实验三 三相异步电机的继电接触器控制

一、实验目的

1．学会用兆欧表测定异步电动机绕组之间以及绕组与机壳间的绝缘电阻。 2．学习异步电动机直接起动控制电路的接线、查线和操作。 3．学习异步电动机正反转控制电路的接线、查线和操作。

二、实验内容说明

1．电动机绝缘电阻测试

电动机在日常运行中常会有线圈松动，使绝缘磨损老化，或表面受污染、受潮等引起绝缘电阻日趋下降，绝缘电阻降低到一定值会影响电动机起动和正常运行，甚至会损坏电动机危及人身安全。因此在各类电动机开始使用之前或经过霉季、受潮、重新安装之后，首先要测定各相绕组对机壳的绝缘电阻及绕组之间的绝缘电阻。绝缘电阻的测量一般用兆欧表进行，学会兆欧表的使用，在检查电机、电器及线路的绝缘情况和测量高值电阻时能给我们带来方便。

2．电动机直接起动控制电路

在三相异步电动机定子绕组连向三相电源的主电路中接有隔离开关QS，熔断器FU，接触器的主触点KM，以及热继电器FR的发热元件。而接触器KM的线圈则与起动按钮SB2、停止按钮SB1及热继电器FR的动断触点串联后接到电源上构成控制电路，如图3-1所示。容量较小的异步电动机通常可用接触器进行直接起动，电动机起动时，先合上隔离开关QS接通电源，然后再按下起动按钮SB2，接触器线圈KM通电，于是接触器的三对动合主触点KM闭合而使电动机起动。与起动按钮并联的接触器动合辅助触点KM也同时闭合，将起动按钮的动合触点短接，当起动按钮松开后，接触器的线圈仍能通电，从而保证电动机能继续正常工作。这种利用接触器本身的动合辅助触点使其线圈保持通电的作用称为“自锁”作用，而该辅助触点也就称为自锁触点。按下停止按钮SB1，接触器线圈断电，所有KM触点都断开，电动机就停止转动。

图3-1 电动机直接起动控制电路

如果将控制电路中的自锁触点拆除，则可对电动机实行点动控制，这时按下起动按钮SB2

时，电动机就运转，松手时就停转。点动控制时可不用停车按钮SB1。

电动机在运转过程中，如果发生突然停电或电压严重下降的情况，接触器线圈KM将失电而断开所有动合触点。一旦电源恢复供电，电动机不会自行起动，必须按下起动按钮SB2才能重新起动，因而不会造成人身和设备事故。由此可见采用接触器控制的线路，具有失压和欠压保护作用。

在主电路中接有三个熔断器FU，是作电动机短路保护用的。另外还串联热继电器FR的三个发热元件，由于热继电器的整定电流等于电动机额定电流，当电动机过载时，电流超过额定值，经过一段时间，热继电器因发热元件过热而使与接触线圈KM串联的动断触点FR断开，线圈KM断电之后使所有动合触点断开，从而使电动机停转，达到过载保护的目的。 以上所讨论的控制线路只适用于工作时不需电动机反转的场合，如泵和鼓风机等。

3．电动机正反转控制电路

吊车或某些生产机械的提升机构需要作左右上下两个方向的运动，拖动它们的电动机必须能作正、反两个方向的旋转。由异步电动机的工作原理可知，要使它反向旋转只需对调定子三根电源线中的任意两根，以改变定子电流的相序即可。为此要对异步电动机实现正、反转控制，需要用两只接触器，控制电路如图3-2所示。

图3-2 电动机正反转控制线路

从图中主电路可见，若正转接触器KMF主触点闭合，电动机正转，若KMF主触头断开而反转接触器KMR主触点闭合，电动机的三根电源线中有两根对调，因而反向旋转。不难看出，若正、反转接触器主触点同时闭合，将造成电源二相短路。

在控制电路中，正反转接触器的吸引线圈有各自的起动按钮与自锁触点。此外在线圈KMF的电路中串有的一对KMR动断辅助触点，而在线圈KMR的电路中也串有KMF的一对动断辅助触点。这样当按下正转起动按钮SBF时线圈通电，使电动机正转，并且完成自锁作用。按下反转起动按钮SBR，线圈KMR亦不能通电，因而就排除了造成电源短路的可能性。同样在接通线圈KMR通电期间，KMF线圈也不能接通电源。这种依靠各自一对动断辅助触点使得一个接触器通电时另一个接触器无法同时接通的作用称作电气联锁。而用于此目的的动断辅助触点就称为联锁触点。要使电动机由正转变成反转，首先要正转接触器KMF断电，使与线圈KMR串联的联锁触点（正转接触器KMF的动断辅助触点）重新闭合，才有可能使线圈KMR通电。也就是说在正转接触器KMF通电时，必须先按停车按钮SB1使KMF失电，而后按反转起动按钮SBR使反转接触器KMR通电。

如果将上述线路中与按钮SBF、SBR并联的自锁触点KMF、KMR拆除，则可作为正反转的点动控制，点动控制时可不用停车按钮SB1。

点动控制线路在行车及电葫芦上应用较多。

三、实验内容

1．电机绕组之间以及绕组与机壳间绝缘电阻的测定

用兆欧表分别测试各相绕组始端U、V、W对机壳间以及各相绕组之间的绝缘电阻值，并把测量结果记录在表3-1中。

测定时将兆欧表的接地端接至机壳（注意不要接触到涂漆之处，以免测量数据不准），另一测试端分别接到定子绕组的U、V、W端，然后以一定的速度摇转兆欧表手柄，并保持手柄速度不变，读出兆欧表读数。若此值大于0.5MΩ，表示电动机绕组对机壳间的绝缘良好；若小于0.5MΩ，则表示电动机通电后将有严重漏电现象，会危及操作人员安全，必须进行修理后方能使用。若要测试两相绕组之间的绝缘电阻值，只需把兆欧表的两测试端分别接到任意两相绕组的始端，用上述同样的方法摇转兆欧表手柄，读出兆欧表读数。

表3-1 电机绝缘电阻的测定

U与V绕V与W绕U与W绕组之间 / MΩ U与机壳之间/ MΩ V与机壳之间/ MΩ W与机壳之间/ MΩ 组之间 / 组之间 / MΩ

MΩ 由于兆欧表在被摇转时，它的两个测试端间的电压可达500V，故在测试时需注意安全。

2． 异步电动机直接起动控制实验

按图3-1所示线路接线，先接主电路，再接控制电路。接好线路后须经教师检查，确认

线路无误方能合上隔离开关QS，进行异步电动机直接起动（按下SB2）及停车（按下SB1）试验，注意观察交流接触器的工作情况。

起动电动机后，扳动隔离开关切断电源，使电动机停转。然后重新接通电源，观察电动机是否会自行起动（不按SB2），亦即线路是否具有失压保护作用。

切断电源，使电动机停转。拆除与起动按钮SB2并联的自锁触头KM，再重新接通电源，进行点动控制试验。

3． 异步电动机正反转控制实验

由于本实验线路复杂，在按图3-2改接线路时，仍按主电路、控制电路两部分分别接线。

线路接好后，可用以下方法查对线路。把电源断开，在控制回路接到电源的两端用万用电表电阻档（R×10或R×1）测量电阻值，若控制回路及主回路中无短路之处，则万用电表指针不应发生偏转。当按下SBF时，KMF接通，万用表电阻不为零，万用电表指针偏转的数值与线圈KMF电阻值相对应；当放开SBF时，万用表指针返回∞处。如果按下SBF时，万用表指针不动，应检查线圈KMF电路的接线是否有错误，KMR动断触点是否接错或接触不良，或是SBF本身接触不良。当按下SBR时，KMR线圈接通，万用电表读数应反映线圈KMR的电阻值，读数应与前次基本相等。

控制回路检查无误后，可用螺丝刀分别按下KMF和KMR的铁心，使其主触点闭合。此时万用电表的两次读数分别与Y形联结定子绕组中的两相绕组串联电阻值相对应。若铁心按下时万用电表无读数，可检查KMF或KMR的主触点或电动机接线端是否接触不良。如果一切都正常，可合上电源，进行异步电动机正、反转控制实验。若在实验中出现异常情况，应立即断开电源，仔细查对相关部分线路。

按下正转按钮SBF时，观察有关控制电器工作情况，电动机是否旋转（设此方向为正转方向）。在电动机正转时。按下反转起动按钮SBR，观察电动机是否仍继续正转。 按下停止按钮SB1，再按下反转起动按钮SBR，观察操作过程中各电器工作情况，电动机是否反转。

经过多次“正转－停车－反转”及“反转－停车－正转”的操作后，切断电源，拆除线路。

四、思考题

1、 为什么在电动机开始使用之前必须要先测定其绕组的绝缘电阻？

2、热继电器既然能对电动机进行长期过载保护，是否也能同时进行短路保护，试分析之。 3、进行正反转控制实验时，设电动机先是正转，现按下停车按钮SB1，并立即按下反转起动按钮SBR直到电动机反向稳定运转的整个过程中，电动机经历了哪些过程？

4、若电动机轴上带有的负载惯性较大，则正转时按下停车按钮SB1，不等电动机停下，立即按反转起动按钮SBR，试分析可能出现的情况。 5、说明自锁触点及联锁触点的作用。

五、预习要求

1．了解兆欧表的工作原理与使用方法。

2．熟悉正反转控制电路中各种符号的意义及其在电路中的作用。

3．明确正反转控制线路中电气联锁的重要性。 4．完成思考题：

六、实验仪器设备

1. 三相交流异步电动机 2. 兆欧表 3. 交流接触器 4. 热继电器 5. 熔断器 6. 按钮 7. 隔离开关

1只 2只 3只

1只 1只 3只 1台

七、注意事项

1．异步电动机起动前，转轴上应无导线缠绕及其它物品触及。

2．起动异步电动机时听到的声音应是均匀平滑的，并在十秒内达到额定转速。若有异常噪音或转速上不去，很可能为单相运行，应及时切断电源，进行检查。