電氣控制實訓裝置設計與實現

黃圣龍

（柳州五菱柳機動力有限公司，廣西 柳州545005）

電氣控制技術的實踐性很強，除理論知識外，需要通過一定量的實際操作和觀摩演示，才可能達成較好的工程素養。如何使企業新員工能快速將所學理論電氣知識應用到實際工作中，是各企業都面臨的問題。

1 系統設計任務和要求

該實訓裝置著眼于通過工程設計、動手組裝、調試等實踐來驗證和鞏固企業新員工所學的基本理論，并促進培養企業新員工的工程意識和實踐技能。為此，系統設計的任務和要求如下：

（1）熟悉常用控制電器的結構、工作原理、用途、型號，并能正確選用。

（2）熟悉電氣控制線路的基本環節，對一般電氣控制線路具有獨立分析能力。

（3）初步具有對一般繼電器—接觸器控制線路的安裝、配線與調試的能力。

（4）初步具有對一般繼電器—接觸器控制線路的故障分析與檢查能力。

（5）初步具有對不太復雜的電氣控制系統進行設計和改造的能力。

（6）初步了解如何將所學電氣理論知識應用到實際工作中。

2 系統設計方案原則及電氣設計一般程序

（1）滿足該實訓裝置培訓內容對電氣控制的要求。

（2）應選用常見的簡單控制線路。

（3）應具備電氣控制與機械運轉相結合功能。

（4）應選用市場常見的電器元件。

（5）應具備一定的電氣保護功能。

2.1 確定拖動方案

電力拖動方案是電氣控制原理圖設計及電器元件選擇的依據。本設計作為實訓裝置，主要促進企業新員工掌握電動機常用的控制電路，使企業新員工增加感性認識，因而不考慮進行電力拖動方面的實訓，達到培訓演示效果即可。

2.2 選擇電動機

由于本設計是實訓裝置，主要應用于企業員工培訓教學而不是進行生產。因此對電動機的額定功率、機械特性及效率等技術指標要求不高。選用普通的三相電動機即可滿足本設計的要求。結合實際控制需要，本設計選用兩臺三相異步電動機，其中電動機基本參數如下：型號：YS5624；功率：120W；額定電壓：380 V；額定電流：0.6 A；額定轉速：1 400 r/min.

3 電氣控制線路設計

在實際工作中，常用的基本控制線路有：點動控制、起保停控制、多地控制、正反轉控制及順序啟動控制等五種，這五種控制線路原理圖分別如圖1~5所示。

以通用性強、易于更改、易于演示、安全可靠、經濟實用為設計總原則[1]。其具體要求如下:

圖1 點動控制

圖2 起保停控制

圖3 多地控制

圖4 正反轉控制（電氣互鎖

圖5 順序啟動

將以上五種基本控制線路有效融合于實訓裝置中，并在培訓企業新員工時能快速實現各種基本控制線路功能的演示與切換，這樣即可避免培訓過程冗長，有效提升培訓效率及效果。同時也可作為一個實訓課題，考察企業新員工對不太復雜的電氣控制系統進行設計和改造的能力。

通過對比以上五種基本控制電路可以看出，在點動控制線路的基礎上串入一個停止按鈕SB2，同時將KM的輔助常開觸點與啟動按鈕SB1并聯即變換成起保停控制電路；由起保停控制線路切換到多地控制線路時分別再串入一個停止按鈕SB22和并聯一個啟動按鈕SB12即可；順序啟動和正反轉控制都需要用兩個接觸器進行控制，且兩個控制線路所用電器元件數相同，只是接線不同。因此，要實現順序啟動和正反轉控制，在多地控制或起保停控制線路的基礎上再接入一個KM2的起保停控制線路即可。為便于在演示培訓時方便切換成不同的控制線路，以及考慮到通用性和經濟實用等目的，故設計一個總控制線路，總控制線路應能實現以上五個控制線路快速切換，且這五個控制線路可共用一套電器元件。這個總控制線路如圖6所示。由圖6可知，該總控制線路通過開關K1到K7的不同組合即可實現以上五個控制線路的切換。

圖6 總控制線路圖

4 電器選擇與安裝

4.1 電器選擇

（1）斷路器選擇

本設計中電動機額定電壓為380 V，額定電流為0.6 A，故選用浙江正泰的DZ47-63/3P（C）型，額定電流2 A，即可滿足要求。

（2）熔斷器選擇

本設計中控制線路的額定電壓為220 V，額定電流較小，故選用浙江正泰的CJX2-09系列接觸器即可滿足控制要求。

（3）其他電器選擇

結合本設計需要，選用與CJX2系列接觸器配套的JRS1系列熱繼電器，選用兩個LA4-3H按鈕盒，行程開關選用浙江正泰生產的LX19-001直動式系列行程開關兩個。

4.2 電器布置

電器布置圖主要用于表明該實訓裝置上電器元件的實際位置[2]。作為實訓裝置，將經常進行接線、布線及更換電器元件等操作。為便于進行各種操作，設計通過進出線接線端子將裝置內部設備與外部設備進行連接，內部接線則通內部接線端子進行連接。考慮到安全因素，將面板左邊作為執行元件區域，右邊作為操作區域，且操作區通過內部接線端子與執行元件進行連接。并在左下角留有一定的擴展空間。因此，本設計的電器元件布置圖如圖7所示。

圖7 電器布置圖

4.3 電器元件安裝

考慮到作為實訓裝置，為便于增減電器元件以實現不同的控制線路，本設計中所選電器元件（電機除外）均為導軌式安裝。為此，需要將導軌安裝固定到面板上，然后根據電器布置圖依次將所需電器元件裝在導軌上的相應位置。安裝完成后即可根據總控制線路圖進行接線或根據實際所需的實訓課題進行接線實踐。

4.4 功能實現

（1）點動控制：開關K1-1、K4-1閉合，其余開關斷開，按SB3按鈕實現點動控制演示。

（2）起保停控制：開關 K1-2、K2-1、K4-1、K6 閉合，其余開關斷開，按SB3按鈕啟動并自保，按SB1按鈕停止，實現起保停控制演示。

（3）多地控制：開關 K1-2、K2-2、K3-1、K4-1、K6閉合，其余開關斷開，按SB3或SB4按鈕啟動，按SB1或SB2按鈕停止，實現多地控制演示。

（4）順序啟動控制：開關 K1-2、K2-2、K3-2、K4-1、K5-1、K6 閉合，其余開關斷開，按 SB3 啟動 KM1，再按SB5啟動KM2，按SB1或SB2停止，實現順序啟動控制演示。

（5）正反轉控制：開關 K1-2、K2-2、K4-2、K5-2、K6、K7閉合，其余開關斷開，按SB3按鈕實現正轉，按SB5實現反轉，按SB1或SB2實現停止，實現正反轉控制演示。

5 結束語

本文以所設計的實訓裝置為例，通過介紹傳統繼電接觸器控制系統和典型機械設備的控制線路，較為完整地把電氣控制基本原理與實際結合于一體，員工可利用該實訓裝置進行實操，有效使企業新員工能快速將所學理論電氣知識應用到實際工作中，有助于提升企業新員工的電氣控制實踐方面的能力。同時，后期通過拓展增加PLC控制器以及相關輔助元器件，便可進行PLC程序控制方面的實訓。

[1]付家才.電氣控制過程實踐技術[M].北京：化學工業出版社，2003.

[2]馮仁劍，張 丹.圖解電氣控制線路及應用[M].北京：科學出版社，2008.