电工部分

三相鼠笼式异步电动机正反转控制

一、  课程设计的目的及要求

   根据已有的电路图连接电路，在实验台上连接电路，最终实现让电动机转起来的要求：

1掌握三相鼠笼式异步电动机正反转控制电路的工作原理、接线及操作方法。

2掌握继电器控制系统中“互锁”、“自锁”的概念及线路结构。

3学会分析、排除继电器劫持控制线路故障的方法。

   4要求电动机可以正反转，由电动机原理可知，若将接至电动机的三相电源  

     进线中的任意两根相对调，即可使电动机正反转。

二、  设计原理

⑴电动机的旋转方向

  三相异步电动机的旋转方向是取决于磁场的旋转方向，而磁场的旋转方向又取决于电源的相序，所以电源的相序决定了电动机的旋转方向。任意改变电源的相序时，电动机的旋转方向也会随之改变。

⑵电动机正反转控制原理

   ①控制线路

三相异步电动机接触器联锁的正反转控制的电气原理图如下图所示。线路中采用了两个接触器，即正转用的接触器KM1和反转用的接触器KM2，它们分别由正转按钮SB1和反转按钮SB2控制。这两个接触器的主触头所接通的电源相序不同，KM1与KM2之间其中对调了两相的相序。控制电路有两条，一条由按钮SB1和KM1线圈等组成的正转控制电路；另一条由按钮SB2和KM2线圈等组成的反转控制电路。

   ②互锁原理 

    接触器KM1和KM2的主触头决不允许同时闭合，否则造成两相电源短路事故。为了保证一个接触器得电动作时，另一个接触器不能得电动作，以避免电源的相间短路，就在正转控制电路中串接了反转接触器KM2的常闭辅助触头，而在反转控制电路中串接了正转接触器KM1的常闭辅助触头。当接触器KM1得电动作时，串在反转控制电路中的KM1的常闭触头分断，切断了反转控制电路，保证了KM1主触头闭合时，KM2的主触头不能闭合。同样，当接触器KM2得电动作时， KM2的常闭触头分断，切断了正转控制电路，可靠地避免了两相电源短路事故的发生。这种在一个接触器得电动作时，通过其常闭辅助触头使另一个接触器不能得电动作的作用叫联锁（或互锁）。实现联锁作用的常闭触头称为联锁触头（或互锁触头）。

当按下正转启动按钮SB1后，电源相通过停止按钮SB的动断接点、正转启动按钮SB1的动合接点、反转交流接触器KM2的常闭辅助触头、正转交流接触器线圈KM1、热继电器FR的动断接点，使正转接触器KM1带电而动作，其主触头闭合使电动机正向转动运行，并通过接触器KM1的常开辅助触头自保持运行。反转启动过程与上面相似，只是接触器KM2动作后，调换了两根电源线U、W相（即改变电源相序），从而达到反转目的。

三、  设计内容与步骤

生产中有的机械需要人工点动控制电机,实现点动控制功能，只需将点动按钮串接在交流接触器的线圈中。即点动控制KM1交流接器，从而间接实现电动机的点动控制。如下图所示：接下SB1接钮KM1线图通电。KM1主触头闭合。三相异步电动机运转。当松开SB1接钮时，SB1触头断开。KM1线圈断开，电动机失电，电动机停止运转。

自锁控制是电气控制中常用的一种电路，如下图所示。启动时合上断路器，按下启动按钮SB2，接触器KM1线圈通电。其常开主触头闭合。电动机接通电源，开始启动。同时接触器KM1的辅助常开触点闭合。使接触器KM1线圈有两条通电路径。这样。当松开接钮SB2后，接触器KM1线圈仍能通过其辅助触点，使其线圈通电并保持吸合状态。这种依靠接触器本身辅助触点使其线圈保持通电的现象，称为自锁。起自锁作用的触点称为自锁触点。要使电动机停止运转，必须按下SB1，接触器KM1线圈电，则其主触头断开，切断电动机三相电源，电动机停车，同时接触器KM1自锁触点断开，控制回路解除自锁，松开停止按钮，控制由路又回到启动前的状态。

四、  设计结果

分别按下SB1   SB3  SB2进行正反向互换，SB3 为总的控制开关，起到暂停电路的功能。

异步电动机星角转换

一、 课程设计的目的及要求

1掌握三相鼠笼式异步电动机星角转换控制电路的工作原理、接线及操作方法。

2 了解星型接法和角型接法的工作原理。

3学会分析、排除继电器劫持控制线路故障的方法。

4 掌握数显时间继电器的工作原理。

二、设计原理

1 Y－△换接起动

对于正常运行时定子绕组为三角形连接并有六个出线端子的笼型异步电动机，为了减小起动电流，起动时定子绕组星形连接，降低定子电压，起动后再连接成三角形。这种方法成为Y－△起动。

2电动机星角接法转换，是根据电动机负载变化情况，用改变绕组接线方式来调整电压，使其与负载近似匹配，从而达到一定的节电效果。当电动机满载时，负载率大于40%，转换角形接法，全电压运行；电动机轻载时，负载率小于40%，转换星形接法，绕组在220V电压下运行。这种方法适用于电动机绕组角接，接线盒有6个接线柱，处于轻载运行或满载-轻载交替运行的电动机。角-星形接法转换只需对电动机一、二次接法略为改动，改法简单，可有效地避免大马拉小车的不经济运行方式。

三、 设计结果

按下SB1电动机开始转动，计时器从0开始计时，到达设定的时刻，停止计数，电动机继续转动，且转速加快。

四、结果分析及心得

这次电工课程设计让我了解到了关于同步电动机，异步电动机，三相异步电动机的工作原理。发现自己比较喜欢这些自己动手的实验，先听老师讲了一些生活中用到电动机的地方，又讲了电动机工作原理。接下来几天就是对电动机线路的接线。先看老师连了下第2个实验以后，自己根据线路图慢慢的接线，来后观察电动机的正转反转，以及通过SB1,SB2,SB3三个按钮来控制电动机的转动。在经过这次课程设计后，能把书本上所学的东西用到动手操作上。

五、  设计内容与步骤

起动时，KM1闭合，此时电机为星型连接。同时计时器开始计时。当计时器到达设定时间，KM1断开，同时KM3闭合，电机由星型起动转变为角型运行。

 KM1和KM3分别为星型接法和角型接法的接触开关，当其中一个接通时，电动机是以星型运行，时间继电器KT的线圈得电，时间继电器开始计时。当到达设定时间，电机转为角型运行。

电子部分

计数显示电路设计

一、课程设计的目的及要求

计数显示电路设计

设计一个计数显示电路并做出硬件，具体要求如下：

1、可以手动按钮完成计数

2、可以自动完成X进制定时计数（X = 学号 % 10 + 10）

3、有清零、启动、暂停和连续计数功能

4、学会简单的万用表、示波器使用，以及简单的调试

二、 设计原理

设计中采用NE555来产生一秒的脉冲信号。秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，555集成定时器是一种模拟和数字电路相混合的集成电路。它结构简单，使用灵活，用途广泛，可以组成多种波形发生器﹑多谐振荡器﹑定时延时电路﹑单稳触发电路﹑双稳态触发器﹑报警电路﹑检测电路﹑频率变换电路等。

为了给计数器74LS192提供一个时序脉冲信号,使其进行减计数,本设计采用555构成的多谐振荡电路(即脉冲产生电路),其基本电路如下图所示，由555工作特性和其输出周期计算公式可知,其产生的脉冲周期为:  T=0.7(R1+2R2)C

 因此,我们可以计算出各个参数通过计算确定了R1取15k欧姆,R2取68k欧姆。电容取C为10uF、C1为0.1uF,.这样我们得到了比较稳定的脉冲,且其输出周期近似为1秒.

计数器选用中规模集成电路74lsl92进行设计较为简便，CD40l92是十进制可编程同步加/减计数器，它采用8421码二—十进制编码，并具有直接清零、置数、加/减计数功能。下图分别是74lsl92的管脚排列图和时序波形图。图中CP_U、CP_D分别是加计数、减计数的时钟脉冲输入端(上升沿有效)。是异步并行置数控制端，（低电平有效），、分别是进位、借位输出端（低电平有效），CR是异步清除端，是并行数据输入端，是输出端。

74lsl92的功能表如表所示，74lSl92的工作原理是：当=l，CR=0时，若时钟脉冲加入到CPU端，且CPD=1，则计数器在预置数的基础上完成加计数跳变脉冲；当加计数到9时，端发出进位下跳变脉冲。若时钟脉冲加入到CPD端，且CPU=1，则计数器在预置数的基础上完成减计数功能，当减计数到0时, 端发出借位下跳变脉冲。

由74lSl92构成的十四进制递减计数器如图所示，其预置数为N=(1110) =(14)l0。它的计数原理是：只有当低位端发出借位脉冲时，高位计数器才作减计数。当高、低位计数器处于全零，且CPD为0时，置数端=0，计数器完成并行置数，在CPD端的输入时钟脉冲作用下，计数器再次进入下一循环减计数。

1.七段共阴数码显示管            2.码驱动器（74LS48）

  

                               

                     

4. 74ls192                         5.74ls48BCD-七段译码器/驱动器引脚

                                     图

    

6.74ls10三输入与非门引脚图           7.74LS10引脚图及功能图：

    

7.555定时器引脚图

   

三、 设计内容与步骤

由时钟脉冲产生电路产生标准1HZ计时信号，用预置初始值的递减计数器对1HZ的时钟信号进行计数，每1s计数器减1，显示器上显示剩余的时间，每当减到0时，定时时间到，报警电路工作，输出报警信号。对于定时器的启动、暂停/连续计时功能可以控制电路来完成。

计数器进行加计数时，其计数脉冲从CPu输入；进行减计数时，计数脉冲从CPd输入。另外是异步清除端（高电平有效），D3~D0是并行数据输入端，LD是异步并行置数控制端（低电平有效），是加计数进位输出端，当加计数到最大计数值时，发出一个低电平信号(平时为高电平)；为减计数结尾输出端，当减计数到零时，发出一个低电平信号（平时为高电平），和负脉冲宽度等于时钟脉冲低电平宽度。

四、 设计结果

先按照总图将元器件焊接到电路板上，然后进行调试，要求实现下列功能：

A、定时器的定时时间大概为14秒，按递减方式计时，每隔大概1s，定时器减1；能以数字形式显示时间。

B、设置一个外部控制开关，控制定时器的复位。再设计两个开关使得可以连续/暂停计时。

C、当定时器递减时到零（即定时时间到）时，定时器保持时间不变，使发光二极管发光（频率1kHz）。

在通电了之后，电路板可以实现倒计时，然后按开关可以使得它暂停/暂停，倒计时减到0之后二极管亮,然后可以用开关控制复位,复位之后电路板依旧可以从14递减到0，直至二极管亮。

五、 电路图

六、 结果分析及心得

1．本次课程设计，我对74LS48、74LS192、555等芯片加深了认识，也巩固了对它们的使用。对于数字、模拟电路的综合运用则是有了更深一步理解，我想这次课程设计一定会为我以后的电路分析和设计打下坚实的基础。这次试验过程中提高了实践动手操作能力。在大学中，我们许多的时间都是在学习理论知识，很少参与实践操作，对于电子技术的学习更是这样。这次课程设计给我提供了一个很好的机会，将我们学到的知识用于实践，从元件芯片的了解，电路设计，模拟仿真，安装调试，每一步的进行，都给我带来受益非浅的感悟，学到了许多我们在课本上学不到的实践经验，对此，我真的很开心很有成功感。

 

第二篇：三相鼠笼式异步电动机使用与控制

实验：　三相鼠笼式异步电动机正反转控制

一、实验目的

1. 掌握三相鼠笼式异步电动机的起动和反转方法。

2. 理解点动控制与自锁的特点。

3. 通过对三相鼠笼式异步电动机点动控制、自锁控制、正反转控制线路的安装接线， 掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。

    4. 加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解。

二、实验原理

　　1. 三相鼠笼式异步电动机的反转

异步电动机的旋转方向取决于三相电源接入定子绕组时的相序，故只要改变三相电源与定子绕组连接的相序即可使电动机改变旋转方向。

2. 三相鼠笼式异步电动机的继电接触控制

(1) 自锁: 要求接触器线圈得电后能自动保持动作后的状态，这就是自锁，通常用接触器自身的动合触头与起动按钮相并联来实现，以达到电动机的长期运行。

(2) 互锁: 使两个电器不能同时得电动作的控制，称为互锁控制，如为了避免正、反转两个接触器同时得电而造成三相电源短路事故，必须增设互锁控制环节。

三、实验设备

四、实验内容及步骤

1.抄录三相鼠笼式异步电动机的铭牌数据，并观察其结构。

2.将电动机三相定子绕组接成Y接法，调压器线电压调至220V。

3.点动控制

按图1点动控制线路进行安装接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作。

开启控制屏电源总开关，按起动按钮SB1，对电动机M进行点动操作，实验完毕，按控制屏停止按钮。

4. 自锁控制电路

按图2所示自锁线路进行接线，它与图1的不同点在于控制电路中多串联一只常闭按钮SB2，同时在SB1上并联交流接触器KM的辅助常开触头，它起自锁作用。

操作过程：

A.按控制屏启动按钮； B. 按起动按钮SB1，松手后观察电动机M是否继续运转； C. 按停止按钮SB2，观察电动机M是否停止运转；D.实验完毕，按控制屏停止按钮。

 

图1  三相鼠笼电动机点动控制电路             图2  三相鼠笼电动机自锁控制电路

5. 正反转控制线路（接触器联锁的正反转控制线路）

按图3接线，经指导教师检查后，方可进行通电操作

                  图  3  三相鼠笼异步电动机正反转控制线路1

    A. 开启控制屏电源总开关；  B. 按正向起动按钮SB1，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况；C. 按反向起动按钮SB2，观察并记录电动机和接触器的运行情况；D. 按停止按钮SB3，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况；E. 再按SB2，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况；F. 实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。

五、实验注意事项

1.接线要牢靠。

2.操作既大胆，又要细心，不能用手触及导电部分及电动机转动部分。

六、实验结果及分析

1. 写出三相鼠笼机继电控制电路中的点动控制、自锁控制、正反转控制线路的动作次序。

　  2. 在控制线路中短路、过载、失、欠压保护等功能是如何实现的? 保护有何意义?

　　3. 谈谈对三相鼠笼异步电机实验的体会（包括电机使用、需要注意的问题）。