电器原理实验一三相异步电机的点动自锁与正反转控制.docx
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电器原理实验一三相异步电机的点动自锁与正反转控制
专业：
电气工程与自动化
姓名：
____
学号：
3120103969
日期：
2015.6
地点：
教二115
实验报告
课程名称：
电器原理指导老师：
_孙丹_______成绩：
__________________
实验名称：
三相异步电机的点动、自锁与正反转控制实验类型：
__同组学生姓名：
一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）
三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
一、实验目的和要求
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。
3．掌握三相异步电动机正反转的原理和方法，加深对电气控制系统各种保护、自锁、
互锁等环节的理解；
4．掌握接触器联锁正反转、按钮联锁正反转控制线路的不同接法，并熟悉在操作过程
中有哪些不同之处；
5．通过对三相鼠笼式异步电动机延时正反转控制线路的安装接线，掌握由电气原理图
接成实际操作电路的方法。
6．学会分析、排除继电--接触控制线路故障的方法.
二、实验内容和原理
1．继电接触控制在各类生产机械中获得广泛的应用，交流电动机继电接触控制电路的主要设备是交流接触器，其主要构造为：
（1）电磁系统─铁心、吸引线圈和短路环；
（2）触头系统─主触头和辅助触头，还可按吸引线圈得电前后触头的动作状态，分动合（常开）、动断（常闭）两类；
（3）消弧系统─在切断大电流的触头上装有灭弧罩以迅速切断电弧；
（4）接线端子，反作用弹簧等。
2．在控制回路中常采用接触器的辅助触头来实现自锁和互锁控制。
要求接触器线圈得电后能自动保持动作后的状态，这就是自锁，通常用接触器自身的动合触头与起动按钮相并联来实现，以达到电动机的长期运行，这一动合触头称为“自锁触头”。
使两个电器不能同时得电动作的控制，称为互锁控制，如为了避免正、反转两个接触器同时得电而造成三相电源短路事故，必须增设互锁控制环节。
为操作的方便，也为防止因接触器主触头长期大电流的烧蚀而偶发触头粘连后造成的三相电源短路事故，通常在具有正、反转控制的线路中采用既有接触器的动断辅助触头的电气互锁，又有复合按钮机械互锁的双重互锁的控制环节。
3.控制按钮通常用以短时通、断小电流的控制回路，以实现近、远距离控制电动机等执行部件的起、停或正、反转控制。
按钮是专供人工操作使用。
对于复合按钮，其触点的动作规律是：
当按下时，其动断触头先断，动合触头后合；当松手时，则动合触头先断，动断触头后合。
4.在电动机运行过程中，应对可能出现的故障进行保护。
采用熔断器作短路保护，当电动机或电器发生短路时，及时熔断熔体，达到保护线路、保护电源的目的。
熔体熔断时间与流过的电流关系称为熔断器的保护特性，这是选择熔体的主要依据。
采用热继电器实现过载保护，使电动机免受长期过载之危害。
其主要的技术指标是整定电流值，即电流超过此值的20％时，其动断触头应能在一定时间内断开，切断控制回路，动作后只能由人工进行复位。
5.在电气控制线路中，最常见的故障发生在接触器上。
接触器线圈的电压等级通常有220V和380V等，使用时必须认清，切勿疏忽，否则，电压过高易烧坏线圈，电压过低，吸力不够，不易吸合或吸合频繁，这不但会产生很大的噪声，也因磁路气隙增大，致使电流过大，也易烧坏线圈。
此外，在接触器铁心的部分端面嵌装有短路铜环，其作用是为了使铁心吸合牢靠，消除颤动与噪声，若发现短路环脱落或断裂现象，接触器将会产生很大的振动与噪声。
在三相鼠笼异步电机正反转控制线路中，通过相序的更换来改
变电动机的旋转方向。
本实验给出三种不同的正、反转控制线路，具有如下特点：
Ø电气互锁为了避免接触器KM1（正转）、KM2（反转）同时得电吸合造成三相电源短路，在KM1（KM2）线圈支路中串接有KM1（KM2）动断触头，它们保证了线路工作时KM1、KM2不会同时得电（如图2-4），以达到电气互锁目的。
Ø按钮联锁正反转控制除电气互锁外，可再采用复合按钮SB1与SB2组成的机械互锁环节（如图2-5），以求线路工作更加可靠。
Ø电气和机械双重互锁除电气互锁外，可再采用复合按钮SB1与SB2组成的机械互锁环节（如图2-6），以求线路工作更加可靠。
Ø延时正反转控制控制三相鼠笼式异步电动机可通过电子式时间继电器实现延时正反转控制（如图2-7）。
Ø线路具有短路、过载、失、欠压保护等功能。
三、主要仪器设备
序号
名称
数量
1
DT01电源主控制屏
1
2
三相鼠笼式异步电动机（D21
）1
3
D61继电接触控制挂箱
1
4
交流电压表
1
四、操作方法和实验步骤
三相鼠笼异步机接成△接法（线电压为220V），实验线路电源端接三相电源U、V、W。
1、点动控制
图2-1点动控制实验图
接好线路，经检查无误后，方可进行通电操作。
（1）开启控制屏电源总开关;
（2）按起动按钮SB1，对电动机M进行点动操作，比较按下SB1与松开SB1电动机和接触器的运行情况;
（3）实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路三相交流电源。
2、自锁控制
图2-2自锁控制电路图
按图2-2所示自锁线路进行接线，它与图2-1的不同点在于控制电路中多串联一只常闭按钮SB2，同时在SB1上并联1只接触器KM1的常开触头，它起自锁作用。
（1）按控制屏启动按钮，接通三相交流电源;图2-2自锁控制实验图
（2）按起动按钮SB1，松手后观察电动机M是否继续运转;
（3）按停止按钮SB2，松手后观察电动机M是否停止运转;
（4）按控制屏停止按钮，切断实验线路三相电源，拆除控制回路中自锁触头KM1，再接通三相电源，启动电动机，观察电动机及接触器的运转情况。
从而验证自锁触头的作用。
实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路的三相交流电源。
3、异步电机点动与自锁控制
图2-3既可点动又可自锁控制线路
（1）合上Q1接通三相交流220V电源；
（2）按下启动按钮SB2，松手后观察电机M是否继续运转；
（3）运转半分钟后按下SB3，然后松开，电机M是否停转；连续按下和松开SB3，观察此时属于什么控制状态；
（4）按下停止按钮SB1，松手后观察M是否停转。
4．接触器联锁的正反转控制线路
图2-4接触器联锁正反转控制实验图
（1）开启控制屏电源总开关，打开电源；
（2）按正向起动按钮SB1，观察电机转向和接触器运行情况；
（3）按反向起动按钮SB2，观察电动机和接触器的运行情况；
（4）按停止按钮SB3，观察电动机的转向和接触器运行情况；
（5）再按SB2，观察电动机的转向和接触器自锁和联锁触点的吸断情况；
（6）实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。
5、按钮联锁的正反转控制线路
图2-5按钮联锁的正反转控制线路
按图2-5接线，实验操作步骤如下：
（1）按控制屏启动按钮，接通三相交流电源；
（2）按正向起动按钮SB1，电动机正向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。
按停止按钮SB3，使电动机停转；
（3）按反向起动按钮SB2，电动机反向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。
按停止按钮SB3，使电动机停转。
实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。
6.三相异步电机带延时正反转控制
图2-7继电器控制正反转
（1）开启控制屏电源总开关；
（2）设置好时间继电器计数值，按下正向起动按钮SB1，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况；
（3）等待时间到，观察电机的转向，各触电点的吸合情况；
（4）按停止按钮SB3，观察电动机的转向和接触器运行情况；
（5）实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。
五、实验结果记录与分析
1、点动控制
按下SB1，主触点吸合，电机转动；松开SB1，主触点断开，电机减速并最终停下。
2、自锁控制
按下SB1，主触点吸合，电机转动，同时辅助触点KM1吸合；松开SB1，辅助触点依然吸合，因此主触点依然吸合，电机维持转动。
3、异步电机点动与自锁
按下SB2，主触点吸合，电机转动，同时辅助触点KM1吸合；松开SB2，KM1依然吸合，电机依然转动，自锁；按下SB3，控制主电路断开，然后松开，电机停转，点动。
4、接触器联锁的正反转控制线路
按下SB1，电机正向转动，KM1吸合，自锁；按下SB3，电机停止转动，KM1断开；按下SB2，电机反向转动，KM2吸合，自锁；按下SB3，电机停止转动，KM2断开。
5、按钮联锁的正反转控制线路
按下SB1，电机正转，KM1吸合，KM2断开，自锁；按下SB2，电机反转，KM1断开，KM2吸合，自锁；按下SB3，电机停止。
6、三相异步电机带延时正反转控制
设置时间继电器6s；按下SB1，数码管亮，KM1吸合，电机正转，数码管显示时间，
不断递增；当数码管显示到6s，时间继电器KT延时断开开关断开，KM1断开；KT延时吸合开关接通，KM2吸合，电机反转。
六、思考题
1．试比较点动控制线路与自锁控制线路从结构上主要有什么区别？
从功能上看主要区别是什么？
答：
结构上的区别在于自锁控制线路是在点动控制线路的基础上，启动按钮上并联一个辅助触点实现自锁；
功能上的区别在于采用自锁控制时，启动按钮按下并松开后，电机持续运转；采用点动控制时，启动按钮按下后，电机运转，松开后，电机停转；
2.交流接触器线圈的额定电压为220V，若误接到380V电源上会产生什么后果？
反之若接触器线圈电压为380V，而电源线电压为220V，其结果又如何？
答：
误接到380V电压上，电压过高，可能会烧毁线圈；同时触头吸力过大，造成器械损伤；
误接到220V电压上，可能会导致吸力不够，造成不易吸合，线圈的励磁电流很大，线圈发热严重，容易烧毁。
3.在主回路中，熔断器和热继电器热元件可否少用一只或两只？
熔断器和热继电器两者可否只采用其中一种就可起到短路和过载保护作用？
为什么？
答：
在主回路中，熔断器和热继电器热元件不可以少用一只或两只，因为少一只或两只会造成电机缺相烧毁。
熔断器和热继电器两者不可以只采用其中一种作为短路和过载保护，因为熔断器在动力
线路上熔断器只能作为短路保护。
平常过载的电流是比短路电流要小的，所以，在动力线路上必须装热继电器作为过载保护，防止线路过载时线路出现故障，这是针对动力负载的电流变化大而要求的。
如果在动力线路上只装熔断器，而熔断器是按照电动机启动时的启动电流计算出来的，故远远大于熔断器的长期不动作电流，电动机过载的时候不熔断，会烧坏电动机，所以电动机的电路上除了安装熔断器，还要装热继电器做过载保护。
另外，热继电器具有热惯性，热继电器不会受电动机短时过载电流冲击或短路电流的影响而瞬时动作，因而在使用热继电器进行过载保护的同时还必须设有短路保护。
并且选作短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热元件的额定电流。
4.图中各个电器如Q1、FU、KM1、FR、SB1、SB2、SB3各起什么作用?
已经使用了熔断器为何还要用热继电器?
已经有了开关Q1为何还要使用接触器KM1?
答：
各个电器起的作用：
Q1
接通、切断电源
FU
短路保护
KM1
继电接触器用以实现自锁等具体控制
FR
过载保护
SB1
电机停止开关
SB2
自锁控制开关
SB3
点动控制开关
熔断器在动力线路上熔断器只能作为短路保护。
平常过载的电流是比短路电流要小的，
所以，在动力线路上必须装热继电器作为过载保护，防止线路过载时线路出现故障，这是针对动力负载的电流变化大而要求的。
如果在动力线路上只装熔断器，而熔断器是按照电动机启动时的启动电流计算出来的，故远远大于熔断器的长期不动作电流，电动机过载的时候不熔断，会烧坏电动机，所以电动机的电路上除了安装熔断器，还要装热继电器做过载保护。
KM1主要实现电机运行状态的控制，而Q1主要用以接通与切断电源。
5.图2-2电路能否对电动机实现过流、短路、欠压和失压保护？
答：
短路用熔断器保护；过流用熔断器和热继电器保护；
失压、欠压保护：
启动按钮点动按下后，接触器线圈得电，接触器吸合，接触器常开辅
助触头闭合，并实现启动按钮的自锁，当接触器线圈回路失电后，接触器释放，此时即使控制回路再次得电，由于辅助触头已经断开，接触器不会吸合，这就是失压或欠压保护。
6.画出图2-1、2-2、2-3的工作原理流程图。
（1）图2-1工作原理流程图：
（2）图2-2工作原理流程图：
（3）图2-3工作原理流程图：
7.在电动机正、反转控制线路中，为什么必须保证两个接触器不能同时工作？
采用哪些措施可解决此问题，这些方法有何利弊，最佳方案是什么？
答：
两个断路器同时工作会发生两相短路；
解决方案是采用接触器互锁，或者机械互锁或者二者结合的双重互锁。
接触器互锁，在电路中将两个接触器的动断触点接入对方线圈回路中。
机械互锁，将（按钮）动断触点接入对方线圈回路中，这样只要按下按钮就自然切断了对方线圈回路从而实现互锁。
最佳方案是采用接触器互锁与机械互锁的双重互锁。
8.试分析图2-4、2-5、2-7各有什么特点?
并画出运行原理流程图。
（1）图2-4运行原理流程图：
（2）图2-5运行原理流程图：
（3）图2-7运行原理流程图：
9.图2-4、2-5虽然也能实现电动机正反转直接控制，但容易产生什么故障，为什么?
答：
图2-4利用的是电气互锁，在电路中将两个接触器的动断触点接入对方线圈回路中。
图2-5利用的是机械互锁，将（按钮）动断触点接入对方线圈回路中，这样只要按下按钮就自然切断了对方线圈回路从而实现互锁。
二者均是单重互锁，单重互锁电路在频繁正反切换工作中容易产生弧间短路，容易造成接触器主触点粘连。
10.接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用？
答：
均起到互锁的作用，可靠避免两条回路同时得电导致短路事故。
七、实验心得
本次实验是在学习《电气原理与应用》课程相关理论知识后进行的分析验证试验，即应用继电器、接触器、熔断器等器件搭建电机启停电路，达到按要求启停电机以及正反转电机的效果。
另外还依靠自锁、互锁方式优化电路，更好地实现了目标功能。
本次实验较为简单，但重在看懂和理解电路原理图，在理解电路图的基础上进行实验既能快速正确完成接线，又能验证对电机运动过程的理论分析，加深理解。
在进行电机正反转控制实验时，接好线路后按下启动按钮发现电机没有反应，检查后发现电源电压为零，重新加电压后，顺利完成实验。
因而足够细心也是必须的。
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