电动机做设计性实验的研究

电工学是一门实践性较强的技术基础课，在电工学实验课中必须有设计性实验环节。实验设计的成果是理论与实际相结合的产物，是对设计者理论基础与实验技能的综合检验，有利于培养学生的创新思维能力。
生产中许多机械设备往往要求运动部件能向正反两个方向运动，如机床工作台的前进与后退，起重机的上升与下降等。通过改变通入电动机定子绕组的三相电源相序，电动机就可以实现正反转，现以三相异步电动机为例，做正反转控制电路的设计性实验。
一、基本电路
（一）主电路[1]
如图1所示，主电路接触器KM1、KM2分别闭合，完成换相，实现电动机正反转。KM1、KM2不能同时闭合，否则，会造成主电路两相短路。电路用热继电器FR实现过载保护，用保险丝FU实现短路保护。
（二）三种基本控制电路[2]
控制电路实质是由两条并联的启动支路组成，但为了生产安全，在各支路中附加了制约触头。
1.接触器联锁的正反转控制电路
如图2所示，该电路中要改变电动机的转向，必须先按下停止按钮，使接触器失电，各触头断开，解除联锁；再按下反转按钮，电动机才能反转。
2.按钮联锁的正反转控制电路
如图3所示，它将图2中的正反转控制按钮SB1、SB2换成复合按钮。该电路中如果电动机正转，在改变电动机的转向时，可直接按下反转按钮，而不必先按停止按钮，又保证了两个接触器KM1、KM2线圈不会同时得电闭合。

3.按钮、接触器双重联锁的正反转控制电路
如图4所示，它综合应用了上述两种联锁控制电路，控制线路较复杂，但兼有二者的优点。该电路中，按下正转控制按钮SB1，电动机启动正转；按下反转按钮SB2，电动机实现反转。
二、设计要求
在整个设计性实验过程中，主电路保持不变，主要是对控制电路进行设计，设计要求如下：
根据以上的基本电路，要求设计电动机正反转控制电路，能同时实现上述实验内容1.2.1和实验内容1.2.3。除以上实验设备外，实验室另外准备有单刀双掷开关。
按照设计的要求，实验教师先引导学生做出实验内容1.2.1—1.2.3，然后让学生根据拟定的实验目的和要求，确定实验设计方案。设计实验必须一人一组开出，按照每个学生自己设计的方案独立完成整个实验，提高学生的动手能力，培养学生的创造性思维。
三、设计结果
在设计性实验中，选用单刀双掷开关不同的接线柱，设计性实验电路图就不同，但实验原理都是相同的，该电路是在图4控制电路基础上，将图4中复合按钮SB1和SB2的两个常闭点短路，这样控制电路就实现了实验内容1.2.1；如果单刀双掷开关断开，则控制电路实现了实验内容1.2.3。
综上所述，仅通过在控制电路中附加一个单刀双掷开关，就可以实现设计要求。问题的关键在于通过这次实验，学生能够在原有实验基础上，按照设计要求，独立思考设计方案，根据实验室的设备和现有条件，合理设计出自己的实验方案，连接好实验电路，完成整个设计性实验操作。在电工学实验课中，教师要根据各个专业的实际情况，开设一些类似的设计性实验，在实验过程中提高学生的动手操作能力，培养学生的创新思维能力。
[参考文献]
[1]辛长平.电工实用技术问答[M].北京：电子工业出版社，2004. 282.
[2]谢铭，谢冠虹.电工技术[M].北京：北京理工大学出版社，2000. 187.
（作者单位：海南省海口市海南大学材料与化工学院）