論如何實(shí)施“電動(dòng)機(jī)控制電路的搭建”任務(wù)教學(xué)

孫寧 張濤 譚耀洲

摘 要：目前大部分的生產(chǎn)機(jī)械均用三相異步電動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)。在《電工技術(shù)》課程里“電動(dòng)機(jī)控制電路的搭建”是一個(gè)非常重要的教學(xué)任務(wù)， 教學(xué)中我們通常通過(guò)控制電路的組成及原理、故障分析兩大部分對(duì)任務(wù)進(jìn)行講解。

關(guān)鍵詞：電機(jī)結(jié)構(gòu)；低壓電器；控制電路；故障分析

由于異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，它是所有電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣的一種。在電機(jī)拖動(dòng)過(guò)程中，常常會(huì)遇到由各類(lèi)低壓電器組成的控制電路，因此知道低壓電器的結(jié)構(gòu)和工作原理非常重要的，能夠使我們?cè)谌粘Ｖ心苡行У倪\(yùn)用它。電動(dòng)機(jī)控制電路的搭建的教學(xué)任務(wù)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行講解：

一、控制電路的器材組成

（一）三相異步電動(dòng)機(jī)

三相異步電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。在三相異步電動(dòng)機(jī)中，是采用給定子的對(duì)稱(chēng)三相繞組通入對(duì)稱(chēng)三相電流的方法來(lái)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的。規(guī)定三相繞組電流的方向都是從首端指向末端，將三相繞組的三個(gè)首端U1、V1和W1分別接到三相對(duì)稱(chēng)電源上。小型異步電動(dòng)機(jī)定子繞組通常用高強(qiáng)度漆包線(xiàn)制成線(xiàn)圈后嵌放在定子鐵心槽內(nèi)，大中型電動(dòng)機(jī)則用經(jīng)過(guò)絕緣處理后的銅條嵌放在定子鐵心槽內(nèi)。轉(zhuǎn)子的工作原理是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，并在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電磁力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子根據(jù)繞組結(jié)構(gòu)不同分為鼠籠型和繞線(xiàn)型兩種，本次電路搭建使用的是鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。

（二）交流接觸器（KM）

交流接觸器是一種利用電磁鐵的電磁吸力來(lái)操作的電磁開(kāi)關(guān)，用來(lái)頻繁地接通和分?jǐn)鄮в胸?fù)荷的電路。如用來(lái)控制電動(dòng)機(jī)和其它電設(shè)備主電路的“開(kāi)”“關(guān)”。其中吸引線(xiàn)圈未通電時(shí)的狀態(tài)稱(chēng)為常態(tài)；常態(tài)下互相分開(kāi)的觸點(diǎn)稱(chēng)為動(dòng)合觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）；常態(tài)下互相閉合的觸點(diǎn)稱(chēng)為動(dòng)開(kāi)觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）。

（三）按鈕開(kāi)關(guān)（SB）

常用于接通和斷開(kāi)控制電路，是一種常用的手動(dòng)電器。

（四）空氣開(kāi)關(guān)

空氣開(kāi)關(guān)又簡(jiǎn)稱(chēng)低壓斷路器，是一種只要電路中電流超過(guò)額定電流就會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)。它是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動(dòng)喜用中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護(hù)功能于一身，一般可用于不頻繁地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

二、控制電路的原理設(shè)計(jì)及分析

三相異步電動(dòng)機(jī)控制電路的原理圖有主電路和控制電路兩部分組成，其中主電路包括空氣開(kāi)關(guān)、交流接觸器的常開(kāi)主觸點(diǎn)、電動(dòng)機(jī)；控制電路包括交流接觸的線(xiàn)圈、主令電器，并且控制電路的元件是串聯(lián)接入到交流接觸器之前的兩根不同的火線(xiàn)上。

三、控制電路的搭建

（一）點(diǎn)動(dòng)控制電路

生產(chǎn)機(jī)械在調(diào)整狀態(tài)是，需要有點(diǎn)動(dòng)控制。按照左邊原理圖進(jìn)行電路的連接，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制。點(diǎn)動(dòng)控制線(xiàn)路工作過(guò)程是：合上QF并按下SB1，則KM線(xiàn)圈通電并且 KM常開(kāi)主觸頭閉合，所以電動(dòng)機(jī)得電運(yùn)行；松開(kāi)SB1，KM線(xiàn)圈斷電，閉合的KM常開(kāi)主觸頭斷開(kāi)，因此電動(dòng)機(jī)失電停止運(yùn)行。

（二）自鎖控制電路

在實(shí)際工作工，生產(chǎn)機(jī)械即需要點(diǎn)動(dòng)控制，也需要連續(xù)長(zhǎng)期地工作（又稱(chēng)為長(zhǎng)動(dòng)控制）。由于電路設(shè)計(jì)并不能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以欲使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須在啟動(dòng)按鈕兩端并聯(lián)一個(gè)接觸器KM的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)， 這個(gè)輔助觸點(diǎn)亦稱(chēng)自鎖觸點(diǎn)。即在點(diǎn)動(dòng)控制線(xiàn)路中的SB1（常開(kāi)按鈕）兩端并接KM常開(kāi)輔助觸頭，就構(gòu)成了自鎖控制線(xiàn)路（連續(xù)運(yùn)行）。

自鎖控制線(xiàn)路工作過(guò)程是：合上QF并按下SB1，則KM線(xiàn)圈通電、如果KM常開(kāi)主觸頭閉合，所以電動(dòng)機(jī)得電運(yùn)行；松開(kāi)SB1，KM線(xiàn)圈斷電，則閉合的KM常開(kāi)主觸頭斷開(kāi)，因此電動(dòng)機(jī)失電停止運(yùn)行。

（三）反轉(zhuǎn)控制電路

很多生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部件都需要正反工作，其中大多數(shù)都是由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在生產(chǎn)上需要電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)，我們知道異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是通旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向一致的。因此只要將電動(dòng)機(jī)與電源相連的三根導(dǎo)線(xiàn)，任意對(duì)調(diào)兩根，即改變?nèi)嚯姷南嘈?，就可?shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

（四）繼電器保護(hù)控制

在上述基本控制電路中加上熱繼電器的動(dòng)斷觸頭，就構(gòu)成繼電保護(hù)控制線(xiàn)路。本次控制電路以熱繼電器為例進(jìn)行說(shuō)明其原理。熱繼電器的熱元件FR串聯(lián)在電機(jī)的主回路中，其動(dòng)斷觸頭FR串聯(lián)在控制回路中，人繼電器的動(dòng)作電流與電機(jī)額定電流相同，當(dāng)主回路電流超過(guò)電機(jī)電流時(shí)，F(xiàn)R熱繼電器按照規(guī)定要求動(dòng)作，切斷控制回路，電機(jī)脫離電源停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這種保護(hù)成為過(guò)載保護(hù)。

四、 故障電路分析

（一） 左圖電路故障分析

通過(guò)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，把交流接觸器的常開(kāi)輔助觸電并聯(lián)在了常開(kāi)按鈕開(kāi)關(guān)和常閉按鈕開(kāi)關(guān)的兩端。這種連接方式可以實(shí)現(xiàn)自鎖控制讓電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但停止按鈕缺失效，因此按下控制電路中的停止按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)仍然轉(zhuǎn)動(dòng)。因此電路故障為停止按鈕失效。

（二） 右圖電路故障分析

通過(guò)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，把交流接觸器的常開(kāi)輔助觸電并聯(lián)在了常閉按鈕開(kāi)關(guān)的兩端。按這種連接方式連接電路會(huì)發(fā)現(xiàn)，按下控制電路中的啟動(dòng)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，松開(kāi)啟動(dòng)按鈕時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。因此電路故障為并聯(lián)自鎖觸頭不起作用。

在整個(gè)電路的連接過(guò)程中，由于元器件連接位置的不同，可能會(huì)出現(xiàn)不同的現(xiàn)象，因此在檢測(cè)故障時(shí)，大家要具體情況具體分析，這就體現(xiàn)出讀圖識(shí)圖的重要性。

五、 識(shí)讀原理圖的方法

（一） 識(shí)讀主電路。閱讀主電路時(shí)，應(yīng)先了解主電路中皆有那些用電設(shè)備以及他們的用途和工作特點(diǎn)。

（二） 識(shí)讀控制電路。閱讀控制電路時(shí)，應(yīng)先了解各個(gè)電器的用途和相互聯(lián)系。然后根據(jù)主電路對(duì)控制電路的要求，并結(jié)合生產(chǎn)機(jī)械的工藝過(guò)程，按照動(dòng)作的先后順序，仔細(xì)閱讀，順序解決。

教學(xué)中講解原理圖識(shí)讀時(shí)，一定按照先主電路后控制電路的順序進(jìn)行閱讀，對(duì)于比較復(fù)雜的控制電路，可按照先簡(jiǎn)后繁、先易后難的原則，先閱讀簡(jiǎn)單的部分，后閱讀復(fù)雜的部分，因?yàn)椴徽撛鯓訌?fù)雜的控制電路，總是有許多簡(jiǎn)單的基本環(huán)節(jié)組成的，只要抓住要素，就能舉一反三，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

（作者單位：武漢軍械士官學(xué)校，湖北 武漢 430075）