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PLC星三角减压启动教学设计（三篇）

教案一：课题名称

PLC星三角减压启动原理与硬件接线

一、教学目标

1.知识与技能

能准确说出星三角减压启动的工作原理，表述完整率≥90%

能绘制星三角启动的主电路与控制电路图，绘图规范率≥85%

能完成PLC控制模块的硬件接线，接线正确率≥70%

2.过程与方法

通过原理分析—电路绘制—硬件搭建路径，掌握系统组成与连接方法

运用对比法分步演示法突破星形-三角形切换逻辑的理解难点

3.情感态度与价值观

体会电气控制技术的实用性，培养严谨的工程思维

增强安全操作意识和团队协作能力

二、教学重点与难点

重点

①星三角启动的降压原理与切换逻辑

②PLC控制模块的I/O分配与硬件接线规则

难点

①理解星形连接降压与三角形连接全压运行的电流变化

②掌握接触器互锁防止电源短路的设计方法

三、教学方法

演示法、分组实验法、案例教学法

教学准备：

多媒体课件（星三角启动动画、电路图）

西门子S7-200PLC、接触器、热继电器、按钮等实验器材

电路绘图软件（如EPLAN）、万用表、接线工具

四、教学过程

（一）情境导入：电机启动的电流挑战（5分钟）

问题驱动

播放大功率电机直接启动时电流冲击的视频，提问：

为什么大功率电机不能直接启动？如何降低启动电流？

演示实验：用调压器模拟电机启动电流变化，引出星三角减压启动课题

（二）新课讲授：原理与电路（25分钟）

1.工作原理（10分钟）

任务1：降压奥秘

①公式推导：

星形连接时相电压=线电压/√3，启动电流为三角形连接的1/3

I星=I三角/3，转矩T星=T三角/3

②动画演示：

星三角启动的三个阶段：星形启动→延时切换→三角形运行

2.电路设计（15分钟）

任务2：电路设计师

①主电路绘制：

标注断路器(QF)、接触器(KM1/KM2/KM3)、电机(M)的连接方式

②控制电路分析：

启动按钮SB2→KM1/KM3得电（星形启动）

时间继电器KT延时→KM3失电、KM2得电（三角形运行）

③互锁设计：

KM2与KM3的常闭触点互锁，防止电源短路

（三）实践应用：硬件接线（15分钟）

1.I/O分配（8分钟）

任务3：端口规划师

①输入端口：

I0.0-启动按钮，I0.1-停止按钮，I0.2-热继电器FR

②输出端口：

Q0.0-KM1，Q0.1-KM2，Q0.2-KM3，Q0.3-时间继电器KT

③教师指导：强调输入/输出端口的编号规则

2.分组接线（7分钟）

按照I/O分配表，小组合作完成PLC与接触器的接线，教师巡视检查安全规范

（四）互动交流：原理思辨会（10分钟）

1.问题1：为什么星三角启动只适用于正常运行时三角形连接的电机？（预留5分钟讨论）

引导话术：从电机绕组连接方式的角度分析

参考答案：

①三角形连接的电机定子绕组可接成星形启动

②星形连接的电机无法通过星三角切换降压

2.问题2：时间继电器延时时间如何设定？（预留5分钟讨论）

引导话术：结合电机功率和启动负载思考

参考答案：

①小功率电机（15kW）：10-15秒

②大功率电机：根据启动电流下降至额定值的时间设定

五、课本讲解（假设版电气控制教材）

教材内容

原文对照

星三角减压启动通过接触器切换电机绕组连接方式，启动时定子绕组接成星形，相电压降为额定值的1/√3，启动电流降为直接启动的1/3。待电机转速稳定后，切换为三角形连接全压运行。

知识点分析

物理原理：欧姆定律与三相电路的应用

工程应用：降低启动电流对电网的冲击

安全设计：接触器互锁防止电源短路的逻辑

六、作业设计

基础作业

a.绘制星三角启动的PLC控制接线图（标注I/O分配）

b.计算7.5kW电机星三角启动时的启动电流（已知额定电流15A）

拓展作业

调研实训室电机的启动方式，分析采用星三角启动的原因

七、结语

星三角启动是电气控制中的经典设计，每一根接线都蕴含着工程智慧。课后请思考：如何用PLC编程实现星三角启动的时间控制？

八、教学反思

本节课通过实验演示提升了直观理解，但部分学生在接触器互锁的逻辑理解上存在困难。后续可增加互锁电路故障模拟环节，通过演示互锁失效导致的短路现象，强化安全意识，同时采用3D动画拆解接触器内部结构，帮助理解互锁原理。

教案二：课题名称

PLC星三角减压启动的程序设计与调试

一、教学目标

1.知识与技能

能编写星三角启动的PLC梯形图程序，程序正确率≥80%

能使用编程软件下载并调试程序，调试成功率≥70%

能分析程序中的互锁和延时逻辑，分析完整率≥8