動(dòng)車(chē)組電機(jī)電器檢修教學(xué)與改革

謝慶華

摘 要：柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院堅(jiān)持立德樹(shù)人為根本，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革，提升教學(xué)質(zhì)量，在專(zhuān)業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)上，加大鐵路交通類(lèi)課程建設(shè)與改革的力度。電氣控制圖和電氣原理圖，兩者既有聯(lián)系也有區(qū)別，是識(shí)別電路圖的基礎(chǔ)，文中首先對(duì)其進(jìn)行了闡述。隨后講述了一種以電器元件為對(duì)象，從電源開(kāi)始，自上而下、自左而右逐一分析電路的接通開(kāi)斷關(guān)系的分析方法，從主電路開(kāi)始分析，然后輔助電路分析，再對(duì)功能和保護(hù)環(huán)節(jié)分析，完成總體檢查。文中給出了兩個(gè)具體的控制電路圖，并進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)例分析，旨在實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：控制電路 電路分析 實(shí)例分析 課程改革

1 引言

電氣設(shè)備檢修實(shí)訓(xùn)是柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院動(dòng)力技術(shù)學(xué)院學(xué)生的一門(mén)必修課程。實(shí)訓(xùn)課程的教學(xué)目標(biāo)是加強(qiáng)對(duì)學(xué)生基本技能的訓(xùn)練，聯(lián)系實(shí)際，使鐵路專(zhuān)業(yè)的學(xué)生具備綜合運(yùn)用電路基本知識(shí)的能力，熟知安全用電知識(shí)，掌握安全操作技能，具備電工上崗證的理論知識(shí)和實(shí)操考試技能[1]，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)鐵路專(zhuān)業(yè)課程和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

電氣控制電路是電氣設(shè)備檢修實(shí)訓(xùn)的主要內(nèi)容和難點(diǎn)，同時(shí)也是動(dòng)力技術(shù)學(xué)院學(xué)生的短板，對(duì)電氣控制電路知識(shí)基礎(chǔ)掌握少，缺乏理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際訓(xùn)練。該部分的內(nèi)容主要有，1.能讀懂簡(jiǎn)單的控制電路原理圖、能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的控制電路；2.掌握自鎖、互鎖的作用和方法。3.掌握常用電器控制電路的組成、作用和原理，如牽引電機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、電源相序反接反轉(zhuǎn)控制等；4.掌握牽引控制電路電壓電流過(guò)載、短路和欠壓保護(hù)的作用和操作方法。針對(duì)教學(xué)特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容，按以下教學(xué)順序方法和內(nèi)容形成教學(xué)過(guò)程。

2 講授電氣控制及電氣原理圖

2.1 分析電氣控制圖

電氣控制圖包括電器元件布置圖、電器安裝接線圖和原理圖[2]。電器元件布置圖，表示各種電器設(shè)備在電器控制柜和生產(chǎn)機(jī)械中的實(shí)際安裝位置，根據(jù)電器位置最合理、聯(lián)接導(dǎo)線最經(jīng)濟(jì)的原則布置。電器安裝接線圖，表示電器元件在設(shè)備中的實(shí)際安裝位置和接線情況[2]。這兩張圖和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際比較接近，學(xué)生掌握較好，而學(xué)生的弱勢(shì)在原理圖，實(shí)訓(xùn)中要求看懂原理圖然后才能進(jìn)行電氣元件的布線和安裝接線，否則無(wú)從著手。

2.2 電氣原理圖

原理圖表達(dá)了電器控制的設(shè)計(jì)意圖，方便分析控制原理以及安裝、調(diào)試和檢查排障，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電工圖形符號(hào)和文字符號(hào)來(lái)表示，是一種包括電路的工作原理、各電器元件的作用和相互關(guān)系的通用圖形[2]。

電器原理圖一般分成主電路、輔助電路兩大部分。主電路是從三相交流電源經(jīng)斷路器、接觸器、繼電器到電動(dòng)機(jī)這一大電流通過(guò)的線路。輔助電路一般包括控制電路、照明電路、信號(hào)電路及保護(hù)電路等，在電氣設(shè)備檢修實(shí)訓(xùn)中一般只有控制電路，由各種電器的線圈、觸頭、輔助觸頭、按鈕等電器元件組成[3]。

簡(jiǎn)單的和學(xué)生講，將各種有觸點(diǎn)的繼電器、接觸器、按鈕、行程開(kāi)關(guān)等電器元件，按一定方式連接起來(lái)組成線路就是控制電路。以實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)和調(diào)速的控制，另外控制電路還具有保護(hù)功能，流過(guò)的一般是小電流，通過(guò)小電流電路上的操作來(lái)控制大電流的主電路實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作，滿足生產(chǎn)工藝要求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工自動(dòng)化[4]。

電氣原理圖是不考慮電路元器件的實(shí)際安裝位置和實(shí)際連線情況，按規(guī)定的圖形和文字符號(hào)來(lái)表示各器件的圖形[2]。

為了學(xué)生能夠讀懂原理圖，首先需要強(qiáng)調(diào)并且解釋以下知識(shí)： 1.控制系統(tǒng)的全部電機(jī)、電器和其它器械的帶電部件，都應(yīng)在原理圖中表示出來(lái)。而與電路無(wú)直接關(guān)的部件，如鐵芯、基座、彈簧等在控制電路中不畫(huà)出[2]。

2.屬同一電器的不同部分，如繼電器的觸頭和線圈按它所接電路的不同分別畫(huà)在不同的位置中，必須標(biāo)注相同的文字符號(hào)。3.所有電器的圖形符號(hào)，按未通電、無(wú)外力作用下的開(kāi)閉缺省狀態(tài)繪制。繼電器除熱繼電器，接觸器的觸頭，都按磁力線圈未通電的狀態(tài)表示，按鈕、行程開(kāi)關(guān)的觸頭按不受外力作用時(shí)的狀態(tài)表示。4.電器元件按其作用布置，并按水平順序排列，布局順序從上到下，從左到右，“左零右火”。電路垂直布置時(shí)，需橫平，橫向?qū)R；水平布置時(shí)，縱向?qū)R[5]。

3 電氣控制圖的讀圖方法和實(shí)例分析

以電氣設(shè)備檢修實(shí)訓(xùn)中的一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行說(shuō)明：首先對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行分割，化整為零，以下圖1電動(dòng)機(jī)或其他電器元件，如接觸器或繼電器為對(duì)象，從電源開(kāi)始，自上而下、自左而右逐一分析其接通開(kāi)斷關(guān)系。概括起來(lái)，可概括為口訣，“化整為零、順藤摸瓜、先主后輔、集零為整、安全保護(hù)、全面檢查”。

電路的閱讀步驟是從主電路開(kāi)始，然后進(jìn)行輔助（控制）電路分析，再進(jìn)行實(shí)現(xiàn)功能和保護(hù)環(huán)節(jié)的分析，最后完成總體檢查。

3.1 電路基本環(huán)節(jié)點(diǎn)動(dòng)電氣控制電路實(shí)例分析

如圖1所示的三相異步電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制電路圖，合上隔離開(kāi)關(guān)并且按下接觸式按鈕SB時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)工作；松開(kāi)按鈕，三相異步電動(dòng)機(jī)停止工作。具體分析講解如下：

1.主電路分析，如圖所示，主電路為圖中垂直布置的元?dú)饧途€路部分，三相接線端子U、V、W，接入三相電源對(duì)應(yīng)的相線，經(jīng)過(guò)點(diǎn)動(dòng)電路總開(kāi)關(guān)QS和熔斷器FU，接到交流接觸器的三個(gè)常開(kāi)觸頭進(jìn)線端，交流接觸器三個(gè)觸頭出線端再接到熱繼電器的三個(gè)常閉觸點(diǎn)進(jìn)線端，最后熱繼電器的三個(gè)出線端接入到三相異步電動(dòng)機(jī)。

2.輔助（控制）電路分析，如圖所示，輔助（控制）電路為圖中水平布置的元?dú)饧途€路部分，本圖較為簡(jiǎn)單，從和V相相連的交流接觸器常開(kāi)觸頭引出到接觸器線圈，線圈另一端出線接到常開(kāi)按鈕SB，按鈕另一端出線接到熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)另一端接到和W相相連的交流接觸器常開(kāi)觸頭上。

3.實(shí)現(xiàn)功能和保護(hù)環(huán)節(jié)分析，合上主電路開(kāi)關(guān)QS，再按下控制電路上按鈕SB，此時(shí)控制電路和電源形成閉合回路，電流流通，交流接觸器KM線圈得電產(chǎn)生磁場(chǎng)吸合接觸器KM常開(kāi)觸頭，所以此時(shí)主電路也導(dǎo)通，三相異步電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作；當(dāng)其他條件不變而把按鈕SB松開(kāi)時(shí)，控制電路和電源將不能形成閉合回路，沒(méi)有電流流通，交流接觸器KM線圈失電不產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸接觸器KM常開(kāi)觸頭在觸頭反力的作用下回歸原位，即斷開(kāi)，所以此時(shí)主電路也不導(dǎo)通，三相異步電動(dòng)機(jī)停止工作。

4保護(hù)環(huán)節(jié)分析，主電路由熔斷器FU進(jìn)行保護(hù)，而控制電路部分由熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)保護(hù)電流不過(guò)限。

5總體檢查，再按上述電路圖繪制的四點(diǎn)特點(diǎn)仔細(xì)查看這個(gè)控制電路的電氣原理圖，發(fā)現(xiàn)其電路圖完全符合繪制特點(diǎn)。

3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)按鈕互鎖正反轉(zhuǎn)控制線路實(shí)例分析

1.主電路分析，如圖2所示，主電路為圖中垂直布置的元?dú)饧途€路部分，三相接線端子U、V、W，接入三相電源對(duì)應(yīng)的相線，經(jīng)過(guò)電路隔離開(kāi)關(guān)QS和熔斷器FU，接到交流接觸器的三個(gè)常開(kāi)觸頭進(jìn)線端，交流接觸器三個(gè)觸頭出線端再接到熱繼電器FR的三個(gè)常閉觸頭進(jìn)線端，最后熱繼電器的三個(gè)出線端接入到三相異步電動(dòng)機(jī)。另外，U相、V相和W相的KM1接觸器進(jìn)線端分別引出三根導(dǎo)線經(jīng)過(guò)KM2常開(kāi)觸頭再分別接到了FR主觸頭的V相和U相進(jìn)線，實(shí)現(xiàn)電源相序的對(duì)調(diào)。

2.輔助（控制）電路分析，如圖所示，輔助（控制）電路為圖中水平布置的元?dú)饧途€路部分，本圖較為復(fù)雜，從和U相相連的交流接觸器常開(kāi)觸頭引出導(dǎo)線接到熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)另一端分兩路分別接入KM1、KM2的線圈，KM1線圈的另一端出線接到KM2的常閉，出線分兩路分別接入SB2和KM1的常開(kāi)，最后經(jīng)過(guò)SB1常閉按鈕接到接到和V相相連的交流接觸器常開(kāi)觸頭上；而KM2線圈的另一端出線接到KM1的常閉，出線分兩路分別接入SB3和KM2的常開(kāi)，最后經(jīng)過(guò)SB1常閉按鈕接到接到和V相相連的交流接觸器常開(kāi)觸頭上。

3.實(shí)現(xiàn)功能和保護(hù)環(huán)節(jié)分析，（1）QS1閉合，按下SB2，U相經(jīng)FU、FR（95、96接點(diǎn)）加到KM1線圈的一端，V相經(jīng)FU、SB1、SB2、KM2輔助常閉接點(diǎn)加到KM1線圈的另一端，KM1動(dòng)作，KM1主接點(diǎn)閉合，U、V、W三相電源經(jīng)QS1、KM1、FR加在電動(dòng)機(jī)上，使電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)工作；同時(shí)KM1輔助常開(kāi)接點(diǎn)閉合，給KM1線圈維持供電通路，從而完成自鎖功能；KM1輔助常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，切斷了KM2線圈的供電通路，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)KM1線圈動(dòng)作時(shí)KM2線圈不能動(dòng)作從而完成互鎖功能。按下SB1，切斷了KM1線圈的供電通路，KM1主接點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）QS1閉合，按下SB3，U相經(jīng)FU、FR（95、96接點(diǎn)）加KM2線圈的一端，V相經(jīng)FU、SB1、SB3、KM1輔助常閉接點(diǎn)加到KM2線圈的另一端，KM2動(dòng)作，KM2主接點(diǎn)閉合，U、V、W三相電源經(jīng)QS1、KM2、FR加在電動(dòng)機(jī)上，使電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)工作；同時(shí)KM2輔助常開(kāi)接點(diǎn)閉合，給KM2線圈維持供電通路，從而完成自鎖功能；KM2輔助常閉接點(diǎn)斷開(kāi)，切斷了KM1線圈的供電通路，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)KM2線圈動(dòng)作時(shí)KM1線圈不能動(dòng)作從而完成互鎖功能。（3）按下SB1，切斷了KM1或KM2線圈的供電通路，KM1或KM2主接點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.保護(hù)環(huán)節(jié)分析，主電路由熔斷器FU進(jìn)行保護(hù)，而控制電路部分由熔斷器FU進(jìn)行保護(hù)，熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)保護(hù)電流不過(guò)限。

5.總體檢查，再按上述電路圖繪制的四點(diǎn)特點(diǎn)仔細(xì)查看控制電路的電氣原理圖，發(fā)現(xiàn)其電路圖完全符合繪制特點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于工科的非電氣專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，教授電路實(shí)踐操作較為困難，應(yīng)掌握方法。應(yīng)首先讓學(xué)生理解并掌握兩種圖，電氣控制圖和電氣原理圖的概念，兩者既有聯(lián)系也有區(qū)別。其次，教會(huì)學(xué)生能采用化整為零的原則，以某一電器元件為對(duì)象，從電源開(kāi)始，自上而下、自左而右逐一分析電路的接通開(kāi)斷關(guān)系。讀圖步驟從主電路分析開(kāi)始，然后進(jìn)行輔助（控制）電路分析，再進(jìn)行實(shí)現(xiàn)功能和保護(hù)環(huán)節(jié)的分析，完成總體檢查。最后文章中給出了兩個(gè)具體的電路控制圖并進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)例分析，旨在實(shí)際應(yīng)用。

為深入貫徹落實(shí)《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》和《教育部財(cái)政部關(guān)于實(shí)施中國(guó)特色高水平高職學(xué)校和專(zhuān)業(yè)建設(shè)計(jì)劃的意見(jiàn)》等文件精神，堅(jiān)持立德樹(shù)人為根本，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革，提升教學(xué)質(zhì)量，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院在專(zhuān)業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)上，加大課程建設(shè)與改革的力度。動(dòng)力技術(shù)學(xué)院電氣設(shè)備檢修實(shí)訓(xùn)改革為“課證融通”的形式，在上實(shí)訓(xùn)課的同時(shí)，參加考證。更加注重學(xué)生技能訓(xùn)練，在實(shí)訓(xùn)課結(jié)束時(shí)，也考過(guò)了電工上崗證，以培養(yǎng)更多、更強(qiáng)的應(yīng)用型技能人才為宗旨。

2021年度廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（2021KY1389）。

柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院? 2022 年度校級(jí)課程思政示范課立項(xiàng)項(xiàng)目（2022-KCSZ05）。

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