1、1基于三相异步电动机正反转控制电路的教学研究【摘要】随着科学生产的不断发展，在电气时代的今天，生产设备的工作基本上都是由电动机的各种控制电路拖动而实现的，它的流行是因为其结构简单、方便维修、坚固耐用、成本低等优点。生产中许多机械设备往往要求运动部件能向正反两个方向发展，因此三相异步电动机正反转控制电路在机床工作台以及建筑起重方面得到广泛应用。 【关键词】正反转 电动机 教学 1、三相异步电动机的组成及工作原理 三相异步电动机的两个基本组成部分包括定子和转子，定子为固定部分，转子为旋转部分，此外还有风扇和端盖、轴承等部分组成。电动机是利用电磁感应原理实现电能和机械能的相互转换的，要使电动机转动必
2、须有旋转的磁场以及闭合的转子绕组，并且它们的转速不同，从而实现了异步。 最简单的定子绕组，它们是幅值相同、方向依次相差 120o 的对称排列方式，并结成星型与三相电源的三相 U、V、W、依次相连。这样定子就可以通过三相对称电流，即 iU=Imsinwt、iV=Imsin（wt-120o） 、iW=Imsin（wt+120o） 。随着电流在定子中的通过，流过在空间互差一定角度按一定规律排列的三相绕组时，就会产生旋转磁场，鼠龙式导体切割磁力线就会在其内部产生相应的感应电动势和感应电流。感应电流又使转子受到一个电磁力作用，于是转子就按照磁铁的方向旋转起来，这2就是三相异步电动机的工作原理。 2、三相
3、异步电动机正反转控制电路分析 电动机的控制电路一般由主电路和控制电路两部分构成，主电路一般接交流接触器主触头、电动机等元件。控制电路一般根据实际的电路需要设计不同的控制，如长动、点动、正反转等。如下图 1 所示即为接触器连锁的电动机正反转控制电路原理图： 工作原理： 正转：合上电源开关 QS，按下正转启动按钮 SB1，交流接触器 KM1线圈得电，KM1 主触点闭合使电动机按相序 L1-U1、L2-V1、L3-W1 与电源相通，电动机得电正转。同时 KM1 辅助动合触头闭合，与 SB1 形成自锁，保证电路持续运转。同时 KM1 辅助动断触头断开，防止 KM2 线圈得电。 反转：先按下停止按钮 S
4、B3，KM1 线圈失电，KM1 所有触头复位，电动机停转；再按下反转按钮 SB2，接触器 KM2 线圈得电，KM2 主触点闭合使电动机按相序 L3-U1、L2-V1、L1-W1 与电源相接（L、W 两相电源连线对调） ，电动机得电反转。同时 KM2 辅助动合触头闭合，与 SB3 形成自锁，保证电路持续运转。同时 KM2 辅助动断触头断开，防止 KM1 线圈得电。 停转：按下 SB3，接触器释放，电动机停转。 电路中 FU 为熔断器做短路保护，FR 为热继电器做过载保护，为了避免两个接触器同时通电引起相间短路，还要加入互锁环节（即图 1 中KM1、KM2 常闭） 。互锁是指在正反转控制过程中一个
5、接触器得电而另一个接触器绝不能得电，从而避免了两相电源短路的事故发生，电路安全、可靠。 33、教学过程的实施 （1）复习旧课，引入新课 学习掌握电动机正反转控制电路，必须先学习电动机的点动以及长动控制电路，掌握其工作原理。然后在其基础上不断的改进和完善电路，使之成为实用的控制电路，包含短路、失压、过载等保护电路。通过复习旧课，提出新的问题，学生能在短时间内激发学习兴趣，进入新课的学习。 （2）讲授新课 其实正反转控制电路就是在长动控制的基础上添加了一路基本相同的控制电路，可以让学生思考如何从长动转变为正反转。一般来说学生能够画出没有接触器连锁的控制电路，因此第一个讲解应该是没有KM1、KM2
6、常闭构成接触器连锁的电路。在保证按钮完全按对的情况下电路是可以正常工作的，推出其工作原理，然后提问此电路有没有什么缺点？提示如果按错了按钮会怎样？这样学生能够很容易想到如果正转以后不按停止按钮 SB3 而直接按到 SB2 的话，两个接触器线圈是可以同时得电的，这对于电路图来所不严谨，也不科学。因此自然引出第二个讲解接触器连锁的控制电路，这样学生通过循序渐进的方法，很容易记住并且理解此电路的工作原理。 另外，除了可以用接触器连锁控制改进电路，还可以用按钮连锁，或者按钮、接触器双重连锁来实现电路，从而引出第三个讲解按钮连锁电路。其原理图如下图 2 所示。 将图 1 中正反转控制按钮接成复合按钮形式
7、，用 SB1 对应的常闭触头去代替 KM2 辅助常闭；用 SB2 对应的常闭4触头去代替 KM1 辅助常闭就构成按钮连锁控制电路。这样当电动机在转动时，可以直接按下另一方向转动按钮，而不需要再去按停止按钮，也能保证两个接触器线圈不会同时得电。这种控制电路适合重载拖动的机床，或不需要从一个转向立即变向另一个转向的机械设备以减小换相对设备的机械冲击力和反向电流冲击，可以保护设备，延长使用寿命。 接触器连锁虽然操作方便简单，但是安全性不好。例如：当正转接触器 KM1 吸合后主触头发生熔焊或者动铁芯被杂物卡住等现象时，即使线圈失电，主触头也不会分开。这样若按下反转按钮，就会使得两个主触头同时闭合，造成
8、两相电源短路。 4、电动机正反转故障判断及方法 （1）断路故障 合上电源开关 QS，按下正转或者反转启动按钮，电动机不运转（排除熔断器短路、电动机已坏等故障） ，手动使常开触头闭合。若电动机运转，则可判断控制电路某处断路。可用万用表交流电压档或者电阻档查找故障。 （2）短路故障 发生在控制电路中的短路故障一般有同一用电器自身触头短路和不同用电器触头短路。如：接通电源，还未操作按钮的正转时，电动机就已经正转，说明 SB1 或者 KM1 辅助常开自身有短路。还未操作按钮的反转时，电动机就已经反转，说明 SB2 或者 KM2 辅助常开自身有短路。若排除同一电路自身短路外，电动机仍然运转，则考虑是不是不同用电器间触头发生短路。 55、小结 关于电动机的正反转控制电路，笔者是在这门课的讲授基础上的浅薄认识，简单的谈出自己感受。 参考文献：电工电子技术，北京，电子工业出版社，2010 许景生，三相异步电动机正反转控制与保护设计，科技致富，2008
