論如何實施“電動機控制電路的搭建”任務教學

孫寧 張濤 譚耀洲

摘 要：目前大部分的生產機械均用三相異步電動機來拖動。在《電工技術》課程里“電動機控制電路的搭建”是一個非常重要的教學任務， 教學中我們通常通過控制電路的組成及原理、故障分析兩大部分對任務進行講解。

關鍵詞：電機結構；低壓電器；控制電路；故障分析

由于異步電動機具有結構簡單、價格便宜、工作可靠等優點，它是所有電動機中應用最廣的一種。在電機拖動過程中，常常會遇到由各類低壓電器組成的控制電路，因此知道低壓電器的結構和工作原理非常重要的，能夠使我們在日常中能有效的運用它。電動機控制電路的搭建的教學任務主要從以下幾個方面進行講解：

一、控制電路的器材組成

（一）三相異步電動機

三相異步電動機由定子和轉子兩大部分組成。在三相異步電動機中，是采用給定子的對稱三相繞組通入對稱三相電流的方法來產生旋轉磁場的。規定三相繞組電流的方向都是從首端指向末端，將三相繞組的三個首端U1、V1和W1分別接到三相對稱電源上。小型異步電動機定子繞組通常用高強度漆包線制成線圈后嵌放在定子鐵心槽內，大中型電動機則用經過絕緣處理后的銅條嵌放在定子鐵心槽內。轉子的工作原理是產生感應電動勢和電流，并在旋轉磁場的作用下產生電磁力矩而轉動。轉子根據繞組結構不同分為鼠籠型和繞線型兩種，本次電路搭建使用的是鼠籠型三相異步電動機。

（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操作的電磁開關，用來頻繁地接通和分斷帶有負荷的電路。如用來控制電動機和其它電設備主電路的“開”“關”。其中吸引線圈未通電時的狀態稱為常態；常態下互相分開的觸點稱為動合觸點（常開觸點）；常態下互相閉合的觸點稱為動開觸點（常閉觸點）。

（三）按鈕開關（SB）

常用于接通和斷開控制電路，是一種常用的手動電器。

（四）空氣開關

空氣開關又簡稱低壓斷路器，是一種只要電路中電流超過額定電流就會自動斷開的開關。它是低壓配電網絡和電力拖動喜用中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護功能于一身，一般可用于不頻繁地啟動電動機。

二、控制電路的原理設計及分析

三相異步電動機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關、交流接觸器的常開主觸點、電動機；控制電路包括交流接觸的線圈、主令電器，并且控制電路的元件是串聯接入到交流接觸器之前的兩根不同的火線上。

三、控制電路的搭建

（一）點動控制電路

生產機械在調整狀態是，需要有點動控制。按照左邊原理圖進行電路的連接，可實現電動機的點動控制。點動控制線路工作過程是：合上QF并按下SB1，則KM線圈通電并且 KM常開主觸頭閉合，所以電動機得電運行；松開SB1，KM線圈斷電，閉合的KM常開主觸頭斷開，因此電動機失電停止運行。

（二）自鎖控制電路

在實際工作工，生產機械即需要點動控制，也需要連續長期地工作（又稱為長動控制）。由于電路設計并不能實現電動機的連續運轉，所以欲使電動機啟動后連續運轉，必須在啟動按鈕兩端并聯一個接觸器KM的常開輔助觸點， 這個輔助觸點亦稱自鎖觸點。即在點動控制線路中的SB1（常開按鈕）兩端并接KM常開輔助觸頭，就構成了自鎖控制線路（連續運行）。

自鎖控制線路工作過程是：合上QF并按下SB1，則KM線圈通電、如果KM常開主觸頭閉合，所以電動機得電運行；松開SB1，KM線圈斷電，則閉合的KM常開主觸頭斷開，因此電動機失電停止運行。

（三）反轉控制電路

很多生產機械的運動部件都需要正反工作，其中大多數都是由電動機的正反轉來實現的。在生產上需要電動機的反轉，我們知道異步電動機轉子的旋轉方向是通旋轉磁場的旋轉方向一致的。因此只要將電動機與電源相連的三根導線，任意對調兩根，即改變三相電的相序，就可實現電動機反轉。

（四）繼電器保護控制

在上述基本控制電路中加上熱繼電器的動斷觸頭，就構成繼電保護控制線路。本次控制電路以熱繼電器為例進行說明其原理。熱繼電器的熱元件FR串聯在電機的主回路中，其動斷觸頭FR串聯在控制回路中，人繼電器的動作電流與電機額定電流相同，當主回路電流超過電機電流時，FR熱繼電器按照規定要求動作，切斷控制回路，電機脫離電源停止轉動，這種保護成為過載保護。

四、 故障電路分析

（一） 左圖電路故障分析

通過觀察發現，把交流接觸器的常開輔助觸電并聯在了常開按鈕開關和常閉按鈕開關的兩端。這種連接方式可以實現自鎖控制讓電動機連續運轉，但停止按鈕缺失效，因此按下控制電路中的停止按鈕時，電動機仍然轉動。因此電路故障為停止按鈕失效。

（二） 右圖電路故障分析

通過觀察發現，把交流接觸器的常開輔助觸電并聯在了常閉按鈕開關的兩端。按這種連接方式連接電路會發現，按下控制電路中的啟動按鈕時，電動機開始轉動，松開啟動按鈕時，電動機停止轉動。因此電路故障為并聯自鎖觸頭不起作用。

在整個電路的連接過程中，由于元器件連接位置的不同，可能會出現不同的現象，因此在檢測故障時，大家要具體情況具體分析，這就體現出讀圖識圖的重要性。

五、 識讀原理圖的方法

（一） 識讀主電路。閱讀主電路時，應先了解主電路中皆有那些用電設備以及他們的用途和工作特點。

（二） 識讀控制電路。閱讀控制電路時，應先了解各個電器的用途和相互聯系。然后根據主電路對控制電路的要求，并結合生產機械的工藝過程，按照動作的先后順序，仔細閱讀，順序解決。

教學中講解原理圖識讀時，一定按照先主電路后控制電路的順序進行閱讀，對于比較復雜的控制電路，可按照先簡后繁、先易后難的原則，先閱讀簡單的部分，后閱讀復雜的部分，因為不論怎樣復雜的控制電路，總是有許多簡單的基本環節組成的，只要抓住要素，就能舉一反三，達到良好的教學效果。

（作者單位：武漢軍械士官學校，湖北 武漢 430075）