三相異步電動機的自鎖控制實驗

1、實驗目的

⑴學會三相異步電動機的自鎖控制的接線和操作方法。

⑵理解自鎖的概念。

2、預習內容及要求

 ⑴三相異步電動機的自鎖控制線路及電路的組成

   在要求電動機啟動后能連續運轉時，采用點動正轉控制就不行，為實現電

動機的連續運轉，可采用接觸器自鎖正轉控制線路。如圖3-2所示，三相異步

電動機的自鎖控制線路的主電路和點動控制的主電路大致相同，但在控制電路中又串接了一個停止按鈕SB1，在啟動按鈕SB2的兩端并接了接觸器KM的一對常開輔助觸頭。接觸器自鎖正轉控制線路不但能使電動機連續運轉，而且還有一個重要的特點，就是具有欠壓和失壓（或零壓）保護作用。它主要由按鈕開關SB（起停電動機使用）、交流接觸器KM（用做接通和切斷電動機的電源以及失壓和欠壓保護等）、熱繼電器（用做電動機的過載保護）等組成。

欠壓保護：“欠壓”是指線路電壓低于電動機應加的額定電壓。“欠壓保護”是指當線路電壓下降到某一數值時，電動機能自動脫離電源電壓停轉，避免電動機在欠壓下運行的一種保護。因為當線路電壓下降時，電動機的轉矩隨之減小，電動機的轉速也隨之降低，從而使電動機的工作電流增大，影響電動機的正常運行，電壓下降嚴重時還會引起“堵轉”（即電動機接通電源但不轉動）的現象，以致損壞電動機。采用接觸器自鎖正轉控制線路就可避免電動機欠壓運行，這是因為當線路電壓下降到一定值（一般指低于額定電壓85%以下）時，接觸器線圈兩端的電壓也同樣下降到一定值，從而使接觸器線圈磁通減弱，產生的電磁吸力減小。當電磁吸力減小到小于反作用彈簧的拉力時，動鐵心被迫釋放，帶動主觸頭、自鎖觸頭同時斷開，自動切斷主電路和控制電路，電動機失電停轉，達到欠壓保護的目的。

失壓（或零壓）保護：失壓保護是指電動機在正常運行中，由于外界某中原因引起突然斷電時，能自動切斷電動機電源。當重新供電時，保證電動機不能自行啟動，避免造成設備和人身傷亡事故。采用接觸器自鎖控制線路，由于接觸器自鎖觸頭和主觸頭在電源斷電時已經斷開，使控制電路和主電路都不能接通。所以在電源恢復供電時，電動機就不能自行啟動運轉，保證了人身和設備的安全。

⑵三相異步電動機的自鎖控制線路的控制原理

當按下啟動按鈕SB2后，電源U1相通過熱繼電器FR動斷接點、停止按鈕SB1的動斷接點、啟動按鈕SB2動合接點及交流接觸器KM的線圈接通電源V1相，使交流接觸器線圈帶電而動作，其主觸頭閉合使電動機轉動。同時，交流接觸器KM的常開輔助觸頭短接了啟動按鈕SB2的動合接點，保持交流接觸器線圈始終處于帶電狀態，這就是所謂的自鎖（自保）。與啟動按鈕SB2并聯起自鎖作用的常開輔助觸頭稱為自鎖觸頭（或自保觸頭）。

 3、實驗器材

4、實驗操作步驟

⑴實驗準備工作

 ①電器的結構及動作原理

    在連接控制實驗線路前，應熟悉按鈕開關、交流接觸器的結構形式、動作原理及接線方式和方法。

 ②記錄實驗設備參數

將所使用的主要實驗電器的型號規格及額定參數記錄下來，并理解和體會各參數的實際意義。

 ③電動機的外觀檢查

實驗接線前應先檢查電動機的外觀有無異常。如條件許可，可用手盤動電動機的轉子，觀察轉子轉動是否靈活，與定子的間隙是否有磨擦現象等。

④電動機的絕緣檢查

采用“三相異步電動機實驗”介紹的方法和步驟，使用兆歐表依次測量電動機繞組與外殼間及各繞組間的絕緣電阻值，并將測量數據記錄于表3-2中，同時應檢查絕緣電阻值是否符合要求。

表3-2

 ⑵安裝接線

①檢查電器元件質量

應在不通電的情況下，用萬用表檢查各觸點的分、合情況是否良好。檢查接觸器時，應拆卸滅弧罩，用手同時按下三副主觸點并用力均勻；同時應檢查接觸器線圈電壓與電源電壓是否相符。

②安裝電器元件

在木板上將電器元件擺放均勻、整齊、緊湊、合理，電器布置圖如圖3-3所示。并用螺絲進行安裝。注意組合開關、熔斷器的受電端子應安裝在控制板的外側，并使熔斷器的受電端為底座的中心端；緊固各元件時應用力均勻，緊固程度適當。

 ③板前明線布線

主電路采用BV1.5毫米²（黑色），控制電路采用BV1毫米²（紅色）；按鈕線采用BVR0.75 毫米²（紅色），接地線采用BVR1.5毫米²（綠/黃雙色線）。布線時要符合電氣原理圖，先將主電路的導線配完后，再配控制回路的導線；布線時還應符合平直、整齊、緊貼敷設面、走線合理及接點不得松動等要求，具體注意以下幾點：

a.走線通道應盡可能少，同一通道中的沉底導線 ，按主、控電路分類集中，單層平行密排，并緊貼敷設面。

b.同一平面的導線應高低一致或前后一致，不能交叉。當必須交叉時，該根導線應在接線端子引出時，水平架空跨越，但必須屬于走線合理。

c.布線應橫平豎直，變換走向應垂直。

d.導線與接線端子或線樁連接時，應不壓絕緣層、不反圈及不露銅過長。并做到同一元件、同一回路的不同接點的導線間距離保持一致。

e.一個電器元件接線端子上的連接導線不得超過兩根，每節接線端子板上的連接導線一般只允許連接一根。

f.布線時，嚴禁損傷線芯和導線絕緣。

g.布線時，不在控制板上的電器元件要從端子排上引出。

④按圖3-2檢驗控制板布線正確性。

用萬用表進行檢查時，應選用電阻檔的適當倍率，并進行校零，以防錯漏短路故障。

 ⑤接電源、電動機等控制板外部的導線。

⑶控制實驗

經教師檢查后，通電試車。

①接通電源。合上電源開關QS。

②啟動實驗。按下啟動按鈕SB2，觀察三相異步電動機的動作情況和運轉情況。 ③測試數據。在啟動過程中，應及時監測電動機啟動電流I_St運行電流I，一般可采用鉗形電流表或交流電流表檢測，并將測試數據記入表3-3中。

④停止運行。按下停止按鈕SB1，電動機即停止運行。

⑤模擬過載保護。人為將熱繼電器的動斷接點斷開，即可模擬電動機過載后熱保護動作切斷電動機控制回路，使電動機停止運行。

⑥模擬失壓保護。斷開電動機三相交流電源后，接觸器失壓后即返回，電動機停止運行，從而起到失壓保護的作用，以備來電時重新啟動。

表3-3            電動機的啟動電流和工作電流

 ⑷實驗結束

①實驗工作結束后，應切斷電動機的三相交流電源。

②拆除控制線路、主電路和有關實驗電器。

③將各電氣設備和實驗物品按規定位置安放整齊。

5、實驗報告

⑴畫出三相異步電動機的接觸器自鎖控制電氣原理圖，并在原理圖中標出自鎖觸頭。

⑵記錄儀器和設備的名稱、規格和數量。

⑶根據實驗操作，簡要寫出實驗步驟。

⑷完成測試數據的計算（即電動機啟動電流倍數）。

⑸總結實驗結果。

⑹寫出本次實驗的心得體會。

6、實驗注意事項

⑴電動機和按鈕的金屬外殼必須可靠接地。接至電動機的導線必須穿在導線通道內加以保護，或采用堅韌的四芯橡皮線或塑料護套線進行臨時通電校驗。

⑵電源進線應接在螺旋式熔斷器底座的中心端上，出線應接在螺紋外殼上。

⑶按鈕內接線時，用力不能過猛，以防螺釘打滑。

⑷熱繼電器的熱元件應串接在主電路中，其常閉控制觸點應串接在控制電路中。

⑸熱繼電器的整定電流必須按電動機的額定電流自行調整。絕對不允許彎折雙金屬片。

⑹一般熱繼電器應置于手動復位的位置上，若需要自動復位時，可將復位調節螺釘以順時針方向向里旋足。

⑺熱繼電器因電動機過載動作后，若要再次啟動電動機，必須待熱元件冷卻后，才能使熱繼電器復位，一般復位時間：對自動復位需5分鐘；對手動復位需2分鐘。

⑻接觸器的自鎖常開觸點KM必須與啟動按鈕SB2并聯。

⑼在啟動電動機時，必須在按下啟動按鈕SB2的同時，還應按住停止按鈕SB1，以保證萬一出現故障可立即按下停止按鈕SB1，防止擴大事故。

⑽接電前必須經教師檢查無誤后，才能通電操作。

⑾實驗中一定要注意安全操作。

7、思考題

 = 1 \* GB2 ⑴什么是自鎖和自鎖觸頭？為什么要設置自鎖觸頭？

 = 2 \* GB2 ⑵三相異步電動機的接觸器自鎖控制線路除了能使電動機連續運轉，還具有哪些保護作用？分別說明各種保護的概念？電動機為什么需要這些保護？

 = 3 \* GB2 ⑶在三相異步電動機的控制線路中，能否用熔斷器來代替熱繼電器作為過載保護？而熱繼電器能否來代替熔斷器作為短路保護？為什么？