项目2三相异步电动机的降压启动控制电路教学设计 广东省电子类专业技能考试

三相异步电动机的直接启动控制电路 教学设计 项 目 内 容 省份与专业 广东省机械类专业 项目名称 三相异步电动机的直接启动控制电路 授课时数 2课时 教学目标 理解三相异步电动机降压启动的原理及适用场合。 掌握四种降压启动方式（定子串电阻、星-三角、自耦变压器、延边三角形）的电路结构和工作原理。 熟悉各控制电路中元器件的作用（如时间继电器、接触器、电阻器等）。 能正确识读和绘制四种降压启动控制电路的电气原理图。 能按规范完成电路的连接与调试，并分析常见故障原因。 能根据负载特性选择合适的降压启动方式。 教学重难点 四种降压启动方式的原理对比（电压/电流变化、转矩特性）。 控制电路的逻辑关系（如时间继电器切换顺序）。 电路连接中的规范操作（如导线颜色区分、端子紧固）。 延边三角形启动的绕组连接方式（抽头比例与电压关系）。 自耦变压器启动的抽头选择（65% vs 80%电压输出）。 星-三角启动中接触器互锁的防短路设计。 场地与器材 电工实训室（配备三相电源、绝缘操作台、安全警示标志）。 多媒体教室（用于理论讲解和仿真演示）。 类别 器材/工具 元器件 三相异步电动机、交流接触器、热继电器、时间继电器、按钮开关、电阻器、自耦变压器、熔断器 工具 万用表、剥线钳、压线钳、螺丝刀、电工胶布 耗材 导线（黄绿红/蓝）、端子排、号码管 辅助设备 投影仪、电路仿真软件（如CADe_SIMU或Multisim） 教学方法 对比分析法：通过表格对比四种方式的电压/电流/转矩曲线（如星-三角启动电流降至1/3）。 任务驱动法：分组完成不同启动方式的电路连接（每组负责一种，轮换操作）。 项目实施 过程步骤 一、定子绕组串电阻降压启动 1. 工作原理 启动时在定子回路串联电阻，降低启动电压（通常降至额定电压的50%-80%）。 启动电流按电压比例减小（若电压降为80%，电流约为直接启动的64%）。 启动完成后通过接触器短接电阻，电机全压运行。 2. 典型电路 主电路： 三相电源→熔断器FU→主接触器KM1→降压电阻R→电动机 控制电路： 启动按钮SB2→KM1线圈→时间继电器KT线圈 KT延时触点→短接接触器KM2线圈 3. 接线方法及特点 1）主回路接线： L1/L2/L3接FU输入端 FU输出端接KM1主触点进线端 KM1出线端分别串接三相电阻后接电机 并联KM2主触点跨接在电阻两端 2）控制回路接线： 从L1引控制电源经SB1停止按钮 并联SB2启动按钮与KM1自锁触点 KM1线圈输出端接KT线圈 KT延时闭合触点控制KM2线圈 优点：电路简单，成本低 缺点：电阻发热严重，效率低（适用于7.5kW以下电机） 二、星形-三角形(Y-Δ)降压启动 1. 工作原理 启动时绕组接成Y形，相电压降为线电压的1/√3（约57%） 启动电流和转矩均降为直接启动的1/3 延时后切换为Δ形全压运行 2.典型电路 主电路： 电源→KM1主触点→电机绕组 KM3主触点将绕组接成Y形 KM2主触点将绕组接成Δ形 控制电路： SB2→KM1+KM3+KT线圈 KT延时→断开KM3→接通KM2 3. 接线方法及特点 1）电机绕组端子识别： 确认U1/U2,V1/V2,W1/W2共6个端子 Y接时：U2/V2/W2短接 Δ接时：U1-W2,V1-U2,W1-V2 2）主回路接线： KM1主触点接电源进线 KM3主触点接Y形连接 KM2主触点接Δ形连接 3）控制回路接线： KM2/KM3必须设置机械/电气互锁 KT延时时间设为电机Y形启动所需时间 优点：无额外能耗，经济性好 缺点：转矩小（适用于空载/轻载启动） 三、自耦变压器降压启动 1. 工作原理 通过自耦变压器二次侧抽头（常见65%和80%抽头）降压 启动电流与电压平方成正比降低（如80%抽头时电流为直接启动的64%） 启动转矩与电压平方成正比 2.典型电路 主电路： 电源→KM1→自耦变压器→KM2→电机 KM3主触点跨接变压器直接供电 控制电路： SB2→KM1+KM2+KT KT延时→断开KM2→接通KM3 3. 接线方法及特点 1）变压器接线： 输入端接KM1主触点 65%/80%抽头接KM2主触点 输出端接电机 2）保护设置： 变压器一次/二次侧均需装设熔断器 KM3主触点需在KM2完全断开后闭合 3）操作顺序： 先断开KM2，延时0.5秒后再接通KM3 优点：启动转矩可调（通过抽头选择） 缺点：设备体积大，成本高（适用于30kW以上电机） 四、延边三角形降压启动 1. 工作原理 电机定子绕组有抽头，启动时部分绕组Δ接、部分Y接 启动电压介于Y-Δ之间（约70%额定电压） 启动转矩比Y-Δ方式大 2. 典型电路 主电路： 电源→KM1→电机绕组 KM2实现延边接法 KM3实现全Δ接法 控制电路： SB2→KM1+KM2+KT KT延时→断开KM2→接通KM3 3. 特点 1）特殊电机识别： 确认绕组抽头位置（通常为每相绕组的70%处） 延边接法时部分绕组呈Δ接，部分呈Y接 2）主回路接线： KM1主触点接电源进线 KM2主触点接延边接法 KM3主触点接全Δ接法 优点：转矩特性优于Y-Δ 缺点：需要特殊绕组电机 五、四种方式对比表 启动方式 启动电压 启动电流 启动转矩 适用功率范围 典型应用 定子串电阻 50-80% 中 中 <7.5kW 小型设备 Y-Δ 57% 33% 33% <30kW 风机/水泵 自耦变压器 65/80% 42/64% 42/64% >30kW 压缩机/破碎机 延边三角形 70% 50% 50% 11-75kW 特殊绕组电机 六、接线注意事项 Y-Δ启动必须确保KM2和KM3严格互锁 自耦变压器启动时需先断开变压器再切全压 延边三角形接线要严格对照电机铭牌 所有控制电路必须加装过载保护（热继电器） 教学小结 三相异步电动机降压启动控制电路是工业电气控制的重要内容，通过降低启动电压来减小启动电流对电网的冲击。本次课程深入讲解了四种典型降压启动方式的工作原理和实际应用。定子绕组串电阻启动采用简单可靠的电阻降压方式，适合小功率场合；星-三角启动通过绕组接法的转换实现经济性降压，广泛应用于轻载启动；自耦变压器启动利用变压器抽头灵活调节启动特性，特别适合大功率重载设备；延边三角形启动则通过特殊绕组设计获得更好的启动性能。教学中着重分析了各电路的电压电流关系、转矩特性以及典型控制回路的组成，强调实际接线时的互锁保护和操作规范。建议学员先通过仿真软件掌握电路逻辑，再结合实训设备进行实操训练，从而全面掌握降压启动技术的工程应用要点。 教学反思 学生掌握情况：反思学生是否能够掌握三相异步电动机的直接启动控制电路，是否存在普遍性问题。 教学改进：根据学生的反馈和表现，调整教学方法和内容，提高教学效果。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$