中職學(xué)生對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理圖認(rèn)識(shí)

摘 要：在中職電工電子教學(xué)中，三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制是一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容。在電工電子實(shí)際工作中，各類自動(dòng)化裝置的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工作部往往需要正、反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，如主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、搖臂的上升和下降等很多是靠電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的。三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制是一個(gè)基本的自動(dòng)控制環(huán)節(jié)，對(duì)電工電子教學(xué)中較簡單的控制內(nèi)容教師可以在此基礎(chǔ)上做一些刪改，較復(fù)雜的控制內(nèi)容可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充。本文重點(diǎn)介紹在中職電工電子專業(yè)教學(xué)中，幾種常見的正反轉(zhuǎn)控制電路的安裝與調(diào)試中的常見問題及解決方案。
三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理圖1

    為了使電動(dòng)機(jī)能夠正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，可采用兩只接觸器KM1、KM2換接電動(dòng)機(jī)三相電源的相序，但兩個(gè)接觸器不能吸合，如果同時(shí)吸合將造成電源的短路事故，為了防止這種事故，在電路中應(yīng)采取可靠的互鎖，上圖為采用按鈕和接觸器雙重互鎖的電動(dòng)機(jī)正、反兩方向運(yùn)行的控制電路。線路分析如下：
一、正向啟動(dòng)：1、合上空氣開關(guān)QF接通三相電源2、按下正向啟動(dòng)按鈕SB3，KM1通電吸合并自鎖，主觸頭閉合接通電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)這時(shí)的相序是L1、L2、L3，即正向運(yùn)行。
二、反向啟動(dòng)：1、合上空氣開關(guān)QF接通三相電源2、按下反向啟動(dòng)按鈕SB2，KM2通電吸合并通過輔助觸點(diǎn)自鎖，常開主觸頭閉合換接了電動(dòng)機(jī)三相的電源相序，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的相序是L3、L2、L1，即反向運(yùn)行。
三、互鎖環(huán)節(jié)：具有禁止功能在線路中起安全保護(hù)作用1、接觸器互鎖：KM1線圈回路串入KM2的常閉輔助觸點(diǎn)，KM2線圈回路串入KM1的常閉觸點(diǎn)。當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器KM1線圈通電動(dòng)作后，KM1的輔助常閉觸點(diǎn)斷開了KM2線圈回路，若使KM1得電吸合，必須先使KM2斷電釋放，其輔助常閉觸頭復(fù)位，這就防止了KM1、KM2同時(shí)吸合造成相間短路，這一線路環(huán)節(jié)稱為互鎖環(huán)節(jié)。2、按鈕互鎖：在電路中采用了控制按鈕操作的正反傳控制電路，按鈕SB2、SB3都具有一對(duì)常開觸點(diǎn)，一對(duì)常閉觸點(diǎn)，這兩個(gè)觸點(diǎn)分別與KM1、KM2線圈回路連接。例如按鈕SB2的常開觸點(diǎn)與接觸器KM2線圈串聯(lián)，而常閉觸點(diǎn)與接觸器KM1線圈回路串聯(lián)。按鈕SB3的常開觸點(diǎn)與接觸器KM1線圈串聯(lián)，而常閉觸點(diǎn)壓KM2線圈回路串聯(lián)。這樣當(dāng)按下SB2時(shí)只能有接觸器KM2的線圈可以通電而KM1斷電，按下SB3時(shí)只能有接觸器KM1的線圈可以通電而KM2斷電，如果同時(shí)按下SB2和SB3則兩只接觸器線圈都不能通電。這樣就起到了互鎖的作用。
四、電動(dòng)機(jī)正向（或反向）啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)后，不必先按停止按鈕使電動(dòng)機(jī)停止，可以直接按反向（或正向）啟動(dòng)按鈕，使電動(dòng)機(jī)變?yōu)榉捶较蜻\(yùn)行。
五、電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)由熱繼電器FR完成。
 
三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理圖2
　　在選擇斷路器時(shí)，我們不僅要關(guān)注斷路器的延遲曲線等主要指標(biāo)，還應(yīng)重視它的很多次要功能，這些常容易被忽略的性能不僅能為一個(gè)良好的設(shè)計(jì)錦上添花，而且還能幫助工程師們?yōu)槠鋺?yīng)用設(shè)計(jì)精密的保護(hù)電路。
　　目前市面上有許多配備了各種可選功能的斷路器，這些功能對(duì)于電路保護(hù)設(shè)計(jì)很有幫助。下面列出的是一些較為常見的功能。
　　輔助接點(diǎn)（輔助開關(guān)）：它們是與主接點(diǎn)電隔離的接點(diǎn)，適用于報(bào)警和程序開關(guān)。輔助接點(diǎn)可用于向操作人員或控制系統(tǒng)告警，發(fā)出警報(bào)，或在重要應(yīng)用中接通備用電源。
　　傳動(dòng)：傳動(dòng)器類型的選擇不僅是出于美觀的考慮。具有開關(guān)速度是通/斷開關(guān)兩倍的傳動(dòng)搖桿開關(guān)的斷路器能夠節(jié)約成本和電路板空間。推挽式傳動(dòng)器在遇到突發(fā)事件時(shí)最為穩(wěn)定。
　　分流端子：傳統(tǒng)斷路器被認(rèn)為是“串聯(lián)跳閘”的，這是因?yàn)榻狱c(diǎn)、電流感應(yīng)元件和負(fù)載都是串聯(lián)的。分流端子從主電路分出支路，這樣可將次級(jí)負(fù)載接入。如果初級(jí)負(fù)載發(fā)生了短路或過載，斷路器將跳閘并切斷兩個(gè)負(fù)載的電源。
　　與輔助接點(diǎn)不同，分流端子是接到位于開關(guān)接點(diǎn)和電流感應(yīng)元件之間的斷路器載流通路的，這意味著第二個(gè)負(fù)載不受過載或短路保護(hù)�？梢圆捎靡粋�(gè)獨(dú)立的斷路器來保護(hù)次級(jí)電路，否則該電路只可用于具有內(nèi)置保護(hù)電路的設(shè)備。 
　　復(fù)式控制（遙控跳閘或繼電器跳閘）：復(fù)式控制斷路器將兩個(gè)彼此電隔離的感應(yīng)元件組合起來以實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)功能。例如，復(fù)式控制斷路器可利用遙控傳動(dòng)器或感應(yīng)器來進(jìn)行傳統(tǒng)的過流保護(hù)以及電路斷接。遙控跳閘是復(fù)式控制的一個(gè)例子，通常被稱為“繼電器跳閘”。
　　低壓跳閘：這是斷路器中一個(gè)獨(dú)立的電壓敏感元件，如果電壓降到預(yù)定值以下，它將使主接點(diǎn)開路。具有低電壓跳閘的開關(guān)斷路器被廣泛用于有線連接電器的通/斷控制。安全管理部門要求這些電器在發(fā)生掉電時(shí)必須切斷電源，以避免電源恢復(fù)時(shí)電器突然重新啟動(dòng)的危險(xiǎn)。
　　自動(dòng)跳閘：一個(gè)自動(dòng)跳閘的斷路器在故障期間不會(huì)一直保持閉合—因?yàn)殚_關(guān)裝置不會(huì)因強(qiáng)行保持傳動(dòng)器接通而失效。在一個(gè)完全自動(dòng)跳閘的設(shè)計(jì)中，當(dāng)傳動(dòng)器被保持在“接通”位置時(shí)，主接點(diǎn)在發(fā)生故障之后將始終保持開路。一些被稱為“循環(huán)自動(dòng)跳閘”的斷路器在故障期間不能強(qiáng)行保持接通狀態(tài)，但如果傳動(dòng)器一直處在“接通”的位置，則它們將周期性地接通和斷開。如果斷路器安裝在容易夠得著的地方（即未封閉），則應(yīng)采用自動(dòng)跳閘斷路器。
六、倒順開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制線路的安裝與調(diào)試模塊的特點(diǎn)分析：
　　在中職電工電子教學(xué)中，倒順開關(guān)正反轉(zhuǎn)控制線路所用電器較少，線路比較簡單，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作安全性差。在倒順接法安裝時(shí)，學(xué)生的一些常見問題有：一是開關(guān)的金屬外殼是否可靠接地。接地線連接倒順開關(guān)是否接到指定的接地螺釘上，切忌接在開關(guān)的罩殼上。二是進(jìn)出線接線是否接錯(cuò)。接線時(shí)，應(yīng)看清開關(guān)線端標(biāo)記，保證標(biāo)記為L1、L2、L3接電源，標(biāo)記為U、V、W接電動(dòng)機(jī)，否則會(huì)造成兩線電源短路。三是倒順開關(guān)的操作順序是否正確。四是若作為臨時(shí)性裝置安裝時(shí)，如將倒順開關(guān)安裝在墻壁上時(shí)，接到電動(dòng)機(jī)的引線可采用塑料銅線或橡套電纜線，并采用金屬軟管保護(hù)；若將開關(guān)和電動(dòng)機(jī)一起安裝在同一金屬結(jié)構(gòu)件上或支架上，開關(guān)的電源進(jìn)線必須采用四角插頭和插座連接，并在插座前裝熔斷器或再加裝隔離開關(guān)�？梢苿�(dòng)的引線必須完整無損，不得有接頭。引線的長度一般不超過2m。
　　學(xué)生在調(diào)試時(shí)的注意事項(xiàng)：一是電動(dòng)機(jī)由正轉(zhuǎn)變反轉(zhuǎn)。應(yīng)先使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，然后再把手柄扳到倒向的位置，使其反轉(zhuǎn)。若直接由順變倒，電動(dòng)機(jī)的定子繞組會(huì)因?yàn)殡娫赐蝗环唇佣�產(chǎn)生很大的反向電流，易使電動(dòng)機(jī)定子繞組因過熱而損壞。二是調(diào)試時(shí)電動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)或電動(dòng)機(jī)缺相可能使熔斷器的熔體熔斷、倒順開關(guān)操作失控、倒順開關(guān)動(dòng)靜觸頭接觸不良。查明原因后更換熔體、修復(fù)或更換倒順開關(guān)，對(duì)觸頭進(jìn)行修整。這些應(yīng)是教師指導(dǎo)的重點(diǎn)。
七、電動(dòng)機(jī)接觸器控制線路的安裝與調(diào)試模塊的教學(xué)分析：
　　在電工電子教學(xué)中，我們采用接觸器來控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，可以大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，但電路相對(duì)復(fù)雜。學(xué)生在實(shí)習(xí)安裝時(shí)有以下常見問題。
　　1.接線常見故障：
　　接觸器連鎖觸頭接線沒有正確連接兩個(gè)接觸器，即正轉(zhuǎn)的接觸器和反轉(zhuǎn)的接觸器沒有分別用正轉(zhuǎn)按鈕和反轉(zhuǎn)按鈕控制。教師要提醒學(xué)生注意兩個(gè)接觸器的主觸頭所接的電源相序不同，其相應(yīng)的控制電路有兩個(gè)接觸器連鎖觸頭，如果連接錯(cuò)誤會(huì)造成主電路中兩相電源短路。一般我們采取的措施就是在正反轉(zhuǎn)控制電路中分別串接對(duì)方接觸器的一對(duì)常閉輔助觸頭。在調(diào)試時(shí)，我們應(yīng)先合上QF，再按下SB1及SB3，看控制是否正常，并在按下SB1后，再按下SB2，觀察有無連鎖作用。
　　2.學(xué)生實(shí)習(xí)排除故障常見原因：
　�。�1）鐵芯吸不上或吸力不足。原因：電流電壓過低、線圈技術(shù)參數(shù)不符合使用要求、線圈燒斷或斷線、卡住、生銹、彈力過大。
　�。�2）鐵芯不放開或釋放過慢。原因：觸頭熔焊或壓力過小、卡住、生銹、磁面有油污或塵埃、剩磁過大（鐵芯材料或加工問題）。
　�。�3）線圈過熱或燒毀：鐵芯不能完全吸合。原因：使用條件不符、操作頻率過高（交流）、空氣潮濕或含有腐蝕性氣體。
　�。�4）電磁鐵噪聲過大。原因：電壓過低、壓力過大、磁面不平、有油污、塵埃、斷路環(huán)斷裂。
　�。�5）觸頭熔焊。原因：操作頻率過高或過負(fù)荷、觸頭表面有金屬顆粒突起或異物、有卡住現(xiàn)象。
　　解決這些問題對(duì)于教學(xué)效果的提升非常重要。
八、電動(dòng)機(jī)接觸器雙重連鎖正反轉(zhuǎn)控制電路模塊的教學(xué)分析：
　　教學(xué)中對(duì)于接觸器連鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的優(yōu)點(diǎn)是安全可靠的，缺點(diǎn)是操作不便。用接觸器控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，但電路要相對(duì)復(fù)雜；用按鈕連鎖正反做控制線路的優(yōu)點(diǎn)是操作方便，不需按動(dòng)停止按鈕，可以直接進(jìn)行正反轉(zhuǎn)切換，但缺點(diǎn)是容易產(chǎn)生相間短路。如：當(dāng)接觸器主觸頭熔焊或者被異物卡住時(shí)，即使接觸器線圈失電，其主觸頭也沒有分?jǐn)�，這時(shí)按下開關(guān)，得電動(dòng)作，主觸頭閉合，就會(huì)造成相間短路。所以，這一電路存在一定的安全隱患，這也是教學(xué)中教師和學(xué)生應(yīng)該關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)問題。按鈕、接觸器雙重連鎖正反轉(zhuǎn)控制電路克服了接觸器控制電路中間歇性的缺點(diǎn)，但電路中元件較多。控制電路至少含有5個(gè)控制電器，正反停3個(gè)按鈕，正反轉(zhuǎn)2個(gè)接觸器。這樣線路相對(duì)復(fù)雜，電路中有兩個(gè)按鈕不帶自鎖，具有兩對(duì)觸點(diǎn)，一組常開，一組常閉。利用按鈕與接觸器的觸點(diǎn)組成的電路，在按下正轉(zhuǎn)按鈕后再按反轉(zhuǎn)按鈕就沒有反應(yīng)，這就是連鎖；相反，在反轉(zhuǎn)時(shí)按正轉(zhuǎn)按鈕也沒有反應(yīng)，這樣正反轉(zhuǎn)切換必須要在停機(jī)后才能起作用。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，設(shè)計(jì)的電路既要工作安全也要操作方便，這就是按鈕、接觸器雙重連鎖正反轉(zhuǎn)控制線路的特點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：接觸器連鎖控制線路與按鈕連鎖控制線路組合在一起形成的新電路，具備了以上兩種電路的優(yōu)點(diǎn)，操作方便、安全可靠，還不會(huì)造成相間短路。在完成教學(xué)任務(wù)時(shí)，學(xué)生應(yīng)該同時(shí)完成作業(yè)記錄表格，培養(yǎng)良好的職業(yè)習(xí)慣。
九、位置控制線路的控制電路模塊的教學(xué)特點(diǎn)分析：
　　在機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程中，一些部件的行程或位置要進(jìn)行限制。學(xué)生在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)要對(duì)機(jī)械工作性能、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)情況、加工工藝及加工情況加以充分的了解，使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、合理，便于操作，維修方便，安全可靠，能夠最大限度地滿足機(jī)械加工工藝的要求，但更重要的是確�？刂齐娐饭ぷ鞯陌踩�性和可靠性。學(xué)生在學(xué)習(xí)此部分內(nèi)容時(shí)，要經(jīng)常考慮安裝調(diào)試的注意事項(xiàng)：一是要正確連接電器的線圈、正確連接電器元件的觸頭、防止出現(xiàn)寄生電路；二是在控制電路中控制觸頭應(yīng)合理布置，所有導(dǎo)線的截面積在等于或大于0.55mm2時(shí)，必須使用軟管，在布線時(shí)嚴(yán)禁損傷線芯和導(dǎo)線絕緣；三是在各電器元件接線端子上引入和引出的導(dǎo)線，除了間距很小和元件機(jī)械強(qiáng)度很差允許直接架空敷設(shè)外，其他導(dǎo)線必須經(jīng)過走線槽進(jìn)行連接，進(jìn)入走線槽內(nèi)的導(dǎo)線要完全置于走線槽內(nèi)，并盡可能避免交叉；四是在所有接線端子、導(dǎo)線線頭上，都應(yīng)套有與電路圖上相應(yīng)接線號(hào)碼一致的編碼套管，并按線號(hào)連接，連接必須牢靠，不得松動(dòng)，并嚴(yán)格按照工序要求操作。學(xué)生完成作業(yè)項(xiàng)目后，教師要組織小組進(jìn)行評(píng)價(jià)和檢查，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤連接和安全事故。
十、小結(jié)：
在中職電工電子課實(shí)習(xí)教學(xué)中，異步電動(dòng)機(jī)的檢查與調(diào)整內(nèi)容是教學(xué)的重點(diǎn)，我們采取模塊化教學(xué)有助于學(xué)生更好地理解體會(huì)不同正反轉(zhuǎn)控制電路的優(yōu)缺點(diǎn)，學(xué)生通過比較學(xué)習(xí)能夠強(qiáng)化理解和記憶能力，有助于理解此部分內(nèi)容。但在實(shí)際工作中，學(xué)生會(huì)遇到更為復(fù)雜的故障，因此只通過教學(xué)中簡單的實(shí)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要在實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行更深刻的思考與探究。