任务三电动机连续运行控制2.3.1电动机连续运行控制原理分析
2.3.2电动机连续运行控制实训
第5章三相异步电动机及其控制线路 5.1 三相异步电动机 实现电能与机械能相互转换的电工设备总称为电机。电机是利用电磁感应原理实现电能与机械能的相互转换。把机械能转换成电能的设备称为发电机，而把电能转换成机械能的设备叫做电动机。 在生产上主要用的是交流电动机，特别三相异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。 对于各种电动机我们应该了解下列几个方面的问题：（1）基本构造；（2）工作原理；（3）表示转速与转矩之间关系的机械特性；（4）起动、调速及制动的基本原理和基本方法；（5）应用场合和如何正确使用。 5.1.1 三相异步电动机的结构与工作原理 1．三相异步电动机的构造 三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。此外还有端盖、风扇等附属部分，如图5-1所示。 图5-1 三相电动机的结构示意图 1）．定子 三相异步电动机的定子由三部分组成： 定子定子铁心由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片 内圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放定子三相绕组
AX、BY、CZ。 定子绕组三组用漆包线绕制好的，对称地嵌入定子铁心槽内的相同的线圈。这三相绕组可接成星形或三角形。 机座机座用铸铁或铸钢制成，其作用是固定铁心和绕组2）．转子 三相异步电动机的转子由三部分组成： 转子转子铁心 由厚度为0.5mm的，相互绝缘的硅钢片叠成，硅钢片 外圆上有均匀分布的槽，其作用是嵌放转子三相绕组。 转子绕组 转子绕组有两种形式： 鼠笼式-- 鼠笼式异步电动机。 绕线式-- 绕线式异步电动机。 转轴转轴上加机械负载 鼠笼式电动机由于构造简单，价格低廉，工作可靠，使用方便，成为了生产上应用得最广泛的一种电动机。 为了保证转子能够自由旋转，在定子与转子之间必须留有一定的空气隙，中小型电动机的空气隙约在0.2~1.0mm之间。 2．三相异步电动机的转动原理 1）．基本原理 为了说明三相异步电动机的工作原理，我们做如下演示实验，如图5-2所示。 图5-2 三相异步电动机工作原理
电机启动常见方法 1、定时自动循环控制电路 说明：（技师一） 1、题图中的三相异步电动机容量为，要求电路能定时自动循环正反转 控制；正转维持时间为20秒钟，反转维持时间为40秒钟。 2、按原理图在配电板上配线，要求线路明快、工艺合理、接点牢靠。 3、简述电路工作原理。 注：时间继电器的延时时间不得小于15秒，时间调整应从长向短调。 定时自动循环控制电路电路工作原理：合上电源开关QF，按保持按钮SB2，中间继电器KA吸合，KA的自保触点与按钮SB2、KT1、KT2断电延时闭合的动断触点组成的串联电路并联，接通了起动控制电路。按起动按钮SB3，时间继电器KT1得电，其断电延时断开的动合触点KT1闭合，接触器KM1线圈得电，主触点闭合，电动机正转（正转维持时间为20秒计时开始）。同时KM1动合触点接通了时间继电器KT2，其串联在接触器KM2线圈回路中的断电延时断开的动合触点KT2闭合，由于KM1的互锁触点此时已断开，接触器KM2线圈不能通电。当正转维持时间结束后，断电延时断开的动合触点KT1断开,KM1释放，电动机正转停止。KM1的动断触点闭合，接触器KM2线圈得电，主触点闭合，电动机开始反转.同时KM1动合触点断开了时间继电器KT2线圈回路（反转维持时间为40秒计时开始）。这时KM2动合触点又接通了KT1线圈，断电延时断开的动合触点KT1闭合，为下次电动机正转作准备。因此时串联在接触器KM1线圈回路中的KM2互锁触点断开，接触器KM1线圈暂时不得电。与按钮SB2串联的KT1、KT2断电延
时闭合的动断触点是保证在电动机自动循环结束后，才能再次起动控制电路。热继电器FR常闭触点，是在电动机过负载或缺相过热时将控制电路自动断开，保护了电动机。 2、顺序控制电路（范例） 顺序控制电路（范例）工作原理：图A：KM2线圈电路由KM1线圈电路起动、停止控制环节之后接出。按下起动按钮SB2，KM1线圈得电吸合并自锁，此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转，停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件，才能起动M2电动机。 图B：控制电路由KM1线圈电路和KM2线圈电路单独构成。KM1的动合触点作为一控制条件，串接在KM2线圈电路中，只有KM1线圈得电吸合，其辅组助动合触点闭合，此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转，停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件，才能起动M2电动机。
电动机知识 匿名 随着起重机的不断发展，传统控制技术难以满足起重机越来越高的调速和控制要求。在电子技术飞速发展的今天，起重机与电子技术的结合越来越紧密，如采用PLC取代继电器进行逻辑控制，交流变频调速装置取代传统的电动机转子串电阻的调速方式等。在选型对比基础上，本项目电动机调速装置采用了先进的变频调速方案，变频器最终选型为ABB变频器ACS800，电动机选用专用鼠笼变频电动机。在众多交流变频调速装置中，ABB变频器以其性能的稳定性，选件扩展功能的丰富性，编程环境的灵活性，力矩特性的优良性和在不同场合使用的适应性，使其在变频器高端市场中占有相当重要的地位。ACC800变频器是ACS800系列中具有提升机应用程序的重要一员， 它在全功率范围内统一使用了相同的控制技术，例如起动向导，自定义编程，DTC控制等，非常适合作为起重机主起升变频器使用。本文结合南京梅山冶金发展有限公司设备分公司所负责维修管理的宝钢集团梅钢冷轧厂27台桥式起重机变频调速控制系统，详细介绍ACC800变频器在起重机主起升中的应用。 1DTC控制技术 DTC（直接转矩控制，DirectTorqueControl）技术是ACS800变频器的核心技术，是交流传动系统的高性能控制方法之一，它具有控制算法简单，易于数字化实现和鲁棒性强的特点。其实质是利用空间矢量坐标的概念，在定子坐标系下建立异步电动机空间矢量数学模型，通过测量三相定子电压和电流（或中间直流电压）直接计算电动机转矩和磁链的实际值，并与给定
转矩和磁链进行比较，开关逻辑单元根据磁链比较器和转矩比较器的输出选择合适的逆变器电压矢量（开关状态）。定子给定磁链和对应的电磁转矩的实际值，可以用定子电压和电流测量值直接计算得到。在计算中，只需要一个电动机参数―――定子电阻，这一点和几乎需要全部电动机参数的直接转子磁链定向控制（矢量控制）形成了鲜明对比，极大地减轻了微处理器的计算负担，提高了运算速度 。直接转矩控制结构较为简单，可以实现快速的转矩响应（不大于5ms）。 2防止溜钩控制 作为起重用变频系统，其控制重点之一是在电动机处于回馈制动状态下系统的可靠性（"回馈"是指电动机处于发电状态时通过逆变桥向变频器中间直流回路注入电能），尤其需要引起注意的是主起升机构的防止溜钩控制。溜钩是指在电磁制动器抱住之前和松开之后的瞬间，极易发生重物由停止状态出现下滑的现象。 电磁制动器从通电到断电（或从断电到通电） 需要的时间大约为016s（视起重机型号和起重量大小而定），变频器如过早停止输出，将容易出现溜钩，因此变频器必须避免在电磁制动器抱闸的情况下输出较高频率，以免发生"过流"而跳闸的误动作。 防止溜钩现象的方法是利用变频器零速全转矩功能和直流制动励磁功能。零速全转矩功能，即变频器可以在速度为零的状态下，保持电动机有足够大的转矩，从而保证起重设备在速度为零时，电动机能够使重物在空中停止，直到电磁制动器将轴抱住为止，以防止溜钩的发生。直流制动励磁功能，即变频器在起动之前自动进行直流强励磁，使电动机有足够大的起动
三相异步电动机的控制电路 一、复习思路及要求 1. 题型：选择题、技能题、简答题。 2. 必须熟练分析各种控制电路的工作原理，只有熟悉了工作原理才能正确绘制控制电路；补画控制电路；识别电路图中的错误；对故障进行正确分析处理；设计一些简单的控制电路；并且对PLC中简单的程序设计也有帮助。 3. 该部分容是非常重要的，要熟悉电路形式及控制形式：自锁、联锁的作用及连接方式；点动、连续运转；具有过载保护的连续运转控制电路是基础。 4. 需要掌握的控制电路有：⑴点动单向运转控制电路；⑵连续单向运转控制电路；⑶点动与连续混合控制电路；⑷接触器联锁双向运转控制电路；⑸按钮联锁双向运转控制电路；⑹接触器按钮双重联锁双向运转控制电路；（7）降压起动控制电路。 二、控制电路的分析 1.单向点动转控制电路 2.单向连续运转控制电路 3.连续与点动混合控制电路（一） 4.连续与点动混合控制电路（二） 5.连续与点动混合控制电路（三）
该电路中使用了中间继电器。其电器符号是KA。作用是：当其他继电器的触点数量不够时，可借助中间继电器来扩展触头数和触点容量，起到信号中继作用。 注：通过以上控制电路明确自锁的作用及其连接方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。 6.多地控制电路 该控制电路能实现电动机的两地控制。起动按钮并联，停止按钮串联。（图中如果SB1、SB2控制A地，则SB3、SB4控制B地。） 7.接触器联锁双向控制电路 该电路采用了接触器联锁优点是工作安全可靠。但电动机由正转变为反转时，必须先按下停止按钮，才能按反转按钮，否则由于接触器联锁作用，不能实现反转。 8.按钮联锁双向控制电路该线路的优点是操作方便，由正转变为反转时不必按下停止按钮，但容易产生电源两相短路故障。 9.接触器按钮双重联锁双向控制电路 该线路工作安全可靠、操作方便。 注：通过以上三个线路要明确联锁的作用及连接方式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．。 10.定子绕组串电阻降压起动控制线路（一）
多速异步电动机的控制线路 在某些特殊拖动电路中，需要采用双速电动机；有时甚至需要采用三速或四速的电动机。这些多速电动机的原理以及控制方法基本是相同的。下面将双速和三速电动机的起动及其自动调速控制线路简单介绍如下： 一、双速异步电动机的控制 一）双星形／三角形接法的双速电动机的控制线路。 1、双速电动机的定子绕组联接 双星形／三角形接法的电动机共有六个出线端，改变这六个出线端与电源的连接方式，就可以得到两种不同的转速。 双速电动机六个引出端的新符号为：U1、V1、W1、U2、V2、W2；对应的旧符号为：D1、D2、D3、D4、D5、D6。双星形/三角形双速电动机的定子绕组接线图如图21301所示
由图21301可知，当电动机需要低速工作时，三相电源L1、L2、L3分别接U1、V1、W1，其余三个出线端空着不接。此时电动机接成三角形，磁极为四极，电动机的实际转速大约每分钟1450转左右；当电动机需要高速运转时，三相电源分别接在U2、V2、W2三个出线端上，其余三个出线端短接。磁极为二极，电动机转速为每分钟2900转左右。 2、双星形／三角形接法的双速电动机的控制线路 双星形／三角形接法的双速电动机的控制线路如图21302所示。
双星形／三角形接法的双速电动机的控制线路与前面介绍的可逆控制线路基本相同。所以图21302略去了接线图，对其原理也不作详细分析，只对其中比较特殊的地方，作几点说明如下。 1）在SB2常开按钮两端并联两个串联的常开触头KM2、KM3的目的是：使接触器KM2、KM3同时完好地工作，这两个接触器，其中如有一个接触器没有闭合，则另一个接触器将因为不能自锁而断开。 2）前面介绍的几种可逆控制线路，略加改动后均可用于：双星形／三角形接法的双速电动机，以及后面将要介绍的双三角形／星形，双星形／双星形接法的双速电动机。有兴趣的读者，可自行试验。
电动摩托车控制器中的电机PWM调速 摘要：随着“低碳”社会理念的深入，新型的电动摩托车发展迅速，逐渐成为人们主要的代步工具之一，由于直流无刷电机的种种优点，在电动摩托车中也得到了广泛应用，因此，本文控制部分主要介绍一种基于STM32F103芯片的新型直流无刷电机调速控制系统，这里主要通过PWM技术来进行电机的调速控制，且运行稳定，安全可靠，成本低，具有深远的意义。 1.总体设计概述 1.1 直流无刷电机及工作原理 直流无刷电机（简称BLDCM），由于利用电子换向取代了传统的机械电刷和换向器，使得其电磁性能可靠，结构简单，易于维护，既保持了直流电机的优点又避免了直流电机因电刷而引起的缺陷，因此，被广泛应用。另外，由于直流无刷电机专用控制芯片价格昂贵，本文介绍了一种基于STM32的新型直流无刷电机控制系统，既可降低直流无刷电机的应用成本，又弥补了专用处理器功能单一的缺点，具有重要的现实意义和发展前景。 工作原理：直流无刷电机是同步电机的一种，其转子为永磁体，而定子则为三个按照星形连接方式连接起来的线圈，根据同步电机的原理，如果电子线圈产生一个旋转的磁场，则永磁体的转子也会随着这个磁场转动因此，驱动直流无刷电机的根本是产生旋转的磁场，而这个旋转的磁场可以通过调整A、B、C三相的电流来实现，其需要的电流如图1所示 随着我国经济和文化事业的发展，在很多场合，都要求有直流电机PWM调速系统来进行调速，诸如汽车行业中的各种风扇、刮水器、喷水泵、熄火器、反视镜、宾馆中的自动门、自动门锁、自动窗帘、自动给水系统、柔巾机、导弹、火炮、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、飞机、坦克、火箭、雷达、战车等场合。 1.2 总体设计方案 总体设计方案的硬件部分详细框图如图1所示。
三相异步电机启动常见方法 1、定时自动循环控制电路 说明：（技师一） 1、题图中的三相异步电动机容量为1.5KW，要求电路能定时自动循环正反转控 制；正转维持时间为20秒钟，反转维持时间为40秒钟。 2、按原理图在配电板上配线，要求线路明快、工艺合理、接点牢靠。 3、简述电路工作原理。 注：时间继电器的延时时间不得小于15秒，时间调整应从长向短调。 定时自动循环控制电路电路工作原理：合上电源开关QF，按保持按钮SB2，中间继电器KA吸合，KA的自保触点与按钮SB2、KT1、KT2断电延时闭合的动断触点组成的串联电路并联，接通了起动控制电路。按起动按钮SB3，时间继电器KT1得电，其断电延时断开的动合触点KT1闭合，接触器KM1线圈得电，主触点闭合，电动机正转（正转维持时间为20秒计时开始）。同时KM1动合触点接通了时间继电器KT2，其串联在接触器KM2线圈回路中的断电延时断开的动合触点KT2闭合，由于KM1的互锁触点此时已断开，接触器KM2线圈不能通电。当正转维持时间结束后，断电延时断开的动合触点KT1断开,KM1释放，电动机正转停止。KM1的动断触点闭合，接触器KM2线圈得电，主触点闭合，电动机开始反转.同时KM1动合触点断开了时间继电器KT2线圈回路（反转维持时间为40秒计时开始）。这时KM2动合触点又接通了KT1线圈，断电延时断开的动合触点KT1闭合，为下次电动机正转作准备。因此时串联在接触器KM1线圈回路中的KM2互锁触点断开，接触器KM1线圈暂时不得电。与按钮SB2
串联的KT1、KT2断电延时闭合的动断触点是保证在电动机自动循环结束后，才能再次起动控制电路。热继电器FR常闭触点，是在电动机过负载或缺相过热时将控制电路自动断开，保护了电动机。 2、顺序控制电路（范例） 顺序控制电路（范例）工作原理：图A：KM2线圈电路由KM1线圈电路起动、停止控制环节之后接出。按下起动按钮SB2，KM1线圈得电吸合并自锁，此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转，停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件，才能起动M2电动机。 图B：控制电路由KM1线圈电路和KM2线圈电路单独构成。KM1的动合触点作为一控制条件，串接在KM2线圈电路中，只有KM1线圈得电吸合，其辅组助动合触点闭合，此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转，停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件，才能起动M2电动机。
电工实训报告——三速电动机控制 一、实训目的： （1）了解三速电动机的结构及原理； （2）掌握三速电动机的接线和用9个灯泡代替三速电机的接线原理； （3）掌握三速电动机控制的动作原理； （4）掌握复杂的控制线路的接线； （5）掌握复杂的控制线路的故障检查方法。 二、实训原理： 1、电路分析： 如图所示： 三速电动机有两套在连接上独立的定子绕组，有三种不同的转速。当接触器KM1、KM2闭合时，电动机的绕组端头U1、U1、V1、W1（逆时针）接到电源的U、V、W相上，作“三角”连接，电动机低速运行；当接触器KM3闭合时，电动机的绕组端头U、V、W接到电源的U、V、W相上，作单“Y”连接，电动机中速运行；当接触器KM4、KM5闭合时，电动机的绕组端头U1、V1、W3经KM5短接，而端头U2、V2、W2（顺时针）接到电源的U、V、W想上，作双“Y”连接，电动机高速运行。电动机由“三角”连接变成双“Y”连接的变极原理与双速电动机相同，只是三速电动机时开口三角形，如果接成闭口三角形，那么电动机中速运行时，在闭口三角形中将产生环流，而开口三角形就不会。实训时，如果条件有限，可以采用9个灯泡来代替9个半绕组。 以下是简化图： 2、动作原理：
（1）低速运行： 按下SB1，KM1、KM2、KA得电，U1、U1、V1、W1（逆时针）接到电源的U、V、W相上，单“三角”运行，KA闭合，低速运行。（六个灯泡亮但是较暗） （2）中速运行： 按下SB2 ，KM1、KM2失电，KM3、KT得电，电动机作单“Y”运行，中速运行。（三个灯泡亮） （3）一段时间后，常闭KT断开，常开KT闭合，KM3、KT失电，KM4，KM5得电，绕组端头U1、V1、W3经KM5短接，而端头U2、V2、W2（顺时针）接到电源的U、V、W想上，作双“Y”连接，电动机高速运行。（六个灯泡亮） （4）停止：按下SB，KM4、KM5失电，所有触点恢复原来状态，6个灯泡灭。 三、实训步骤： 1、元器件检查： （1）用万用表的“二极管”档位检查接触器的主触点及辅助触点常开、常闭触点，当按下KM时，常开应闭合，常闭应断开。 （2）测量接触器、时间继电器线圈电阻值是否正常，时间继电器的线圈阻值约10KΩ左右。 （3）检查热继电器元件及常闭触头是否处于完好状态。 （4）测量电动机绕组的电阻值和六个灯泡的阻值是否正常。 （5）检查中间继电器的常开、常闭触点是否正常。 （6）检查按钮和复合按钮常开、常闭点，当按下时，常开应闭合，常闭应断开。 （7）检查熔断器两端，以确定其完好。 2、线路接线： （1）主电路接线图：
常见电动机控制电路图
电机启动常见方法 1、定时自动循环控制电路 说明：（技师一） 1、题图中的三相异步电动机容量为1.5KW，要求电路能定时自动循环正反转 控制；正转维持时间为20秒钟，反转维持时间为40秒钟。 2、按原理图在配电板上配线，要求线路明快、工艺合理、接点牢靠。 3、简述电路工作原理。 注：时间继电器的延时时间不得小于15秒，时间调整应从长向短调。 定时自动循环控制电路电路工作原理：合上电源开关QF，按保持按钮SB2，中间继电器KA吸合，KA的自保触点与按钮SB2、KT1、KT2断电延时闭合的动断触点组成的串联电路并联，接通了起动控制电路。按起动按钮SB3，时间继电器KT1得电，其断电延时断开的动合触点KT1闭合，接触器KM1线圈得电，主触点闭合，电动机正转（正转维持时间为20秒计时开始）。同时KM1动合触点接通了时间继电器KT2，其串联在接触器KM2线圈回路中的断电延时断开的动合触点KT2闭合，由于KM1的互锁触点此时已断开，接触器KM2线圈不能通电。当正转维持时间结束后，断电延时断开的动合触点KT1断开,KM1释放，电动机正转停止。KM1的动断触点闭合，接触器KM2线圈得电，主触点闭合，电动机开始反转.同时KM1动合触点断开了时间继电器KT2线圈回路（反转维持时间为40秒计时开始）。这时KM2动合触点又接通了KT1线圈，断电延时断开的动合触点KT1闭合，为下次电动机正转作准备。因此时串联在接触器KM1线圈回路中的KM2互锁触点断开，接触器KM1线圈暂时不得电。 2
与按钮SB2串联的KT1、KT2断电延时闭合的动断触点是保证在电动机自动循环结束后，才能再次起动控制电路。热继电器FR常闭触点，是在电动机过负载或缺相过热时将控制电路自动断开，保护了电动机。 2、顺序控制电路（范例） 顺序控制电路（范例）工作原理：图A：KM2线圈电路由KM1线圈电路起动、停止控制环节之后接出。按下起动按钮SB2，KM1线圈得电吸合并自锁，此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转，停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件，才能起动M2电动机。 图B：控制电路由KM1线圈电路和KM2线圈电路单独构成。KM1的动合触点作为一控制条件，串接在KM2线圈电路中，只有KM1线圈得电吸合，其辅组助动合触点闭合，此时才能控制KM2线圈电路。停止按钮SB3只能控制M2电动机的停转，停止按钮SB1为全停按钮。本电路只有满足M1电动机先起动的条件，才能起动M2电动机。 3
三速电动机是在双速电动机的基础上发展而来的。在三速电动机的定子槽内安放两套绕组，一套为三角形绕组，另一套是星形绕组。适当变换这两套绕组的联结方法，就可以改变电动机的磁极对数。使电动机具有高速、中速、和低速三种不同的转速。 三速电动机共有十个引出端子，它们的新旧文字符号对照为：U1（D1）、U 2（D4）、U3（D7）、U4（D11）、V1（D2）、V2（D5）、V4（D12）、W1（D3）、W2（D6）、W4（D13）。 一）三速电动机定子绕组的接法 低速、中速、高速，三种速度的电动机定子绕组接线方法，示于图21311中。
由图21311可知，三速电动机的接法为： 1）低速三角形接法是：U1（D1）接L1（A）相；V1（D2）接L2（B）相；W 1(D3)与U3(D7)短接后接L3（C）相；其余端子空着不接。 2）中速星形接法是：U4（D11）接L1（A）相；V4（D12）接L2（B）相；W 4（D13）接L3（C）相；其余端子空着不接。 3）高速双星形接法是：U1（D1）、V1（D2）、W1（D3）、U3（D7），四个接线端子短接起来；U2（D4）接L1（A）相；V2（D5）接L2（B）相、W2（D6）接L3（C）相；剩余的三个端子空着不接。 二）三速电动机的控制线路 三速电动机的新符号控制线路如图21312所示。
三速电动机的旧符号控制线路如图21313所示。 三速电动机的控制线路中的KM1与KM3（旧符号中的C1与C3）比较特殊。其中KM1需要具有四个主触头的接触器；而KM3则需要具有六个主触头的接触器。如果买不到多主触头的接触器时，可用两个接触器代替。 图21312三速电动机的控制线路部分的原理非常简单，它实际上就相当于三个正转控制线路的组合。 图21312三速电动机控制线路在各速度之间相互转换时都必须先按停止按钮SB1，然后再按动需转换速度的控制按钮。 二）三速电动机的自动加速控制线路 三速电动机的自动加速控制线路如图21314所示。
三相异步电动机单向连续运行的PLC控制 宜都职教中心蔡鹏 授课内容：三相异步电动机的单向连续运行的PLC控制 授课班级：12级电子班授课时间：2013年10月11日第3、4节学生人数：40人授课地点：PLC实训室 授课使用教材：《可编程序控制器技术与应用（西门子系列）》 丛书主编：程周主编：常辉电子工业出版社 教学目的及要求： 知识目标： 1、深入理解输入继电器I及输出继电器Q； 2、掌握PLC启保停形式的梯形图； 能力目标： 1、培养学习能力和对知识的应用能力。 2、培养学生动手能力和实践能力。 过程与方法目标： 1、体验PLC控制系统设计的基本步骤； 2、学会硬件连接的方法； 3、熟悉STEP 7-MICRO/WIN编程软件； 4、初步学会用梯形图语言编写应用程序； 5、体验“做中学”、“学中做”的学习方法。 德育渗透目标： （1）、培养协作精神和团队意识 （2）、培养认真细致的工作态度 课程类型：实验课 教学方法：观察法、演示法、讲授法、实习法。 教学重点及难点 1、输入继电器I和输出继电器Q; 2、硬件连接； 3、启保停形式的梯形图； 教学过程： 【复习】 输入继电器I (如： 输出继电器Q （如：） 接触器 （硬元件） 组成
（编程时不使 用） 对应的 I/O点 开关量输入点开关量输出点在存 储器中的 位地址 线圈驱动来源外部开关信号 程序执行的结 果 辅助控制电路 功能接受外部开关 信号 驱动外部负载 主触点开闭电 路，辅助触点开闭 控制回路。 触点使 用次数 无数次无数次有限 是通过输入继电器I来获得的。输入继电器I是专门用来获取PLC外部开关信号的元件。PLC通过输入单元电路将外部输入信号的状态（接通时为“1”，断开时为“0”）读入并存储到输入映像寄存器对应的位中。 ②输出继电器Q是如何驱动PLC外部的负载的 输出继电器Q由程序执行的结果驱动，其线圈的状态（接通时为“1”，断开时为“0”）传送给输出单元电路，由输出单元电路接通或断开PLC外部的负载。 ③PLC的软元件与继电控制元件有哪些相似之处 PLC的软元件具有继电控制特性，在编程时可以替代继电控制元件（硬元件）。 2、复习由纯继电控制元件所构成的电机单向连续运行电路。 ①请指出这个电路图的哪一部分为主电路哪一部分为辅助电路 ②在辅助电路中含有哪些元件这些元件其功能是什么是如何连接的 热继电器FR常闭触点（过载保护）、按钮SB1（停止）、按钮SB2（启动）、接触器KM常开辅助触点（自锁）串联 【引入】 如果用PLC来对三相异步电动机进行单向连续运行控制，我们应该怎么做 【实验】 一、分析系统控制要求 （1）分析实验所需元件及设备：（需要哪些元件及设备） 启动按钮、停止按钮、热继电器、接触器、PLC （2）选择实验元件及设备（为硬件连接作准备） 按钮SB2（绿色）、按钮SB3（红色）、接触器KM1、热继电器FR、西门子PLC(226CN) （3）明确系统控制要求：（有哪些控制要求） 给启动信号，电机连续运转； 给停止信号，电机停止运转； 给过载信号，电机停止运转； 概括为启保停。
三速电动机的启动 YD系列变级多速三相异步电动机是全国统一设计的产品，主要用于要求多种转速的机械设备装置。它利用改变电动机定子绕组的接线以改变其极数的方法变速．具有随负载-的不同要求而有级地变化功率和转速的特性，从而达到功率的合理匹配和简化变速系统。电动机的转速有双速、三速、四速三种。当机械设备的合理转速为中低速时，由于电动机功率相应较小，所以可以有效节约电能。本文介绍三速电动机的启动控制电路。 YD系列多速电动机的功率容量最小的不到1kW，最大的70kW～80kW。启动时先从低速挡开始，然后根据设备对转速的要求，依次启动中速挡和高速挡。因低速启动时电动机功率较小，所以启动电流较小。因电动机已具有一定转速，后启动中、高速档时。启动电流也不是特别大。因此通常情况下，各挡启动电路无须采用降压限流启动方式。 YD系列三速电动机有9个接线端子，图是三相电源与电动机接线端子在不同转速时的连接关系，图中L1、L2和L3是三相380V电源，没有连线的端子在各自的转速状态下被悬空。图2和图3分别是启动电路的一次、二次电路图。启动前，绿灯HG点亮，指示控制电路正常。启动时，先按下低速启动按钮SB2，接触器KM1吸合动作．其主触点将三相电源接至电动机的U1、V1、W1端，由图1可见，电
动机在8极低速下启动运行。辅助触点KM1－1进行自保持：KM1－2接通中间继电器lKA的线圈回路，并由1KA一2对其自保持。1KA 的触点1KA－4切断绿灯HG电源，绿灯熄灭；触点1KA一1闭合．白灯HW点亮，指示电动机在8极低速下运行：触点1KA－3闭合．是允许电动机中速启动的信号。 如果低转速不能满足设备要求。可接着启动中速挡。按一下中速启动按钮SB3(SB3是具有动合和动断双触点的按钮)，接触器KMl线圈断电释放，接触器KM2得电吸合，并由KM2－1保持。KM2的主触点将电源接至电动机的U2、V2、W2端，电动机在6极中速下启动运行。KM2－2接通中间继电器2KA的线圈回路，并由2KA－2对其自保持。2KA的触点2KA－5切断白灯HW电源，白灯熄灭；触点2KA －1闭合，黄灯HY点亮，指示电动机在6极中速下运行：触点2KA －3闭合，是允许电动机高速启动的信号。 如果需要更高的转速，可接着按压按钮SB4(SB4也是具有动合和动断双触点的按钮)，之后接触器KM2线圈断电释放，接触器KM3、KM4同时得电吸合，并由KM3－2保持。KM3的主触点将电源接至电动机的U3、V3、W3端，KM4．的主触点将U1、V1、Wl端短接，这种接线效果如同图l中4极高速状态。KM3的辅助触点KM3－3使黄灯熄灭，KM3－1使红灯点亮，指示电动机在4极高速下启动运行。
三速电动机变极调速控制设备电气说明书 三速电动机变极调速控制设备电气说明书 目录 一、拖动方案的确定（）二、电动机的选择（）三、电气控制原理图的设计（）四、电器元件的选择（）五、电器元件明细表（）六、电器布置图的设计（）七、电器接线图的设计（）．八、设计小结（）（此标准答案仅供参考，图） 1 课题：《三速电动机变极调速控制设备设计》一、拖动方案的确定 从设计任务1书中内容可知，要求我们设计的控制设备的控制对象为—纺织车间的轴流风机，其全年的送风量是不均匀的，可划分为三个时间段，即夏季、春秋季和冬季。由风机的特性可知，当风机转速从n变到n’时，风量Q和轴功率P的变化关系式如下：?n’?Q’?Q?? ?n??n’?P’?P?? ?n?从已知技术数据，春秋季的风景为夏季的66％，冬季的风量为夏季风量的50％，我们知道拖动风机的电动机需要调速控制。由于经设计达到夏季风量所需电动机功率为11.6kw，转速为1457r／min，亦即我们所选电动机的最大功率和转速只要满足大于等11．6kw
和1457r／min，控制设备能实现对该电动机实行调速即可满足设计的技术要求。 对电动机实行调速控制的方案比较多：有调压调速、电磁调速电动机调速、串级调速、变频调速和变极对数调速等。前几种调速方案都可实现对电动机的无级调速，但实现调速的控制设备和控制方案都比较复杂，经济投入较大。只有变极对数调速为有级调速，控制设备相对较简单，经济投入较少。而根据设计的技术数据，纺织车间全年要求的风量变化并不要求连续，只分为三段，在每一段内的风量我们可视作不变(因风量略有变化引起的温、湿度变化是不会超出允许的温、湿度要求范围的)，这样由式 ?n’?Q’?Q?? ?n?3可知，拖动风机的电动机转速实际上全年中只要有三个变化点即可满足要求，只需有级调速控制。因此，我们可采用变极对数调速的控制方案。 二、电动机的选择 出确定的拖动方案可知，我们选用变极三速电动机可实现对风机的控制。 在纺织车间内空气中含有棉絮等杂物，这就要求电动机密封性要好，而车间内电动机—般在地面平装，因而我们可选用电动机的外壳防护等级为IP44，结构和安装型式为IMB3。 设风机在夏季、春秋季和冬季的风量分别为Ql、Q2、Q3，转速分别为n1、n2、n3，轴功串分别为P1、P2、P3。由已知条件即得：
任务二：三相异步电动机单方向连续运转控制电路的安装 一、任务目标： 1、熟悉三相异步电动机单方向连续运转控制电路的安装步骤和工艺要求。 2、掌握三相异步电动机单方向连续运转控制电路的电路安装、调试及维修方 法。 二、任务描述： 在某些生产机械中，例如：CA6140普通车床，在需要主轴旋转时，只要按下起动按钮，主轴连续转动；按下停止按钮，主轴停止转动。要完成本功能需通过电动机单方向连续运转控制电路来完成。本任务通过应用于CA6140普通车床的电动机连续控制电路作为载体对低压电器原理图、基本知识进行讲解，使学生能够认识常用低压电器实物图形及文字符号，掌握电气原理图的工作原理。使学生能够进行电器原理图分析、绘制电器元件布置图和接线图，能够根据接线图进行正确接线并通电试车检验正确性。 三、任务分析 要完成此任务，需要了解熔断器、接触器、按钮、热继电器等几种常用低压电器的工作原理及使用方法，掌握电动机单方向连续运转控制电路的工作原理、接线方法和工艺，从而掌握此电路在生产实际中的应用。 四、知识链接 （一）接触器 1、交流接触器 接触器的符号
KM 常开辅助 触点 常闭辅助 触点 线圈 KM 主触点 KM KM （二）按钮 1.按钮的功能 按钮是一种用人体某一部分所施加力而操作、并具有弹簧储能复位的控制开关。 2.钮的结构原理与符号 SB 常闭触电常开触点 SB （三）热继电器 1.热继电器是利用流过继电器的电流所产生的热效应而反时限动作的自动保护电器，用作电动机的过载保护、断相保护、电流不平衡运行的保护。 2．工作原理 当电动机过载时，流过电阻丝的电流超过热继电器的整定电流，电阻丝发热增多，温度升高，由于两块金属片的热膨胀程度不同而使主双金属片向右弯曲，通过传动机构推动常闭触头断开，分断控制电路。 3.热继电器的选用 例1－3 某机床电动机的型号为Y132M1－6，定子绕组为△接法，额定功率为4kW，额定电流为9.4A，额定电压为380V，要对该电动机进行过载保护，试选用热继电器的型号、规格。
正反转控制电路图及其原理分析 要实现电动机的正反转，只要将接至电动机三相电源进线中的任意两相对调接线，即可达到反转的目的。下面是接触器联锁的正反转控制线路，如图所示
图中主回路采用两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2。当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按U―V―W接入电动机。当接触器
KM1的三对主触头断开，接触器KM2的三对主触头接通时，三相电源的相序按W―V―U接入电动机，电动机就向相反方向转动。电路要求接触器KM1和接触器KM2不能同时接通电源，否则它们的主触头将同时闭合，造成U、W两相电源短路。为此在KM1和KM2线圈各自支路中相互串联对方的一对辅助常闭触头，以保证接触器KM1和KM2不会同时接通电源，KM1和KM2的这两对辅助常闭触头在线路中所起的作用称为联锁或互锁作用，这两对辅助常闭触头就叫联锁或互锁触头。 正向启动过程：按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，与SB2并联的KM1的辅助常开触点闭合，以保证KMl线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合，电动机连续正向运转。 停止过程：按下停止按钮SB1，接触器KMl线圈断电，与SB2并联的KM1的辅助触点断开，以保证KMl线圈持续失电，串联在电动机回路中的KMl的主触点持续断开，切断电动机定子电源，电动机停转。 反向起动过程：按下起动按钮SB3，接触器KM2线圈通电，与SB3并联的KM2的辅助常开触点闭合，以保证KM2线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM2的主触点持续闭合，电动机连续反向运转。 对于这种控制线路，当要改变电动机的转向时，就必须先按停止按钮SB1，再按反转按钮SB3，才能使电机反转。如果不先按SB1，而是直接按SB3，电动机是不会反转的。
电动机控制电路图全集一．双速电动机用三个接触器的变速控制电路图 二．三相电动机制动装置
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电动机继电控制线路安装与检修一体化课程教案编号：QE-75-14-01-02 C/0 序号： 一体化课程电动机继电控制线 路安装与检修 学习任务 三相异步电动机的多速 异步电动机的控制线路 学时数24 教学班级电气45班教学时间 学习任务描述 在某些特殊拖动电路中，需要采用双速电动机；有时甚至需要采用三速或四速的电动机。这些多速电动机的原理以及控制方法基本是相同的。 学习目标1、理解三相异步电动机调速的原理和三种方法。 2、掌握双速异步电动机定子绕组的?型连接和ＹＹ型接线方式。 3、学会正确安装与检修双速异步电动机控制线路。 4、了解三速异步电动机控制线路的安装与检修。 学习内容1、三相异步电动机调速的原理和三种方法。 2、双速异步电动机定子绕组的?型连接和ＹＹ型接线方式。 3、三速异步电动机控制线路的安装与检修。 学习重点难点学习重点：理解三相异步电动机调速的原理和三种方法。学习难点：双速异步电动机控制线路的安装与检修方法。 资源准备教案、多媒体、电拖实训室 学习评价能否熟练的对控制线路进行绘制，配线与调试；教学反思
教学组织流程 学习活动及课 时、上课时间学习环节及时间 学习内容教师活动学生活动教学方法 教学活动1：多速异步电动机的控制线路（12课时）课前准备 （5分钟） 1、检点出勤情况； 2、安全注意事项说明； 3、查看劳保用品穿戴情况。 1、点名； 2、强调安全注意事项； 3、检查劳保用品穿戴情 况。 1、注意安全注意 事项； 2、自查劳保用品 穿戴情况。 三相异步电动机的转速公式 可知，改 变异步电动机转速可通过三种方法来实现： 一是改变电源频率f1； 二是改变转差率s； 三是改变磁极对数p。 改变异步电动机的磁极对数调速称为变极调速。 变极调速是通过改变定子绕组的连接方式来实现的， 它是有级调速，且只适用于笼型异步电动机。 一、双速异步电动机的控制线路 1.双速异步电动机定子绕组的连接 1、教师引导学生复习 正反控制线路学习活 动。 2、结合实际案例，引出 本次活动主题。 1、学生能完整叙 述理解电动机调速 的原理和三种方法。 2、学生思考实际 生活中的控制线 路应该是？。 复习法 提问法 思考法
任务三电动机连续运行控制 2.3.1电动机连续运行控制原理分析 引入策略 上次课我们讲授了三相异步电动机点动控制原理分析。本次课我们将讲授三相异步电 动机连续运行控制原理分析。 学习内容 【学习概要】 1、绘制电路图的规定 2、三相异步电动机连续运行控制工作原理 3、连续运行控制原理应用 4、三相异步电动机连续运行控制电路的安全保护 【内容解析】 1、绘制电路图的规定 1）电机、电器和其他带电部分都应按国家标准规定的图形符号和文字符号绘制和标注。2）按主电路和控制电路两部分画出。 3）电器都按没通电或不受外力作用时的正常状态画出。 4）同一电器的不同部件,按其在电路中的作用画在不同的电路部位上,标以相同的文字符号。5）各元件一般按动作顺序从上到下,从左到右依次排开。有直接电联系的导线交叉连接点要用小圆圈或黑圆点表示。
L1L2L3QF KM PE M 3～ U V W U11 V11 W11 U12V12W12 FU SB2KM 1 3 SB1KM 2 （a ）三相异步电动机连续运行控制电路图 2、三相异步电动机连续运行控制工作原理 自锁：利用电器自己的触头使自己的线圈得电从而保持长期工作的线路环节称为自锁环节。这种触头叫自锁触头。 1）连续控制是指当电动机起动后，再松开起动按钮SB1，控制电路仍保持接通，电动机仍继续运转工作。连续控制也称自锁。 2）实现连续控制可以将起动按钮、停止按钮与接触器的线圈串联，并在起动按钮两端并联接触器的常开辅助触点（自锁触点）。 3）连续运行控制工作原理： ①、启动：按下启动按钮SB 1 ，接触器KM 线圈得电，KM 主触头闭合，接触器KM 常开辅助触头闭合自锁，电动机M 得电正转启动并连续运转。 ②、停止：按下停止按钮SB 2 ，接触器KM 线圈失电 ，KM 主触头分断，KM 自锁触头分断，电动机M 失电停转。