【摘要】 在三相异步电动机正反转控制系统中，采用数字电路获取电动机控制电路的信号，使 LED 指示灯按电动机的旋转方向循环流动，来仿真电动机的正反转运行状态。同时，通过信号检测以实现报警功能。这样在职业学校的实训和教学中，能方便地显示电动机的运行状态和故障状态，既方便了教学，又提高了实训的安全性。

【关键词】 电动机 正反转控制 信号检测 

三相异步电动机是利用改变电源相序的方法，来改变电动机中旋转磁场的方向，从而达到改变电动机的转向。通过三相强电信号的获取、断相报警、相序检测和循环 LED 灯的驱动等电路，实现仿真的效果和功能。

一、三相强电信号的隔离、降压和处理电路

电动机控制配线板送出的三相交流电压（ 380V/220V ），经变压器变成交流 18V 的低压，供后面的电路使用，考虑到控制电路出现断相的机率较高，采用三个独立的单相变压器，如图 1 所示。三个变压器的原边接成 Y 形，副边接成 y n 形，这样设计的优点是：

1 ．保证 u 、 v 、 w 与 U 、 V 、 W 的相序对应；

2 ．当 U 、 V 、 W 出现断相时，其余的变压器还能正常工作，给断相检测电路提供信号；

3 ．变压器可选用普通的 220V/18V 单相变压器。

变压器副边的三个交流信号，经由电阻和稳压二极管组成的整形电路，在 A 、 B 、 C 端输出三个相位互差 12 0°的脉冲波。

二、信号检测和判断电路

图 2 电路是对 A 、 B 、 C 三个信号进行检测、判断和断相 报警 。真值表和工作状态如表 1 所示。

电路中输入脉冲信号经二极管和电容整流滤波后得到 A1 、 B1 、 C1 信号，当输入端有信号输入则对应的输出为高电平，否则为低电平。该电路的作用是检测三个输入信号的“有”、“无”。 IC2- a 和 IC1-d 组成三输入端与门逻辑关系，当 A1 、 B1 、 C1 信号全为高电平时， Y3 输出为高电平，三极管 VT1 导通，继电器 K 线圈得电，触点闭合为循环 LED 灯电路接通电源。 IC1-a 、 IC1-b 、 IC1-c 、 IC1-e 、 IC2-a 、 IC2-b 和 IC2-c 构成三输入异或逻辑关系，当 A1 、 B1 、 C1 三个信号中有一个或两个信号输出，说明从电动机控制板内输出的三相电源出现断相， Y5 端输出高电平，起动报警电路，循环 LED 灯不亮。

当 A 、 B 、 C 均无信号输入时， A1 、 B1 、 C1 均为低电平， Y3 输出为你电平，三极管 VT1 截止，继电器 K 线圈不得电，触点处于断开状态，循环 LED 灯电路不接通电源，循环 LED 灯不亮 。

报警电路由 IC3 的 NE555 构成多谐振荡电路， NE555 的复位端（ 4 脚）接 Y5 端，当 Y5 端为低电平时， NE555 被强制复位，输出端（ 3 脚）无信号输出；当 Y5 端为高电平时，复位解除，输出端（ 3 脚）则有振荡脉冲信号输出，扬声器 BL 发出 报警声。

三、三相交流电信号相序检测电路

图 3 电路用于检测三相交流电的相序是顺序还是逆序。若为顺相序，则电路的 T 端输出信号为高电来，使 循环 LED 灯顺时针流动； 若为逆相序，则电路的 T 端输出信号为低电来，使 循环 LED 灯 逆 时针流动。

该电路主要由一片 CD4013 双 D 触发器构成。 A 、 B 两端信号分别作为两个 D 触发器的时钟信号， C 端信号经微分电路变为尖脉冲作用于两触发器的复位端 R 。若相位是顺序，则 A 、 B 、 C 顺序出现正脉冲，如图 4 （ a ）所示，则 A 的上升沿首先使 Q1 输出高电平，然后 Q2 在 B 的上升沿作用下变为高电平，最后 C 的上升沿在 R 端产生的尖脉冲使两个 D 触发器复位， Q1 、 Q2 回到低电平，完成一次循环。三相交流电是周期信号， Q2 输出脉冲的频率与三相交流电频率相同，经过电容 C7 滤波后， T 端一直保持高电平。若相位是逆序，则 Q2 输出保持低电平不变， T 端也一直保持低电平。如图 4 （ b ）所示。

四、循环 LED 驱动及显示电路

将十只发光二极管组成一个圆环形，用于显示电动机的正向旋转和反向旋转，当电动机正转时，十只发光二极管按顺时针方向逐个点亮并循环流动；当电动机反转时，十只发光二极管按逆时针方向逐个点亮并循环流动。电路如图 5 所示。

该电路的电源由 继电器触点控制，当图 2 的检测电路检测到 A 、 B 、 C 三个信号正常时，继电器触点闭合， 图 5 电路接通电源。

发光二极管的驱动电路用两块 CD4017 （ IC6 、 IC7 ）构成， CD4017 的时钟脉冲由 IC5 （ NE555 ）组成的振荡电路提供，当 IC6 工作（ IC7 不工作）时，其输出端 Q0 — Q9 逐个送出高电平，驱动驱动发光二极管 VD30 — VD39 逐个点亮并循环；反之，当 IC7 工作（ IC6 不工作）时，发光二极管 VD39 — VD30 逐个点亮并循环。这样就使得 LED 灯根据相序的不同形成顺逆两个方向的循环流动。

IC6 、 IC7 的电源供电选择电路由 VT2 和 VT3 组成，当相序 检测 电路将判别结果送到 T 端的信号为高电平时， VT2 和 VT3 均导通， IC6 的 16 脚为高电平， IC7 的 16 脚为低电平使得 IC6 工作， IC7 不工作；反之，当 T 端的信号为低电平时， VT2 和 VT3 均截止，使得 IC7 工作， IC6 不工作。

根据三相异步电动机正反转运行要求，结合电子技术，设计出一种仿真电动机的正反转运行状态的电路，可以在教学和实训中替代三相异步电动机，直观地仿真电动机的运行状态，也可以应用在 电工技能与电气控制 教学实训成套设备中。其优点是安全、直观、节能。

参考文献

〔 1 〕阎石 数字电子技术基础，第四版，高等教育出版社。

〔 2 〕康光华 模拟电子技术与数字电子技术，高等教育出版社。

〔 3 〕张植保 变压器原理与应用，，化学工业出版社。

〔 4 〕林瑞光 电机与拖动基础，浙江大学出版社。

作者简介 陈绥（ 196 4～），男，学士学位，讲师，从事电工与电子技术应用的教学和研究。