三相异步电动机控制正反转电路设计报告.docx
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三相异步电动机控制正反转电路设计报告
姓名：
何群锋_
班级：
建环112
学号：
201151645223____
日期：
2013-6-8_
成绩：
_
目录
1、常用低压控制器与保护器的认识使用------------------------------------------------2
（1）刀闸开关------------------------------------------------------2
（2）熔断器--------------------------------------------------------2
（3）交流接触器------------------------------------------------------------------------------4
（4）热继电器---------------------------------------------------------------------------------4
（5）按钮----------------------------------------------------------5
（6）时间继电器----------------------------------------------------5
2、三相异步电动机正反转控制电路的设计---------------------------------------------7
3、三相异步电动机正反转控制电路的安装与验证------------------------------------8
4、总结------------------------------------------------------------------------------------------9
5、参考文献------------------------------------------------------------------------------------10
6、附录------------------------------------------------------------------------------------------11
（1）三相异步电动机控制正反转手工电路图------------------------------------------11
（2）三相异步电动机控制正反转实物连接图------------------------------------------12
三相异步电动机正反转设计报告
1.常用低压控制器与保护器的认识使用
（1）、刀闸开关：
是电力设备手动开关的一种，别名闸刀，一般多用于低压电，有单相刀闸和三相刀闸之分。
根据应用的不同有各种规格，一般都标注电压和电流，如220伏，16A,意思是适用于220伏电压，电流不超过16安培。
一般有瓷底座，塑料盖，铜件组成，上部为进线口，下部为出线口，中间设计有安装保险丝部位。
图1刀闸开关
（2）、熔断器：
熔断器是一种过电流保护器。
熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。
使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。
以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。
具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。
因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。
其工作原理是利用金属导体作为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的一种电器。
熔断器结构简单，使用方便，广泛用于电力系统、各种电工设备和家用电器中作为保护器件。
熔体额定电流不等于熔断器额定电流，
熔体额定电流按被保护设备的负荷电流选择，熔断器额定电流应大于熔体额定电流，与主电器配合确定。
熔断器主要由熔体、外壳和支座3部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。
熔体的材料、尺寸和形状决定了熔断特性。
熔体材料分为低熔点和高熔点两类。
低熔点材料如铅和铅合金，其熔点低容易熔断，由于其电阻率较大，故制成熔体的截面尺寸较大，熔断时产生的金属蒸气较多，只适用于低分断能力的熔断器。
高熔点材料如铜、银，其熔点高，不容易熔断，但由于其电阻率较低，可制成比低熔点熔体较小的截面尺寸，熔断时产生的金属蒸气少，适用于高分断能力的熔断器。
熔体的形状分为丝状和带状两种。
改变变截面的形状可显著改变熔断器的熔断特性。
熔断器具有反时延特性，即过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。
所以，在一定过载电流范围内，当电流恢复正常时，熔断器不会熔断，可继续使用。
熔断器有各种不同的熔断特性曲线，可以适用于不同类型保护对象的需要。
图2熔断器
（3）、交流接触器：
交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。
它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。
主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。
交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。
基本组成交流接触器主要有四部分组成:
（1）电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；
（2）触头系统,包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；（3）灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；（4）绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。
工作原理：
当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。
当线圈断电时,吸力消失,动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。
使用接法：
一:
一般三相接触器一共有8个点，三路输入，三路输出，还有是控制点两个。
输出和输入是对应的，很容易能看出来。
如果要加自锁的话，则还需要从输出点的一个端子将线接到控制点上面。
二:
首先应该知道交流接触器的原理。
他是用外界电源来加在线圈上，产生电磁场。
加电吸合，断电后接触点就断开。
知道原理后，你应该弄清楚外加电源的接点，也就是线圈的两个接点，一般在接触器的下部，并且各在一边。
其他的几路输入和输出一般在上部，一看就知道。
还要注意外加电源的电压是多少（220V或380V），一般都标得有。
并且注意接触点是常闭还是常开。
如果有自锁控制，根据原理理一下线路就可以了。
图3交流接触器
（4）、热继电器：
是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。
继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。
热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。
热继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。
热继电器的主要技术参数
额定电压：
热继电器能够正常工作的最高的电压值，一般为交流220V，380V，600V。
额定电流：
热继电器的额定电流主要是指通过热继电器的电流
额定频率：
一般而言，其额定频率按照45~62HZ设计。
整定电流范围：
整定电流的范围有本身的特性来决定。
它描述的是在一定的电流条件下热继电器的动作时间和电流的平方成正比。
热继电器的作用是：
主要用来对异步电动机进行过载保护，他的工作原理是过载电流通过热元件后，使双金属片加热弯曲去推动动作机构来带动触点动作，从而将电动机控制电路断开实现电动机断电停车，起到过载保护的作用。
鉴于双金属片受热弯曲过程中，热量的传递需要较长的时间，因此，热继电器不能用作短路保护，而只能用作过载保护热继电器的符号为FR。
图4热继电器
（5）、按钮：
是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。
工作原理：
按钮是一种人工控制的主令电器。
主要用来发布操作命令，接通或开断控制电路，控制机械与电气设备的运行。
按钮的工作原理很简单。
对于常开触头,在按钮未被按下前,电路是断开的,按下按钮后,常开触头被连通,电路也被接通；对于常闭触头，在按钮未被按下前，触头是闭合的，按下按钮后，触头被断开，电路也被分断。
由于控制电路工作的需要，一只按钮还可带有多对同时动作的触头。
按钮的用途很广，例如车床的起动与停机、正转与反转等；塔式吊车的起动，停止，上升，下降，前、后、左、右、慢速或快速运行等，都需要按钮控制。
图5按钮
（6）、时间继电器：
时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的自动开关装置。
它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型和其他型等。
综上所述了各种电器元件的作用和原理，在三相异步电动机正反转控制电路中，熔断器、热继电器、交流接触器都会保护整个电路的安全。
在整个电路中，交流接触器之间的串联会产生互锁和自锁的功能，从而实现了电路中只有一条路是通路的可能性。
工作原理：
时间继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电
器。
它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。
时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。
空气阻尼型时间继电器的延时范围大（有0.4～60s和0.4～180s两种），它结构简单，但准确度较低。
当线圈通电时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。
但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹，上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。
经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。
从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。
延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。
吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。
空气经出气孔被迅速排出。
图6时间继电器
2.三相异步电动机正反转控制电路的设计
图7三相异步电动机控制正反电路图
电路分析：
上图中是三相异步电动机正反转控制的主电路和继电器控制电路图，其中右侧的KM1和KM2分别是控制正转运行和反转运行的交流接触器，在右侧的控制电路中，SB2为正转按钮，SB3为反转按钮，当按下正转按钮SB2时，对应的KM1交流接触器得电吸合，其原理是，当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。
此时电路处于接通状态，电动机开始正转，按下SB1按钮，电路断开，电动机停止转动，同时因为没有电流，交流接触器吸力消失,动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。
同样的道理，当按下SB3按钮是，对应的KM2得电吸合，电动机开始反转。
在右边的控制电路中，分别将Y0和Y1的常闭触点分别与对方的线圈串联，可以使它们不会同时为ON状态，因此KM1和KM2的线圈不会同时通电，也就是说，当电动机在正转时，反转电路会自动断开，而在反转的时候，正转电路会断开，这种安全措施叫做“互锁”。
互锁的作用：
使正转接触器KMF和反转接触器KMR不能同时工作，避免主电路短路。
在左侧电路中，FR是热继电器，它是用于保护电路过载的，异步电动机长期严重过载后，经过一定的延时，热继电器的常闭触点断开，常闭触点闭合。
它的常闭触点与接触器的线圈串联，过载时接触器线圈断电，电机停止运行，起到了保护作用。
这种控制电路有个缺点，就是在正转过程中要求反转，必须先按停止按钮SB1，让互锁触点KM1闭合后，才能按反转按钮使电动机反转。
这会带来操作上的不方便和不人性化。
为了解决这个问题，在生产上常采用复式按钮和触点互锁的控制电路进行代替。
注意：
SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成电源两相短路。
3、三相异步电动机正反转控制电路的接线安装与验证
1、各种电器元件的参数、型号和使用表
序号
代号
名称
型号
规格
数量
1
M
三相异步电机
Y112M-4
4kW、380V、△接法、8.8A、1440r/min
1
2
QS
组合开关
HZ10-25/3
三极、25A
1
3
FU
熔断器
RL1-60/25
500V、60A、配熔体25A
3
4
KM1、KM2
接触器
CJ10-10
10A\线圈电压380V
2
5
FR
热继电器
JR16-20/3
三极、20A、整定电流8.8A
1
6
SB1-SB3
按钮
LA10-3H
保护式、380V、5A、按钮数3位
1
表一各种电器元件的参数、型号和使用表
2、接线步骤
（1）、先画出各个电子元件的简化图，标出每一个接口的意义，编好编号。
（2）、先确定主线部分，理清主要部分的连线方法。
按照一个方向进行连线。
（3）、在连好主要线路后接着连接控制电路的连线。
（4）、基本连好之后，对线路进行排查和检测。
观察是否存在不合理的连线方式，如果存在就选最短连线方式进行改进。
3、所用检测工具和检测方法
这次的实验中我们使用万能电表对电路的一部分进行检测。
先是将万能表调到测电阻的挡位，分别使用两支电笔对控制电路的电阻进行检测。
检测方法：
主要测的是控制电路的两端的电阻大小，因此存在互锁现象，所以可以分别测出控制电路在两种状态的电阻值，如果不是互锁那么电阻就会显示比单个电阻的值要小很多。
首先是将电笔的一支按住控制电路的一个入口，另外一个按在另外一个出口处。
关闭KM1的线圈测得一个电阻值是1.2千欧，然后开启KM1线圈关闭KM2线圈，测得电阻值为1.2千欧。
可见的确存在了互锁现象，这个控制电路没有问题。
3.总结
此次的实习是一次有挑战性实习。
本次实习的课题是“三相异步电动机正反转控制电路的设计与检验”，由课题中就能看出此次实习的主要目标就是正反转控制电路的设计与检验，分成了设计和检验两个大部分。
在到实验室我们拿到实验器材后，感觉无从下手，一是因为不知道这些电子元件代表电路图上的什么，二是因为不知道怎么布局会更加合理，三是因为对理论知识还不够娴熟。
这是我对这次实验的第一个困难时总结出的三点。
所以首先就要克服这三个困难，否则接下去的工作是无法进行的。
先是要复习学过的知识，对三相异步电动机的正反转机制要有深刻的了解，不能停留在仅仅是课本上的那些浅显的知识。
然后要学习怎么摆放那些电子元件使得能有最好的视觉效果和有最省的电线要求，这关系到运筹的运用，本人此次的作法是先接好线，然后检查哪里可以优化，再一一找出优化方案后，最终达到最优方案的办法，虽然很费时间和精力，但是还是省了不少的材料。
对电子元件的了解是排在第二位的，只有知道怎么使用才能去使用这个是显而易见的道理，每一个人都懂的。
我碰到的第二个困难就是接着线路的时候总是会弄混，在这么复杂的线当中，一下子就会变得很混乱，不知道接下去应该接那根线。
这个时候，我总结了一下，应该使用各种颜色的线进行连接。
实验室有黄色、蓝色和红色的线，那已经足够了。
因为线路是分成A、B、C三路线，我们大可以在工作面板上标好X-Y轴，然后从X的负轴到正轴分别接着红色、黄色、蓝色的电线，这样就比较方便分清楚接线接到哪里了。
而且看着会更加美观。
接线的时候也有很多的技巧，因为大部分用的都是硬质的电线，所以在接到接口处时需要弯折一下，这样会比较容易接入接口。
不过这个办法是以牺牲了一部分材料的浪费为代价的。
如果仅仅从材料方面来看，直接接线减少弯曲会是最经济的方法，而且美观不亚于弯曲过的接线法。
要是从操作简便方面来看的话，还是采用弯曲的办法会比较好，这样容易操作，而且省力。
第三个困难就是接线接好后的检测部分。
检测的时候总是会显示接线的错误，这个时候就不知道从何下手去发现到底是哪里不对。
本人的方法是，先检查可见的元件的接线规律，如果发现可见部分的线路都是正确的。
接下来就检查不可见的那部分接线是否正确。
不可见的部分主要就是SB按钮里面，因为那个按钮是装在按钮盒里面的，拆开后进行检查，检查无误后继续检测即可。
最后的一道工序就是对线路的美化工作，主要的就是对弯曲部分的矫正，该弯的地方就折成九十度，该直而不直的地方就用虎钳夹直。
接在接线板上面有多根平行线的时候，要用一个小的电线进行固定。
这次的实习让我感受到了接好一个电路的困难。
平时上课的时候弄懂的电路，在实际上去接线的时候是存在很多的问题的，需要我们用自己的智慧去解决这些实际的问题。
事实说明，实践是对理论的检验最好办法，实践也是检验一个人的能力的最好办法。
经过这次的实习，我学会了很多东西。
首先学会的就是三相异步电机正反转的电路的认识，然后就是对接线的各种方法的认识。
经过此次的实习，我希望老师在上课的时候应该多说一些实践上的心得，这样就能帮助学生在实习时克服很多的困难，增加学生的信心。
希望学校能够提供更多这样实习的机会，让我们实实在在学到一些本领。
4.参考文献
（1）、彭介华主编：
《电子技术课程设计指导》，高等教育出版社，2002年出版。
（2）、郑步生.Multisim2001电路设计及仿真入门与应用.电子工业出版社.2002（3）、朱力恒.电子技术仿真实验教程.电子工业出版社.2003
（4）扬志亮.Protel99SE电路原理图设计技术.西北工业大学出版社.2002
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