学习领域三.docx

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学习领域三

教师姓名

授课形式

讲授

授课时数

2（理论）+2（实训）

授课日期

2013.03.26

授课班级

12-9

授课项目及

任务名称

学习领域三三相交流电动机的基本控制

3.1直接启动三相交流电动机

教学目标

知识目标

1.初步认识常用低压电器的外观；

2．掌握常用低压电器的图形文字符号；

3．掌握常用低压电器的功能；

4．能够分析单台电动机直接启动、停止；

技能目标

具有连接、调试单台电动机点动线路的能力

教学重点

1.低压电器的图形文字符号。

2.分析电动机直接启动、控制电路。

3.判别各低压电器在电动机直接启动、控制线路中的作用。

教学难点

1.分析电动机直接启、停控制线路。

2.由电动机直接启、停控制原理图在实验室连接实物接线。

教学方法

教学手段

借助于多媒体课件展示常用的低压电器的图片，让学生认识低压电器结构、作用、安装及接线，分析三相交流电动机直接启动、停止的过程。

学时安排

理论：

1.常用的低压电器约45分钟；

2.分析三相交流电动机的直接启动、停止过程45分钟；

实验：

1.教学生认识并测试常用的低压电器约45分钟；

2.按照单个三相交流电动机的点动原理图进行连接线路图约45分钟；

教学条件

多媒体课件、三相交流电动机接线柜、万用表、十字螺丝刀、剥线钳、连接导线、U型接线端子、钳子、三相交流电动机。

检查方法

随堂提问检查，按效果计平时成绩。

教学后记

授课主要内容

任务引入

通过列举生活当中对电机的控制引入所学知识。

知识链接

3.1启动三相交流电动机

电动机的启动过程：

电机机转速从零上升到稳定运行的转速（额定转速）的过程。

确定电动机启动性能的两个重要因素

启动电流：

尽可能减小启动电流

启动转矩：

尽可能增大启动转矩

一、直接启动控制线路

直接启动：

直接将三相电源接入电动机的定子三相对称绕组中，又称为全压启动。

启动性能：

启动电流大，为额定电流的4-7倍。

启动转矩小，为额定转矩的0.8-1.5倍。

所以直接启动的启动性能较差！

只有小功率（小于10kw）电动机，或者大容量电动机的启动电流符合下列条件：

可采用直接启动。

直接启动线路：

只有一种电路保护（短路保护），

只能近程控制，不能实现远控。

二、电动机的几种保护

1、短路保护（最基本的保护）

熔断器

熔断器的文字图形符号

熔断器主要是由外壳和熔体组成，熔体是由低熔点的铅、锌、银铅合金构成。

外壳上的参数：

RL-15380v

15是指熔体的额定电流，等于电动机额定电流的1.5-2.5倍。

如果电动机通入的电流等于电动机额定电流的1.4倍，称为电动机处于过载状态。

所以熔断器只能实现短路保护，不能作过载保护！

2、过载保护

电动机的过载一般发生在下列情况：

三相缺相运行、欠压运行、长时间过负荷运行、间歇运行的电动机操作过于频繁、经常受起动电流的冲击、反接制动等。

线路中电流超过其额定电流，但不足以使熔断器熔断，电动机可以承受短时间的过载，但长期过载会损坏电动机。

线路中用热继电器（FR）实现过载保护。

热继电器的动作过程：

发热元件是双金属片

左边的热膨胀系数小，右边的热膨胀系数大。

受热时左边的金属片先变形，带动杠杆向左移动，使常闭触点断开，常开触点闭合。

由于发热元件变形需要一定的时间，所以热继电器是一个延时电器。

3、失压保护

电动机正在运行时电源电压突然消失，电动机停转。

在没有切除任何开关的情况下突然恢复电源电压，电动机控制线路不会自行启动。

按钮开关（SB）和交流接触器（KM）配合实现电动机控制线路的失压保护.

按钮开关

交流接触器KM是电动机控制线路的核心电器。

交流接触器的图形文字符号

交流接触器的工作过程

3、欠压保护

电动机正在运行时电源电压降低，电动机转速下降，电流增大，温度升高，长期运行将烧毁电动机。

用空气开关QS实现欠压保护，当电源电压低于额定值时，它会自动断开，切除电源电压。

三、交流电动机的用直接起动、停止控制线路

•读图说明

•自锁控制环节

是指交流接触器用自身带有的动合辅助触点，是自己的线圈保持通电状态的一种控制环节

•线路的保护环节

实训内容：

在实验室让学生认识一些低验电器，用万用表测量低压电器在常态下触点的通断性，认识实验柜上的按钮开关。

根据电动机直接启、停控制线路原理图，使动手连接实物，实现电动机的点动，启动和停止。

作业：

将学过的低压电文字图形符号各画三遍，将电动机的启动控制原理图画三遍。

教师姓名

授课形式

讲授

授课时数

2（理论）+2（实训）

授课日期

2013.04.02

授课班级

12-9

授课项目及

任务名称

电动机长动控制电路的安装接线

教学目标

知识目标

1.掌握三相交流电动机起保停原理图；

2．学会分析三相交流电动机起保停电路的工作过程及电路中的几个保护环节；

3．能够分析直接启动的线路实例；

技能目标

具有连接、调试单台电动机起保停线路的能力

教学重点

1.三相交流电动机起保停原理图。

2.起保停电路的工作过程及电路中的几个保护环节。

3.分析直接启动的线路实例。

教学难点

1.分析起保停电路的工作过程。

2.由电动机直接启、停控制原理图在实验室连接实物接线。

教学方法

教学手段

借助于多媒体课件展示常用的低压电器的图片，让学生认识起保停电路、工作过程、接线图，分析三相交流电动机直接启动实例的工作过程。

学时安排

理论：

1.分析起保停电路工作过程及电路中几个保护环节约45分钟；

2.分析三相交流电动机的直接启动实例的工作过程45分钟；

实验：

1.教学生认识起保停电路的接线图，连线的规范操作约45分钟；

2.按照单个电动机的长动原理图进行连接线路图约45分钟；

教学条件

多媒体课件、三相交流电动机接线柜、万用表、十字螺丝刀、剥线钳、连接导线、U型接线端子、钳子、三相交流电动机。

检查方法

随堂提问检查，按效果计平时成绩。

教学后记

授课主要内容

任务引入

通过列举生活当中对电机的控制引入所学知识。

知识链接

3.1直接启动三相交流电动机

一、直接启动控制线路

1、读图说明：

（1）主电路和辅助电路可以完全分开、独立绘制。

（2）同一种电器的不同部分，在机械结构上它们在一起，在电路中却有可能接在不同的回路中。

（3）阅读线路图时，先读带电动机的主电路，再读辅助电路。

2、自锁控制环节

是指交流接触器用自身带有的动合辅助触点，是自己的线圈保持通电状态的一种控制环节

3、线路的保护环节

（1）短路保护

当主电路或辅助控制电路发生过电流故障时，电路中的熔断器（FU）会迅速断开，同时切断两个回路中的电源，保证线路安全。

（2）失压保护：

电动机正常工作时，电源电压因某种原因消失，电动机将停转，在没有切除任何开关的情况下，突然恢复电源电压，此种控制线路不会自行启动，具有失压保护的功能。

按钮开关（SB）和交流接触器（KM）配合实现失压保护。

（3）欠压保护：

电动机运转时，电源电压降低引起电磁转矩下降，在所带负载转矩不变的情况下，转速下降，电动机电流增大，温度上升，长期运行，将会造成电机烧毁。

这时线路中的保护也是由主电路的空气开关（QS）实现的，当电源电压低于额定值时，它也能自动断开，切除电源。

控制电路中的交流接触器（KM）低于额定电压时也不会吸合，使电动机和电源断开，起到欠压保护的作用。

（4）过载保护：

电动机过载时，线路中的电流超过其额定电流，但不足以使熔断器熔断，而电动机短时的过载运行是可以承受的，长期的过载则会损坏电动机，线路中用专门的过载保护热继电器（FR）实现过载保护。

二、直接起动控制线路实例

电流继电器KA

电流继电器实质上是一种电磁式电流继电器，其特点是触头数量最多，在电路中起增加触头数量和起中间放大作用。

由于中间继电器只要求线圈电流为零时能可靠释放，对动作参数无要求，故电流继电器没有调节装置。

当其它继电器的触头对数和触头容量不够时，可借助电流继电器来扩大它们的触头数和触头容量。

电流继电器体积小，动作灵敏度高，一般不用于直接控制电路的负荷，用在控制电路中。

电流继电器的工作原理和接触器一样。

电流继电器的文字图形符号

案例一：

单线遥控水位的水泵电动机的控制线路

电路可以远控和近控，水泵电动机的主电路和控制按钮设在山沟的水泵旁，遥控开S2、电流继电器KA、事故信号灯HL1、音响报警电铃HA和运行指示灯HL2等设在山顶的工程控制值班室内。

电路的工作原理：

遥控时，转换开关S2置于远控位置，合上电源开关QS接通电源，水泵处以预备启动状态。

在控制端合上控制开关S1，使接触器的线圈KM通电，所有动合触点闭合，水泵运行抽水。

由于电流继电器的线圈同时获得电流，因此其动合触点闭合，动断触点断开，使遥控运行指示灯HL2点亮，指示灯HL1熄灭，在控制端可以监视水泵的运行状态。

停泵时，只需打开控制开关S1，则控制电路切断，接触器KM的线圈断电，主电路中的KM三对动合触点断开，切断交流电动机的电源，水泵停止抽水。

在运行过程中，如果水泵发生故障，如电动机过载，控制线路中热继电器的动断触点断开，接触器KM线圈断电，使水泵电动机停转。

而此时控制开关S1仍处于闭合状态，所以接通事故指示灯HL1和电铃HA的供电回路，发出灯光，音响报警信号，通知值班人员及时处理故障。

案例二：

电力变压器风冷控制电路

图中用文字符号ST1、ST2标示的是电接点温度计，把这种温度计安装在电力变压器上，一方面与普通温度计一样用于测量和显示变压器铁心的温度，另一方面与普通温度计不同之处在于当变压器铁芯温度超过设定值时，它要发出信号，即动合触点闭合。

从图中可以看出此电路有手动和自动两种控制方式。

当选择开关接在自动位置时，风扇电动机是否转动有接触器KM的三对动合主触点的状态决定，即由接触器的线圈KM是否通电决定。

当变压器的温度超过上限值55°C时，电接点温度计ST1的触点闭合，使接触器线圈KM通电，电动机启动运行，同时其动合辅助触点闭合，这个辅助触点是一个自锁触点，保证接触器线圈在一个温度范围内持续通电；另一个KM的动合触点闭合为电流继电器线圈KA通电做准备。

当变压器温度降低到45°C时，电接点温度计ST2的触点闭合，使电流继电器KA的线圈通电，其动断触点断开，使交流接触器线圈KM断电，其三对动合主触点、两对动合辅助触点均断开，风扇电动机停转。

温度超过下限值45°C时，ST2恢复常态，为下次交流电动机启动做准备。

当开关SA接入手动位时，交流接触器的线圈一直处于通电状态，风扇电动机不回受ST1、ST2的接通和断开的影响持续运转，这是需要变压器快速散热降温时使用。

在手动控制过程中，即使变压器的温度低于下限值45°C时，ST2闭合，使电流继电器是线圈通电，其动断辅助触点断开，导致接触器KM的线圈断电，风扇电动机停转，但也会使变压器的温度因电动机停转立刻升高超过下限值，导致ST2立刻恢复至断开的常态，接触器线圈又会马上通电，电动机随之继续运行。

实训内容：

在实验室让学生认识一些低验电器，用万用表测量低压电器在常态下触点的通断性，认识实验柜上的按钮开关。

根据电动机直接启、停控制线路原理图，使动手连接实物，实现电动机的长动，启动和停止。

作业：

3-3、3-4、3-5

教师姓名

授课形式

讲授

授课时数

2（理论）+2（实训）

授课日期

2013.04.09

授课班级

12-9

授课项目及

任务名称

学习领域三三相交流电动机的基本控制

3.2实现三相交流电动机转动方向的改变

教学目标

知识目标

1.掌握改变电动机转动方向的理论依据；

2．具有分析电动机正反转控制线路的能力；

3．掌握行程开关的文字图形符号及工作过程；

4．能够分析电动机正反转实例控制线路；

技能目标

具有连接、调试电动机正反转线路的能力

教学重点

1.分析电动机正反转控制线路。

2.在卷扬机控制电路中电磁抱闸的工作过程。

3.分析工作台自动循环控制电路。

教学难点

1.分析电动机正反转控制线路。

2.分析工作台自动循环控制电路。

教学方法

教学手段

借助于多媒体课件展示交流电动机正反转线路图，分析整个线路的工作过程及个低压电器的线路中的作用，分析三相交流电动机正反转线路的应用实例。

学时安排

理论：

1.分析交流电动机正反转线路约45分钟；

2.分析三相交流电动机正反转线路的应用实例45分钟；

实验：

1.教学生认识并测试常用的低压电器连线时应注意的细节约45分钟；

2.按照三相交流电动机正反转线路进行连接线路图约45分钟；

教学条件

多媒体课件、三相交流电动机接线柜、万用表、十字螺丝刀、剥线钳、连接导线、U型接线端子、钳子、三相交流电动机。

检查方法

随堂提问检查，按效果计平时成绩。

教学后记

授课主要内容

任务引入

通过列举生活当中电梯的工作过程引入所学知识。

知识链接

3.2实现三相交流电动机的转动方向的改变

一、改变电动机电源相序的方法

图3-30改变电源相序的方法

在实际操作中，只需要将接入定子绕组的三相电源的接线引线中任意两相互相交换一下就可以实现电动机转动方向的改变

二、改变电动机转动方向的控制线路

1.电动机正转启动控制

2.电动机反转启动控制

3.电动机的停止控制

4.电动机的保护控制

经分析该线路，电路无法实现电动机直接正反转

图3-31电动机正反转控制线路原理图

实现电动机直接正反转控制线路

图3-32电动机正反转控制线路原理图

在该图中将SB2和SB3换成复合按钮，注意按钮的连接位置，这样就可以实现电动机直接正反转控制。

三、电动机正反转控制线路的实例

案例1：

建筑工地卷扬机控制电路

卷扬机是以电动机作为动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。

图3-34一种卷扬机的外观

图3-35建筑工地卷扬机控制线路

案例2：

工作台自动循环电动机控制线路

图3-37X6036A型机床工作台与床身的结构示意图

行程开关

行程开关能够依据生产机械的行程发布命令，以控制其运动方向和行程长短。

若将行程开关安装于生产机械行程的终点处，用以限制其行程，则称为限位开关或终端开关。

其作用与按钮作用相同，区别在于它不是靠手指的按压而是利用生产机械运动部件的碰压使其触点动作，从而将机械信号转变为电信号，用以控制机械动作或用作程序控制，使运动机械按一定的位置或行程实现自动停止、反向运动、变速运动或自动往返运动。

行程开关按接触的性质可分为有触点式和无触点式。

有触点式按运动形式可分为直动式、微动式、滚轮式（旋转式），如图所示。

无触点式行程开关又称为接近开关。

（1）直动式：

直动式行程开关的动作原理与控制按钮相同，它的缺点是触头分合速度取决于生产机械的移动速度，当移动速度低于0.4m/min时，触头分断太慢，易受电弧烧蚀。

为此应采用盘形弹簧瞬时动作的滚轮式行程开关。

1-顶杆；2-复位弹簧；3-静触头；4-动触头；5-触头弹簧

（2）微动开关：

具有瞬时动作和微小行程的灵敏。

1-常开静触头；2-动触头；3-常闭静触头；4-推杆；5-弓簧片

（3）滚轮式行程开关

当物体压住行程开关的滚轮时，内部动断触点断开，动合触点闭合；当物体松开滚轮，其触点恢复常态。

工作台自动循环电动机控制线路原理图

实训内容：

在实验室教学生识别交流接触器上的常开辅助触点和常闭辅助触点，连接交流电动机正反转控制线路是的连线顺序，学会用万用表的欧姆档检测线路的导通性。

作业：

画电动机直接正反转控制线路并分析其工作过程

教师姓名

授课形式

讲授

授课时数

2（理论）+2（实训）

授课日期

2013.04.16

授课班级

12-9

授课项目及

任务名称

学习领域三三相交流电动机的基本控制

3.3改变交流电动机的转速

教学目标

知识目标

1.掌握三相交流电动机调速的两个性能指标；

2．掌握变频调速及其优缺点；

3．掌握变极调速的特点并学会分析4/2的双速电动机控制线路；

4.掌握时间继电器的图形文字符号和工作过程。

技能目标

具有连接、调试4/2的双速电动机控制线路的能力

教学重点

1.变频调速及其优缺点。

2.掌握变极调速的特点并学会分析4/2的双速电动机控制线路。

3.时间继电器的图形文字符号和工作过程。

教学难点

1.△-YY变换的变极调速。

2.分析4/2的双速电动机控制线路。

教学方法

教学手段

借助于多媒体课件展示电流继电器的外形，让学生认识其工作工程及在实操中的连接方式。

了解变频调速的特点和变极调速的特点，分析4/2的双速电动机控制线路的工作过程。

学时安排

理论：

1.讲解变频调速和变极调速约45分钟；

2.讲解时间继电器和分析4/2的双速电动机控制线路的工作过程45分钟；

实验：

1.教学生认识双速电动机、时间继电器的连接方式，及4/2的双速电动机控制线路、连线的规范操作约45分钟；

2.按照4/2的双速电动机控制线路进行连接线路图约45分钟；

教学条件

多媒体课件、三相交流电动机接线柜、万用表、十字螺丝刀、剥线钳、连接导线、U型接线端子、钳子、三相交流电动机。

检查方法

随堂提问检查，按效果计平时成绩。

教学后记

授课主要内容

任务引入

通过列举铣床工件有工进和快进的过程引入所学知识。

知识链接

3.3改变交流电动机的转速

一、调速性能

定义：

保持电动机负载不变，通过改变电动机运行时的参数，达到改变电动机转速的过程。

调速范围：

越大，调速性能越好。

调速稳定性：

电动机在所调需求转速值上稳定运行。

二、调速方法

电动机转速表达式

改变no:

变频调速、变极调速

改变s：

调压调速、串电阻调速

1、变频调速

定义：

通过改变交流电动机定子电源的频率来改变电动机的转速。

优点：

（1）调速范围大；

（2）无极调速；（3）稳定性好；（4）；运行效率高

缺点：

（1）技术上实现较复杂；

（2）技术成本高

2、变极调速

要改变改变n，就要先改变改变p，变换定子绕组的连接方法可以改变磁极对数。

最常用的方式是Y-YY变换和△-YY变换。

变极调速应注意以下问题：

①适用于笼型转子

②适用于有级调速的场合

③改变定子绕组的接线方式时要改变电源的相序

图3-41三角形-双星形变换的变极调速原理图

每相绕组两个绕组串联后，再将三相绕组接成三角形，绕组将产生4对磁极的旋转磁场，电动机低速运行。

每相绕组两个绕组并联后，再将三相绕组接成星形，称为双星形联结，绕组将产生2对磁极的旋转磁场，电动机高速运行。

图4-424/2极的双速交流异步电动机控制线路

时间继电器（KT）

当线圈接到输入信号，经过一段时间后其触点才动作的继电器。

按照其触点动作的时刻分为通电延时型和断电延时型。

通电延时时间继电器

图3-44通电延时时间继电器文字图形符号

线圈通电后，经过一段时间的延时，触点开始动作。

线圈断电后，触点立刻恢复常态。

断电延时时间继电器

图3-44断电延时时间继电器文字图形符号

线圈通电后，触点立刻动作。

线圈断电后，经过一段时间的延时，触点才恢复常态。

很多时间继电器还提供动合触点和动断触点，称为瞬动触点。

时间继电器在线路中的作用

图4-424/2极的双速交流异步电动机控制线路的辅助控制线路

SA置1，KM1通电，电动机低速运行。

SA置2，KT通电开始计时，瞬动触点闭合，当记时时间到，延时触点动作，使高速运行。

实现电动机低速启动高速运行

3.变压调速

调速范围有限（电动机的最高转速只能达到其额定转速）

4.转子回路串电阻调速

在绕线式异步电动机转子回路中串入三相对称电阻。

•有级调速

•调速范围小

•调速稳定性差

实现方法：

采用专用的凸轮控制器

凸轮控制器是一种具有多种切换功能的控制电器，在起重设备中是通过它的触点完成对电动机的起动、调速、换向及线路联锁保护的控制，进而实现各机构按规定的程序进行动作。

又称为接触器式控制器

特点：

触点数目多、可换接较多数目的电路；

凸轮控制是人工操作的。

凸轮控制器的表示方法和基本连接

图3-46凸轮控制器的表示方法和基本连接

实训内容：

在实验室教学生认识4/2双速电动机，讲解其连接方式，让学生按照4/2极的双速交流异步电动机控制线路连线，调试及检测线路。

作业：

分析4/2双速电动机控制线路的工作原理

教师姓名

授课形式

讲授

授课时数

2（理论）+2（实训）

授课日期

2013.04.23

授课班级

12-9

授课项目及

任务名称

学习领域三三相交流电动机的基本控制

3.3改变交流电动机的转速

3.4制作与设计交流电动机的基本控制线路

教学目标

知识目标

1.分析重型起重机的电动机控制线路；

2．分析排风机双速控制线路；

3．掌握电气元件的布置，电气线路的安装与接线；

4.掌握电动机简单控制电路的设计方法。

技能目标

具有连接、调试4/2的双速电动机控制线路的能力

教学重点

1.分析调速控制案例。

2.电气元件的布置，电气线路的安装与接线

3.电动机简单控制电路的设计方法。

教学难点

1.调速控制案例的分析，

2.电动机简单控制电路的设计方法。

教学方法

教学手段

借助于多媒体课件上的调速控制案例原理图，分析其控制过程、工作原理。

根据电动机正反转控制线路的例子学习电器元件的布置，电气线路的安装与接线。

根据书上例子说明电动机简单控制电路图的设计方法。

学时安排

理论：

1.讲解电动机调速控制线路实例约45分钟；

2.讲解制作和设计交流电动机控制线路约45分钟；

实验：

1.教学生认识时间继电器的外观、铭牌、调时方式及连接方式，及4/2的双速电动机时间控制线路约45分钟；

2.按照4/2的双速电动机时间控制线路进行连接线路图约45分钟；

教学条件

多媒体课件、三相交流电动机接线柜、万用表、十字螺丝刀、剥线钳、连接导线、U型接线端子、钳子、双速电动机。

检查方法

随堂提问检查，按效果计平时成绩。

教学后记

授课主要内容

任务引入

通过列举铣床工件有工进和快进的过程引入所学知识。

知识链接

3.3改变交流电动机的转速

三、调速控制案例

案例1：

重型起重机的电动机控制线路

要提升和下放重型设备时，由于启动转矩要求较大，一般均采用绕线式异步电动机作为拖动电动机，由于有提升、下放重物速度的要求，因此对拖动电动机有改变转速方向和调速的要求。

案例2：

排风机双速控制线路

排风机需要实现的功能：

排风机用于高层建筑的通风系统，正常情况下电动机低速运转，发生火灾时，可用手动或BAS系统自动切换至高速运行，作为排风机用。

主电路

中间继电器（KA）

中间继电器的结构和工作原理与接触器非常类似，主要由