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电气协会@冰 考试实验
三相异步电动机的点动和自锁控制
一、实验目的
1．进一步熟悉三相异步电动机、交流接触器、热继电器、按钮的结构、作用和接线。
2．培养电气线路安装接线并进行操作的能力。
3．加深理解点动和自锁控制的原理。
二、实验原理
1．点动控制
点动控制是用按钮和接触器控制三相异步电动机的最简单的控制线路，其原理如图1所示。
线路的动作原理如下：
合上电源开关QS
起动：按住按钮SB（不松手） 接触器KM线圈得电 KM主触点闭合 电动机M接通三相交流电源，起动运转。

图1 点动控制线路 图2 具有过载保护的自锁控制线路
停止：松开按钮SB 接触器KM线圈失电 KM主触点断开 电动机M脱离三相交流电源，自然停转。
2．具有过载保护的自锁控制
电动机经过按钮起动后，要想在松开按钮后仍能连续运转，则必须在电路中加入“自锁”功能。电动机在运转过程中，如果长期负载过大、频繁操作、或断相运行等都会引起电动机绕组过热，影响电动机的使用寿命，甚至会烧坏电动机。因此，对电动机要采用过载保护，一般采用热继电器作为过载保护元件。具有过载保护的自锁控制线路原理图如图2所示。
（1）自锁控制
线路的动作原理如下：
合上电源开关QS
KM辅助常开触点闭合自锁
起动：按下SB2 KM线圈得电
KM主触点闭合 电动机M运转
松开起动按钮SB2，由于并在SB2两端的KM辅助常开触点闭合自锁，控制回路仍保持接通，KM线圈依然通电，电动机M不会停转。
KM辅助常开触点断开，解除自锁
停止：按下SB1 KM线圈失电
KM主触点断开 电动机M停转
（2）过载保护
线路动作原理如下：
电动机在运行过程中由于过载或其它原因使负载电流超过额定值时，经过一定时间，串接在主回路中的热继电器的热元件因受热弯曲，使串在控制回路中的常闭触点断开，切断控制回路，接触器KM的线圈断电，其主触点断开，电动机M脱离电源停止转动，达到了过载保护的目的。
三、实验设备
序号
设备名称
数量
型号及规格
1
三相异步电动机
1台
DJ16
2
电机综合实验台
1台
DDSZ-1
3
按钮
2个
LA2
4
交流接触器
1个
CJT1-10
5
热继电器
1个
JR16B
6
导线
若干

四、实验内容及步骤
1．点动控制实验
(1) 开起控制屏上的“电源总开关”，按下“开”按钮，向顺时针方向旋转控制屏左侧端面上的调压器旋钮，将三相调压器电源输出的线电压调到220V，以后保持不变。
(2) 按下“关”按钮，切断电源。熟悉实验板和线路，按图1所示点动控制线路接线。三相异步电动机星形和三角形两种连接方法均可。接线时一般按先接主电路后接控制电路，先接串联部分，后接并联部分，由上至下按顺序接线。
(3) 接线完成后，仔细检查电路有无漏接、短接、错接以及接线端的接触是否良好。自检后，再经指导教师检查无误后，方可按下“开”按钮，按以下实验步骤进行通电操作。
①合上电源总开关，接通三相交流220V电源。
②按下按钮SB，对电动机进行点动操作，即比较按下SB和松开SB时电动机的运转情况，观察交流接触器触点的吸合情况，理解点动意义。
2．自锁控制实验
(1) 按下“关”按钮，切断电源。按图2所示自锁控制线路接线。
(2) 接线完成后，仔细检查电路有无漏接、短接、错接以及接线端的接触是否良好。自检后，再经指导教师检查无误后，方可按下“开”按钮，按以下实验步骤进行通电操作。
①合上电源总开关，接通三相交流220V电源。
②按下起动按钮SB2，松手后观察电动机是否继续运转。
③按下停止按钮SB1，松手后观察电动机是否停止运转。
④电动机运转后，可用手动断开热继电器FR的常闭触点，观察电动机停转情况。
⑤电动机运转后，旋转调压器旋钮，慢慢将三相调压器输出电压减小，当减至一定数值时，观察电动机是否停转，体会按钮接触器控制线路的欠压保护和失压保护。
3.结束实验
实验完成后，先切断电源，再拆线并清点整理实验设备。
五、思考题
1．试比较点动控制线路和自锁控制线路，从结构上看主要区别是什么？从功能上看主要区别是什么？
2．请说明图2所示电路对电动机实现的过载保护、短路保护、欠压和失压保护。
3．若将电源线的L2和L3对调，将会产生什么情况？原因是什么？

三相异步电动机的正反转控制
一、实验目的
1．进一步锻炼由电气原理图变换成安装接线图并进行操作的能力。
2．加深理解接触器联锁的正反转控制线路和接触器、按钮双重联锁正反转控制线路的工作原理，并熟练接线。
二、实验原理
1．接触器联锁的正反转控制
接触器联锁的正反转控制线路如图1所示。线路中采用了KM1和KM2两个接触器，当KM1接通时，三相电源按L1—L2—L3接入电动机；而当KM2接通时，三相电源按L3—L2—L1接入电动机。所以当两个接触器分别工作时，电动机的旋转方向相反。
线路要求KM1和KM2两个接触器不能同时通电，否则它们的主触头同时闭合，将造成L1、L3两相电源短路，为此在KM1和KM2各自的支路中相互串接了对方的一对辅助常闭触点，以保证KM1和KM2不会同时通电。KM1和KM2这两对辅助常闭触点在线路中所起的作用称为联锁（或互锁）作用。

图1 接触器联锁的正反转控制线路
线路的动作原理如下：
合上电源开关QS
正转控制：
KM1自锁触头闭合
按下SB2 KM1线圈得电 KM1主触头闭合 电动机M正转
KM1联锁触头断开
反转控制：
KM1自锁触头断开
按下SB1 KM1线圈失电 KM1主触头断开 电动机M停转
KM1联锁触头闭合
KM2自锁触头闭合
按下SB3 KM2线圈得电 KM2主触头闭合 电动机M反转
KM2联锁触头断开
这种线路的缺点是操作不方便，正转时要改变电动机转向，必须先按停止按钮SB1，再按反转按钮SB3，才能使电动机反转。
2．接触器、按钮双重联锁的正反转控制

图2 接触器、按钮双重联锁的正反转控制线路
接触器、按钮双重联锁的正反转控制线路如图2所示。这种线路安全可靠、操作方便，较常用。线路的动作原理如下：
合上电源开关QS
正转控制：
KM1自锁触头闭合
按下SB2 KM1线圈得电 KM1主触头闭合 电动机M正转
KM1联锁触头断开
反转控制：
SB3常闭触点断开 KM1线圈失电
按下SB3
SB3常开触点闭合 KM2线圈得电 电动机M反转

KM2联锁触头断开，KM2自锁触头闭合
停止控制：
按下SB1 SB1常闭触点断开 KM1、KM2均失电 电动机M停转
这种线路正转、反转直接转换即可，操作比较方便。
三、实验设备
序号
设备名称
数量
型号及规格
1
三相异步电动机
1台
DJ16
2
电机综合实验台
1台
DDSZ-1
3
按钮
3个
LA2
4
交流接触器
2个
CJT1-10
5
热继电器
1个
JR16B
6
导线
若干

四、实验内容及步骤
1． 检查控制屏左侧端面上的调压器旋钮必须在零位，“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关必须在断开位置。各个电源输出端没有连接负载。开起电源总开关，按下“开”按钮，向顺时针方向旋转调压器旋钮，将三相调压器电源输出的线电压调到220V，以后保持不变。
2． 按下“关”按钮，切断电源。熟悉实验板和线路，按图1接线。注意主电路中KM1和KM2主触点的换相连线须正确。
3．经指导教师检查无误后，方可按下“开”按钮，按以下实验步骤进行通电操作。
①合上电源总开关，接通三相交流220V电源。
②按下正转起动按钮SB2，观察电动机的转向以及自锁和联锁触头的吸断状态。
③按下反转起动按钮SB3，观察电动机的转向以及自锁和联锁触头的吸断状态。
④按下停止按钮SB1，观察电动机的转向以及自锁和联锁触头的吸断状态。
⑤再按下反转起动按钮SB3，观察电动机的转向以及自锁和联锁触头的吸断状态。
4．按下“关”按钮，切断电源。按图2接线。
5．经指导教师检查无误后，方可按下“开”按钮，按以下实验步骤进行通电操作。
①合上电源总开关，接通三相交流220V电源。
②按下正转起动按钮SB2，观察电动机的转向以及自锁和联锁触头的吸断状态。
③按下反转起动按钮SB3，观察电动机的转向以及自锁和联锁触头的吸断状态。
④按下停止按钮SB1，观察电动机的转向以及自锁和联锁触头的吸断状态。
五、思考题
1．本实验中，自锁触头的功能是什么？联锁触头的功能是什么？
2．接触器联锁的正反转控制线路有什么缺点？
3．接触器、按钮双重联锁的正反转控制实验中，当电动机正常正向（或反向）运行时，很轻地碰一下反向起动按钮SB3（正向起动按钮SB2），即未将按钮按到底，电动机运行状况如何？为什么？

双速电动机的高低速控制
一、实验目的
1．进一步锻炼由电气原理图变换成安装接线图并进行操作的能力。
2．加深理解双速电动机高低速控制线路的工作原理，并熟练接线。
二、实验原理

(a) (b)
图1 双速电动机定子绕组接线示意图
双速电动机的每相定子绕组由两个线圈连接而成，线圈之间有导线引出，如图1（a）所示。将1、2、3端接三相电源，而4、5、6端悬空时，双速电动机的定子绕组接成三角形（Δ形），如图1（a）所示，双速电动机低速运行。当4、5、6端接三相电源，而1、2、3端短接时，双速电动机的定子绕组接成双星形（YY形），如图1（b）所示，双速电动机高速运行。
双速电动机高低速控制线路如图2所示，动作原理如下：
合上电源开关QS
低速控制：
KM1自锁触头闭合
按下SB2 KM1线圈得电 KM1主触头闭合 M接成Δ形，低速运行
KM1联锁触头断开
高速控制：

SB3常闭触点断开 KM1线圈失电
按下SB3
SB3常开 KM2、KM3线圈 M接成YY形，高速运行
触点闭合 同时得电
停止控制：

图2 双速电动机高低速控制线路
按下SB1 SB1常闭触点断开 KM1、KM2、KM3均失电 M停转
三、实验设备
序号
设备名称
数量
型号及规格
1
双速电动机
1台
DJ22
2
电机综合实验台
1台
DDSZ-1
3
按钮
3个
LA2
4
交流接触器
3个
CJT1-10
5
导线
若干

四、实验内容及步骤
1．检查控制屏左侧端面上调压器旋钮须在零位，“直流电机电源”的“电枢电源”及“励磁电源”开关须在“关”断位置。各个电源输出端没有连接负载。开起“电源总开关”，按下“开”按钮，向顺时针方向旋转调压器按钮，将三相交流电源输出的线电压调到220V，以后保持不变。
2．按下“关”按钮以切断三相交流电源，按图2接线。
3．经指导教师检查无误后，方可按下“开”按钮，按下列步骤进行通电实验。
①合上开关QS，接通三相交流220V电源。
②按下低速起动按钮SB2，使电动机低速起动运转，观察接触器吸合情况。
③按下高速起动按钮SB3，观察接触器吸合情况和电动机转速变化情况。
④按下停止按钮SB1，观察接触器吸合情况。
五、思考题
1．低速起动后若按下高速按钮SB3，发现电动机慢慢地停了，试分析原因。
2．双速电动机变速时对相序有什么要求？

三相异步电动机的Y-Δ降压起动控制
一、实验目的
1．了解空气阻尼式时间继电器的结构、原理及其使用方法。
2．掌握Y—Δ换接降压起动控制方法，进一步理解降压起动的原理。
3．进一步培养电气线路接线操作能力。
4．进一步理解联锁的作用和原理。
二、实验原理

图1 时间继电器控制的Y—Δ换接降压起动控制线路
Y—Δ换接降压起动控制方法只适用于正常工作时定子绕组为三角形连接的电动机。在电动机起动时，先将定子绕组接成星形，这时加在电动机每相绕组上的电压只为正常工作电压的，起动电流降为Δ形连接直接起动电流的1/3，从而减小了起动电流对电网的影响，实现了降压起动。当起动即将完成时再将定子绕组换接成三角形，各相绕组承受额定电压工作，电动机进入正常运行。这种方法既简便又经济，使用较为普遍，但其起动转矩只有全压起动时的1/3，因此，只适用于空载或轻载起动。利用时间继电器可以实现Y—Δ换接降压起动的自动控制，典型线路如图1所示。
图1中主电路由三组接触器主触点分别将电动机的定子绕组接成三角形和星形，即KM1、KM3主触点闭合时，绕组接成星形；KM1、KM2主触点闭合时，绕组接成三角形。两种接线方式的切换要在很短的时间内完成，在控制电路中采用时间继电器定时自动切换。另外从主电路中可以看出，KM1、KM2、KM3不能同时接通，否则会将电源短路，所以在控制线路中KM2、KM3所在的支路上分别串入了对方的辅助常闭触点实现联锁。
线路的动作原理如下：
合上电源开关QS
起动控制：
KM1线圈得电
电动机接成星形，降压起动。
按下起动按钮SB2 KM3线圈得电
KT常闭触点断开①
KT线圈得电 延时几秒
KT常开触点闭合②
① KM3线圈失电
电动机接成三角形，KM2常闭触点断开 KT线圈失电。
② KM2线圈得电

停止：按下SB1 KM1、KM2线圈失电 电动机停止运转。

三、实验设备
序号
设备名称
数量
型号及规格
1
三相异步电动机
1台
DJ16
2
电机综合实验台
1台
DDSZ-1
3
按钮
2个
LA2
4
交流接触器
3个
CJT1-10
5
热继电器
1个
JR16B
6
时间继电器
1个
JS7-1A
7
导线
若干

四、实验内容及步骤
1．检查控制屏左侧端面上调压器旋钮须在零位，“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关须在“关”断位置。各个电源输出端没有连接负载。开起“电源总开关”，按下“开”按钮，向顺时针方向旋转调压器按钮，将三相交流电源输出的线电压调到380V，以后保持不变。
2．按下“关”按钮以切断三相交流电源，按图1接线。
3．经指导教师检查无误后，方可按下“开”按钮，按下列步骤进行通电实验。
①合上开关QS，接通三相交流380V电源。
②按下起动按钮SB1，电动机作Y接起动，注意观察经过一定的延时时间，电动机是否自动按Δ接法正常运行。
③调节时间继电器的延时螺钉，观察电机从Y接自动转为Δ接的延时时间有无变化。
④接下停止按钮SB2，电动机停止运转。
五、思考题
1．采用Y-Δ换接降压起动的方法时对电动机有何要求?
2．若电动机铭牌上写有“380/220V、Y/Δ”字样，当电源电压为380V时，试问能否采用Y-Δ换接降压起动？

三相异步电动机的能耗制动控制
一、实验目的
1．进一步熟悉时间继电器、按钮、接触器等控制电器的结构原理及其使用方法。
2．熟悉三相异步电动机采用能耗制动的控制电路及接线方法。

图2 能耗制动控制线路

图1 能耗制动原理
3．培养电气线路接线操作能力。
二、实验原理
能耗制动是在电动机脱离三相电源的同时，将任意两相定子绕组接入直流电源，如图1所示。直流电流在定子绕组中产生固定的磁场，而转子由于惯性继续按原方向转动，根据右手定则和左手定则不难确定，电动机的转子将受到一个及其运动方向相反的制动转矩。当电动机停转时，由于转子和固定磁场没有相对速度，转子绕组中没有感应电动势和电流产生，制动转矩随之消失。
线路见图2，动作原理如下：
合上电源开关QS
起动控制：
按下SB2 KM1线圈得电自锁 KM1主触头闭合 电动机M接通三相交流电源，起动。
制动控制：
SB1常闭触点断开 KM1线圈失电 电动机M脱离交流电源
按下SB1
SB1常开触点闭合 KM2线圈 KM2主触头闭合
得电自锁
M接通直流电源，开始制动
KT线圈得电 延时几秒 KM2线圈失电，制动结束

三、实验设备
序号
设备名称
数量
型号及规格
1
三相异步电动机
1台
DJ16
2
电机综合实验台
1台
DDSZ-1
3
按钮
2个
LA2
4
交流接触器
2个
CJT1-10
5
时间继电器
1个
JS7-1A
6
热继电器
1个
JR16B
7
导线
若干

四、实验内容及步骤
1．检查控制屏左侧端面上调压器旋钮须在零位，各个电源输出端没有连接负载。开启“电源总开关”，按下“开”按钮，向顺时针方向旋转调压器按钮，将三相交流电源输出的线电压调到220V，以后保持不变。
2．将“直流电机电源”的“励磁电源”开关扳在“关”位，“电枢电源”开关扳在“开”位，旋转“电压调节”旋钮，将“电枢电压输出”调至48V。
3．按下“关”按钮以切断三相交流电源，按图2接线。
4．经指导教师检查无误后，方可按下“开”按钮，按下列步骤进行通电实验。
①合上开关QS，接通三相交流220V电源。
②按下起动按钮SB2，使电动机起动至正常运行。
③轻轻按下停止按钮SB1，无需按到底，仅使其常闭触点断开，观察电动机无制动时的自然停止过程。
④重新按下起动按钮SB2，使电动机起动至正常运行。
⑤将停止按钮SB1按到底，观察电动机能耗制动的效果。
五、思考题
1．为什么停止按钮不按到底就没有制动效果？
2．实验中曾发生何种故障？是如何分析排除的？
两台电动机顺序起停控制
一、实验目的
1．培养电气线路安装接线并进行操作的能力。
2．加深理解顺序起动和顺序停止控制的原理。
二、实验原理
1.手动顺序起停控制

图1 手动顺序起停控制线路
几台电动机需要按一定的先后顺序起动或停车，这种控制方式称为顺序控制。图1为按钮手动顺序起停控制电路，原理如下：按下SB2时，KM1线圈通电并自锁，KM1主触头吸合，M1电动机起动；串在KM2线圈支路的KM1辅助常开触头闭合，为KM2线圈通电作好准备。这时再按下SB4，KM2才能通电并自锁，使电动机M2起动。在M1起动前，由于KM1的辅助常开触头不通，即使按下SB4，也不能起动电动机M2。此电路还可实现顺序停止控制，KM2线圈通电后，并在SB1两端的KM2的辅助常开触点吸合，使SB1失去作用；只有先按下SB3使KM2失电、M2停止后，KM2的辅助常开触点复位，再按下SB1，方可使KM1失电、M1停止。
2.自动顺序起动控制

图2 自动顺序起动控制线路
图2所示线路为时间继电器控制的自动顺序起动控制电路，原理如下：按下起动按钮SB2，KM1线圈通电自锁，M1起动；同时，时间继电器KT的线圈也通电，经过一段延时，KT的延时常开触点闭合，使KM2线圈通电自锁，M2起动；KM2的常闭触点断开，使KT失电。当需要停止时，按下停止按钮SB1，KM1、KM2线圈同时失电，M1、M2同时停止。
三、实验设备
序号
设备名称
数量
型号及规格
1
电机综合实验台
1台
DDSZ-1
2
三相异步电动机
1台
DJ16
3
双速电动机
1台
DJ22
4
按钮
4个
LA2
5
交流接触器
2个
CJT1-10
6
时间继电器
1个
JS7-1A
四、实验内容及步骤
1．检查控制屏左侧端面上调压器旋钮须在零位，“直流电机电源”的“电枢电源”及“励磁电源”开关须在“关”断位置。各个电源输出端没有连接负载。开起“电源总开关”，按下“开”按钮，向顺时针方向旋转调压器按钮，将三相交流电源输出的线电压调到220V，以后保持不变。
2．按下“关”按钮以切断三相交流电源，按图1接线。（注意双速电动机和单速电动机的接法不同，SB3也可用接触器KM3常闭触点代替，KM1、KM2需要5对常开触点。）
3．经检查无误后，方可按下“开”按钮，按下列步骤进行通电实验。
①合上开关QS，接通三相交流220V电源；
②按下SB4，观察接触器KM2是否吸合；
③按下SB2，使M1电动机起动；观察接触器KM1吸合情况；
④按下SB4，使M2电动机起动；观察接触器KM2吸合情况；
⑤按下SB1，观察接触器KM1是否释放；
⑥按下SB3，使M2电动机停机；观察接触器KM2释放情况。
⑦按下SB1，使M1电动机停机；观察接触器KM1释放情况。
4．按下“关”按钮以切断三相交流电源，按图2接线。
5．经检查无误后，方可按下“开”按钮，按下列步骤进行通电实验。
①合上开关QS，接通三相交流220V电源；
②按下SB2，观察接触器KM1、时间继电器KT吸合情况和电动机M1起动情况；
③观察时间继电器KT延时动作后接触器KM2是否吸合，电动机M2是否起动；
④按下SB1，使电动机M1、M2同时停机。
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