電源開關(guān)QS→按下起動按鈕SB1,其動斷觸點先斷開,使KM2線圈不能得電,形成互鎖;然后SB1的動合觸點閉合→接觸器KM1線圈通電,產(chǎn)生磁場→KM1的動斷觸點斷開,使KM2線圈不能得電,形成雙重互鎖;同時KM1的主觸點閉合(電動機的電而全壓起動);同時KM1的動合輔助觸點閉合(形成自鎖,讓KM1線圈連續(xù)通電)?！砷_SB1,其動合觸點斷開,動斷觸點閉合(解除一重互鎖),為下一次起動作準備。（2）反向起動過程:按下起動按鈕SB2,其動斷觸點先斷開,使KM1線圈失電(形成互鎖),磁場消失,KM1的主觸點斷開,電動機失電而減速:然后KM1的動合輔助觸點斷開(解除自鎖);KM1的動斷輔助觸點閉合(解除自鎖,為反轉(zhuǎn)作準備);→SB2的動合觸點閉合→接觸器KM2線圈通電,產(chǎn)生磁場→KM2的動斷觸點斷開,使KM2線圈不能得電,形成雙重互鎖;同時KM2的主觸點閉合(電動機得另一相序的電而反向起動);同時KM2的動合輔助觸點閉合(形成自鎖,讓KM2線圈連續(xù)通電)?！砷_SB2,其動合觸點斷開,動斷觸點閉合(解除一重互鎖),為下一次起動作準備。（3）停止過程:按下停止按鈕SB3,其動斷觸點斷開→接觸器KM1或KM2線圈斷電,磁場消失→其輔助動合觸點斷開解除自鎖、主觸點斷開電源→電動機失電而停止?！砷_SB3,其動斷觸點閉合,為下一次起動作準備?！鷶嚅_QS。二、自動往復控制電路有些生產(chǎn)機械，如萬能銑床，要求工作臺在一定距離內(nèi)能自動往返，而自動往返通常是利用行程開關(guān)控制電動機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)工作臺的自動往返運動。圖（a）為工作臺自動往返運動的示意圖。圖中SQ1為左移轉(zhuǎn)右移的行程開關(guān)，SQ2為右移轉(zhuǎn)左移的行程開關(guān)。SQ3、SQ4F分別為左右極限保護用行程開關(guān)。圖（b）為工作臺自動往返行程控制線路，工作過程如下：按下起動按鈕SB1，KM1得電并自鎖，電動機正轉(zhuǎn)工作臺向左移動，當?shù)竭_左移預定位置后，擋鐵1壓下SQ1，SQ1常閉觸頭打開使KM1斷電，SQ1常開觸頭閉合使KM2得電，電動機由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)，工作臺向右移動。當?shù)竭_右移預定位置后，擋鐵2壓下SQ2，使KM2斷電，KM1得電，電動機由反轉(zhuǎn)變?yōu)檎D(zhuǎn)，工作臺向左移動。如此周而復始地自動往返工作。當按下停止按鈕SB3時，電動機停轉(zhuǎn)，工作臺停止移動。若因行程開關(guān)SQ1、SQ2失靈，則由極限保護行程開關(guān)SQ3、SQ4實現(xiàn)保護，避免運動部件因超出極限位置而發(fā)生事故?？偨Y(jié)：1.三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn)工作原理；2.三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn)控制（互鎖作用）；3.接觸器互鎖的三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn)控制電路（原理圖分析）；4.雙重互鎖的三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn)控制電路（工作特點、保護作用）。課外拓展利用仿真軟件學習三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)和自動往返控制電路組成與電路原理分析，瀏覽相關(guān)資源，完成相關(guān)作業(yè)或任務，鞏固學習成果，提升綜合素養(yǎng)。電機拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第6章電氣控制電路的基本控制環(huán)節(jié)6.3三相異步電動機減壓起動控制授課時數(shù)2授課形式教學目標①掌握掌握時間繼電器的功能，降壓起動控制功能的要求，星三角降壓起動控制電路。②能設計會分析降壓起動控制電路圖，會時間繼電器的接線控制控制電路。③尊重標準，認真學習，提高學生對三相異步電機減壓起動控制電路的分析和設計能力。教學重點難點三相異步電動機星-三角減壓起動控制電氣原理圖的繪制和分析方法。星--三角減壓起動主電路接線。教學內(nèi)容通常規(guī)定：電源容量在180kVA以上，電動機容量在7kW以下的三相異步電動機可采用直接起動。三相籠型異步電動機降壓起動的方法有：定子繞組串電阻（電抗）起動；自耦變壓器降壓起動；Y—△降壓起動；延邊三角形降壓起動等。降壓起動的實質(zhì)是，起動時減小加在電動機定子繞組上的電壓，以減小起動電流；而起動后再將電壓恢復到額定值，電動機進入正常工作狀態(tài)。一、定子串電阻起動控制線路１．定子串電阻降壓自動起動控制線路圖（a）為電動機定子繞組串電阻降壓自動起動控制線路。圖中SB1為起動按鈕，SB2為停止按鈕，R為起動電阻，KM1為電源接觸器，KM2為切除電阻用接觸器，KT為起動時間繼電器。電路的工作原理為：合上電源開關(guān)QS，按下起動按鈕SB1，KM1得電并自鎖，電動機定子繞組串入電阻R降壓起動，同時KT得電，經(jīng)延時后KT常開觸頭閉合，KM2得電主觸頭將起動電阻R短接，電動機進入全壓正常運行。該電路的缺點是，當電動機M全壓正常運行時，接觸器KM1和時間繼電器KT始終帶電工作，從而使能耗增加，電器壽命縮短，增加了出現(xiàn)故障的機率。而圖（b）所示線路就是針對上述線路的缺陷而改進的，該線路中的KM1和KT只作短時間的降壓起動用，待電動機全壓運行后就從線路中切除，從而延長了KM1和KT的使用壽命，節(jié)省了電能，提高了電路的可靠性。二、星形——三角形降壓起動控制線路星形——三角形（Y—△）降壓起動是指電動機起動時，把定子繞組接成星形，以降低起動電壓，減小起動電流；待電動機起動后，再把定子繞組改接成三角形，使電動機全壓運行。Y—△起動只能用于正常運行時為△形接法的電動機。１．按鈕、接觸器控制Y—△降壓起動控制線路圖（a）為按鈕、接觸器控制Y—△降壓起動控制線路，接觸器KM用于引入電源，接觸器KM2為Y形起動，接觸器KM3為△運行，SB1為起動按鈕，SB2為Y—△切換按鈕，SB3為停止按鈕。線路的工作原理為：按下起動按鈕SB1，KM1、KM2得電吸合，KM1自鎖，電動機星形起動，待電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，按下SB2，KM2斷電、KM3得電并自鎖，電動機轉(zhuǎn)換成三角形全壓運行。2．時間繼電器控制Y—△降壓起動控制線路圖（b）為時間繼電器自動控制Y—△降壓起動控制線路，該電路是在圖（a）的基礎上進行了改進，由時間繼電器KT代替手動按鈕SB2進行自動切換。電路的工作原理為：按下起動按鈕SB1，KM1、KM2得電吸合，電動機星形起動，同時KT也得電，經(jīng)延時后時間繼電器KT常閉觸頭打開，使得KM2斷電，常開觸頭閉合，使得KM3得電閉合并自鎖，電動機由星形切換成三角形正常運行。3.星-三角降壓起動控制線路工作過程仿真演示四、自耦變壓器降壓起動控制1．按鈕、接觸器控制自耦變壓器降壓起動控制線路引導學生自己分析控制電路原理2．時間繼電器控制自耦變壓器降壓起動控制線路引導學生自己分析控制電路原理總結(jié)：1.三相異步電動機的減壓起動工作原理；2.三相異步電動機的星-三角減壓起動控制（時間繼電器的作用）；3.星-三角減壓起動控制線路工作過程課外拓展利用仿真軟件學習三相異步電動機的星-三角減壓起動控制電路組成與電路原理分析，瀏覽相關(guān)資源，完成相關(guān)作業(yè)或任務，鞏固學習成果，提升綜合素養(yǎng)。電機拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第6章電氣控制電路的基本控制環(huán)節(jié)6.4三相繞線式異步電動機控制授課時數(shù)2授課形式教學目標①掌握三相繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動控制電路。②能設計會分析三相繞線式異步電動機起動控制電路圖，會時間原則和電流原則的接線控制電路。③尊重標準，認真學習，提高學生對三相異步電機減壓起動控制電路的分析和設計能力。教學重點難點三相繞線式異步電動機起動控制電氣原理圖的分析方法。教學內(nèi)容由水電站泄洪閘門提升為案例引入繞線式異步電動機起動。繞線異步電動機的優(yōu)點是可以在轉(zhuǎn)子繞組中串接電阻，從而達到減小起動電流、增大起動轉(zhuǎn)矩及平滑調(diào)速之目的。起動時，在轉(zhuǎn)子回路中串入三相起動變阻器，并把起動電阻調(diào)到最大值，以減小起動電流，增大起動轉(zhuǎn)矩。隨著電動機轉(zhuǎn)速的升高，起動電阻逐級減小。起動完畢后，起動電阻減小到零，轉(zhuǎn)子繞組被短接，電動機在額定狀態(tài)下運行。一、轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動控制線路１．按鈕操作控制線路轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動由按鈕操作的控制線路如圖所示。工作原理為：合上電源開關(guān)QS，按下SB1，KM得電吸合并自鎖，電動機串全部電阻起動，經(jīng)一定時間后，按下SB2，KM1得電吸合并自鎖，KM1主觸頭閉合切除第一級電阻R1，電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，經(jīng)一定時間后，按下SB3，KM2得電吸合并自鎖，KM2主觸頭閉合切除第二級電阻R2，電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，當電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，按下SB4，KM3得電吸合并自鎖，KM3主觸頭閉合切除全部電阻，起動結(jié)束電動機在額定轉(zhuǎn)速下正常運行。該線路的缺點是操作不便，在生產(chǎn)實際中常采用自動短接起動電阻的控制線路。2．時間原則控制繞線式電動機串電阻起動控制線路時間繼電器控制繞線式電動機串電阻起動控制線路中三個時間繼電器KT1、KT2、KT3分別控制三個接觸器KM1、KM2、KM3按順序依次吸合，自動切除轉(zhuǎn)子繞組中的三級電阻，與起動按鈕SB1串接的KM1、KM2、KM3三個常閉觸頭的作用是保證電動機在轉(zhuǎn)子繞組中接入全部起動電阻的條件下才能起動。若其中任何一個接觸器的主觸頭因熔焊或機械故障而沒有釋放時，電動機就不能起動。3．電流原則控制繞線式電動機串電阻起動控制線路電流繼電器自動控制繞線式電動機串電阻起動控制線路如圖所示。因根據(jù)電流大小進行控制故為電流原則控制，圖中KA1、KA2、KA3三個欠電流繼電器的線圈串接在轉(zhuǎn)子回路中，三個欠電流繼電器的吸合電流一樣，但釋放電流不同，KA1的釋放電流最大，KA2其次，KA3最小。當電動機剛起動時轉(zhuǎn)子電流最大，三個電流繼電器KA1、KA2、KA3都吸合，控制回路中的常閉觸頭都打開，接觸器KM1、KM2、KM3的線圈都不能得電吸合，主觸頭處于斷開狀態(tài)，全部起動電阻均串接在轉(zhuǎn)子繞組中。隨著電動機轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子電流在逐漸減小，當電流減小至KA1的釋放電流時，KA1首先釋放，其常閉觸頭復位，使接觸器KM1得電主觸頭閉合，切除第一級電阻R1。當R1被切除后，轉(zhuǎn)子電流重新增大，電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子電流又會減小，當減小至KA2的釋放電流時，KA2釋放，KA2的常閉觸頭復位，KM2線圈得電主觸頭閉合，第二級電阻R2被切除，如此繼續(xù)下去，直到全部電阻被切除，電動機起動完畢，進入正常運行狀態(tài)。中間繼電器KA的作用是保證電動機在轉(zhuǎn)子電路中接入全部電阻的情況下開始起動。因為剛開始起動時KA的常開觸頭切斷了KM1、KM2、KM3線圈回路，從而保證了起動時串入全部外接電阻。二、轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動控制線路繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻起動，使用的電器較多，控制線路復雜，而且起動過程中，電流和轉(zhuǎn)矩會突然增大，產(chǎn)生一定的電氣和機械沖擊。為了獲得較理想的機械特性，常采用轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動。頻敏變阻器是一個鐵心損耗很大的三相電抗器，是由鑄鐵板或鋼板疊成的三柱式鐵心，在每個鐵心上裝有一個線圈，線圈的一端與轉(zhuǎn)子繞組相連，另一端作星形連接。頻敏變阻器的等效阻抗的大小與頻率有關(guān)，電動機剛起動時，轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)子電流的頻率較高，相當于在轉(zhuǎn)子回路中串接一個阻抗很大的電抗器，隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子頻率逐漸降低，其等效阻抗自動減小，實現(xiàn)了平滑無級起動。1．電動機單向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動控制電路電動機單向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動控制電路如圖所示。圖（a）為主電路，KM為電源接觸器，KM1為短接頻敏變阻器用接觸器。圖（b）為控制電路，其工作原理為：按下SB1，KM得電吸合并自鎖，電動機串頻敏變阻器起動，同時KT得電吸合開始延時，當電動機起動完畢后，KT的延時常開觸頭閉合，KM1的電主觸頭閉合將頻敏變阻器短接，電動機正常運行。該電路的缺點是：當KM1的主觸頭熔焊或機械部分被卡死，電動機將直接起動，當KT線圈出現(xiàn)斷線故障時，KM1線圈將無法得電，電動機運行時頻敏變阻器不能被切除。為了克服上述缺點，可采用圖（c）所示控制電路，該電路操作時，按下SB1時間應稍長點，待KM常開觸點閉合后才可松開。KM為電源接觸器，KM線圈得電需在KT、KM1觸點工作正常條件下進行，若發(fā)生KT、KM1觸點粘連，KT線圈斷線等故障時，KM線圈將無法得電，從而避免了電動機直接起動和轉(zhuǎn)子長期串接頻敏變阻器的不正?，F(xiàn)象發(fā)生。2．電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器正反轉(zhuǎn)起動控制線路該電路的工作原理學生自行分析?？偨Y(jié)：1.三相繞線式異步電動機的起動工作原理；2.三相繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動控制（時間原則和電流原則電路）；3.三相繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動控制電路工作過程。課外拓展利用仿真軟件學習三相異步電動機的三相繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動控制電路組成與電路原理分析，瀏覽相關(guān)資源，完成相關(guān)作業(yè)或任務，鞏固學習成果，提升綜合素養(yǎng)。電機拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第6章電氣控制電路的基本控制環(huán)節(jié)6.4三相繞線式異步電動機控制授課時數(shù)2授課形式教學目標①掌握制動控制功能的要求，典型制動控制電路。②能設計會分析三相異步電動機制動控制電路圖，會時間原則和速度原則的接線控制電路。③尊重標準，認真學習，提高學生對三相異步電機制動控制電路的分析和設計能力。教學重點難點三相異步電動機制動控制電氣原理圖的分析方法。教學內(nèi)容電梯減速啟動到勻速運行，勻速運行到停止均有速度變化，精確停靠樓層要求有制動環(huán)節(jié)；水電站的閘門升降時停止，需要對電動機制動。案例引入三相繞線式異步電動機起動控制停機制動有兩種類型：一是機械制動，二是電氣制動。常用的電氣制動有反接制動和能耗制動，使電動機產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子原來轉(zhuǎn)動方向相反的力矩來進行制動。一、反接制動反接制動是利用改變電動機電源的相序，使定子繞組產(chǎn)生相反方向的旋轉(zhuǎn)磁場，因而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩的一種制動方法。1．單向反接制動的控制線路反接制動的關(guān)鍵在于電動機電源相序的改變，且當轉(zhuǎn)速下降接近于零時，能自動將電源切除。為此采用了速度繼電器來檢測電動機的速度變化。在120~3000r/min范圍內(nèi)速度繼電器觸頭動作，當轉(zhuǎn)速低于100r/min時，其觸頭復位。單向反接制動控制線路如圖所示，電動機正常運轉(zhuǎn)時，KM1通電吸合，KS的一對常開觸點閉合，為反接制動做準備。當按下停止按鈕SB1時，KM1斷電，電動機定子繞組脫離三相電源，但電動機因慣性仍以很高速度旋轉(zhuǎn)，KS原閉合的常開觸點仍保持閉合，當將SB1按到底，使SB1常開觸點閉合，KM2通電并自鎖，電動機定子串接電阻接上反序電源，電動機進入反接制動狀態(tài)。電動機轉(zhuǎn)速迅速下降，當電動機轉(zhuǎn)速接近100r/min時，KS常開觸點復位，KM2斷電，電動機斷電，反接制動結(jié)束。2．電動機可逆運行的反接制動控制線路學生自行分析具有反接制動電阻的正反向反接制動控制線路異步電動機在反接制動過程中，電網(wǎng)供給的電磁功率和拖動系統(tǒng)的機械功率全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱訖C轉(zhuǎn)子熱損耗，所以電動機在工作中應適當限制每小時反接制動次數(shù)。二、能耗制動能耗制動是電動機脫離三相交流電源后，結(jié)定子繞組加一直流電源，以產(chǎn)生靜止磁場，起阻止旋轉(zhuǎn)的作用，達到制動的目的。1．單向能耗制動控制1）按時間原則控制的單向運行能耗制動控制線路按時間原則進行能耗制動的控制線路如圖所示。KM1為單向運行接觸器，KM2為能耗制動接觸器，KT為時間繼電器，TC為整流變壓器，VC為橋式整流電路。KM1通電并自鎖電動機已單向正常運行后，若要停機。按下停止按鈕SB1，KM1斷電，電動機定子脫離三相交流電源；同時KM2通電并自鎖，將二相定子接入直流電源進行能耗制動，在KM2通電同時KT也通電。電動機在能耗制動作用下轉(zhuǎn)速迅速下降，當接近零時，KT延時時間到，其延時觸點動作，使KM2、KT相繼斷電，制動結(jié)束。該電路中，將KT常開瞬動觸點與KM2自鎖觸點串接，是考慮時間繼電器斷線或機械卡住致使觸點不能動作時，不致于使KM2長期通電，造成電動機定子長期通入直流電源。該線路具有手動控制能耗制動的能力，只要使停止按鈕SB1處于按下的狀態(tài)，電動機就能實現(xiàn)能耗制動。2）按速度原則控制的單向運行能耗制動控制線路速度原則控制的單向能耗制動控制線路如圖所示。該線路與按時間原則控制的單向運行能耗制動控制線路基本相同，僅是控制電路中取消了時間繼電器KT的線圈及其觸頭電路，在電動機軸伸端安裝了速度電器KS，并且用KS的常開觸頭取代了KT延時打開的常閉觸頭。這樣一來，電動機在剛剛脫離三相交流電源時，由于電動機轉(zhuǎn)子的慣性速度仍然很高，速度繼電器KS的常開觸頭仍然處于閉合狀態(tài)，所以接觸器KM2線圈能夠依靠SB1按鈕的按下通電自鎖。于是，兩相定子繞組獲得直流電源，電動機進入能耗制動。當電動機轉(zhuǎn)子的慣性速度接近零時，KS常開觸頭復位，接觸器KM2線圈斷電而釋放，能耗制動結(jié)束。2．電動機可逆運行能耗制動控制學生分析控制電路電動機可逆運行能耗制動也可以采用速度原則，用速度繼電器取代時間繼電器，同樣能達到制動目的。按時間原則控制的能耗制動，一般適用于負載轉(zhuǎn)速比較穩(wěn)定的生產(chǎn)機械上。對于對那些能夠通過傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)負載速度變換或者加工零件經(jīng)常更動的生產(chǎn)機械來說，采用速度原則控制的能耗制動則較為合適。3．單管能耗制動控制線路學生自行分析控制電路?？偨Y(jié)：1.典型制動控制電路工作原理；2.反接制動和能耗制動控制電路工作過程；3.速度繼電器的使用。課外拓展利用仿真軟件學習三相異步電動機制動控制電路組成與電路原理分析，瀏覽相關(guān)資源，完成相關(guān)作業(yè)或任務，鞏固學習成果，提升綜合素養(yǎng)。電機拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第6章電氣控制電路的基本控制環(huán)節(jié)6.6直流電動機控制授課時數(shù)2授課形式教學目標①掌握直流電動機啟/停/調(diào)速等控制功能的要求，典型控制電路。②能設計會分析直流電動機啟/停/調(diào)速等控制原理③尊重標準，認真學習，提高學生對直流電動機是/停/調(diào)速等控制原理的分析和設計能力。教學重點難點直流電動機啟/停/調(diào)速等控制電氣原理圖的分析方法。教學內(nèi)容直流電動機具有良好的起動、制動與調(diào)速性能，容易實現(xiàn)各種運行狀態(tài)的自動控制。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中直流拖動系統(tǒng)得到廣泛的應用，直流電動機的控制是電力拖動自動控制的重要組成部分。一、直流電動機起動控制直