接觸器自鎖控制線路教學改進及推廣應用

摘要：針對接觸器自鎖控制線路在教學演示時出現的難點，提出了在實驗演示臺上加裝時間繼電器的改進方法，詳細說明了改進線路的動作原理、應用流程以及該方法在其他基本控制線路上的推廣應用。

關鍵詞：接觸器自鎖控制線路；教學；時間繼電器改進；教學演示；控制線路

教學現狀概述

接觸器自鎖控制線路是實現電動機連續運轉的常用線路，在《電力拖動控制線路與控制》課程中是學習和掌握復雜控制線路的基礎知識。因此在課程教學中應要求學生熟練掌握該線路的原理、組成及實際使用的各方面的知識。

在教學實踐中筆者發現，現有的課堂教學和演示設備存在著一些不足之處，不利于講解和演示實驗。在理論教學中，接觸器自鎖控制線路原理的基本線路知識點相對簡單，學生理解并不困難。然而當進行大型復雜控制線路的分析時，特別是針對線路實物進行動作流程分析時，容易出現思路混亂、力不從心的情況。

筆者分析認為，造成這種現象的根本原因在于學生在最初階段學習基本線路時沒有打下扎實的基礎，特別是不能靈活地理解掌握原理圖、動作流程與實物元件之間的聯系。針對此問題，筆者以接觸器自鎖控制線路教學為例，提出一些教學改進的意見，對控制線路實驗演示設備作了必要的修改，以加強實物演示在課堂教學中的作用。

接觸器自鎖控制線路原理

如圖1所示，基本的接觸器自鎖控制線路內主要控制元件包括交流接觸器KM，啟動按鈕SB1，停止按鈕SB2。

圖1 接觸器自鎖控制啟動電動機的基本線路

線路工作原理如下：（1）接通電源QF及控制線路電源。（2）啟動：參見圖2。（3）停止：參見圖3。

在啟動流程內，由于KM常開輔助觸頭閉合（動作A3），控制線路在SB1分斷后仍保持接通，從而實現電機的連續運轉，接觸器通過自身常開觸頭而使線圈保持帶電的作用叫做自鎖。

需要注意的是，在啟動流程里，實物演示的直觀動作主要是接觸器輔助觸頭閉合使線圈保持帶電（動作A3）和電動機啟動連續運轉（動作A5）兩部分，同時也是授課中的重點和難點。

改進線路原理

在教學實踐中筆者發現，在演示實驗中，由于按下SB1接觸器動作并實現自鎖和電動機啟動幾乎是同時完成的，學生往往顧此失彼，對于初步學習控制線路的學生，線路各元件連續動作順序不易梳理清晰。針對這一個教學難點，筆者在演示平臺上加裝了時間繼電器，以分解動作流程，清晰地展現各元件的連續動作順序，改進方法如下。

如圖4所示，加裝時間繼電器改進控制線路增加的主要元件包括時間繼電器KT、復合旋鈕QS、輔助接觸器KM′。其中，時間繼電器KT選擇緩慢吸合的繼電器線圈，復合旋鈕QS為具有動合觸點但無自動復位功能的旋轉開關。在控制線路實驗演示臺上應該遵循將基本線路和改進控制線路增加元件分區域布置的原則，并采用明顯的標志和說明顯示出不同區域的作用。

圖4 接觸器自鎖線路加裝時間繼電器

演示基本線路時，控制投切時間繼電器KT的復合旋鈕QS狀態為在控制線路部分分斷，主線路部分閉合，時間繼電器KT和輔助接觸器KM′不能被通電并參與動作流程。按下SB1時，線路按照基本的接觸器自鎖流程啟動。

當需要分段講解流程時，在線路通電前調整QS狀態，使控制線路部分閉合，主線路部分分斷。當線路通電后，電動機起動流程參見圖5。

對比流程1和流程3可以發現，流程1內自鎖線路關鍵的兩步，接觸器動作其常開主、輔觸頭閉合（動作A3）和電動機啟動連續運轉（動作A5）在演示時是同時完成的；而在流程3中由于時間繼電器KT的延時作用，將兩個關鍵點在時間上分割開來。首先完成接觸器KM動作的自鎖環節（動作C3），給教師一定的講解時間，即時間繼電器KT的延時結束后（動作C6），觸頭接通使輔助接觸器KM′線圈吸合（動作C7），之后由輔助接觸器KM′接通主電路，啟動電動機運轉（動作C8）。流程3的優點就是將接觸器KM自鎖控制的整個流程分階段在實物演示中呈現出來，重點強調接觸器線圈得電吸合和電動機啟動連續運轉兩個動作，易于課堂教學和理解掌握。

在此，筆者對改進線路做幾點說明：第一，復合旋鈕QS應在整體線路通電前改變狀態，這樣可以避免由QS來投切主電路大電流而損壞按鈕。第二，時間繼電器KT的整定時間可由教師根據需要自由掌握。第三，用于電路中的計時方式可以有多種選擇，但考慮到電力拖動課程中對接觸器、繼電器的教學比重很大，并考慮到線路內所有元件的類型統一，因此選擇時間繼電器作為計時元件，同時也可使學生對時間繼電器的功能有一個直觀的認識。

線路改進及推廣應用

分析使用時間繼電器對接觸器自鎖控制線路教學改進的基本原理，可以發現，主要目的是將一個完整瞬時的流程，在講解時分段呈現出來。如圖6，基本流程是動作D1同時引起動作D2、動作D3，在動作D2、動作D3共同完成情況下引起動作D4，整個流程是在瞬時完成的，直觀感覺上就是動作D1~D4在同時進行，這不利于演示說明。

以上基本流程可以參照流程1、流程3來對應理解，如按下SB1后KM線圈得電（動作A1、動作A2）可以對照動作D1；KM自鎖觸頭閉合（動作A3）對照動作D2；KM主觸頭閉合（動作A4）對照動作D3；而延時T1就可以對應控制線路加裝時間繼電器后產生的流程3中的一系列動作。

應用加入時間繼電器的線路改進方法就可以使該流程的教學講述更加有條理地進行，特別是有利于對復雜控制線路的學習理解。具體的改進是，在動作D3后加入由時間繼電器實現的時間延時T1。若流程中存在三個或更多的同步動作時，可以考慮加入多個時間繼電器，通過不同的延時時間T1、T2…，實現流程的分段演示，參見圖6。

改進的線路示意圖參見圖7，線路的動作原理與前面介紹的原理是一致的。需要指出的是，因為時間繼電器觸點可以承受控制線路內的投切電流，此處沒有加裝用于投切大電流的輔助接觸器。

總結

應用加裝時間繼電器于教學演示線路的改進方法，原理簡單實用。同時可以在課堂演示中給予教師更大的主動權，明顯地提高復雜控制線路的授課效果，使學生對于電力拖動控制線路動作流程有更明晰的理解。

參考文獻：

[1]趙仁良.電力拖動控制線路與技能訓練（第三版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007.

[2]周鳳獻.繼電接觸器控制系統教學方法的改革與探索[J].電氣電子教學學報，2001，（2）.

[3]羅雄劍，鄧宜紅.淺談實驗室建設與管理[J].實驗教學與儀器，2006，（10）.

[4]佟為明，翟國富.低壓電器繼電器及其控制系統[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，2000.

[5]天津電氣傳動設計研究所.電氣傳動自動化技術手冊（第二版）[M].北京：機械工業出版社，2005.

作者簡介：

白蕊（1956—），女，河北盧龍人，唐山市化工技校講師，主要從事電工專業一體化教學工作。