三相异步电动机点动控制和自锁控制与联锁正反转控制实验报告.docx

三相异步电动机点动控制和自锁控制与联锁正反转控制实验报告.docx

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三相异步电动机点动控制和自锁控制与联锁正反转控制实验报告

专业：

姓名：

学号：

日期：

地点：

实验报告

课程名称：

电气原理与应用指导老师：

成绩：

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实验名称：

三相异步电动机点动控制和自锁及正反转互锁控制实验类型：

____同组学生姓名：

______

一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

一、实验目的

1．通过对三相异步电动机点动控制和自锁控制线路的实际安装接线，掌握由电气原理图变换成安装接线图的知识；

2．通过实验进一步加深理解点动控制和自锁控制的特点以及在机床控制中的应用。

3．掌握三相异步电动机正反转的原理和方法，加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解；

4．掌握接触器联锁正反转、按钮联锁正反转控制线路的不同接法，并熟悉在操作过程中有哪些不同之处；

5．通过对三相鼠笼式异步电动机延时正反转控制线路的安装接线，掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。

6.学会分析、排除继电--接触控制线路故障的方法。

二、实验原理

1．继电接触控制在各类生产机械中获得广泛的应用，交流电动机继电接触控制电路的主要设备是交流接触器，其主要构造为：

（1）电磁系统─铁心、吸引线圈和短路环；

（2）触头系统─主触头和辅助触头，还可按吸引线圈得电前后触头的动作状态，分动合（常开）、动断（常闭）两类；

（3）消弧系统─在切断大电流的触头上装有灭弧罩以迅速切断电弧；

（4）接线端子，反作用弹簧等。

2．在控制回路中常采用接触器的辅助触头来实现自锁和互锁控制。

要求接触器线圈得电后能自动保持动作后的状态，这就是自锁，通常用接触器自身的动合触头与起动按钮相并联来实现，以达到电动机的长期运行，这一动合触头称为“自锁触头”。

使两个电器不能同时得电动作的控制，称为互锁控制，如为了避免正、反转两个接触器同时得电而造成三相电源短路事故，必须增设互锁控制环节。

为操作的方便，也为防止因接触器主触头长期大电流的烧蚀而偶发触头粘连后造成的三相电源短路事故，通常在具有正、反转控制的线路中采用既有接触器的动断辅助触头的电气互锁，又有复合按钮机械互锁的双重互锁的控制环节。

3.控制按钮通常用以短时通、断小电流的控制回路，以实现近、远距离控制电动机等执行部件的起、停或正、反转控制。

按钮是专供人工操作使用。

对于复合按钮，其触点的动作规律是：

当按下时，其动断触头先断，动合触头后合；当松手时，则动合触头先断，动断触头后合。

4.在电动机运行过程中，应对可能出现的故障进行保护。

采用熔断器作短路保护，当电动机或电器发生短路时，及时熔断熔体，达到保护线路、保护电源的目的。

熔体熔断时间与流过的电流关系称为熔断器的保护特性，这是选择熔体的主要依据。

采用热继电器实现过载保护，使电动机免受长期过载之危害。

其主要的技术指标是整定电流值，即电流超过此值的20％时，其动断触头应能在一定时间内断开，切断控制回路，动作后只能由人工进行复位。

5.在电气控制线路中，最常见的故障发生在接触器上。

接触器线圈的电压等级通常有220V和380V等，使用时必须认清，切勿疏忽，否则，电压过高易烧坏线圈，电压过低，吸力不够，不易吸合或吸合频繁，这不但会产生很大的噪声，也因磁路气隙增大，致使电流过大，也易烧坏线圈。

此外，在接触器铁心的部分端面嵌装有短路铜环，其作用是为了使铁心吸合牢靠，消除颤动与噪声，若发现短路环脱落或断裂现象，接触器将会产生很大的振动与噪声。

三、实验设备

1DT01电源主控制屏

2三相鼠笼式异步电动机（D21）

3D61继电接触控制挂箱

4交流电压表

四、实验内容

认识各电器的结构、图形符号、接线方法；抄录电动机及各电器铭牌数据；并在断电状态下用万用电表检查各电器线圈、触头是否完好。

三相鼠笼异步机接成△接法（线电压为220V）；实验线路电源端接三相电源U、V、W。

1．点动控制

按图2-1点动控制线路进行安装接线，接线时先接主电路，即从三相交流电源的输出端U、V、W开始，经接触器KM1的主触头，热继电器FR的热元件到电动机M的三个线端A、B、C，用导线按顺序串联起来。

主电路连接完整无误后，再连接控制电路，即从三相交流电源某输出端（如V）开始，经过常开按钮SB1、接触器KM1的线圈、热继电器FR的常闭触头到三相交流电源的W端（线电压为220V）。

图2-1点动控制实验图

接好线路，经检查无误后，方可进行通电操作。

（1）开启控制屏电源总开关;

（2）按起动按钮SB1，对电动机M进行点动操作，比较按下SB1与松开SB1电动机和接触器的运行情况;

（3）实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路三相交流电源。

实验现象：

按下SB1后接触器动作，电机启动；松开SB1后接触器复位，电机停止。

2．自锁控制电路

按图2-2所示自锁线路进行接线，它与图2-1的不同点在于控制电路中多串联一只常闭按钮SB2，同时在SB1上并联1只接触器KM1的常开触头，它起自锁作用。

图2-2自锁控制实验图

（1）按控制屏启动按钮，接通三相交流电源;

（2）按起动按钮SB1，松手后观察电动机M是否继续运转;

（3）按停止按钮SB2，松手后观察电动机M是否停止运转;

（4）按控制屏停止按钮，切断实验线路三相电源，拆除控制回路中自锁触头KM1，再接通三相电源，启动电动机，观察电动机及接触器的运转情况。

从而验证自锁触头的作用。

实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路的三相交流电源。

实验现象：

按启动按钮SB1，松手后电动机继续运转；

按停止按钮SB2，松手后电动机停止运转；

拆除控制回路中自锁触头KM1后再次启动电机，松开启动按钮SB1后电机不能继续运转。

说明自锁触头确实起到上电自锁的功能。

3.异步电机点动和自锁控制线路

按图2-3所示既可点动又可自锁线路进行接线。

操作步骤为：

图2-3既可点动又可自锁控制线路

（1）合上Q1接通三相交流220V电源；

（2）按下启动按钮SB2，松手后观察电机M是否继续运转；

（3）运转半分钟后按下SB3，然后松开，电机M是否停转；连续按下和松开SB3，观察此时属于什么控制状态；

（4）按下停止按钮SB1，松手后观察M是否停转。

实验现象：

按下启动按钮SB2，松手后电机继续运转；

运转半分钟后按下SB3，然后松开，电机M停转；

连续按下和松开SB3，此时电机处于点动控制状态；

按下停止按钮SB1，松手后电动机停转。

4．接触器联锁的正反转控制线路

按图2-4接线，经检查无误后，方可进行通电操作。

图2-4接触器联锁正反转控制实验图

实验操作步骤：

（1）开启控制屏电源总开关，打开电源；

（2）按正向起动按钮SB1，观察电机转向和接触器运行情况；

（3）按反向起动按钮SB2，观察电动机和接触器的运行情况；

（4）按停止按钮SB3，观察电动机的转向和接触器运行情况；

（5）再按SB2，观察电动机的转向和接触器自锁和联锁触点的吸断情况；

（6）实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。

实验现象：

按正向启动按钮SB1，电机正转，接触器KM1动作；

按反向启动按钮SB2，电机仍旧正转，接触器KM1仍可靠动作，接触器KM2不动作；

按停止按钮SB3，电机停止运行，接触器KM1掉电复位；

再按SB2，电机反转，接触器KM2动作。

2.按钮联锁的正反转控制线路

图2-5按钮联锁的正反转控制线路

按图2-5接线，实验操作步骤如下：

（1）按控制屏启动按钮，接通三相交流电源；

（2）按正向起动按钮SB1，电动机正向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。

按停止按钮SB3，使电动机停转；

（3）按反向起动按钮SB2，电动机反向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。

按停止按钮SB3，使电动机停转。

实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。

实验现象：

按正向启动按钮SB1，电机正转，接触器KM1工作，按下SB3电机停止运行；

按反向启动按钮SB2，电机反转，接触器KM2工作，按下SB3电机停止运行；

2.接触器和按钮双重联锁的正反转控制线路

按图2-6接线，经检查无误后，方可进行通电操作。

实验操作步骤如下：

图2-6接触器和按钮双重联锁的正反转控制线路

（1）按控制屏启动按钮，接通三相交流电源。

（2）按正向起动按钮SB1，电动机正向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。

按停止按钮SB3，使电动机停转。

（3）按反向起动按钮SB2，电动机反向起动，观察电动机的转向及接触器的动作情况。

按停止按钮SB3，使电动机停转。

（4）按正向（或反向）起动按钮，电动机起动后，再去按反向（或正向）起动按钮，观察有何情况发生？

（5）电动机停稳后，同时按正、反向两只起动按钮，观察有何情况发生？

（6）失压与欠压保护

按起动按钮SB1（或SB2）电动机起动后，按控制屏停止按钮，断开实验线路三相电源，模拟电动机失压（或零压）状态，观察电动机与接触器的动作情况，随后，再按控制屏上启动按钮，接通三相电源，但不按SB1（或SB2），观察电动机能否自行起动？

实验完毕，按控制屏停止按钮，切断实验线路电源。

实验现象：

（2）按下SB1，电机正向旋转，KM1正常工作，按下SB3电机停止运行。

（3）按下SB2，电机反向旋转，KM2正常工作，按下SB3电机停止运行。

（4）先按下SB1，电机正向旋转，之后直接按下SB2，电机可直接切换到反转运行状态。

（5）同时按SB1和SB2电机不会运行。

（6）按起动按钮SB1且电动机失压，接触器电磁吸力急剧下降或消失，衔铁释放，主触点与自锁出点断开，电动机停止运转。

再按控制屏上启动按钮，接通三相电源。

电动机不会自行启动运转。

五、实验注意事项

1．接线时合理安排挂箱位置，接线要求牢靠、整齐、安全可靠；

2．操作时要胆大、心细、谨慎，不许用手触及各电器元件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤；

3．通电观察继电器动作时要注意安全,防止碰触带电部位。

六、思考题

1．试比较点动控制线路与自锁控制线路从结构上主要有什么区别？

从功能上看主要区别是什么？

两者结构上的主要区别是启动按钮开关两端是否并联接触器（或继电器）常开触点；从功能上的区别是前者是点即动松即停，而后者则按下即自锁并保持运转状态。

2．交流接触器线圈的额定电压为220V，若误接到380V电源上会产生什么后果？

反之若接触器线圈电压为380V，而电源线电压为220V，其结果又如何？

交流接触器的电压过高，就会造成阻抗不够，而电流过大。

从而造成线圈过热而烧毁。

交流接触器若电压过低，会因无法吸合，空气隙太大，而造成电感量不足，使电流大大增加，造成过电流。

从而造成线圈过热而烧毁。

3．在主回路中，熔断器和热继电器热元件可否少用一只或两只？

熔断器和热继电器两者可否只采用其中一种就可起到短路和过载保护作用？

为什么？

为了电机的安全，熔断器和热继电器热元件不能少用。

熔断器：

熔断器（fuse）是指当电流超过规定值时，以本身产生的热量使熔体熔断，断开电路的一种电器。

熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器。

热继电器：

热继电器的工作原理是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。

4．图2-3中各个电器如Q1、FU、KM1、FR、SB1、SB2、SB3各起什么作用?

已经使用了熔断器为何还要用热继电器?

已经有了开关Q1为何还要使用接触器KM1?

Q1为总电源的三相闸刀开关，对整个系统的供电控制，起隔离作用；

FU为熔断器，对总线路起保护作用，防止短路等故障工作情况对电机、电网造成更大的危害；

KM1为接触器，控制电机的启动与停止；

FR为热继电器，起电机过载保护作用；

SB1按钮控制电机的停止；

SB2按钮控制电机的启动；

SB3按钮控制电机的点动；

熔断器对线路起短路保护作用，而热继电器对电机起过载保护作用，二者侧重点不同，缺一不可。

KM1的应用实现了控制回路与主回路的隔离，使得控制方式灵活多样。

5．图2-2电路能否对电动机实现过流、短路、欠压和失压保护?

热继电器（过载、过流保护）、空气开关（短路、过流保护）、接触器（失压、欠压保护）

6．画出图2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6的工作原理流程图。

7．在电动机正、反转控制线路中，为什么必须保证两个接触器不能同时工作？

采用哪些措施可解决此问题，这些方法有何利弊，最佳方案是什么？

若两个接触器同时工作，则主回路中电机被短路，线路中将产生极大的短路电流，熔断器将烧断，电机不能正常工作。

针对这个问题，可采用接触器互锁、按钮互锁或双重连锁的方法解决。

8．图2-4、2-5虽然也能实现电动机正反转直接控制，但容易产生什么故障，为什么?

有可能出现动和触点闭合时，常闭触电未断开的情况发生，这时就相当于将主回路短路了，出现故障，电机不能正常工作。

9．接触器和按钮的联锁触点在继电接触控制中起到什么作用？

联锁：

将两套锁定装置控制电路交叉连接,即一个打开另一个锁定,或者是只有在一个打开时另一个才能打。

在自动化控制中,联锁和互锁起到的作用都是防止电气短路,防止运行中的设备超出设定范围和动作按设定顺序完成。