怎樣引導(dǎo)學(xué)生閱讀電氣控制電路圖

呂聞

摘 要：電氣控制電路圖能充分表達(dá)電氣設(shè)備的用途、作用和工作原理，是電氣線路安裝、調(diào)試和維修的理論依據(jù)。在生產(chǎn)實(shí)踐中，安裝電工與維修電工等人員都要接觸到各種各樣的電路圖。本文就如何引導(dǎo)學(xué)生閱讀電氣控制電路圖進(jìn)行一番探索。

關(guān)鍵詞：電氣控制電路圖；基本元件；基本環(huán)節(jié)；基本電路

《工廠電氣控制設(shè)備》是中等專業(yè)學(xué)校機(jī)電專業(yè)的一門主要專業(yè)課。它主要研究各種電器設(shè)備的基本原理、使用方法及電氣控制理論的一門學(xué)科。該課程目的在于通過電氣控制基本原理、基本線路、典型控制環(huán)節(jié)和典型設(shè)備的分析，培養(yǎng)學(xué)生具有對(duì)一般電氣控制的獨(dú)立分析能力，具有從事電氣設(shè)備的安裝調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)等技術(shù)工作能力。要達(dá)到培養(yǎng)的目標(biāo)，首先要學(xué)會(huì)怎樣閱讀電氣控制電路圖。本文從讀圖的基本知識(shí)和組成控制電路的基本規(guī)律講起，深入淺出地介紹閱讀電氣控制電路圖的方法和技巧。

一、掌握電氣控制基本元件及其表示方法

電氣控制電路是由許多元件構(gòu)成的，而各種電氣元件的結(jié)構(gòu)、工作原理及其表示方法是不同的，并且在電路中具有不同的作用。因此，掌握電氣控制的基本元件及其表示方法，是閱讀電氣控制原理圖的基礎(chǔ)。例如接觸器，它是電氣控制電路中應(yīng)用最普遍的元件之一，學(xué)生首先應(yīng)該要掌握其結(jié)構(gòu)主要由電磁機(jī)構(gòu)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧系統(tǒng)三部分組成。其工作原理是線圈通電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)將銜鐵吸合帶動(dòng)觸點(diǎn)系統(tǒng)動(dòng)作。其次是要讓學(xué)生掌握接觸器各部分是如何接入電路的，主觸點(diǎn)可承受較高的工作電壓和較大的工作電流，因此一般接入主電路中作通斷電路之用；輔助觸點(diǎn)容量較少而接在控制電路中；線圈是其受壓元件，接在控制電路通過按鈕元件來控制其通斷，從而控制接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)等主電路，且可以作遠(yuǎn)距離控制。再次要求學(xué)生掌握接觸器的表示方法，包括圖形符號(hào)和文字符號(hào)（種類代號(hào)），圖形符號(hào)與其結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，接觸器有3個(gè)圖形符號(hào)，分別表示線圈、主觸點(diǎn)、輔助觸點(diǎn)（常開、常閉分開表示）。這樣熟悉了接觸器的結(jié)構(gòu)原理、表示方法及其在電路中的作用后，雖然采用接觸器構(gòu)成的控制電路多種多樣，但各元件的相互關(guān)系是確定的，只要清晰地理順這些關(guān)系，學(xué)生讀圖時(shí)就能得心就手了。

二、掌握好電氣控制電路圖的基本環(huán)節(jié)和基本電路

電氣控制電路圖是一類較難閱讀的電氣原理圖。這種圖的復(fù)雜性除了描述對(duì)象的多樣性以外，還是由于這種圖往往由很多基本環(huán)節(jié)和基本電路構(gòu)成。一般來說，復(fù)雜的電氣控制電路圖所具備的基本環(huán)節(jié)多一些，或者說，控制線路的復(fù)雜性就主要表現(xiàn)在環(huán)節(jié)的多樣性和完成功能的齊備性上。所謂基本環(huán)節(jié)就是指能夠?qū)崿F(xiàn)某項(xiàng)功能的組合?？刂齐娐返幕经h(huán)節(jié)一般包括電源環(huán)節(jié)、保護(hù)環(huán)節(jié)、信號(hào)裝置、起動(dòng)環(huán)節(jié)、運(yùn)行環(huán)節(jié)、停止環(huán)節(jié)、制動(dòng)環(huán)節(jié)、聯(lián)鎖環(huán)節(jié)、點(diǎn)動(dòng)環(huán)節(jié)等。而其它具體的各種車床、磨床、鉆床、銑床、鏜床等，雖然它們的電氣控制線路較復(fù)雜，但它們都是由上述的各個(gè)基本控制環(huán)節(jié)構(gòu)成的綜合體。因此，只要學(xué)生掌握了這些基本控制環(huán)節(jié)，就能正確地區(qū)分電氣控制電路圖的基本環(huán)節(jié)，在閱讀電氣控制電路圖時(shí)將其劃分為若干個(gè)基本環(huán)節(jié)，即“化整為零”。這也是閱讀電氣控制電路圖的基礎(chǔ)，是學(xué)生讀圖的基本功之一。

三、掌握好基本電氣控制電路圖

若干個(gè)基本環(huán)節(jié)組成了最基本的控制電路圖，而基本電氣控制電路圖是組成電氣控制電路圖的基礎(chǔ)，常見的基本電氣控制電路圖有三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路、三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制電路、三相異步電動(dòng)機(jī)電氣制動(dòng)控制電路等。熟練掌握這些基本電氣控制電路圖的閱讀，是閱讀電氣控制電路圖的基礎(chǔ)之一。例如，三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路（如圖1）。在閱讀時(shí)首先將其劃分以下五個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）電源環(huán)節(jié)。主電路的電源是交流380V三相電源，電源接線為L1、L2、L3。輔助電路的電源是從主電路兩條相線引出的交流電源，其電壓為380V。

（2）起動(dòng)與運(yùn)行環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)電動(dòng)機(jī)為全壓起動(dòng)，按鈕SB2、SB3和接觸器KM2、KM3構(gòu)成了電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)起動(dòng)環(huán)節(jié)。

（3）保護(hù)環(huán)節(jié)。熔斷器FU、熱繼電器FR以及交流接觸器KM、KM2線圈本身具有的保護(hù)功能（電壓降到一定值時(shí)，接觸器線圈吸力下降而釋放接觸器自動(dòng)斷開電源），構(gòu)成這一電路的短路、過載、欠壓三重保護(hù)。

（4）聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。為了保證電動(dòng)機(jī)要么正轉(zhuǎn)要么反轉(zhuǎn)，因此，接觸器KM1、KM2間必須采用聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。其構(gòu)成是接觸器的常閉輔助觸點(diǎn)。

（5）停止環(huán)節(jié)。按鈕SB1可手動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)停止運(yùn)行。保護(hù)環(huán)節(jié)則相應(yīng)地構(gòu)成了自動(dòng)停止運(yùn)行環(huán)節(jié)。

這樣，明確了整個(gè)控制電路的各個(gè)環(huán)節(jié)后，學(xué)生心目中就有一個(gè)清晰的思路，對(duì)于閱讀該控制電路圖分析其工作原理就簡(jiǎn)單得多。

四、電氣控制電路圖的閱讀方法

在熟練掌握好基本元件和基本環(huán)節(jié)以及熟練掌握了閱讀基本電氣控制電路圖的基礎(chǔ)上，就可以進(jìn)行電氣控制電路圖的閱讀了。在閱讀電氣控制電路圖時(shí)，一般來說，應(yīng)該先了解生產(chǎn)機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)行情況、工藝要求和操作方法，以便對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行情況有總體了解；再看電路，了解各臺(tái)電動(dòng)機(jī)和其它被控制設(shè)備的作用及工作情況，明確對(duì)電力拖動(dòng)的控制要求，為分析電路做好前期準(zhǔn)備；然后將控制電路圖分成若干基本環(huán)節(jié)、基本回路、基本單元進(jìn)行閱讀；先粗讀，后細(xì)讀，邊讀邊記，直至全部讀懂。在有條件的情況下，亦可對(duì)照實(shí)物，閱讀起來即更方便。

1.了解設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、性能及主要用途

了解設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、性能及主要用途，明確各種機(jī)床電氣控制電路的控制要求，是為分析電路做好前期準(zhǔn)備。例如X62W型銑床，首先，要了解X62W型銑床的作用主要用來加工平面、斜面、溝槽等。其運(yùn)動(dòng)形式分為主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、輔助運(yùn)動(dòng)三種。刀具的旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)；工作臺(tái)及其工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；而工作臺(tái)在三個(gè)方向上的快移為輔助運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)由主軸電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和輔助運(yùn)動(dòng)同另一電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)順銑和逆銑，主軸電動(dòng)機(jī)必須有正反轉(zhuǎn)；為了工作安全可靠，必須有必要的保護(hù)和聯(lián)鎖環(huán)節(jié)等。有了對(duì)銑床的這些基本了解，才能比較順利地開始閱讀銑床的電氣控制電路圖。其次，要詳細(xì)看一看圖上所示元件的名稱、符號(hào)、規(guī)格及主要功能。

2.看主電路

首先，要看清楚主電路中用電設(shè)備由幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的作用，結(jié)合加工工藝分析電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法，有無正反轉(zhuǎn)控制，采用何種制動(dòng)方式。其次，要弄清楚用電設(shè)備是由什么電氣元件控制的。有的用刀開關(guān)控制，有的用接觸器或繼電器控制。再次，了解主電路中其他元器件的作用，通常主電路中除了用電器和控制用的接觸器與繼電器外，還有電源開關(guān)、熔斷器及保護(hù)電器。最后，看電源?？粗麟娐冯娫词?80V，還是220V。主電路電源是由母線匯流環(huán)供電或配電屏供電的。例如X62W型銑床，主電路共有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)：M1是主軸電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)主軸帶動(dòng)銑刀進(jìn)行銑削加工，由KM1接觸器控制啟動(dòng)和停止，由倒順開關(guān)SA3作為M1的換向開關(guān)。M2是進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)用來拖動(dòng)工作臺(tái)前后、左右、上下6個(gè)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，其正反轉(zhuǎn)由接觸器KM3和KM4控制。M3是冷卻泵電動(dòng)機(jī)，用來供應(yīng)冷卻液，當(dāng)M1啟動(dòng)后，M3才能啟動(dòng)，用手動(dòng)開關(guān)SQ2來控制，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)共用熔斷器FU1作短路保護(hù)，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別用FR1、FR2、FR3作過載保護(hù)。

3.看輔助電路

看輔助電路時(shí)應(yīng)從主電路入手，根據(jù)每臺(tái)電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行電器的控制要求去分析它們的控制內(nèi)容?？刂苾?nèi)容包括啟動(dòng)、方向控制、調(diào)速控制和制動(dòng)控制等。由于有各種不同類型的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，其電路圖中的輔助電路也各不相同。輔助電路包含控制電路、信號(hào)電路和照明電路。分析輔助電路，根據(jù)主電路中各電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行電器的控制要求，逐一找出輔助電路中的其他控制環(huán)節(jié)，將控制線路“化整為零”，按功能不同劃分成若干個(gè)局部控制線路來進(jìn)行分析。如果控制線路較復(fù)雜，則可先排除照明、顯示等與控制關(guān)系不密切的電路，以便集中精力進(jìn)行分析。分析輔助電路的過程是：首先看清電源的種類，是交流還是直流，從何處接入及其電壓等級(jí)?？刂齐娫匆话闶菑闹麟娐返膬蓷l相線接入，其電壓為380V；也有從主電路的一條相線和零線上接入，其電壓為220V；此外也有從專用隔離電源變壓器接入，常用的電壓有110V、36V、24V、12V和6V等。輔助電路為直流時(shí)，直流電源可從整流器、發(fā)電機(jī)組或放大器上接來，其電壓一般為24、12、6、4.5、3V等。

4.根據(jù)輔助電路來研究主電路的動(dòng)作情況

分析了上面這些內(nèi)容再結(jié)合主電路中的要求，就可以分析輔助電路的動(dòng)作過程?？刂齐娐房偸前磩?dòng)作順序畫在兩條水平電源線或兩條垂直電源線之間的。因此，也就可從左到右或從上到下來進(jìn)行分析。對(duì)復(fù)雜的輔助電路，在電路中整個(gè)輔助電路構(gòu)成一條大回路，在這條大回路中又分成幾條獨(dú)立的小回路，每條小回路控制一個(gè)用電器或一個(gè)動(dòng)作。當(dāng)某條小回路形成閉合回路有電流流過時(shí)，在回路中的電器元件（接觸器或繼電器）則動(dòng)作，把用電設(shè)備接人或切除電源。在輔助電路中一般是靠按鈕或轉(zhuǎn)換開關(guān)把電路接通的。對(duì)于控制電路的分析必須隨時(shí)結(jié)合主電路的動(dòng)作要求來進(jìn)行，只有全面了解主電路對(duì)控制電路的要求以后，才能真正掌握控制電路的動(dòng)作原理，不可孤立地看待各部分的動(dòng)作原理，而應(yīng)注意各個(gè)動(dòng)作之間是否有互相制約的關(guān)系，如電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)之間應(yīng)設(shè)有聯(lián)鎖等。

五、結(jié)束語

要做到會(huì)閱讀電氣控制電路圖，必須掌握看電氣控制電路圖的基本知識(shí)，掌握了看圖的一般原則和規(guī)律，為讀圖打下了基礎(chǔ)。上面所介紹的電氣控制電路圖的讀圖方法和步驟是在教學(xué)中經(jīng)常應(yīng)用的教學(xué)方法。在教學(xué)中應(yīng)針對(duì)實(shí)際情況靈活運(yùn)用，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，突出學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力以及讀圖能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭鳳翼，楊洪升.怎樣看電氣控制電路圖[M].北京：人民郵電出版社，2008.

[2]許謬.工廠電氣控制設(shè)備（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[3]譚有廣.設(shè)備控制及維修[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4]趙承荻，姚和芳.電機(jī)與電氣控制技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2013.

責(zé)任編輯 何麗華