三相异步电动机的控制电路分析与制作
实验一-三相异步电动机点动和自锁控制线路
实验一三相异步电动机点动和自锁控制线路一、实验目的1、通过对三相异步电动机点动控制和自锁控制线路的实际安装接线，掌握由电气原理图变换成安装接线图的知识。
2、通过实验进一步加深理解点动控制和自锁控制的特点以及在机床控制中的应用。
二、实验设备三、实验方法实验前要检查控制屏左侧端面上的调压器旋钮须在零位。
开启“电源总开关”，按下启动按钮，旋转调压器旋钮将三相交流电源输出端U、V、W的线电压调到220V。
再按下控制屏上的“关”按钮以切断三相交流电源。
以后在实验接线之前都应如此。
1、三相异步电动机点动控制线路：按图1-1接线。
图中SB1、KM1选用D61-2上元器件，Q1、FU1、FU2 、FU3 、FU4选用D62-2上元器件，电机选用WDJ24（△/220V）。
接线时，先接主电路，它是从220V 三相交流电源的输出端U、V、W开始，经三刀开关Q1、熔断器FU1、FU2、FU3、接触器KM1主触点到电动机M的三个线端A、B、C的电路，用导线按顺序串联起来，有三路。
主电路经检查无误后，再接控制电路，从熔断器FU4插孔V开始，经按钮SB1常开、接触器KM1线圈到插孔W。
线接好，图1-1 点动控制线路经指导老师检查无误后，按下列步骤进行实验：(1)按下控制屏上“开”按钮；(2)先合Q1，接通三相交流220V电源；(3)按下启动按钮SB1，对电动机M进行点动操作，比较按下SB1和松开SB1时电动机M的运转情况。
2、三相异步电动机自锁控制线路：按下控制屏上的“关”按钮以切断三相交流电源。
按图1-2接线，图中SB1、SB2、KM1、FR1选用D61-2挂件，Q1、FU1、FU2 、FU3 、FU4选用D62-2挂件，电机选用WDJ24（△/220V）。
检查无误后，启动电源进行实验：(1) 合上开关Q1，接通三相交流220V电源；(2) 按下启动按钮SB2，松手后观察电动机M运转情况；(3) 按下停止按钮SB1，松手后观察电动机M运转情况。
三相异步电动机基本控制电路详解
改变相序
KM1
KM1
正常工作时，KM1通电，电 机正向运转，时间继电器（KT）
常开延时触头闭合。停车时，按 SB1，KM1断电， KM2通电， KT 断电延时，开始反接制动。延时
时间到，KT延时触头断开，电机 停止运转，反接制动结束。
2. 三相异步电动机反接制动控制(速度继电器)
KS：120～3000r/min 触点合 低于100r/min 触点断
KMF
SQa SQ2 KMR
FR
SQb
SB3
限位开 关用复合式 KMR 开关。正向 运行停车的 SQa 同时，自动 起动反向运 行；反之亦 然。
SQb
SQ1
KMF KMR
前进
后退
SQ2 SQa
电机
SQa
SQb SQ1
SQb
三. 三相异步电动机的制动控制电路
机械制动：
电磁抱闸
分通电制动和断电制动
电气制动
要求:电动机定子绕组特别设计(九个出线头)
原始状态
起动时定子绕组 一部分接成星形， 一部分接成三角形
起动结束后 换成三角形联结法 投入全电压
电源
KMY
KMY KMY
电源 起动时定子绕组
电源
一部分接成星形，
一部分接成三角形
原始状态
起动结束后
换成三角形联结法
投入全电压
电源 KM△
KM△
KM△
电源 起动时定子绕组
三相异步电动机基本控制电路
起动﹑停止控制电路 正﹑反转控制电路 电动机制动控制电路
一. 起动、停止控制电路、
直接起动 减压起动
1. 直接起动
供电变压器容量足够大 小容量笼型电动机
三相异步电动机控制电路原理图解(一)
三相异步电动机控制电路原理图解(一)电动机控制线路1控制原理：在图1电路中，当按一下三相异步电动机的控制按钮SB时，中间继电器K1线圈通电，3号线与6号线之间中间继电器K1的动断触点首先断开切断中间继电器K2线圈回路的（电源），然后4号线与5号线之间的动合触点闭合自锁，8号线与9号线之间中间继电器K1的动合触点闭合，接通接触器KM线圈的电源，接触器KM闭合并自锁，电动机M通电运转。
同时接触器KM在4号线与5号线之间动断触点断开，在6号线与7号线之间的动合触点闭合，为下一次按下控制按钮接通中间继电器K2做好准备。
松开控制按钮SB，中间继电器K1线圈失电释放，K1在4号线与5号线之间及8号线与9号线之间的动合触点，3号线与6号线之间和动断触点复位。
当再次按一下三相异步电动机的控制按钮SB时，中间继电器K2线圈通电，其在2号线与8号线之间及3号线与4号线之间的动断触点断开，接触器KM线圈失电，电动机M停止运转。
同时接触器KM在4号线与5号线之间动断触点复位闭合，在6号线与7号线之间及8号线与9号线之间的动合触点复位断开，为下一次起动电动机M做好准备。
电动机控制线路2控制原理在图5中，电动机按M1、M2的顺序起动;停止时，电动机按M2、M1的顺序停止。
即在起动时，只有当电动机M1起动运转后，电动机M2才能起动运转;在停止时，只有当电动机M2停止后电动机M1才能停止。
具体控制如下：按下电动机M1的起动按钮SB2，接触器KM1闭合并自锁，电动机M1起动运转，然后按下电动机M2的起动按钮SB4，接触器KM2闭合，电动机M2起动运转。
当需要电动机停止时，首先要按下电动机M2的停止按钮SB3，接触器KM2失电，5号线与7号线间接触器KM2的动合触点复位断开，再按下电动机M1的停止按钮SB1，接触器KM1才能失电，电动机M1才能停止转动。
三相异步电动机正反转控制电路
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演讲人
目录
01. 三相异步电动机正反转控制电路原理 02. 三相异步电动机正反转控制电路设计 03. 三相异步电动机正反转控制电路应用
三相异步电动机正 反转控制电路原理
正反转控制原理
02
控制电路：包括 按钮、接触器、 继电器、指示灯
等
03
保护电路：包括 熔断器、热继电 器、过流保护器
等
04
控制方式：包括 手动控制、自动 控制、远程控制
等
控制信号分析
控制信号来源：启动按钮、停 止按钮、方向按钮等
控制信号类型：开关量信号、 模拟量信号等
控制信号处理：通过PLC、继 电器等设备进行信号处理
控制信号输出：控制电动机的 正转、反转、停止等操作
三相异步电动机正 反转控制电路设计
设计原则
1
安全性：保证电路安全可靠， 防止触电、短路等事故发生
2
实用性：满足实际需求，实 现正反转控制功能
3
经济性：在满足功能需求的 前提下，尽量降低成本
4
可维护性：电路设计应便于 维护和维修，提高工作效率
设计步骤
01
正转控制：通过改变三相电、继电器等电气元件进行 控制
02
反转控制：通过改变三相电 源的相序，使电动机反转
04
保护措施：设置过载、短路、 缺相等保护装置，确保电动 机安全运行
控制电路组成
01
主电路：包括三 相异步电动机、 断路器、接触器、
热继电器等
STEP3
STEP4
设计思路：采 用双刀双掷开 关实现正反转 控制
三相异步电动机及控制电路（教案）
三相异步电动机及控制电路（教案）三相异步电动机的⼯作原理及控制电路三相异步电动机和其他电动机想⽐较，具有结构简单，制造⽅便、运⾏可靠、价格低廉等⼀系列优点，因此应⽤⼴泛。
三相异步电动机的原理和结构⼀、三相异步电动机的⼯作原理（⼀）、三相交流电机的旋转磁场1、旋转磁场的产⽣：三相交流电通给三相定⼦绕组（三个线圈彼此互隔1200分布在定⼦铁⼼内圆的圆周上）经过画图分析不同时间产⽣的磁场的位置，发现旋转磁场，并找出其特点2、旋转磁场的特点：⼤⼩不变，以⼀个转速向某⼀个⽅向旋转，这个转速把它命名为旋转磁场的同步转速n1n1=60 f / p （f为电源频率；p为磁极对数）3、思考：如何改变旋转磁场的⽅向⽅法：任意调换三相电源中的任意两根相线（交换两根相线即改变了三相电源的相序，从⽽可以改变旋转磁场的⽅向）（⼆）、三相异步电动机的⼯作原理1、分析⼯作原理：三相电通给定⼦绕组，产⽣旋转磁场，静⽌的转⼦相对于旋转磁场有⼀个相对的切割磁⼒线的运动，产⽣感应电动势，产⽣感应电流，转⼦绕组上有了电流，在磁场中会受到电磁⼒的作⽤，形成电磁转矩T，驱动转⼦旋转起来，实现了电能转换成机械能的⽬的。
2、体会“三相异步电动机”名称的由来：“三相”：三相电通⼊三相定⼦绕组“异步”：不同步，⾁眼看不见的旋转磁场转速n1 和看到的转⼦转速n2⼤⼩不同（⽅向相同），且n1 >n2“电动机”：最终实现了电能转换成机械能 3、简化模型：在三相异步电动机的⼯作原理中：给定⼦绕组通电，然后转⼦绕组通过电磁感应产⽣电，这⼀点与变压器相似（⼀次侧通电，⼆次侧感应出电），所以经常为了分析的⽅便将三相异步电动机的结构⽐作变压器，如右图：4、思考：如何改变转⼦旋转的⽅向⽅法：通过任意调换两相电流的相序，改变旋转磁场的⽅向，就改变了转⼦的旋转⽅向5、转差率 S=（n 1-n ）/n 1转⼦从静⽌开始运⾏，转差率S 是从1趋向于0（但不能等于0，0⼆、三相异步电动机的基本结构 1、三相异步电动机的结构基本结构：定⼦有定⼦铁⼼和定⼦绕组转⼦有转⼦铁⼼和转⼦绕组材料：铁⼼均由硅钢⽚叠压⽽成；转⼦绕组：可分为笼型和绕线型（其中笼型因结构简单等得到⼴泛应⽤）三、三相异步电动机的铭牌数据1、额定容量（功率）P N （单位：KW ）含义：指转轴上输出的机械功率表达式：机械功率=电动机的有功功率?电动机效率 2、额定电压U N （单位：V ）：加在定⼦绕组上的线电压3、额定电流IN（单位：A）：输⼊定⼦绕组的线电流4、额定转速n N （单位：r/min）5、额定频率f N（单位：HZ）：我国⼯频为50HZ6、绝缘等级7、接法：定⼦绕组有Y和△两种接法三相异步电动机的起动⼀、起动要求：1.应有⾜够⼤的起动转矩TS；2.在保证TS ⾜够⼤前提下，起动电流IS越⼩越好⼆、笼型异步电动机的起动（⼀）、直接起动（全压起动）1、分析过程：在起动瞬间n=0，切割旋转磁场的速度最快，所以产⽣的感应电动势和感应电流最⼤，相对应的定⼦绕组的起动电流过⼤，是额定电流（4-7）倍；2、存在问题：（1）起动电流过⼤，引起电⽹电压明显降低和电机发热（2）起动转矩由于磁通和功率因素低，所以起动转矩TS并不⼤，若低于负载转矩，则⽆法带动负载起动故⼀般直接起动只适⽤于⼩型的笼型异步电动机（与电源容量相⽐），可按经验公式来确定是否能直接起动（⼆）、笼型异步电动机的减压起动为了能安全起动，对笼型异步电动机实⾏减压起动1.定⼦串接电抗器或电阻的减压起动⽅法：起动时，电抗器或电阻接⼊定⼦电路；起动后，切除电抗器或电阻，进⾏正常运⾏特点：能耗较⼤，实际应⽤不多，不深⼊研究。
三相异步电动机点动控制电路工作原理分析
三相异步电动机点动控制电路工作原理分析
①点动控制电路的原理图由主电路和控制电路两部分组成。
三相控制电路由主电路和控制电路两部分组成：
主电路：电机与连接的部分电路。
其工作电流大，取决于电机容量。
控制电路：控制电器组成的部分电路，其工作电流小。
电气控制有以下几个特征：
（1）一般主电路画在左侧，控制电路画在右侧。
（2）同一电器的各部件（如线圈和触点）可以不画在一起，但文字符号相同。
（3）、的各触点为不通电时状态（常态）；各种刀开关为没有合闸状态、按钮、行程开关的触点为没有操作时状态（常态）。
主电路中电源开关qs起隔离电源的作用；熔断器fu1对主电路进行短路保护，主电路的接通和分断是由接触器km的三相主触点完成的。
由于点动控制，电动机运行的时间短，所以不设置过载保护。
控制电路中熔断器fu2做短路保护；常开按钮sb控制km电磁线圈的通断。
②电路的工作原理分析
起动：合上电源开关qs，引入三相电源，按下常开按钮sb，km 的线圈得电，使衔铁吸合，同时带动km的三对主触点闭合，电动机m接通电源起动运转。
停止：当需要电动机停转时，松开按钮sb，其常开触点恢复断开，交流接触器km的线圈失电，衔铁恢复断开，同时通过连动支架带动km的三对主触点恢复断开，电动机m失电停转。
三相异步电动机时间控制电路
三相异步电动机时间控制电路一、实验目的1.了解时间继电器在继电接触器控制系统中的应用。
2.了解时间继电器的类型、原理、符号和选用注意事项。
二、实验设备多功能电路装置，三相异步交流电动机。
三、实验原理1.时间继电器是一种利用电磁/电子技术实现触点延时接通或断开的自动控制电器，其种类很多，常用的有气囊式、电磁式、电动式和电子式等。
1）气囊式时间继电器。
其利用空气阻尼原理获得延时。
它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成，电磁系统为直动式双E型，触点结构借用LX5型微动开关，延时机构采用气囊式阻尼器。
它既具有由空气室中的气动机构带动的延时触点，也具有由电磁机构直接带动的瞬动触点，可以做成通电延时型，也可做成断电延时型。
电磁机构可以是直流的，也可以是交流的。
其成本低，但延时精度差，故障率较高。
2）直流电磁式时间继电器。
其利用电磁阻尼原理构成。
3）电动式时间继电器。
其利用电脉冲驱动微型电动机，再通过多级齿轮减速机构减速，类似钟表的原理构成，结构复杂，延时精度高，但现已很少生产。
4）电子式时间继电器。
其由晶体管或集成电路和电子元件等构成。
目前单片机控制的时间继电器也趋于普遍，一般采用石英晶体振荡器作时间基准，精度高；多级分频，延时范围广；体积小、耐冲击和耐振动，采用数字设定和数字显示，调节方便及寿命长等优点，所以其发展很快，应用广泛，已经成为时间继电器的主流。
电子式时间继电器的输出形式有两种∶有触点式和无触点式，前者是用晶体管驱动小型电磁式继电器，后者是采用晶体管或晶闸管输出。
时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。
时间继电器的线圈和触点的符号、类型如图1所示。
图1时间继电器的线圈和触点的符号、类型选用时间继电器时应注意∶其线圈（或电源）的电流种类和电压等级应与控制电路相同；按控制要求选择延时方式和触点类型；校核触点数量和容量。
2.本实验采用空气式时间继电器，它是利用空气阻尼作用而达到动作延时的目的。
三相异步电动机的基本控制电路分析
压保护等。
一、点动控制
QS FU
SB
QS FU
KM
KM
SB
KM
M 3～ （a）接线示意图
M 3～ （b）电气原理图
按下按钮SB，接 触器KM线圈通 电，衔铁吸合， 常开主触点接通， 电动机定子接入 三相电源起动运 转。松开按钮SB， 接触器KM线圈 断电，衔铁松开， 常开主触点断开， 电动机因断电而 停转。
同时具有电气联锁和机械联锁的正 反转控制电路
• 采用复式按钮，将SB1按钮的常闭触点串接
在KM2的线圈电路中；将SB2的常闭触点串 接在KMl的线圈电路中；这样，无论何时， 只要按下反转起动按钮，在KM2线圈通电之 前就首先使KM1断电，从而保证KM1和KM2 不同时通电；从反转到正转的情况也是一 样。这种由机械按钮实现的联锁也叫机械 联锁或按钮联锁，
动按钮。如果操作错误，将引起主回路电源短路。
FR SB3 SB1 KM 1 SB2 KM 2 KM 1 KM 2 KM 2 KM 1
带电气联锁的正反转控制电路 • 将接触器KM1的辅助常闭触点串入KM2的线
圈回路中，从而保证在KMl线圈通电时KM2 线圈回路总是断开的；将接触器KM2的辅助 常闭触点串入KM1的线圈回路中，从而保证 在KM2线圈通电时KMl线圈回路总是断开的。 这样接触器的辅助常闭触点KMl和KM2保证 了两个接触器线圈不能同时通电，这种控 制方式称为联锁或者互锁，这两个辅助常 开触点称为联锁或者互锁触点。
合上开关S，三相电源被 引入控制电路，但电动机 还不能起动。按下按钮SB， 接触器KM线圈通电，衔 铁吸合，常开主触点接通， 电动机定子接入三相电源 起动运转。松开按钮SB， 接触器KM线圈断电，衔 铁松开，常开主触点断开， 电动机因断电而停转。
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柄和绝缘底板等组成。
• 刀开关的种类很多。按极数（刀片数）分为单极、
双极和三极；按结构分为平板式和条架式；电路符
号QS
• 按操作方式分为直接手柄操作式、杠杆操作机构式
和电动操作机构式；按转换方向分为单投和双投等。 图5-6 刀开关的电路符号
• 刀开关一般与熔断器串联使用，以便在短路或过负
根据用途不同，接触器的触头分主触头和辅助
触头两种。辅助触头通过的电流较小，常接在
电动机的控制电路中；主触头能通过较大电流，
常接在电动机的主电路中。如CJl0-20型交流接 触器有三个常开主触头和四个辅助触头 (两个
接触器线圈
常开，两个常闭)。 当主触头断开时，其间
产生电弧，会烧坏触头，并使电路分断时间拉
iU Im sin t iV Im sin(t 1200 ) iW Im sin(t 1200 )
iA
A
ZX
iB C
Y
B
iC
（2）．旋转磁场的方向
旋转磁场的方向是由三相绕组中电流相序决定的，若想改 变旋转磁场的方向，只要改变通入定子绕组的电流相序， 即将三根电源线中的任意两根对调即可。这时，是一种自动开关，是电力拖动中主要的控制电器之一，它分 为直流和交流两类。其中，交流接触器常用来接通和断开 电动机或其他设备的主电路。图5-9是交流接触器的主要 结构图。接触器主要由电磁铁和触头两部分组成。它是利 用电磁铁的吸引力而动作的。当电磁线圈通电后，吸引山 字形动铁心 (上铁心)，而使常开触头闭合。
2．三相异步电动机的转动原理
1）．基本原理 为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实 验
(1)．演示实验：在装有手柄的蹄形磁铁的两极间放置一个闭 合导体，当转动手柄带动蹄形磁铁旋转时，将发现导体也跟 着旋；若改变磁铁的转向，则导体的转向也跟着改变。
(2)．现象解释：当磁铁旋转时，磁铁与闭合的导体发生相对 运动，鼠笼式导体切割磁力线而在其内部产生感应电动势和 感应电流。感应电流又使导体受到一个电磁力的作用，于是 导体就沿磁铁的旋转方向转动起来，这就是异步电动机的基 本原理。转子转动的方向和磁极旋转的方向相同。
触头额定电流有5、10、20、40、75、120A等
数种。
辅助触头---用于控制电 路
3）中间继电器
中间继电器的结构与接触器基本相同，只是 体积较小，触点较多，通常用来传递信号 和同时控制多个电路，也可以用来控制小 容量的电动机或其他执行元件。常用的中 间继电器有JZ7系列，触点的额定电流为5A， 选用时应考虑线圈的电压。
长，因此，必须采取灭弧措施。通常交流接触
器的触头都做成桥式结构，它有两个断点，以
降低触头断开时加在断点上的电压，使电弧容 主触头---用于主电路 易熄灭，同时各相间装有绝缘隔板，可防止短
路。在电流较大的接触器中还专门设有灭弧装
置。在选用接触器时，应注意它的额定电流、
线圈电压及触头数量等。CJl0系列接触器的主
荷时熔断器熔断而自动切断电路。
• 刀开关的额定电压通常为250V和500V，额定电流
在1500A以下。
• 考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应
如下选择：3~5倍异步电机额定电流
QS
电路符号
2）按钮
• 按钮常用于接通、断
开控制电路，它的结 构和电路符号
• 按钮上的触点分为常
开触点和常闭触点， 由于按钮的结构特点， 按钮只起发出“接通” 和“断开”信号的作 用
(3)．结论：欲使异步电动机旋转，必须有旋转的磁场和闭合 的转子绕组。
2）．旋转磁场 （1）．产生
下图表示最简单的三相定子绕组AX、BY、CZ，它 们在空间按互差1200的规律对称排列。并接成星形与三相 电源U、V、W相联。则三相定子绕组便通过三相对称电流： 随着电流在定子绕组中通过，在三相定子绕组中就会产生 旋转磁场(图5-4)。
4）热继电器 热继电器是用来保护电动机，使之免受长期过载危害的继电器。 热继电器是利用电流的热效应而动作的，它的工作原理如图5-11
所示。图中热元件是一段电阻不大的电阻丝，接在电动机的主电路中 的双金属片，由两种具有不同线膨胀系数的金属采用热和压力辗压而 成，亦可采用冷结合，其中，下层金属的膨胀系数大，上层的小。当 主电路中电流超过容许值，双金属片受热向上弯曲致使脱扣，扣板在 弹簧的拉力下将常闭触头断开。触头是接在电动机的控制电路中的， 控制电路断开使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。
i O
iA
iB
iC
120°
240°
ωt 360°
A
A
A
×
·
Y×
·Z Y
×Z
Y·
Z
× C
(a)
· BC ·
X ω t = 0°
(b)
·
X ω t = 120°
BC
(c)
×B ×
X ω t = 240°
二、常用低压控制电器
1．手动电器
1）刀开关
• 刀开关又叫闸刀开关，一般用于不频繁操作的低压
电路中，用作接通和切断电源，有时也用来控制小 容量电动机的直接起动与停机。
• 2．自动电器
• 1）熔断器熔断器主要作短路或过载保护用，串联
在被保护的线路中。线路正常工作时如同一根导线， 起通路作用；当线路短路或过载时熔断器熔断，起 到保护线路上其他电器设备的作用。
• 熔断器的结构有管式、磁插式、螺旋式、等几种。
其核心部分熔体（熔丝或熔片）是用电阻率较高的 易熔合金制成，如铅锡合金；或者是用截面积较小 的导体制成。
• 熔体额定电流的选择：
1．无冲击电流的场合（如电灯、电炉）； 图5-8 熔 断器的电路符号
2．一台电动机的熔体：熔体额定电流≥电动机的起动 电流÷2.5；如果电动机起动频繁，则为：熔体额定 电流≥电动机的起动电流÷(1.6~2)；
3．几台电动机合用的总熔体：熔体额定电流 =(1.5~2.5)×容量最大的电动机的额定电流+其余 电动机的额定电流之和。
课前复习
• 什么是交流电？ • 什么是三相交流电
新课导入
一、三相异步电动机 实现电能与机械能相互转换的电工设备总称 为电机。电机是利用电磁感应原理实现电 能与机械能的相互转换。把机械能转换成 电能的设备称为发电机，而把电能转换成 机械能的设备叫做电动机。
1．三相异步电动机的构造
三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转 子（旋转部分）。此外还有端盖、风扇等附属部分，