1.常用低压控制器与保护器的认识使用

常用低压控制器与保护器包括刀闸开关、熔断器、按钮、交流接触器、热继电器、时间继电器等。

1.1刀闸开关:

刀闸是一种最简单的开关电器，用于开断500伏以下电路，它只能手动操作。其作用是不频繁地手动接通和分断容量较小的交、直流低压电路，或者起隔离作用。刀闸开关由闸刀（动触点）、静插座（静触点）、手柄和绝缘底板等组成。刀闸开关的种类很多。按极数分为单极、双极和三极；按结构分为平板式和条架式；按操作方式分为直接手柄操作式、杠杆操作机构式和电动操作机构式；按转换方向分为单投和双投等。

考虑到电机较大的起动电流，刀闸的额定电流值应选择3-5倍异步电机额定电流。

图 1刀闸开关实物图

图 2 刀闸开关电路符号

1.2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。熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。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，是应用最普遍的保护器件之一。熔断器的结构有管式、磁插式、螺旋式、等几种。其核心部分熔体（熔丝或熔片）是用电阻率较高的易熔合金制成，如铅锡合金；或者是用截面积较小的导成。

图 3 熔断器实物图及符号

1.3按钮

按钮常用语接通、断开控制电路，它的结构和电路符号见图3。按钮上的触点分为常开触点和常闭触点，由于按钮的结构特点，按钮只起到发出“接通”和“断开”信号的作用。

图 4 按钮电路符号与结构图

1.4交流接触器

接触器是指仅有一个起始位置，能接通、承载或分断正常条件（包括过载运行条件）下电流的非手动机械开关电器。接触器分为直流和交流两类。其中，交流接触器常用来接通和断开电动机或其他设备的主电路。图4是不同接触器的主要结构简图，主要由电磁机构和触头系统组成。接触器的工作原理是当线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力，电磁吸力客服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触头机构动作，使常闭触头分断，常开触头闭合，互锁或接通线路。 

根据用途不同，接触器的触头分主触头和辅助触头两种。辅助触头通过的电流较小，常接在电动机的控制电路中；主触头能通过较大电流，常接在电动机的主电路中。如CJl0-20型交流接触器有三个常开主触头和四个辅助触头 (两个常开，两个常闭)。当主触头断开时，其间产生电弧，会烧坏触头，并使电路分断时间拉长，因此，必须采取灭弧措施。通常交流接触器的触头都做成桥式结构，它有两个断点，以降低触头断开时加在断点上的电压，使电弧容易熄灭，同时各相间装有绝缘隔板，可防止短路。在电流较大的接触器中还专门设有灭弧装置。

图 5 接触器

图 6 三种接触器的结构简图

1.5热继电器

热继电器是用来保护电动机，使之免受长期过载威海的继电器。其工作原理是热元件接在电动机的主电路中的双金属片，双金属片由两种具有不同线膨胀系数的金属采用热和压力碾压而成，亦可采用冷结合，其中，下层金属的膨胀系数大，上层的小。当主电路中电流超过容许值，双金属片受热向上弯曲致使脱扣，扣板在弹簧的拉力下将常闭触头断开。触头是接在电动机的控制电路中的，控制电路断开使接触器的线圈断电，从而断开电动机的主电路。

图 7 热继电器

1.6时间继电器

时间继电器是一种当加入(或去掉)输入的动作信号后，其输出电路需经过规定的准确时间才产生跳跃式变化(或触头动作)的继电器。用来接通或切断较高电压、较大电流的电路的电气元件。它的种类很多，有空气阻尼型、电动型和电子型等。

图 8 时间继电器

2.三相异步电动机正反转控制电路的设计

2.1电路原理

由三相异步电动机工作原理可知，电动机的转动方向与旋转磁场的方向一致，要改变电动机的转向只要改变旋转磁场的方向即可，而旋转磁场的方向由三相电源的相序决定。因此将电动机的三根电源线中的任意两根对调，便可实现电动机的反转。在控制电路中，每一个复合按钮都有一副动合触点和一副动断触点。两个启动按钮的动断触点分别与对方的接触器线圈接触串联。当按下正转启动按钮SB1时，它的动断触点先断开反转接触器的线圈电路；当按下反转启动按钮SB2时，它的动断触点先断开正转接触器的线圈电路。其原理图如图 9所示。

图 9 三相异步电动机正反转控制电路设计图

其实物接线如图8所示。

图 10 电路实物接线图

2.2电路分析

在图 10左边部分中，通过接触器KM1三对主触点把三相电源和电动机的定子绕组按顺相序L1、L2、L3连接，而KM2的三对主触点把三相电源和电动机的定子绕组按反相序L3、L2、L1连接，使电动机可以实现正反两个方向上的运行。

在图 10右边部分中，SB3是停机按钮，SB1是正转起动按钮，KM1是正转控制接触器，当KM1的线圈通电，其主触头闭合，电动机正转。 SB2是反转起动按钮，KM2是反转控制接触器，当KM2的线圈通电，其主触头闭合，电动机反转。

2.3设计效果 

图 11 设计效果验证图

3.三相异步电动机正反转控制电路的接线安装与验证

3.1各电器元件的参数、型号使用情况

所需电器元件名称、代号、型号、数量、规格如表 1

表 1 各电器元件的参数、型号使用表

在此电路中，先从总开关接出进入端子，进入电动机电路的断路器，然后分别过熔断器，热继电器，最后与电动机相连。而在控制电路中，分别将接触器、长开长闭开关串、并联。

1)在不通电的情况下，用万用表检查各触点的分、合情况是否良好。检查接触器时应拆卸灭弧罩，用手同时按下三副主触点并用力均匀；同时应检查接触器线圈电压与电源电压是否相符。

2)在控制板上将电器元件摆放均匀、整齐、紧凑、合理，并用螺丝进行安装固定。注意组合开关、熔断器的受电端子应安装在控制板的外侧，并使熔断器的受电端为底座的中心端；紧固各元件时应用力均匀，紧固程度适当。

3)主电路采用BV1.5毫米2，控制电路采用BV1毫米2；按钮采用BVR0.75毫米2，接地线采用BVR1.5毫米2。布线时要符合电气原理图，先将主电路的导线配完后，再配控制回路的导线；布线时还应符合平直、整齐、紧贴铺设面、走线合理及结点不得松动等要求。

4)实验线路连接完成后对线路进行排查和检测。如有错误或不合理的连接方式进行改进。特别是二次接线，一般可采用万用表进行校线，以确认线路连接正确无误。

5)检查无误并经指导教师检查认可后方可合闸通电实验。

3.3所使用检测工具与检测方法

本次实验我们使用万能电表对电路进行检测。将万能表调到测电阻的档位，使用电笔对控制电路的电阻进行检测。

检测方法：主要测量控制电路两端的电阻大小。如果电路存在联锁现象，则可以分别测出控制电路在两种状态的电阻值，如果没有联锁，则电阻会显示比单个电阻的值要小很多。将一支电笔按住控制电路的一个入口，另一支按在出口处。关闭KM1的线圈测得一个一个电阻值是1.2kΩ。可见的确存在联锁现象，该控制电路没有问题。

4.总结

4.1设计过程中遇到的问题及解决办法

主要问题：

1)设计图虽能实现正反转，但KM1和KM2线圈不能同时通电，因此不能同时按下SB1和SB2，也不能再电动机正转时按下反转启动按钮，或在电动机反转时按下正转启动按钮。如果操作错误，将引起主回路电源短路。

2)连接线路时出现短路。

解决方法：

1)采用同时具有电气互锁和机械互锁的正反转控制电路。用复式按钮，将SB1按钮的常闭触点串接在KM2的线圈电路中；将SB2的常闭触点串接在KM1的线圈电路中；这样，无论何时，只要按下翻转启动按钮，在KM2线圈通电之前就首先使KM1断电，从而保证KM1和KM2不同时通电；从反转到正转的情况也是一样。

2)经检查发现在接线时未将热继电器连入电路，而是在热继电器接入端将两根火线短路，因而作出修改，修正错误即可。

4.2课程设计中的心得体会

本次实习的课题是“三相异步电动机正反转控制电路的设计与检验”，主要目标是正反转控制电路的设计与检验两大部分。设计完图纸进入实验室进行连线时，一开始感觉无从下手，然而回忆之前对各低压控制器与保护器的认识与使用的学习，慢慢理清了思路。对三相异步电动机的正反转原理要有深刻的了解，不能仅仅停留在课本上的知识，只有理论与实践相互结合才能真正的理解掌握。在学习摆放电子元件使得控制板达到更好的视觉效果和最省电线的要求后，我又对电路进行了优化，最终达到最优方案，在此过程中，不仅了解了三相异步电动机的整个设计与接线方案的实施，也对电工技术有了进一步的了解。对自己的能力也有了一定的提升。

在整个实习中我发现我们首先应该了解工艺过程及控制要求，搞清控制系统中各电机、电器的作用以及它们的控制关系。对主电路、控制电路应该分开阅读或设计，控制电路中，根据控制要求按自上而下、自左而右的顺序进行读图或设计，同一个电器的所有线圈、触头不论在什么位置都叫相同的名字。原理图上所有电器，必须按国家统一符号标注，且均要按未通电状态表示。继电器、接触器的线圈只能并联，不能串联。控制顺序只能由控制电路实现，不能由主电路实现等。

一周的课程设计实习不仅对所学知识的应用能力有了进一步的提高，也让我对今后的学习和工作起到了启发的作用。

4.3对课程设计的建议

经过此次的实习，我希望老师在上课的时候应该多指导实践的部分，这样能帮助学生在实习中更深入的了解该课程，增加学生的信心。在以后的设计中除了完成课题的设计要求，还可以加入每个人的创新点，以达到整个方案更好的效果。也希望学校能够多提供这样的实习机会，以提高我们的动手能力。

5.参考文献

[1] 姚海彬.电工技术（电工学1）.2版.北京：高等教育出版社，2004.

[2] 汤温寥.电机学. 北京：机械工业出版社，2003.1.

[3] 李永东.交流电机数字控制系统.机械工业出版社，2002.5

附录1                                                                9

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