三相异步电动机的单向运行控制教学设计中职专业课-电机与拖动-智能设备运行与维护-装备制造大类

-1-三相异步电动机的单向运行控制教学设计中职专业课-电机与拖动-智能设备运行与维护-装备制造大类教学设计课题课型新授课√□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□教材分析一、教材分析。本节选自《电机与拖动》课程核心章节，是中职智能设备运行与维护专业装备制造大类的基础内容。教材以三相异步电动机单向运行为切入点，系统讲解主电路、控制电路组成，重点分析接触器、热继电器、按钮等低压电器的应用及电路工作原理，为后续学习复杂控制电路和设备维护实操奠定基础，契合专业培养目标与学生认知规律。核心素养目标二、核心素养目标。聚焦专业能力，培养学生分析三相异步电动机单向运行控制电路原理、识别低压电器元件作用的能力，提升电路安装调试与故障排查技能；强化职业素养，树立安全规范操作意识，养成严谨细致的工作态度；渗透工匠精神，精益求精确保控制电路可靠运行，为智能设备维护奠定职业基础。教学难点与重点1.教学重点，①三相异步电动机单向运行控制电路的主电路与控制电路组成及连接关系；②接触器、热继电器、按钮等低压电器元件的功能识别与选用规范。

2.教学难点，①控制电路工作原理的动态分析，特别是接触器自锁、过载保护及失压保护功能的实现逻辑；②典型故障现象（如电动机不启动、频繁跳闸）的排查思路与实操处理方法。教学资源准备四、教学资源准备。1.教材：确保每位学生配备《电机与拖动》教材及配套实训指导书，重点标注单向运行控制章节内容。2.辅助材料：准备控制电路原理图、低压电器实物图、电路连接与故障排查视频，关联课本图文案例。3.实验器材：配备三相异步电动机、接触器、热继电器、按钮、断路器、导线、万用表及安全防护用具，确保器材数量充足且符合实训安全规范。4.教室布置：设置理论讲解区、分组讨论区及实验操作台，张贴电路原理图及操作流程图，适配理实一体化教学需求。教学过程设计五、教学过程设计

（一）导入环节（5分钟）

播放智能设备生产线电动机故障视频（1分钟），提问：“生产线突然停机，电动机无法启动，可能的原因是什么？”（1分钟）学生讨论后，教师引导：“今天我们就学习三相异步电动机单向运行控制，掌握故障排查的核心技能。”（1分钟）展示实物电动机和控制柜（2分钟），让学生观察主电路和控制电路的连接，引出课题：“如何实现电动机的可靠启动、停止和保护？”

（二）讲授新课（20分钟）

1.主电路分析（5分钟）

展示课本图3-1主电路图（1分钟），提问：“主电路由哪些元件组成？各有什么作用？”（1分钟）学生回答后，教师总结：“刀开关QS提供电源，接触器KM主触点控制通断，热继电器FR实现过载保护。”（1分钟）结合实物拆解演示（2分钟），让学生观察接触器主触点结构，强调“主电路承载大电流，导线选择需符合载流量要求”。

2.控制电路分析（8分钟）

展示课本图3-2控制电路图（1分钟），提问：“控制电路如何实现自锁和失压保护？”（1分钟）学生分组讨论（2分钟），每组派代表发言（2分钟），教师结合电路动态演示（2分钟）：“按下SB2，KM线圈得电，常开辅助触点闭合自锁；松开SB2，电路仍保持通电；断电后，KM线圈失电，实现失压保护。”（1分钟）强调“热继电器FR常闭触点串联在控制电路中，过载时断开，实现过载保护”。

3.低压电器功能与选用（7分钟）

展示接触器、热继电器、按钮实物（1分钟），提问：“接触器线圈电压如何选择？热继电器整定电流如何设定？”（1分钟）学生根据课本数据表讨论（2分钟），教师总结：“线圈电压根据控制电源选择，热继电器整定电流等于电动机额定电流。”（1分钟）发放低压电器选型任务卡（2分钟），学生分组完成“220V控制电源下，5.5kW电动机的电器选型”，教师巡回指导（1分钟）。

（三）巩固练习（10分钟）

1.电路绘制与连接（6分钟）

发放电路元件包（1分钟），学生分组绘制单向运行控制电路图（2分钟），教师点评后，在实训台上进行实物连接（3分钟），要求“主电路用黄绿红三相导线，控制电路用蓝色导线，接头压接牢固”。

2.故障模拟与排查（4分钟）

设置“接触器线圈断路”“热继电器复位按钮未按下”等典型故障（1分钟），学生分组排查（2分钟），记录故障现象、原因及解决方法（1分钟），教师总结“排查步骤：先断电检查元件，再通电测电压，逐步缩小故障范围”。

（四）课堂提问（5分钟）

1.针对重点提问：“自锁环节中，接触器常开辅助触点的作用是什么？”（1分钟）学生回答后，教师补充：“若取消自触点，会发生什么现象？”（1分钟）引导学生理解“点动与长动的区别”。

2.针对难点提问：“电动机启动后，热继电器频繁跳闸，可能的原因有哪些？”（1分钟）学生讨论后，教师总结：“整定电流过小、负载过大、热继电器选型错误。”（1分钟）拓展：“在智能设备维护中，如何通过PLC优化保护逻辑？”（1分钟）强化“工匠精神”和“技术创新”意识。

（五）总结作业（5分钟）知识点梳理六、知识点梳理

1.三相异步电动机单向运行控制的基本构成

（1）主电路：由刀开关QS、熔断器FU1、接触器KM主触点、热继电器FR主触点、电动机M组成，实现电能到机械能的转换与传递。主电路连接关系为三相电源L1、L2、L3分别接入QS进线端，QS出线端连接FU1进线端，FU1出线端连接KM主触点进线端，KM主触点出线端连接FR主触点进线端，FR主触点出线端分别连接电动机M的三相绕组，形成完整电流通路。

（2）控制电路：由熔断器FU2、停止按钮SB1（常闭）、启动按钮SB2（常开）、接触器KM线圈、热继电器FR常闭触点组成，实现对主电路的通断控制。控制电路连接关系为控制电源L相接入FU2进线端，FU2出线端连接SB1常闭触点一端，SB1另一端连接SB2常开触点一端，SB2另一端连接KM线圈一端，KM线圈另一端连接FR常闭触点一端，FR另一端连接控制电源N相，形成控制回路。

2.低压电器的功能与选用规范

（1）接触器KM：核心控制元件，通过电磁线圈得电或失电控制主触点闭合与断开。选用时需注意线圈电压等级（如220V或380V，需与控制电源匹配），主触点额定电流（需≥电动机额定电流，如5.5kW电动机选用主触点额定电流≥12A的接触器）。

（2）热继电器FR：过载保护元件，利用电流热效应使双金属片弯曲，推动常闭触点断开。选用时热元件整定电流需等于电动机额定电流（如7.5kW电动机额定电流约15.4A，选用整定电流16A的热继电器），复位方式需根据负载特性选择（一般设备选手动复位，重要设备选自动复位）。

（3）按钮SB：操作元件，启动按钮SB2为常开（按下接通），停止按钮SB1为常闭（按下断开）。颜色规范：启动按钮为绿色，停止按钮为红色，符合安全警示要求。

（4）熔断器FU：短路保护元件，主电路用FU1（熔体额定电流=(2~2.5)电动机额定电流），控制电路用FU2（熔体额定电流=1~2A）。

（5）刀开关QS：电源隔离元件，选用时额定电流需≥电动机额定电流的3倍，如15kW电动机选用额定电流60A的刀开关。

3.电路工作原理与动态过程

（1）启动过程：合上QS→接通三相电源→按下SB2→控制电路形成通路（L→FU2→SB1→SB2→KM线圈→FR→N）→KM线圈得电→KM主触点闭合（主电路接通，电动机启动）→KM常开辅助触点同时闭合（与SB2并联，形成自锁）→松开SB2，KM线圈仍通过自锁通路保持得电，电动机持续运行。

（2）停止过程：按下SB1→控制电路断开→KM线圈失电→KM主触点断开（主电路切断，电动机停止）→KM常开辅助触点断开（解除自锁）→松开SB1，电路恢复初始状态，为下次启动做准备。

（3）保护过程：过载保护（电动机过载时，FR热元件发热→双金属片弯曲→FR常闭触点断开→KM线圈失电→电动机停止）；短路保护（主电路短路时，FU1熔体熔断→切断电源）；失压保护（断电时KM线圈失电，恢复供电需重新启动SB2，防止设备自行启动）。

4.电路安装与调试规范

（1）主电路安装：导线选用（黄、绿、红三相导线，截面积根据电动机额定电流选，如7.5k电动机用4mm²铜线），接线端子紧固（使用压线钳压接，避免虚接），相序正确（确保电动机正转，如输送带方向要求）。

（2）控制电路安装：导线选用（控制电源用蓝色，按钮线用黑色，自锁线用红色），元件布局（接触器安装在上部，按钮在中部，热继电器在下部，便于操作和维护），接线标识（端子号标注清晰，如“1L1”“13”等）。

（3）调试步骤：断电检查（主电路和控制电路接线是否正确，有无短路），通电测试（合上QS，按下SB2观察电动机是否启动，按下SB1观察是否停止），保护功能测试（模拟过载，按下FR测试按钮，观察电动机是否停止）。

5.常见故障现象与排查方法

（1）电动机不启动：电源未通（检查QS是否合上，电压表测量三相电压是否380V），熔断器熔断（用万用表测量FU1、FU2熔体通断），停止按钮卡住（检查SB1触点是否粘连），接触器线圈损坏（测量线圈电阻，正常值约几百欧姆），热继电器未复位（按下FR复位按钮）。

（2）电动机缺相运行：现象（转速低、声音异常、振动大），原因（主电路一相断路，如QS一相接触不良，KM主触点一相脱落），排查（用万用表测量三相电压是否平衡，检查主电路各元件接线）。

（3）接触器频繁吸合释放：原因（控制电路电压波动，FR整定电流过小，SB2触点接触不良），排查（测量控制电压是否稳定，调整FR整定电流，打磨SB2触点）。

（4）电动机启动后立即停止：原因（自锁回路断开，KM常开辅助触点损坏，FR常闭触点断开），排查（检查自锁线路连接，测量KM辅助触点通断，检查FR状态）。

6.安全操作与维护要点

（1）安全操作：通电前必须检查电路接线，确认无误后方可送电；操作时需穿戴绝缘手套和绝缘鞋；处理故障时必须断电，禁止带电操作；更换熔断器时需选用同规格熔体，禁止用铜丝代替。

（2）日常维护：定期清理接触器触点表面电弧痕迹（用细砂纸打磨），检查热继电器复位按钮功能（每月测试一次），紧固接线端子（防止松动发热），测量控制电路绝缘电阻（每年一次，≥1MΩ）。

（3）智能设备维护关联：在智能生产线中，电动机单向运行控制是基础单元，需通过PLC监控系统实时监测接触器状态、电流参数，结合HMI界面显示故障代码（如“KMFault”“Overload”），实现远程故障诊断与预警，提升设备维护效率。

7.技能拓展与职业素养

（1）电路改进能力：在基础单向运行控制上，增加运行指示灯（KM常开辅助触点串联指示灯），实现电动机运行状态可视化；增加紧急停止按钮（串联在控制电路中），提升安全性。

（2）故障诊断思维：采用“先易后难、先外后内”排查法，先检查电源、按钮等外部元件，再检测接触器、热继电器等内部元件，结合电路图逐步缩小故障范围。

（3）职业素养培养：养成“接线规范、标识清晰、定期维护”的工作习惯，树立“安全第一、质量至上”的职业意识，培养严谨细致的工匠精神，为智能设备运行与维护岗位奠定基础。典型例题讲解1.根据三相异步电动机单向运行控制电路图，写出主电路和控制电路的核心元件及作用。

答案：主电路核心元件：刀开关（电源隔离）、熔断器（短路保护）、接触器主触点（通断主电路）、热继电器主触点（过载检测）；控制电路核心元件：停止按钮（常闭，断开控制电路）、启动按钮（常开，接通控制电路）、接触器线圈（驱动触点动作）、热继电器常闭触点（过载时断开电路）。

2.简述电动机启动后，松开启动按钮仍能持续运行的原因。

答案：因接触器常开辅助触点与启动按钮并联形成自锁回路。启动按钮按下时，接触器线圈得电，主触点闭合使电动机启动，同时常开辅助触点闭合；松开启动按钮后，电流经闭合的辅助触点维持线圈得电，实现持续运行。

3.某电动机额定功率4kW，额定电流8.2A，控制电源220V，选择接触器线圈电压、热继电器整定电流及主电路熔断器熔体额定电流。

答案：接触器线圈电压220V（匹配控制电源）；热继电器整定电流8.2A（等于电动机额定电流）；熔断器熔体额定电流(2~2.5)×8.2≈16.4~20.5A，选20A。

4.电动机启动后立即停止，可能的原因及排查方法。

答案：原因：①自锁回路断开（接触器常开辅助触点未闭合或接线错误）；②热继电器未复位（常闭触点断开）；③停止按钮卡住（常闭触点未恢复）。排查：断电检查辅助触点接线，按下热继电器复位按钮，手动测试停止按钮通断。

5.控制电路安装时，导线颜色有何规范？

答案：主电路：L1黄、L2绿、L3红；控制电路电源线蓝色，按钮线黑色，自锁线红色，接地线黄绿双色。确保相序正确，标识清晰，便于维护。内容逻辑关系①电路结构逻辑：主电路承载大电流（刀开关、熔断器、接触器主触点、热继电器主触点、电动机），控制电路实现逻辑控制（停止按钮、启动按钮、接触器线圈、