中職電工電子教學(xué)中關(guān)于電動(dòng)機(jī)自動(dòng)往返控制線路的分析

何敏

摘 要： 在電工電子實(shí)際工作中，我們經(jīng)常需要對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行行程上的控制，如外圓磨床、萬(wàn)能銑床的工作臺(tái)、組合機(jī)床的滑臺(tái)等，使它們?cè)谝欢ǖ男谐谭秶鷥?nèi)做自動(dòng)往返的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)這種控制，就必須使用行程開(kāi)關(guān)作為控制元件控制三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞： 電動(dòng)機(jī) 行程開(kāi)關(guān) 正反轉(zhuǎn) 自動(dòng)往返

在中職電工電子教學(xué)中，三相異步電動(dòng)機(jī)的控制是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在電工電子實(shí)際工作中，我們經(jīng)常需要對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行行程上的控制，如外圓磨床、萬(wàn)能銑床的工作臺(tái)、組合機(jī)床的滑臺(tái)等，使它們?cè)谝欢ǖ男谐谭秶鷥?nèi)作自動(dòng)往返的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)這種控制，就必須使用行程開(kāi)關(guān)作為控制元件控制三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。

一、行程開(kāi)關(guān)

行程開(kāi)關(guān)是常用低壓電器中的一種，又稱(chēng)為限位開(kāi)關(guān)或位置開(kāi)關(guān)。它的功能和按鈕開(kāi)關(guān)一樣，不同的是，按鈕開(kāi)關(guān)通過(guò)手按實(shí)現(xiàn)對(duì)線路的通斷控制，而行程開(kāi)關(guān)是通過(guò)生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件對(duì)其碰撞，使其觸點(diǎn)動(dòng)作，進(jìn)而發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路通斷的控制。所以，行程開(kāi)關(guān)是一種由物體的運(yùn)動(dòng)決定線路通斷的開(kāi)關(guān)。

在具體應(yīng)用時(shí)，行程開(kāi)關(guān)可以安裝在運(yùn)動(dòng)或靜止的物體上，如門(mén)框、支架等靜物或行車(chē)、連桿等動(dòng)物。當(dāng)動(dòng)物與靜物相接近時(shí)，行程開(kāi)關(guān)的操作機(jī)構(gòu)就會(huì)觸發(fā)其觸點(diǎn)系統(tǒng)，使行程開(kāi)關(guān)原本閉合的觸點(diǎn)斷開(kāi)或者斷開(kāi)的觸點(diǎn)閉合，通過(guò)這種觸點(diǎn)的斷開(kāi)或閉合，實(shí)現(xiàn)線路的通斷和生產(chǎn)機(jī)械的動(dòng)作。

二、電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)

由三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理可知，三相異步電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，有三相電源會(huì)接入電動(dòng)機(jī)的定子繞組，這三根相線按照一定的相序進(jìn)行排列。如果更改了接入電動(dòng)機(jī)定子繞組的三相電源相序，也就是把接入電動(dòng)機(jī)的三根相線中的任意兩根對(duì)調(diào)連接時(shí)，電動(dòng)機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)反向轉(zhuǎn)動(dòng)了。

三、工作臺(tái)自動(dòng)往返運(yùn)行的控制電路

工作臺(tái)自動(dòng)往返運(yùn)行的控制電路圖如圖所示，在主電路中，有三相電源L1、L2、L3分別接入電路，從上到下依次經(jīng)過(guò)熔斷器FU、交流接觸器KM、熱繼電器FR。其中：（1）熔斷器FU起到短路保護(hù)作用，防止主電路過(guò)熱。（2）觸頭KM1、KM2分別是交流接觸器KM1、KM2的主觸頭，起到控制電動(dòng)機(jī)通電的作用。當(dāng)主觸頭KM1閉合時(shí)，三相電源按L1、L2、L3的相序接入電動(dòng)機(jī)；當(dāng)主觸頭KM2閉合時(shí)，三相電源按L3、L2、L1的相序接入電動(dòng)機(jī)。如此一來(lái)，接入電動(dòng)機(jī)的三相電源相序發(fā)生更改，電動(dòng)機(jī)就會(huì)發(fā)生反向轉(zhuǎn)動(dòng)，也就實(shí)現(xiàn)了機(jī)床上工作臺(tái)的前進(jìn)和后退。（3）熱繼電器主要起過(guò)載保護(hù)作用，防止電動(dòng)機(jī)因過(guò)載而出現(xiàn)過(guò)熱。

在控制電路中，主要接入了熔斷器FU、熱繼電器FR、按鈕開(kāi)關(guān)SB、行程開(kāi)關(guān)SQ及交流接觸器KM等低壓電器。其中：（1）SB1為停止按鈕，SB2設(shè)定為前進(jìn)啟動(dòng)按鈕，SB3設(shè)定為后退啟動(dòng)按鈕。（2）通過(guò)工作臺(tái)可以看出，SQ1為電動(dòng)機(jī)前進(jìn)到后退的換向行程開(kāi)關(guān)，SQ2為電動(dòng)機(jī)后退到前進(jìn)的換向行程開(kāi)關(guān)，SQ3為前進(jìn)運(yùn)動(dòng)極限保護(hù)行程開(kāi)關(guān)，SQ4為后退運(yùn)動(dòng)極限保護(hù)行程開(kāi)關(guān)。

四、線路工作原理

具體操作過(guò)程：首先閉合電源開(kāi)關(guān)QS，

1.按下前進(jìn)啟動(dòng)按鈕SB2（工作臺(tái)從后向前運(yùn)動(dòng)），5區(qū)交流接觸器KM1線圈得電，KM1吸合，各觸頭相序動(dòng)作：（1）4區(qū)KM1輔助常開(kāi)觸頭將閉合，即使松開(kāi)按鈕SB2，也依然可以保證交流接觸器KM1線圈始終得電，也就起到相應(yīng)的自鎖功能。（2）6區(qū)KM1輔助常閉觸頭將斷開(kāi)，確保6區(qū)支路不能得電，也就是實(shí)現(xiàn)了連鎖功能（即確保5區(qū)支路得電的同時(shí)，6區(qū)支路不能得電，電動(dòng)機(jī)不能既前進(jìn)又后退）。（3）1區(qū)KM1主觸頭將由原本的斷開(kāi)狀態(tài)變?yōu)殚]合，電動(dòng)機(jī)也將得電，正向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)工作臺(tái)前進(jìn)。

當(dāng)工作臺(tái)前移到前端時(shí)，將碰撞行程開(kāi)關(guān)SQ1，SQ1被觸發(fā)后：⑴5區(qū)SQ1常閉觸頭將由原本的閉合狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)，如此5區(qū)支路中斷，KM1線圈失電，KM1釋放，各觸頭復(fù)位。其中1區(qū)KM1主觸頭恢復(fù)原本的斷開(kāi)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)失去電力供應(yīng)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)也停止運(yùn)行。⑵8區(qū)SQ1常開(kāi)觸頭將由原本的斷開(kāi)狀態(tài)變?yōu)殚]合，如此6區(qū)的交流接觸器KM2線圈得電，KM2吸合，各觸頭相序動(dòng)作：①7區(qū)的KM2輔助常開(kāi)觸頭將閉合，即使工作臺(tái)離開(kāi)行程開(kāi)關(guān)SQ1（8區(qū)SQ1恢復(fù)原本的斷開(kāi)狀態(tài)），也依然可以保證交流接觸器KM2線圈得電，起到了相應(yīng)的自鎖功能。②5區(qū)KM2輔助常閉觸頭將斷開(kāi)，確保了5區(qū)支路不能得電，也就實(shí)現(xiàn)了連鎖功能（即確保6區(qū)支路得電的同時(shí)，5區(qū)支路不能得電，電動(dòng)機(jī)不能既前進(jìn)又后退）。③2區(qū)KM2主觸頭將由原本的斷開(kāi)狀態(tài)變?yōu)殚]合，電動(dòng)機(jī)也將得電，反向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)工作臺(tái)后退（工作臺(tái)與SQ1脫離接觸，SQ1恢復(fù)原狀，其各觸頭復(fù)位）。

當(dāng)工作臺(tái)后移到后端時(shí)，將碰觸行程開(kāi)關(guān)SQ2，SQ2被觸發(fā)后，各觸頭發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)作：⑴6區(qū)SQ2常閉觸頭將由原本的閉合狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)，如此6區(qū)支路中斷，KM2線圈失電，KM2釋放，各觸頭復(fù)位。其中2區(qū)KM2主觸頭恢復(fù)原本的斷開(kāi)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)失去電力供應(yīng)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)也停止運(yùn)行。⑵3區(qū)SQ2常開(kāi)觸頭將由原本的斷開(kāi)狀態(tài)變?yōu)殚]合，如此5區(qū)的交流接觸器KM1線圈得電，KM1吸合，各觸頭相序動(dòng)作。電動(dòng)機(jī)得電，正向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)工作臺(tái)前進(jìn)（工作臺(tái)與SQ2脫離接觸，SQ2恢復(fù)原狀，其各觸頭復(fù)位）。

如此，工作臺(tái)就回到了原點(diǎn)，完成了一次往返循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

2.按下后退啟動(dòng)按鈕SB3（工作臺(tái)從前向后運(yùn)動(dòng)），6區(qū)交流接觸器KM2線圈得電，KM2吸合，各觸頭相序動(dòng)作：（1）7區(qū)KM2輔助常開(kāi)觸頭將閉合，即使松開(kāi)按鈕SB3，也依然可以保證交流接觸器KM2線圈始終得電，也就起到相應(yīng)的自鎖功能。（2）5區(qū)KM2輔助常閉觸頭將斷開(kāi)，確保5區(qū)支路不能得電，也就是實(shí)現(xiàn)了連鎖功能（即確保6區(qū)支路得電的同時(shí)，5區(qū)支路不能得電，電動(dòng)機(jī)不能既后退又前進(jìn)）。（3）2區(qū)KM2主觸頭將由原本的斷開(kāi)狀態(tài)變?yōu)殚]合，電動(dòng)機(jī)也將得電，反向轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)工作臺(tái)后退。

當(dāng)工作臺(tái)后移到后端時(shí)，將碰觸行程開(kāi)關(guān)SQ2，SQ2被觸發(fā)后，各觸頭動(dòng)作情況與前文類(lèi)似。

當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)向前移到前端時(shí)，將碰撞行程開(kāi)關(guān)SQ1，SQ1被觸發(fā)后，各觸頭動(dòng)作情況也與前文類(lèi)似。

如此，工作臺(tái)就回到了原點(diǎn)，完成了一次往返循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

3.在工作臺(tái)移動(dòng)的過(guò)程中，可以通過(guò)點(diǎn)動(dòng)SB1隨時(shí)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)停機(jī)。當(dāng)按下SB1時(shí)，控制線路便會(huì)斷電，交流接觸器KM失電、釋放，電動(dòng)機(jī)也會(huì)停轉(zhuǎn)，工作臺(tái)停止運(yùn)行。

4.如果工作臺(tái)的移動(dòng)范圍達(dá)到設(shè)定的極限范圍，便會(huì)觸發(fā)SQ3、SQ4這兩個(gè)極限保護(hù)行程開(kāi)關(guān)，其觸頭將從原本的閉合狀態(tài)變?yōu)閿嚅_(kāi)，如此一來(lái)，控制線路便會(huì)斷電，交流接觸器KM失電、釋放，電動(dòng)機(jī)也會(huì)停轉(zhuǎn)，工作臺(tái)停止運(yùn)行。

以上便是三相異步電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)往返控制線路，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，該控制電路不但工作安全、操作方便，而且不會(huì)造成相間短路，這就是按鈕、接觸器雙重連鎖自動(dòng)往返控制線路的特性。學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)，可結(jié)合實(shí)訓(xùn)裝備，實(shí)現(xiàn)“學(xué)練結(jié)合”，以培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性，從而取得較好的教學(xué)效果，提高教育質(zhì)量。

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