课程单元教学设计（激光设备控制技术3-2）

1、浙江工贸职业技术学院单元教学设计201 201 学年 第 学期课程名称： 激光设备控制技术 授课班级： 任课教师： 所在系部及教研室：电子工程系机电一体化技术教研室 单元序号及单元标题：三相笼型异步电动机直接起动、减压起动控制电路 授课班级上课时间第 周 月 日第 节上课地点教学目的1. 掌握正反转控制电路的工作原理，尤其是自锁、互锁的概念。2. 掌握直接减压启动的种类、实现的方法和电路的工作原理。教学目标能力（技能）目标知识目标1. 会分析电路的动作过程；2.会依据负载的情况选择合适的降压方式并实现之。1.掌握自锁、互锁的概念，以及实现的方式2.各种降压方式的优缺点，适用场合，实现方法。重点

2、难点及解决方法重点：1.自锁、互锁及其实现；2.减压启动的种类、实现的方法和电路的工作原理。难点：1.自动往返控制电路的工作原理；2.减压启动电路的工作原理。解决方法：实例分析法分析其工作过程，对电路工作过程进行重点分析。参考资料单元教学设计基本框架第一部分：组织教学和复习上次课主要内容 （时间： 3分钟）直接启动的特点。第二部分：学习新内容【步骤一】说明主要教学内容、目的 （时间： 4分钟）减压启动的种类、实现的方法和电路的工作原理。【步骤二】 新知识的引入 （时间： 3分钟）电机原理中降压启动的方法。【步骤三】三相笼型异步电动机直接起动控制电路 （时间：30分钟） 一、单向旋转控制电路图3

3、-5为三相笼型感应电动机直接起动单方向旋转控制电路。它由电源开关QS、熔断器FU1、交流接触器KM的主触头，热继电器FR的热元件与电动机M构成主电路。由起动按钮SB1、停止按钮SB2、KM的线圈及其常开辅助触头、热继电器FR的常闭触头和熔断器FU2构成控制回路。M起动时，先合上组合开关QS，引入三相电源，此时电动机M尚未接通电源。按下起动按钮SB2，交流接触器KM的线圈得电，使衔铁吸合，同时带动接触器KM的三对主触头闭合，电动机M便接通电源直接起动运转。与此同时与SB2并联的接触器常开辅助触头KM闭合，使接触器KM的线圈经两条路径通电。当松开按钮SB2时，按钮在复位弹簧的作用下恢复断开，KM的

4、线圈仍可通过KM常开辅助触头通电，从而保持电动机的连续运行。KM通过其常开辅助触头而使线圈保持通电的作用叫做自锁，与SB2并联起自锁作用的常开辅助触头叫自锁触头。按下停止按钮SB1，将控制电路（即接触器线圈回路）切断，这时接触器KM断电释放，KM的三相常开主触头恢复断开，切断三相电源，电动机M失电停止运转。当松开按钮后，SB1的常闭触头在复位弹簧作用下，虽又恢复到原来的常闭状态，但此时接触器的自锁触头在线圈失电后也已恢复断开，所以不再提供通电路径，即接触器线圈已不再能依靠自锁触头通电。（1）短路保护熔断器FU作为电路的短路保护。（2）过载保护热继电器FR作为电路的过载保护。（3）欠压保护“欠压

5、”是指电路电压低于电动机应加的额定电压。“欠压保护”是指当电路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源停转，避免电动机在电压不足的状态下运行而损坏。接触器自锁控制电路即可避免电动机欠压运行。（4）失压（也叫零压）保护失压保护是指电动机在正常运行中，由于外力某种原因引起突然断电时，能自动切断电动机电源，当重新供电时，保证电动机不能自行起动的一种保护。接触器自锁控制电路可实现失压保护。二、可逆旋转控制电路在生产加工过程中，往往要求电动机能够实现可逆运行，即正、反转。改变通入电动机定子绕组的三相电源相序，即把接入电动机三相电源进线中的任意两根对调接线时，电动机就可以反转。所以可逆运行控制电路实质上

6、是两个方向相反的单向运行电路。按照电动机可逆运行操作顺序的不同，有“正停反”和“正反停”两种控制电路。 “正停反”控制电路如图3-6，电路中采用两个接触器，即正转用的KM1和反转用的KM2。它们分别由正转按钮SB1和反转按钮SB2控制。从主电路中可以看出，这两个接触器的主触头所接通的电源相序不同，KM1按L1L2L3相序接线。KM2则按L3L2L1相序接线，对调了两相的相序。为了保证一个接触器得电动作时，另一个接触器不能得电动作（避免短路），在正转控制电路中串接了反转接触器KM2的常闭辅助触头，而在反转控制电路中串接了正转接触器KM1的常闭辅助触头，利用两个接触器的常闭触头KM1、KM2起相互

7、控制作用，构成联锁（或互锁）电路。正转时，先按下按钮SB1，KM1线圈得电，其常闭辅助触头先断开，切断KM2线圈回路，起到联锁作用，然后KM1自锁触头闭合，KM1主触头闭合，电动机M起动正转运行。若想反转时，必须先按下停止按钮SB3，使KM1线圈失电，KM1的常开主触头断开，电动机M失电停转，KM1的常开辅助触头断开，解除自锁；KM1的常闭辅助触头恢复闭合，解除对KM2的联锁。然后再按下起动按钮SB2，KM2线圈得电，KM2的常闭辅助触头断开对KM1联锁，KM2的常开主触头闭合，电动机M起动反转运行，KM2的常开辅助触头闭合自锁。需要停止时，按下停止按钮SB3，控制电路失电，KM1（或KM2）

8、主触头断开，电动机M失电停转。接触器联锁正反转控制电路改变电动机转向时，必须先按下停止按钮后，才能按反转起动按钮。“正反停”电路（1）按钮联锁的正反转控制电路图4-7所示为按钮联锁的正反转控制电路。这种控制电路的工作原理与接触器联锁的正反转控制电路的工作原理基本相同，只是把接触器的常闭联锁触头换成了复合按钮的常闭触头，这种电路当电动机从正转改变为反转时，可直接按下反转按钮SB2即可实现，不必先按下停止按钮SB1。 这种电路当正转接触器KM1发生熔焊故障时，若再直接按下反转按钮SB2，KM2线圈得电，触头动作，必然造成电源两相短路故障。（2）按钮、接触器双重联锁的正反转控制路如图4-8， 按下起

9、动按钮SB1，SB1的常闭触头先分断，对KM2联锁（切断反转控制电路）；SB1的常开触头后闭合，使KM1线圈得电，KM1的常闭辅助触头先分断，再次对KM2联锁（实现双重联锁），KM1的主触头和常开辅助触头后同时闭合，M起动正转运行。反转时，直接按下反向起动按钮SB2，SB2的常闭触头先分断，KM1失电，KM1主触头断开，M失电，KM1联锁触头恢复闭合，为KM2得电作好准备；SB2的常开触头后闭合，KM2线圈得电， M反转。3.位置控制与自动往复行程控制电路 （1）位置控制电路如图3-9，以行程开关作控制元件来控制电动机的自动停止。在正转接触器KM1的线圈回路中，串接SQ1的常闭触头，在KM2的

10、线圈回路中，串接SQ2的常闭触头。按下SB1后，KM1线圈通电吸合并自锁，电动机正转，拖动运动部件作相应的移动，至规定位置时，安装在运动部件上的挡铁便压下SQ1，切断KM1线圈回路，KM1断电释放，电动机停止运转。只有按下SB2使运动部件退回，挡铁脱离SQ1，使其复位，并为下次正向起动作好准备。（2）自动往返行程控制电路 图3-10所示为自动往返控制电路。为了使电动机的正反转控制与工作台的左右运动相配合，在控制电路中设置了四个位置开关，即SQ1、SQ2、SQ3、SQ4。 SQ1、动机正反转控制电路，实现工作台的自动往返控制；SQ3、SQ4被用来作终端保护。在工作台的T型槽中装有两块挡铁，挡铁1

11、只能和SQ1、SQ3相碰撞，挡铁2只能和SQ2、SQ4相碰撞。按下起动按钮SB1，KM1线圈得电，KM1联锁触头和自锁触头分别断开和闭合，起到联锁和自锁保护作用，KM1主触头闭合，电动机正转，拖动工作台左移，当运动到限定位置时，挡铁1碰撞行程开关SQ1，SQ1-1（常闭触头）先分断，KM1主触头分断，电动机失电停转，工作台停止左移，KM1联锁触头恢复闭合，为KM2线圈得电作好准备，SQ1常开触头（SQ1-2）后闭合，接通KM2线圈回路，KM2主触头闭合，电动机反转，拖动工作台右移（SQ1触头复位），当工作台移至限定位置时，挡铁2碰撞行程开关SQ2，SQ2-1（常闭触头）先分断，KM2线圈失电，

12、KM2主触头分断，电动机停止反转，工作台停止右移，SQ2-2（常开触头）后闭合，KM1线圈又得电，电动机又正转，工作台又左移以后重复上述过程，工作台就在限定的行程内自动往返运动。【步骤四】知识和能力的归纳 （时间： 5分钟）三相鼠笼式感应电动机在生产实际中广泛应用，它具有结构简单、价格低廉、坚固耐用、使用维护方便等一系列优点。它的控制电路大多由继电器、接触器、按钮等有触点电器组成。对其起动控制有直接起动和降压起动两种方式。在变压器容量允许的情况下，笼型感应电动机应尽可能采用全电压直接起动。【步骤五】三相笼型异步电动机减压起动控制电路 （时间： 35分钟）一、定子绕组串电阻（电抗）减压起动控制电

13、路1. 手动切换的定子绕组串电阻减压起动电路图3-11所示为手动切换的定子绕组串电阻减压起动电路。其工作原理如下：先合上电源开关QS，按下起动按钮SB1，KM1得电吸合并自锁，电动机M串电阻R减压起动，待电动机转速上升到一定值时，再按下按钮SB2，KM2得电吸合并自锁，R被短接，电动机M在全压下运行。 图3-12为时间继电器自动控制电路。这个电路中采用时间继电器KT代替了4-11电路中的SB2，从而实现了电动机从减压起动到全压运行的自动控制。只要调整好时间继电器KT触头的动作时间，电动机由减压起动到全压运行这个过程就可准确完成。其工作原理如下：合上电源开关QS，按起动按钮SB2，接触器KM1得

14、电吸合并自锁，电动机定子绕组串电阻R减压起动；接触器KM1得电的同时，时间继电器KT得电吸合，其延时闭合常开触头不能立即动作，待电动机转速上升到一定值时，KT延时结束，KT延时闭合常开触头闭合，接触器KM2得电动作，主回路中电阻被R短接，电动机在全压下正常运行。但图4-12在电动机起动后，接触器KM1、KM2和时间继电器KT都处于得电状态，从而使能耗增加，缩短了电器的使用寿命。图4-13就解决了这个问题。 如图4-14，电路中增设了一个组合开关SA。工作时，先合上电源开关QS。当需要手动控制时，把组合开关SA扳到1位置，起动电阻可以通过按钮SB2的手动操作来短接，其详细工作原理与图4-11所示

15、电路类同。当需要自动控制时，把组合开关SA扳到2位置，控制电路可通过时间继电器KT和接触器KM2的配合，实现自动控制串电阻减压起动。二、自耦变压器减压起动控制电路在自耦变压器减压起动的控制电路中，电动机起动的时候，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次侧电压，待电动机起动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运行。图3-15是手动控制自耦变压器减压起动控制电路。其工作原理如下：先合上电源开关QS，按下起动按钮SB1，接触器KM1、KM2相继得电并自锁，自耦变压器TM接入电动机M的主电路中，使电动机作减压起动。当电动机转速上升到接近额定转速时（即起动完毕），按下按钮SB2，中间继电器KA

16、与接触器KM3相 继得电动作，切除自耦变压器TM，电动机进入全电压正常运行状态。该控制电路有如下优点：起动时若发生误操作，即直接按下按钮SB2，接触器KM3线圈也不会得电，电动机M无法起动，避免电动机全压起动；由于 接 触 器KM1的常开辅助触头与KM2线圈串联，所以在减压起动完毕按下SB2按钮后，只要接触器KM1线圈能够断 电，接触器KM2线圈也必定会被断开，所以即使接触器KM3出现故障使触头无法闭合时，也不会使电动机在低电压下运行；接触器KM3的闭合时间领先于接触器KM2的释放时间，所在不会出现电动机起 动 过 程 中的间隙断电，也就不会出现第二次起动电流。图3-16为自动控制自耦变压器减

17、压起动控制电路。它与图4-15的主要区别在于，利用时间继电器KT的两对延时触头，代替了中间继电器KA的常闭和常开触头，并去掉按钮SB2。三、星形三角形（Y-）减压起动控制电路凡是在正常运转时定子绕组作三角形连接的三相笼型感应电动机均可采用减压起动方法。起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，限制起动电流，待转速上升到一定值时，将定子绕组改接成三角形，使电动机在全压下运行。图3-17为按钮控制的星形三角形减压起动控制电路，适用于13kw以上的电动机。电路工作 原理如下：先合上电源开关QS，按下起动按钮SB1，接触器KM和KMY线圈同时得电，KMY主触头闭合，把电动机绕组接成Y形，KM主触头闭

18、合接通电动机电源， 使电动机M接成Y形减压起动。当电动机转速上升到 一定值时，按下起动按钮SB2，SB2常闭触头先分断，切断KMY线圈回路，SB2常开触头后闭合，使KM线圈得 电，电动机M被接成运行，整个起动过程完成。当需要电动机停转时，按下停止按钮SB3即可。图3-18为时间继电器控制的星形-三角形减压起动控制电路。其工作原理如下：先合上电源开关QS，按下起动按钮SB1，接触器KMY和时间继电器KT线圈同时得电，其中KMY的主触头闭合，把电动机绕组接成“Y”形；其辅助常开触头的闭合使接触器KM线圈得电，KM主触头闭合，此时电动机M被接成“Y”形起动。当电动机转速上升到一定值时，KT延时也结束，KT的通电延时断 开常 闭 触 头 分断，KMY和KT相继失电，接触器KM得电，电动机被接成“”运行。四、延边三角形三角形减压起动控制电路为解决-减压起动时起动转矩较低的问题，可采用延边三角形三角形换接减压起动。延边三角形三角形换接减压起动是一种既不用增加专用设备，又可得到较高起动转矩的起动方法。这种减压起动方法是在电动机起动过程