三相异步电动机降压启动控制线路（教案）-《工厂电气控制设备》同步教学（电子工业版）

授课章节/实训项目 名称 三相异步电动机降压启动控制线路 教学目标 (知识/能力/素质目标) 知识目标 掌握三相异步电动机的降压启动控制环节的控制原理和控制规律 能力目标 能够对三相异步电动机的降压启动控制环节进行设计、安装、接线和运行调试 素质目标 自主学习习惯养成、安全意识、工程意识、工匠精神的养成 重点 难点 及 解决方法 重点：降压启动控制环节的控制原理和控制规律 难点：降压启动控制环节的设计、安装、接线和运行调试 解决方法： 1、通过视频、实物展示、引导等手段将抽象的元件形象化 2、 通过学生亲自动手测量、安装、接线等形式突破难点 教学方法与手段 讲授法、演示法、行动导向法；传统教学与多媒体教学相结合，尝试翻转课堂教学。 教 学 过 程 设 计 1、回顾：电气控制线路的基本控制环节 2、导入新课：通过电动机直接启动的不良后果引入电气控制线路降压启动控制方法。 3、知识准备：三相异步电动机降压启动控制线路 4、知识拓展：三相异步电动机的降压启动控制线路的设计、合理选件及实现及现场5s管理 5、电气控制线路的安装与接线：定子绕组串电阻降压启动控制线路、星形—三角形降压启动控制线路、转子绕组串电阻启动控制线路 6、课程小结 7、布置课外任务 课外作业 课后体会 教学设计/实验实训项目实施方案 一：回顾 电气控制线路的基本控制环节。 二：课程导入 通过电动机直接启动的不良后果引入电气控制线路降压启动控制方法。 三：知识准备 （一）笼型异步电动机的降压启动控制线路 1．定子绕组串电阻（或电抗器）降压启动控制线路 线路的工作原理 图1为定子绕组串电阻降压启动的控制线路。该线路是利用时间继电器控制降压电阻的切除。时间继电器的延时时间按启动过程所需时间整定。当合上刀开关QS，按下启动按钮SB2时，KM1立即通电吸合，使电动机在串接定子电阻的情况下启动，与此同时，时间继电器KT通电开始计时，当达到时间继电器的整定值时，其延时闭合的动合触点闭合，使KM2线圈通电，KM2的主触点闭合，将启动电阻短接，电动机在额定电压下进入稳定的正常运转状态。 图1 定子绕组串电阻降压启动的控制线路 1．星形—三角形降压启动控制线路 1）星形—三角形降压启动的工作原理 在启动时，先将电动机定子绕组接成星形，使电动机每相绕组承受的电压为电源的相电压，是额定电压的1/，启动电流为三角形直接启动电流时的1/3；当转速上升到接近额定转速时，再将定子绕组接线方式由星形改接成三角形，电动机就可进入全电压正常运行状态。 2）三接触器式星形—三角形降压启动控制线路 三接触器式星形—三角形降压启动的控制线路如图2所示。图中、、为电动机的三相绕组，当KM3的动合触点闭合，KM2的动合触点断开时，相当于、、连接在一起，为星形连接；当KM3的动合触点断开，KM2的动合触点闭合时，相当于U与、V与、W与连接在一起，三相绕组头尾相连接，为三角形连接。 线路的工作原理分析：当合上刀开关QS以后，按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈、KM3线圈以及通电延时型时间继电器KT线圈通电，电动机接成星形启动；同时通过KM1的动合辅助触点自锁，时间继电器开始定时。当电动机接近于额定转速，即时间继电器KT延时时间已到，KT延时断开的动断触点断开，切断KM3线圈电路，KM3断电释放，其主触点和辅助触点复位；同时，KT延时闭合的动合触点闭合，使KM2线圈通电自锁，主触点闭合，电动机连接成三角形运行。时间继电器KT线圈也因KM2动断触点断开而失电，时间继电器的触点复位，为下一次启动做好准备。图中的KM2、KM3动断触点是联锁控制，防止KM2、KM3线圈同时通电而造成电源短路。 图2 三接触器式星形—三角形降压启动控制线路 （二） 三相绕线式异步电动机启动控制线路 1．转子绕组串电阻启动控制线路 在启动前，启动电阻全部接入电路中。在启动过程中，启动电阻被逐级地短接切除，正常运行时所有外接启动电阻全部切除。在启动过程中电阻被短接切除的方式有两种：三相电阻平衡切除法和三相电阻不平衡切除法。不平衡切除法是转子每相的启动电阻按先后顺序被短接切除，而平衡切除法是转子每相的启动电阻同时被短接切除。一般不平衡切除法常采用凸轮控制器来短接电阻，这样使得控制电路简单，操作方便，如利用凸轮控制器控制的起重机主钩电动机的控制。若启动采用接触器控制，则常采用平衡切除法。本节主要介绍采用接触器控制的平衡短接切除法控制线路。 根据绕线式异步电动机启动过程中转子电流变化及所需启动时间的特点，控制线路有时间原则控制线路和电流原则控制线路。 1）时间原则控制线路 图3所示为时间原则控制线路，KM1～KM3为短接转子电阻接触器，KM4为电源接触器，KT1、KT2、KT3为时间继电器。启动完毕正常运行时，线路仅KM3、KM4通电工作，其他电器全部停止工作，这样既节省了电能，又能延长电器使用寿命，提高电路工作的可靠性。为防止由于机械卡阻等原因使接触器KM1、KM2、KM3不能正常工作，使启动时带部分电阻或不带电阻，造成冲击电流过大，损坏电动机，采用KM1、KM2、KM3三个辅助动断触点串接于启动回路中来消除这种故障的影响。 图3 时间原则控制线路 本控制线路存在两个问题，一旦时间继电器损坏，线路将无法实现电动机正常启动和运行。另一方面，在电阻的分级切除过程中，电流及转矩突然增大，产生不必要的机械冲击。 （三）异步电动机软启动控制装置 目前，交流异步电动机以其低成本、高可靠性等优点在各种工业领域中得到广泛的应用。但是，由于传统的降压启动设备存在许多缺点，因此出现了电子软启动控制器。 交流异步电动机软启动控制成功地解决了交流异步电动机启动时电流大、线路电压降大、电力损耗大，以及对传动机械带来破坏性冲击力等问题。交流电动机软启动装置对被控电动机既能起到软启动，又能起到软制动作用。 四：知识拓展 1、 三相异步电动机的降压启动控制线路的设计、合理选件及实现 2、工作现场5S管理（整理、整顿、清洁、规范、自律）。 五：电气控制线路的安装与接线 定子绕组串电阻降压启动控制线路、星形—三角形降压启动控制线路、转子绕组串电阻启动控制线路 六：课程小结 学习中发现的问题、降压启动控制线路的安装、接线、运行调试时出现的问题。 七：布置课外任务 1、查找企业5S管理的内涵。 2、观看三相异步电动机制动控制线路的视频。 学科网（北京）股份有限公司 $$