三相异步电动机的自锁控制实验_图文(精)

第一篇：三相异步电动机的自锁控制实验_图文(精)

三相异步电动机的自锁控制实验

2007年12月26日 22:15 本站原创 作者：本站 用户评论（0）关键字：

三相异步电动机的自锁控制实验

1、实验目的

⑴学会三相异步电动机的自锁控制的接线和操作方法。⑵理解自锁的概念。

2、预习内容及要求

⑴三相异步电动机的自锁控制线路及电路的组成

在要求电动机启动后能连续运转时，采用点动正转控制就不行，为实现电

动机的连续运转，可采用接触器自锁正转控制线路。如图3-2所示，三相异步

电动机的自锁控制线路的主电路和点动控制的主电路大致相同，但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1，在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触头。接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转，而且还有一个重要的特点，就是具有欠压和失压（或零压）保护作用。它主要由按钮开关SB（起停电动机使用）、交流接触器KM（用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等）、热继电器（用做电动机的过载保护）等组成。

欠压保护：“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。“欠压保护”是指当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源电压停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。因为当线路电压下降时，电动机的转矩随之减小，电动机的转速也随之降低，从而使电动机的工作电流增大，影响电动机的正常运行，电压下降严重时还会引起“堵转”（即电动机接通电源但不转动）的现象，以致损坏电动机。采用接触器自锁正转控制线路就可避免电动机欠压运行，这是因为当线路电压下降到一定值（一般指低于额定电压85%以下）时，接触器线圈两端的电压也同样下降到一定值，从而使接触器线圈磁通减弱，产生的电磁吸力减小。当电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时，动铁心被迫释放，带动主触头、自锁触头同时断开，自动切断主电路和控制电路，电动机失电停转，达到欠压保护的目的。

失压（或零压）保护：失压保护是指电动机在正常运行中，由于外界某中原因引起突然断电时，能自动切断电动机电源。当重新供电时，保证电动机不能自行启动，避免造成设备和人身伤亡事故。采用接触器自锁控制线路，由于接触器自锁触头和主触头在电源断电时已经断开，使控制电路和主电路都

不能接通。所以在电源恢复供电时，电动机就不能自行启动运转，保证了人身和设备的安全。

⑵三相异步电动机的自锁控制线路的控制原理

当按下启动按钮SB2后，电源U1相通过热继电器FR动断接点、停止按钮SB1的动断接点、启动按钮SB2动合接点及交流接触器KM的线圈接通电源V1相，使交流接触器线圈带电而动作，其主触头闭合使电动机转动。同时，交流接触器KM的常开辅助触头短接了启动按钮SB2的动合接点，保持交流接触器线圈始终处于带电状态，这就是所谓的自锁（自保）。与启动按钮SB2并联起自锁作用的常开辅助触头称为自锁触头（或自保触头）。

3、实验器材

代号 名称 型号 规格 数量

M QS

FU1 FU2 KM SB1-2 XT FR 三相异步电动机

组合开关 螺旋式熔断器 螺旋式熔断器 交流接触器 按钮 端子排 热继电器

Y-112M-4 HZ10-25-3 RL1-60/20 RL1-15/2 CJ10-20 LA10-3H JX2-1015 JR16-20/3 4KW、380V、Δ接法

三极额定电流25安

500V、60安配熔体额定电流20安

500V、15安配熔体额定电流2安

20安、线圈电压380V

保护式、按钮数3 10安、15节 三极、20安、热

1元件11A

木板（控制板）

650×500×50毫米

万用表

4、实验操作步骤 ⑴实验准备工作

①电器的结构及动作原理

在连接控制实验线路前，应熟悉按钮开关、交流接触器的结构形式、动作原理及接线方式和方法。

②记录实验设备参数

将所使用的主要实验电器的型号规格及额定参数记录下来，并理解和体会各参数的实际意义。

③电动机的外观检查

实验接线前应先检查电动机的外观有无异常。如条件许可，可用手盘动电动机的转子，观察转子转动是否灵活，与定子的间隙是否有磨擦现象等。④电动机的绝缘检查

采用“三相异步电动机实验”介绍的方法和步骤，使用兆欧表依次测量电动机绕组与外壳间及各绕组间的绝缘电阻值，并将测量数据记录于表3-2中，同时应检查绝缘电阻值是否符合要求。

表3-2

相间绝缘 绝缘电阻（MΩ）各相对地绝缘 绝缘电阻（MΩ）

U相与V相

U相对地

V相与W相

V相对地

W相与U相

W相对地

⑵安装接线

①检查电器元件质量

应在不通电的情况下，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安装电器元件

在木板上将电器元件摆放均匀、整齐、紧凑、合理，电器布置图如图3-3所示。并用螺丝进行安装。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板前明线布线

主电路采用BV1.5毫米（黑色），控制电路采用BV1毫米（红色）；按钮线采用BVR0.75 毫米（红色），接地线采用BVR1.5毫米（绿/黄双色线）。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、紧贴敷设面、走线合理及接点不得松动等要求，具体注意以下几点：

a.走线通道应尽可能少，同一通道中的沉底导线，按主、控电路分类集中，单层平行密排，并紧贴敷设面。

b.同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉。当必须交叉时，该根导线应在接线端子引出时，水平架空跨越，但必须属于走线合理。

c.布线应横平竖直，变换走向应垂直。

d.导线与接线端子或线桩连接时，应不压绝缘层、不反圈及不露铜过长。并做到同一元件、同一回路的不同接点的导线间距离保持一致。

e.一个电器元件接线端子上的连接导线不得超过两根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。

f.布线时，严禁损伤线芯和导线绝缘。

g.布线时，不在控制板上的电器元件要从端子排上引出。④按图3-2检验控制板布线正确性。

用万用表进行检查时，应选用电阻档的适当倍率，并进行校零，以防错漏短路故障。

⑤接电源、电动机等控制板外部的导线。⑶控制实验

经教师检查后，通电试车。①接通电源。合上电源开关QS。

②启动实验。按下启动按钮SB2，观察三相异步电动机的动作情况和运转情况。③测试数据。在启动过程中，应及时监测电动机启动电流ISt运行电流I，一般可采用钳形电流表或交流电流表检测，并将测试数据记入表3-3中。

④停止运行。按下停止按钮SB1，电动机即停止运行。

⑤模拟过载保护。人为将热继电器的动断接点断开，即可模拟电动机过载后热保护动作切断电动机控制回路，使电动机停止运行。

⑥模拟失压保护。断开电动机三相交流电源后，接触器失压后即返回，电动机停止运行，从而起到失压保护的作用，以备来电时重新启动。表3-3

电动机的启动电流和工作电流

实验次序 启动电流（A）

工作电流（A）

启动电流倍数

1⑷实验结束

①实验工作结束后，应切断电动机的三相交流电源。②拆除控制线路、主电路和有关实验电器。③将各电气设备和实验物品按规定位置安放整齐。

5、实验报告

⑴画出三相异步电动机的接触器自锁控制电气原理图，并在原理图中标出自锁触头。

⑵记录仪器和设备的名称、规格和数量。⑶根据实验操作，简要写出实验步骤。

⑷完成测试数据的计算（即电动机启动电流倍数）。⑸总结实验结果。

⑹写出本次实验的心得体会。

6、实验注意事项

⑴电动机和按钮的金属外壳必须可靠接地。接至电动机的导线必须穿在导线通道内加以保护，或采用坚韧的四芯橡皮线或塑料护套线进行临时通电校验。

⑵电源进线应接在螺旋式熔断器底座的中心端上，出线应接在螺纹外壳上。⑶按钮内接线时，用力不能过猛，以防螺钉打滑。

⑷热继电器的热元件应串接在主电路中，其常闭控制触点应串接在控制电路中。

⑸热继电器的整定电流必须按电动机的额定电流自行调整。绝对不允许弯折双金属片。

⑹一般热继电器应置于手动复位的位置上，若需要自动复位时，可将复位调节螺钉以顺时针方向向里旋足。

⑺热继电器因电动机过载动作后，若要再次启动电动机，必须待热元件冷却后，才能使热继电器复位，一般复位时间：对自动复位需5分钟；对手动复位需2分钟。

⑻接触器的自锁常开触点KM必须与启动按钮SB2并联。

⑼在启动电动机时，必须在按下启动按钮SB2的同时，还应按住停止按钮SB1，以保证万一出现故障可立即按下停止按钮SB1，防止扩大事故。

⑽接电前必须经教师检查无误后，才能通电操作。⑾实验中一定要注意安全操作。

7、思考题

= 1 * GB2 ⑴什么是自锁和自锁触头？为什么要设置自锁触头？

= 2 * GB2 ⑵三相异步电动机的接触器自锁控制线路除了能使电动机连续运转，还具有哪些保护作用？分别说明各种保护的概念？电动机为什么需要这些保护？

= 3 * GB2 ⑶在三相异步电动机的控制线路中，能否用熔断器来代替热继电器作为过载保护？而热继电器能否来代替熔断器作为短路保护？为什么？

第二篇：实验：三相异步电动机正反转控制

实验一 三相异步电动机正反转控制

一、实验目的1．熟悉常用低压电器元件的功能及使用方法

2．掌握自锁、互锁电路的作用

3．掌握三相异步电动机正反转控制电路的工作原理。

4．熟悉电气电路的接线及检查方法

5．培养学生分析和解决实际问题的能力

6．使学生养成科学研究和团队合作的习惯

二、实验基本原理

画出实验电路图

三、实验所需仪器设备

三相异步电动机1台、接触器2个、热继电器1个、按钮盒1个、380V电源、导线若干

四、实验步骤及内容

1．认识各电器元件的结构。

2．完成三相异步电动机正反转控制实验电路图接线，应先接主电路，再接控制电路。（其中，SB1为停止按钮，SB2为正转起动按钮、SB3为反转起动按钮）接线后，经指导教师检查后，方可进行通电操作。

注意：

1．要在断电时进行拆接线

2．正反转切换时，要先按下停止按钮SB1，看到电动机输出轴速度降下来后再按另一方向的起动按钮。

五、实验原始数据记录

自己组织语言描述该电路图的工作原理

六、数据处理与分析

1．正反转切换时，确保一方向控制运行的接触器在触点断开后进行另一方向起动，为什么？

2．如何进行电路改进，可实现直接正反转控制（画出电路图），并进行控制电路分析。

第三篇：实验教案 三相异步电动机连续控制

实验课学案

课题 三相异步电动机连续控制线路

一、实验目的

1、熟悉控制电路中各元件的结构，工作原理，使用方法。

2、掌握三相异步电动机连续控制电路的原理，加深对自锁的了解。

3、掌握三相异步电动机的接线方法。

4、检测同学们的协作意识，团队合作精神。

二、实验装置及实验工具

三相异步电动机

1台

断路器（QF）个

接触器（KM）

1个

热继电器（FR）

1个

三相熔断器

1个 按

钮

个

剥线钳或剪线钳

1把 实验导线

若

三、实验原理图

下图为三相异步电动机连续控制电路，左边部分为主回路，右边部分为控制回路。

主电路

控制电路

图 三相异步电动机连续控制电路

四、实验步骤

1、熟悉，检查电器元件。

2、按图接线。

3、检查电路。

4、{1}：通电检查：电动机连续运行，停止控制，合上电源开关QS,接通电源，按下按钮SB2，观察接触器KM的动作情况以及电动机运作情况，放开按钮SB2，接触器KM的动合辅助触点闭合，实现自锁，电动机仍继续运行。

{2}：热继电器的触点动作对电路的影响，可用手动断开热继电器FR的动断触点，观察电动机停转情况。

{3}：故障的分析及排除，实验过程中若出现异常现象，应立即切断电源，并记录下故障现象，分析并排除故障，在通电实验。

{4}：结束实验，实验完成后，先切断电源在拆线并清点整理电器元件和实验器材。

五、布线工艺

{1}：按连续控制接线图确定的走线方向进行布线，可先布主路线，然后控制电路。

{2}：工作台上各电器元件接线端子引出的导线必须进入元件上面的行线槽，且完全置于行线槽内。

{3}：各电器元件与行线槽之间的外露导线，应走线合理，并尽可能的做到横平竖直，尽可能的避免交叉。

{4}：一个接线端子一般只能连接一根导线，电器元件接线桩一般只能连接两根导线，每根导线的两端都必须套上线号。

六、注意事项：

{1}把电路接好后，先进行自检，经老师检查无误后在通电实验。

{2}实验中如发现有接触器振动，有噪声，主触点燃弧严重，电动机不能正常起动等异常现象，应立即切断电源，分析原因，排除故障后在通电试验。{3}热继电器安装时应使盖板向上以便散热，确保在工作时使其保护特性符合要求。

七、评价标准：

{1}按照接线步骤线路连接正确（20分）{1}按布线要求布线合理（20分）

{1}在规定时能内通电后能正常运行（30）

{1}看接线电路能正确分析连续控制的工作原理（30）{1}正确分析故障现象并排除故障（20）

第四篇：实验一 三相异步电动机可逆运转控制（范文）

实验一 三相异步电动机可逆运转控制

一、实验目的

1.牢固掌握三相鼠笼式异步电动机正反转控制电路的工作原理及正确的接线方法。2.掌握复合按钮的使用和正确接线方法。

3.学会正反转电路的故障分析及排除故障的方法。

二、实验设备及电器元件

１.三相鼠笼式异步电动机

JW9A-4 0.4KW 一台 ２.三相胶盖闸刀开关 HK2-3 15A 一只 ３.交流接触器 CJ10-10 380V 二只 ４.三联按钮 LA4-3H 一只 ５.熔断器 RL1-15 5A 二只 ６.热继电器 JR0-20/3 2.4A 一只 ７.电工工具及导线

若干

三、实验线路及实验步骤

实验主电路及控制电路如图：

FU2U V WFU1QSSB1KM1KM2SB2KM1SB3KM2UNFRKM2FRKM1M3～KM1KM2主电路控制电路

实验步骤：

1.检查各电器元件的质量情况，了解其使用方法。

2.按电路原理图正确联接线路，应首先接主回路，然后接控制回路。3.自己检查无误后，请指导教师检查认可，然后通电试验。

4.在正-停-反控制电路中按SB2-SB1-SB3的顺序分别按不同按钮，观察接触器的动作情况。

5.实验中出现不正常现象时，应断开电源，分析故障，排除故障。

四、思考题

1.在正-停-反控制电路中，在正转（或反转）状态时，按下SB3(或SB2)会有什么现象发生？为什么？

2.实验中如发现按下正（或反）转按钮，电机旋转方向不变，分析故障原因。

第五篇：三相异步电动机的PLC控制论文

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（三相异步电动机的PLC控制论）

摘要

PLC在三相异步电动机控制中的应用，与传统的继电器控制相比具有速度快，可靠性高，灵活性强，功能完善等优点。长期以来，PLC始终处于自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。本文设计了2个三相异步电动机的PLC控制电路，分别是三相异步电动机的正反转控制和两台电动机顺序起动联锁控制，与传统的继电器控制相比，具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点，可作为高校学生学习PLC的控制技术的参考，也可作为工业电机的自动控制电路。

关键词：PLC;三相异步电动机;继电器 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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Abstract

PLC in the three-phase asynchronous machine controls application compares with the traditional black –white control, has the control speed to be quick, the main battlefield, has provided the very reliable control application for various automation control device it can provide safe reliable and the quite perfect solution for the automated control application, suits in the current industrial enterprise to the automated need.This paper designs a three-phase asynchronous motor, 2 of PLC control circuit, which is of positive &negative three-phase asynchronous motor control and two motor starting interlocks control, and the sequence of traditional relay control, control speed, high reliability and flexibility, as college students' learning PLC control technology, but also can be used as reference for the automatic control of industrial electrical circuit.Key words：PLC;Three-phase asynchronous machine;relay 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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目录

第一章 三相异步电动机基础.................................................1

第一节 三相异步电动机的基本结构.......................................1 第二节 三相异步电动机的工作原理.......................................1 第三节 三相异步电动机的几个工作过程的分析.............................2 第二章 PLC基础...........................................................6

第一节 PLC的定义......................................................6 第二节 PLC与继电器控制的区别..........................................6 第三节PLC的工作原理..................................................6 第四节 PLC的应用分类..................................................7 第三章 三相异步电动机的PLC控制...........................................9

第一节三相异步电机的正反转控制........................................9 第二节两台电动机顺序起动联锁控制.....................................10 第三节 三相异步电动机使用PLC控制优点...............................12 结束语...................................................................13 致辞.....................................................................14 参考文献.................................................................15

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第一章 三相异步电动机基础

第一节 三相异步电动机的基本结构

三相异步电动机由静止的定子和旋转的转子两个重要部分组成，定子和转子之间由气隙分开。图1-1为三相异步电动机结构示意图。

(a)外形图；(b)内部结构图 图1-1 三相异步电动机结构示意图

一、定子

定子由定子铁心、定子绕组、机座和端盖等组成。机座的主要作用是用来支撑电机各部件，因此应有足够的机械强度和刚度，通常用铸铁制成。为了减少涡流和磁滞损耗，定子铁心用0.5 mm厚涂有绝缘漆的硅钢片叠成，铁心内圆周上有许多均匀分布的槽，槽内嵌放定子绕组，如图1-2所示。

图1-2 三相异步电动机的定子

二、转子

转子由转子铁心、转子绕组、转轴和风扇等组成。转子铁心也用0.5 mm厚硅钢片冲成转子冲片叠成圆柱形，压装在转轴上。其外围表面冲有凹槽，用以安放转子绕组。按转子绕组形式不同，可分为绕线式和鼠笼式两种。

第二节 三相异步电动机的工作原理

图1-3为三相异步电动机工作原理示意图。为简单起见，图中用一对磁极来进行分析。

三相定子绕组中通入交流电后，便在空间产生旋转磁场，在旋转磁场的作用下，转成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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子将作切割磁力线的运动而在其两端产生感应电动势，感应电动势的方向可根据右手螺旋法则来判断。由于转子本身为一闭合电路，所以在转子绕组中将产生感应电流，称为转子电流，电流方向与电动势的方向一致，即上面流出，下面流进。

图1-3 三相异步电动机工作原理图

转子电流在旋转磁场中受到电磁力的作用，其方向可由左手定则来判断，上面的转子导条受到向右的力的作用，下面的转子导条受到向左的力的作用。电磁力对转子的作用称为电磁转矩。在电磁转矩的作用下，转子就沿着顺时针方向转动起来，显然转子的转动方向与旋转磁场的转动方向一致。

第三节 三相异步电动机的几个工作过程的分析 一、三相异步电动机的起动

三相异步电动机接通电源，使电机的转子从静止状态到转子以一定速度稳定运行的过程称为电动机的起动过程。起动方法有直接起动和降压起动两种。

1.直接起动 直接起动又称为全压起动，起动时，将电机的额定电压通过刀开关或接触器直接接到电动机的定子绕组上进行起动。直接起动最简单，不需附加的起动设备，起动时间短。只要电网容量允许，应尽量采用直接起动。但这种起动方法起动电流大，一般只允许小功率的三相异步电动机进行直接起动；对大功率的三相异步电动机，应采取降压起动，以限制起动电流。

2.降压起动 通过起动设备将电机的额定电压降低后加到电动机的定子绕组上，以限制电机的起动电流，待电机的转速上升到稳定值时，再使定子绕组承受全压，从而使电机在额定电压下稳定运行，这种起动方法称为降压起动。

前面讲过，起动转矩与电源电压的平方成正比，所以当定子端电压下降时，起动转矩大大减小。这说明降压起动适用于起动转矩要求不高的场合，如果电机必须采用降压起动，则应轻载或空载起动。常用的降压起动方法有下面三种。

(1)Y-△降压起动 这种起动方法适用于电动机正常运行时接法为三角形的三相异步电动机。电机起动时，定子绕组接成星形，起动完毕后，电动机切换为三角形。

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图1-4 Y-△降压起动控制线路

图1-4是一个Y-△降压起动控制线路，起动时，电源开关QS闭合，控制电路先使得KM2闭合，电机星形起动，定子绕组由于采用了星形结构，其每相绕阻上承受的电压比正常接法时下降了。当电机转速上升到稳定值时，控制电路再控制KM1闭合，于是定子绕组换成三角形接法，电机开始稳定运行。定子绕组每相阻抗为|Z|，电源电压为U1，则采用△连接直接起动时的线电流为

采用Y连接降压起动时，每相绕组的线电流为

则

（1-5）

由式（1-5）可以看出，采用Y-△降压起动时，起动电流比直接起动时下降了1/3。电磁转矩与电源电压的平方成正比，由于电源电压下降了，所以起动转矩也减小了1/3。

以上分析表明，这种起动方法确实使电动机的起动电流减小了，但起动转矩也下降了，因此，这种起动方法是以牺牲起动转矩来减小起动电流的，只适用于允许轻载或空载起动的场合。

(2)自耦变压器降压起动 这种起动方法是指起动时，定子绕组接三相自耦变压 3 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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器的低压输出端，起动完毕后，切掉自耦变压器并将定子绕组直接接上三相交流电源，使电动机在额定电压下稳定运行。

二、三相异步电动机的制动

三相异步电动机脱离电源之后，由于惯性，电动机要经过一定的时间后才会慢慢停下来, 但有些生产机械要求能迅速而准确地停车，那么就要求对电动机进行制动控制。电动机的制动方法可以分为两大类：机械制动和电气制动。机械制动一般利用电磁抱闸的方法来实现；电气制动一般有能耗制动、反接制动和回馈发电制动三种方法。

1.能耗制动 正常运行时，将QS闭合，电动机接三相交流电源起动运行。制动时，将QS断开，切断交流电源的连接，并将直流电源引入电机的V、W两相，在电机内部形成固定的磁场。电动机由于惯性仍然顺时针旋转，则转子绕阻作切割磁力线的运动，依据右手螺旋法则，转子绕组中将产生感应电流。又根据左手定则可以判断，电动机的转子将受到一个与其运动方向相反的电磁力的作用，由于该力矩与运动方向相反，称为制动力矩，该力矩使得电动机很快停转。制动过程中，电动机的动能全部转化成电能消耗在转子回路中，会引起电机发热，所以一般需要在制动回路串联一个大电阻，以减小制动电流。这种制动方法的特点是制动平稳，冲击小，耗能小，但需要直流电源，且制动时间较长，一般多用于起重提升设备及机床等生产机械中。

2.反接制动 反接制动是指制动时，改变定子绕组任意两相的相序，使得电动机的旋转磁场换向，反向磁场与原来惯性旋转的转子之间相互作用，产生一个与转子转向相反的电磁转矩，迫使电动机的转速迅速下降，当转速接近零时，切断电机的电源，如图1-6所示。显然反接制动比能耗制动所用的时间要短。

(a)接线图；(b)原理图 图1-6反接制动示意图

正常运行时，接通KM1，电动机加顺序电源U—V—W起动运行。需要制动时，接通KM2，从图可以看出，电动机的定子绕组接逆序电源V—U—W，该电源产生一个反向的旋转磁场，由于惯性，电动机仍然顺时针旋转，这时转子感应电流的方向按右手螺旋法则可以判断，再根据左手定则判断转子的受力F。显然，转子会受到一个与其运动方向 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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相反，而与新旋转磁场方向相同的制动力矩，使得电机的转速迅速降低。当转速接近零时，应切断反接电源，否则，电动机会反方向起动。反接制动的优点是制动时间短，操作简单，但反接制动时，由于形成了反向磁场，所以使得转子的相对转速远大于同步转速，转差率大大增大，转子绕组中的感应电流很大，能耗也较大。为限制电流，一般在制动回路中串入大电阻。另外，反接制动时，制动转矩较大，会对生产机械造成一定的机械冲击，影响加工精度，通常用于一些频繁正反转且功率小于10 kW的小型生产机械中。

3.回馈发电制动 回馈发电制动是指电动机转向不变的情况下，由于某种原因，使得电动机的转速大于同步转速，比如在起重机械下放重物、电动机车下坡时，都会出现这种情况，这时重物拖动转子，转速大于同步转速，转子相对于旋转磁场改变运动方向，转子感应电动势及转子电流也反向，于是转子受到制动力矩，使得重物匀速下降。此过程中电动机将势能转换为电能回馈给电网，所以称为回馈发电制动。

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第二章 PLC基础

第一节 PLC的定义

可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

第二节 PLC与继电器控制的区别

1.控制方式 继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联极延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。

2.控制速度 继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。

3.延时控制 继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。

第三节PLC的工作原理

当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

(一)输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

(二)用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和 6 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

（三相异步电动机的PLC控制论）

数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。

(三)输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。

第四节 PLC的应用分类

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1.开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2.模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3.运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4.过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5.数据处理 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

6.通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

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第三章 三相异步电动机的PLC控制

第一节三相异步电机的正反转控制

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在生产过程中,往往要求电动机能够实现正反两个方向的转动,如起重机吊钩的上升与下降,机床工作台的前进与后退等等。由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进线中的任意两相对调，就可改变电动机的转向。因此正反转控制电路实质上是两个方向相反的单相运行电路，为了避免误动作引起电源相间短路，必须在这两个相反方向的单向运行电路中加设必要的互锁。按照电动机可逆运行操作顺序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-停”两种控制电路

图3-1正反转继电器控制图

图3-2 I/O接线图 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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图3-3 梯形图

指令程序

地址 指令 数据 0000 LD 0001 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0000 0003 AND-NOT 0501 0004 OUT 0500 0005 LD 0002 0006 OR 0501 0007 AND-NOT 0000 0008 AND-NOT 0500 0009 OUT 0501 0010 END(01)

PLC控制的工作过程的分析：

按下SB2，输入继电器0001动合触点闭合，输出继电器0500线圈接通并自锁，接触器KM1主触点，动合辅助触点闭合，电动机M通电正转。

按下SB1，输入继电器0000动断触点断开，输出继电器0500线圈失电，KM1主触点，动合辅助触点断开，电动机M断电停止正转

按下SB3,0002动合触点闭合,0501线圈接通并自锁,KM2主触点,动合辅助触点闭合,电动机M通电反转

第二节两台电动机顺序起动联锁控制

在装有多台电动机的生产机械上，有时必须按一定的顺序起动电动机，才能满足工作的需要。例如某个设备要求:“必需首先起动甲电动机，然后才能起动乙电动机，当甲电动机停止后，乙电动机自动停止”。这种要求可采用下面的控制线路来实现。

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图3-4 顺序启动继电器控制图

图3-5 I/O接线图

图3-6 梯形图

指令程序

地址 指令 数据

0000 LD 0000 0001 OR 0500 0002 AND-NOT 0001 成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计）

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0003 OUT 0500 0004 LD 0002 0005 OR 0501 0006 AND 0500 0007 AND-NOT 0003 0008 OUT 0501 0009 END(01)

PLC控制的工作过程的分析：

按下M1的起动按钮SB1,输入继电器0000动合触点闭合,输出继电器0500线圈接通并自锁,接触器KM1得电吸合,电动机M1起动运转;同时连接在0501线圈驱动电路的0500动合触点闭合,为起动电动机M2作准备。可见,只有电动机M1先起动,电动机M2才能起动。这时如果按下M2的起动按钮SB3,0002动合触点闭合,0501线圈接通并自锁,接触器KM2得电吸合,电动机M2起动运转。按下M1的停止按钮SB2，0001动断触点断开，使0500线圈失电，并且由于连接在0501线圈驱动电路的0500动合触点的断开，使得0501线圈同时失电，两台电动机都停止运行。若只按下M2停止，按钮SB4时，0003动断触点断开；使得0501线圈失电，M2停止运行，而M1仍运行。

第三节 三相异步电动机使用PLC控制优点

本文设计就对三相异步电动机的正反转控制，顺序起动等系统进行了设计，还有其它的像制动和调速控制在这里我就不再设计，主电路都是一样的，就控制电路有一点小差异，使用PLC控制三相异步电动机有很多好处的：不易老化，设备简单，结构合理，便于控制价格便宜等，三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是要来产生旋转磁场的。

我们知道，在相电源与相之间是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也相差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化时同步的。旋转磁场的转速为n=60t/p 式中f为电源效率，P是磁场的磁极对数，n的单位是：每分钟转数，根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用的电源频率有关，用PLC控制三相异步电动机也需要对电动机的属性和旋转方式有所了解，这样才能控制好三相异步电动机的方向和特性，不至于使用不当使电动机损坏，电动机的频率一定要符合要求。

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结束语

本文设计和制作了三相异步电动机的PLC控制系统，该电路主要以性能稳定，简单实用为目的，整体制作符合要求。

通过概述使大家充分了解了该控制系统的原理和功能。摘要部分概要介绍了其可靠性和实用性，第一章 绪论部分介绍了电动机控制方面的背景、本文设计的目的、意义及主要内容等；第二章 三相异步电动机基础 介绍了三相异步电动机的基本结构、工作原理、几个工作过程的分析等；第三章 PLC基础PLC的定义、与继电器控制的区别、工作原理、应用分类等。第四章 三相异步电动机的PLC控制 从系统原理的角度得出系统分为模拟和数字两部分；第五部分进行了总结。

通过本次电路的设计，我对三相异步电动机的PLC控制系统原理有了进一步的了解，在三相异步电动机的PLC控制分析中对PLC产生了浓厚的兴趣，提高了科学的分析和运用能力，由于本人水平有限，因此对其中的原理和实际操作方法有待深入的学习研究和提高。文中有不足之处恳请各位老师加以指导。

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致辞

时光如梭，转眼之间三年的学习生活在这次毕业设计后将画上圆满的句号。在这三年中，老师和同学对我的学习给予了很大的支持和帮助，我在这里不仅体会到了学习的乐趣，而且也感受到了集体给我的关怀，在此谨对各位表示衷心的感谢。

在本次设计中，我不仅受到指导老师的学风，师德的熏陶，而且他的学说和风范，关怀和教诲，将成为我永远的精神动力，并相信这在我的人生中将会受益匪浅，同时也使自己的理论学习和实际联系得更加紧密。也更加端正了自己的工作作风和学习态度，以及工作中的持之以恒的精神。

另外，我在设计期间，同组同学也给了我很多的帮助，在此我也向他们表达我真诚的谢意。

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参考文献

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