三相异步电动机直接起动控制电路教学设计中职专业课-电机与电气控制技术-智能设备运行与维护-装备制造大类

-1-三相异步电动机直接起动控制电路教学设计中职专业课-电机与电气控制技术-智能设备运行与维护-装备制造大类教学设计课题Xx课型新授课√□章/单元复习课□专题复习课□习题/试卷讲评课□学科实践活动课□其他□设计意图一、设计意图立足中职学生认知规律，紧扣课本三相异步电动机直接起动控制电路核心内容，通过理论讲解与实物拆装结合，帮助学生掌握电路组成、工作原理及元件选用，强化识图、接线与故障排查技能，培养规范操作意识和工程实践能力，为后续复杂控制电路学习及智能设备维护奠定基础。核心素养目标二、核心素养目标掌握三相异步电动机直接起动控制电路分析与安装调试能力，强化安全规范操作意识，培养严谨的职业素养，提升故障排查与问题解决能力，具备智能设备维护岗位所需的电路识读、接线规范及应急处置核心素养。学情分析三、学情分析本课程面向中职智能设备运行与维护专业二年级学生，已具备电工基础、常用低压电器认知等前置知识，但对三相异步电动机主电路与控制电路的协同工作原理理解较浅。学生动手意愿强，但接线规范性不足，易出现线号遗漏、端子松动等问题；逻辑分析能力较弱，对自锁、短路保护等环节的故障排查思路不清晰。课堂注意力易分散，需通过实物拆装、故障模拟等实操任务维持学习兴趣。部分学生存在重操作轻理论倾向，需结合课本电路图强化原理与实物的对应关系，为后续正反转控制、星三角降压起动等内容学习奠定基础。教学资源准备1.教材：确保每位学生配备《电机与电气控制技术》教材，重点标注三相异步电动机直接起动控制电路章节。

2.辅助材料：准备主电路与控制电路原理图、接触器/热继电器结构分解图、直接起动电路工作流程动画视频。

3.实验器材：每组配备完整实验台套件，含三相异步电动机、交流接触器、热继电器、按钮开关、熔断器及导线，确保安全防护措施到位。

4.教室布置：划分4组实验操作台，每组配备电路图挂板及工具收纳盒，设置故障模拟元件区供排查练习。教学过程（一）情境导入（5分钟）

师：同学们，观察教室里的电风扇、工厂传送带，它们的核心动力是什么？对，三相异步电动机。今天我们要学习它的基础控制——直接起动电路。请翻到课本P45，图3-1展示的就是一个典型电路。大家先看实物模型，思考：按下起动按钮后，电机如何持续运转？松手后为什么会停止？带着这个问题，我们开始新课。

（二）新课讲授（35分钟）

师：首先拆解电路结构。课本P46明确分为主电路和控制电路两部分。主电路负责大电流通断，你们在实验台上找到QF（断路器）、KM（接触器主触点）、FR（热继电器）、M（电动机），用手指指出它们的位置。控制电路控制主电路通断，重点在SB1（停止按钮）、SB2（起动按钮）、KM线圈、FR常闭触点。

师：现在分析工作原理。请看课本P47流程图：1.按下SB2→KM线圈得电→KM主触点闭合→电机运转；2.KM辅助常开触点闭合实现自锁；3.松开SB2，电流经自锁触点维持运转。若按下SB1→KM线圈失电→主触点断开→电机停转。请用不同颜色笔在课本电路图上标注电流路径。

师：关键元件作用必须掌握。接触器KM：主触点通断主电路，辅助触点实现自锁；热继电器FR：过载时断开控制电路，保护电机。课本P48强调：FR常闭触点串联在控制电路中，过载时断开线圈回路。请复述：若FR动作，电机为什么会停止？

（三）实验操作（40分钟）

师：现在分组实验，每组4人，按课本P49步骤操作：1.检查器材：确认接触器线圈电压AC220V，热继电器整定电流匹配电机；2.按图接线：主电路用黄绿红三色线，控制电路用蓝黑线，注意线号对应课本P50表3-1；3.接线后自查：端子是否紧固？线号是否遗漏？自锁触点是否并接？

师：通电测试前，请检查：1.QF是否断开；2.电机轴是否卡死；3.所有接线是否裸露。确认无误后，合上QF，按下SB2观察电机起动，松手确认自锁；按下SB1观察停转。若电机不转，立即断电，按课本P51故障排查表：测接触器线圈电压是否正常？自锁触点是否闭合？

（四）故障模拟训练（20分钟）

师：设置典型故障：1.自锁回路断开→松手电机停转；2.FR常闭触点短接→过载不保护；3.主电路缺相→电机嗡嗡不转。每组抽签排查，要求：1.用万用表分段测量电压；2.对照课本P52电路图定位故障点；3.记录故障现象及原因。

（五）课堂小结（10分钟）

师：今天重点掌握：1.电路组成（主/控制电路）；2.自锁原理（KM辅助触点）；3.保护功能（短路QF、过载FR）。请用思维导图梳理，下节课我们将学习正反转控制，预习课本P53-54。

（六）作业布置

1.课本P53习题1-4，绘制直接起动电路并标注元件作用；

2.撰写实验报告，记录故障排查过程及改进措施。教学资源拓展1.拓展资源：

（1）电路原理深化：结合课本P46主电路与控制电路结构，分析接触器KM主触点与辅助触点的协同工作逻辑，重点解析自锁回路中辅助常开触点的电流路径；对比热继电器FR常闭触点与熔断器FU的保护特性差异，理解过载保护与短路保护的分级设置原理。

（2）元件工艺规范：参照课本P50线号标注表，细化导线选型标准（主电路≥2.5mm²铜线，控制电路≥1.5mm²），强调端子压接工艺（冷压接需使用专用压线钳，避免虚接）；补充接触器灭弧罩拆卸步骤，结合课本P48图解说明灭弧栅片清洁方法。

（3）故障诊断图谱：扩展课本P51故障排查表，增加"电机振动异常"案例，关联主电路缺相检测（万用表AC750V档测量三相电压差值＞10%）、"接触器吸合但电机不转"的线圈回路排查（测线圈两端电压是否达85%额定值）。

（4）行业应用延伸：结合智能设备维护场景，分析直接起动电路在传送带、风机等设备中的实际应用，强调急停按钮SB1的串联接法（参照课本P54安全规范），说明控制电路中电源指示灯HL的并联接法及状态指示意义。

2.拓展建议：

（1）原理探究：用不同颜色笔重绘课本P47电路图，标注主电路（红色）与控制电路（蓝色）的电流路径，在自锁回路中添加虚线框突出关键节点；拆解废旧接触器观察主触点银层磨损情况，理解灭弧罩积碳对吸合性能的影响。

（2）工艺强化：按课本P49接线规范，在实训台上模拟"先控制后主电路"接线顺序，练习导线剥线长度（8-10mm）及弯环方向（顺时针90°）；制作故障模拟卡，设置"自锁触点氧化"等5种隐蔽故障，训练分段测量法排查。

（3）安全实践：参照课本P53安全操作规程，设计"电机过载保护"实验组，记录热继电器FR动作时间（整定电流1.2倍时≤2小时），验证反时限保护特性；穿戴绝缘手套操作，练习QF断路器分合闸时的"先断负载后断电源"操作口诀。

（4）维护进阶：收集智能设备说明书中的控制电路图，对比课本P45基础电路，识别新增的PLC控制节点、远程启停信号等扩展功能；绘制"直接起动电路维护流程图"，包含日常巡检项目（触点压力测量、端子紧固力矩检查）。

（5）创新应用：基于课本P54星三角降压起动原理，设计"直接起动+软启动器"混合控制方案，分析启动电流从6-7倍降至2-3倍的节能效果；制作"接触器线圈烧毁"故障微课，录制万用表测线圈电阻（正常值DC100-300Ω）的实操视频。

（6）职业衔接：调研本地制造企业设备维护岗位要求，整理"直接起动电路安装工时标准"（熟练工≤20分钟/套）、"常见故障率数据"（热继电器故障占比32%）；制定"电路维护能力自评表"，涵盖识图、接线、调试、应急处理四维度评分标准。内容逻辑关系①电路结构分层逻辑：主电路（动力传输）与控制电路（信号控制）的二元划分（课本P45图3-1），主电路包含QF断路器、KM主触点、FR热继电器、M电动机四大元件；控制电路串联SB1停止按钮、SB2起动按钮、KM线圈、FR常闭触点，形成"先控制后主"的安全设计。

②自锁机制核心逻辑：接触器KM辅助常开触点与SB2起动按钮并联构成自锁回路（课本P47流程图），实现"按下起动→持续运转→按下停止"的时序控制，关键句"松开SB2后，电流经KM辅助触点维持线圈得电"。

③保护功能协同逻辑：短路保护（QF熔断器瞬时动作）与过载保护（FR热继电器反时限特性）的分级设置（课本P48），FR常闭触点串联在控制电路中，过载时断开线圈回路，实现"主电路断开→电机停转"的保护闭环。典型例题讲解例1：分析三相异步电动机直接起动电路中，主电路和控制电路的组成元件及作用。

答：主电路包含断路器QF（短路保护）、接触器KM主触点（通断主电路）、热继电器FR（过载保护）、电动机M（动力输出）；控制电路包含停止按钮SB1（断开控制回路）、起动按钮SB2（接通控制回路）、KM线圈（驱动主触点）、FR常闭触点（过载时断开控制回路）。

例2：电路中若自锁回路断开，会出现什么现象？原因是什么？

答：现象：按下起动按钮SB2电机运转，松手后电机停止。原因：自锁回路依赖KM辅助常开触点与SB2并联，断开后松开SB2，控制回路无法维持KM线圈得电。

例3：热继电器FR和熔断器FU的保护功能有何不同？

答：FR用于过载保护，具有反时限特性（电流越大动作越快），常闭触点串联在控制电路；FU用于短路保护，瞬时熔断，串联在主电路。

例4：通电后接触器KM吸合但电机不转，可能的原因及排查步骤？

答：原因：主电路断路（如QF未合、主触点接触不良、电机绕组断路）。排查步骤：1.检查QF是否合闸；2.用万用表测KM主触点进出线电压；3.断电后测电机绕组电阻。

例5：接线时主电路应选用何种规格导线？控制电路导线颜色有何要求？

答：主电路选用≥2.5mm²铜线（承载大电流）；控制电路用蓝线（零线）、黑线（相线），自锁回路与主电路导线区分，避免混淆（参考课本P50线号标注表）。教学反思这节课学生对直接起动电路的自锁原理理解较吃力，尤其是“松开起动按钮后电机为何持续运转”这一关键点，反复讲解后才明白是KM辅助触点在起作用。实验时发现不少组把主电