動車組電機電器檢修教學與改革

謝慶華

摘 要：柳州鐵道職業技術學院堅持立德樹人為根本，創新人才培養模式改革，提升教學質量，在專業建設的基礎上，加大鐵路交通類課程建設與改革的力度。電氣控制圖和電氣原理圖，兩者既有聯系也有區別，是識別電路圖的基礎，文中首先對其進行了闡述。隨后講述了一種以電器元件為對象，從電源開始，自上而下、自左而右逐一分析電路的接通開斷關系的分析方法，從主電路開始分析，然后輔助電路分析，再對功能和保護環節分析，完成總體檢查。文中給出了兩個具體的控制電路圖，并進行了詳細的實例分析，旨在實際應用。

關鍵詞：控制電路 電路分析 實例分析 課程改革

1 引言

電氣設備檢修實訓是柳州鐵道職業技術學院動力技術學院學生的一門必修課程。實訓課程的教學目標是加強對學生基本技能的訓練，聯系實際，使鐵路專業的學生具備綜合運用電路基本知識的能力，熟知安全用電知識，掌握安全操作技能，具備電工上崗證的理論知識和實操考試技能[1]，培養學生分析問題和解決問題的能力。為學生進一步學習后續鐵路專業課程和專業知識，奠定堅實的基礎。

電氣控制電路是電氣設備檢修實訓的主要內容和難點，同時也是動力技術學院學生的短板，對電氣控制電路知識基礎掌握少，缺乏理論轉化為實際訓練。該部分的內容主要有，1.能讀懂簡單的控制電路原理圖、能設計簡單的控制電路；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，如牽引電機的啟動、制動、電源相序反接反轉控制等；4.掌握牽引控制電路電壓電流過載、短路和欠壓保護的作用和操作方法。針對教學特點和教學內容，按以下教學順序方法和內容形成教學過程。

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，表示各種電器設備在電器控制柜和生產機械中的實際安裝位置，根據電器位置最合理、聯接導線最經濟的原則布置。電器安裝接線圖，表示電器元件在設備中的實際安裝位置和接線情況[2]。這兩張圖和現場實際比較接近，學生掌握較好，而學生的弱勢在原理圖，實訓中要求看懂原理圖然后才能進行電氣元件的布線和安裝接線，否則無從著手。

2.2 電氣原理圖

原理圖表達了電器控制的設計意圖，方便分析控制原理以及安裝、調試和檢查排障，采用國家標準規定的電工圖形符號和文字符號來表示，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斷路器、接觸器、繼電器到電動機這一大電流通過的線路。輔助電路一般包括控制電路、照明電路、信號電路及保護電路等，在電氣設備檢修實訓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]。

簡單的和學生講，將各種有觸點的繼電器、接觸器、按鈕、行程開關等電器元件，按一定方式連接起來組成線路就是控制電路。以實現三相異步電動機的啟動、反轉、制動和調速的控制，另外控制電路還具有保護功能，流過的一般是小電流，通過小電流電路上的操作來控制大電流的主電路實現相應的操作，滿足生產工藝要求，實現生產加工自動化[4]。

電氣原理圖是不考慮電路元器件的實際安裝位置和實際連線情況，按規定的圖形和文字符號來表示各器件的圖形[2]。

為了學生能夠讀懂原理圖，首先需要強調并且解釋以下知識： 1.控制系統的全部電機、電器和其它器械的帶電部件，都應在原理圖中表示出來。而與電路無直接關的部件，如鐵芯、基座、彈簧等在控制電路中不畫出[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在不同的位置中，必須標注相同的文字符號。3.所有電器的圖形符號，按未通電、無外力作用下的開閉缺省狀態繪制。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表示，按鈕、行程開關的觸頭按不受外力作用時的狀態表示。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，需橫平，橫向對齊；水平布置時，縱向對齊[5]。

3 電氣控制圖的讀圖方法和實例分析

以電氣設備檢修實訓中的一個項目進行說明：首先對整個電路進行分割，化整為零，以下圖1電動機或其他電器元件，如接觸器或繼電器為對象，從電源開始，自上而下、自左而右逐一分析其接通開斷關系。概括起來，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、全面檢查”。

電路的閱讀步驟是從主電路開始，然后進行輔助（控制）電路分析，再進行實現功能和保護環節的分析，最后完成總體檢查。

3.1 電路基本環節點動電氣控制電路實例分析

如圖1所示的三相異步電動機點動控制電路圖，合上隔離開關并且按下接觸式按鈕SB時，三相異步電動機啟動工作；松開按鈕，三相異步電動機停止工作。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氣件和線路部分，三相接線端子U、V、W，接入三相電源對應的相線，經過點動電路總開關QS和熔斷器FU，接到交流接觸器的三個常開觸頭進線端，交流接觸器三個觸頭出線端再接到熱繼電器的三個常閉觸點進線端，最后熱繼電器的三個出線端接入到三相異步電動機。

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氣件和線路部分，本圖較為簡單，從和V相相連的交流接觸器常開觸頭引出到接觸器線圈，線圈另一端出線接到常開按鈕SB，按鈕另一端出線接到熱繼電器FR的常閉觸點，常閉觸點另一端接到和W相相連的交流接觸器常開觸頭上。

3.實現功能和保護環節分析，合上主電路開關QS，再按下控制電路上按鈕SB，此時控制電路和電源形成閉合回路，電流流通，交流接觸器KM線圈得電產生磁場吸合接觸器KM常開觸頭，所以此時主電路也導通，三相異步電動機開始工作；當其他條件不變而把按鈕SB松開時，控制電路和電源將不能形成閉合回路，沒有電流流通，交流接觸器KM線圈失電不產生磁場，吸接觸器KM常開觸頭在觸頭反力的作用下回歸原位，即斷開，所以此時主電路也不導通，三相異步電動機停止工作。

4保護環節分析，主電路由熔斷器FU進行保護，而控制電路部分由熱繼電器FR的常閉觸點保護電流不過限。

5總體檢查，再按上述電路圖繪制的四點特點仔細查看這個控制電路的電氣原理圖，發現其電路圖完全符合繪制特點。

3.2 三相異步電動機按鈕互鎖正反轉控制線路實例分析

1.主電路分析，如圖2所示，主電路為圖中垂直布置的元氣件和線路部分，三相接線端子U、V、W，接入三相電源對應的相線，經過電路隔離開關QS和熔斷器FU，接到交流接觸器的三個常開觸頭進線端，交流接觸器三個觸頭出線端再接到熱繼電器FR的三個常閉觸頭進線端，最后熱繼電器的三個出線端接入到三相異步電動機。另外，U相、V相和W相的KM1接觸器進線端分別引出三根導線經過KM2常開觸頭再分別接到了FR主觸頭的V相和U相進線，實現電源相序的對調。

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氣件和線路部分，本圖較為復雜，從和U相相連的交流接觸器常開觸頭引出導線接到熱繼電器FR的常閉觸點，常閉觸點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，最后經過SB1常閉按鈕接到接到和V相相連的交流接觸器常開觸頭上；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，最后經過SB1常閉按鈕接到接到和V相相連的交流接觸器常開觸頭上。

3.實現功能和保護環節分析，（1）QS1閉合，按下SB2，U相經FU、FR（95、96接點）加到KM1線圈的一端，V相經FU、SB1、SB2、KM2輔助常閉接點加到KM1線圈的另一端，KM1動作，KM1主接點閉合，U、V、W三相電源經QS1、KM1、FR加在電動機上，使電動機實現正轉工作；同時KM1輔助常開接點閉合，給KM1線圈維持供電通路，從而完成自鎖功能；KM1輔助常閉接點斷開，切斷了KM2線圈的供電通路，實現了當KM1線圈動作時KM2線圈不能動作從而完成互鎖功能。按下SB1，切斷了KM1線圈的供電通路，KM1主接點斷開，電動機停止運轉。（2）QS1閉合，按下SB3，U相經FU、FR（95、96接點）加KM2線圈的一端，V相經FU、SB1、SB3、KM1輔助常閉接點加到KM2線圈的另一端，KM2動作，KM2主接點閉合，U、V、W三相電源經QS1、KM2、FR加在電動機上，使電動機實現反轉工作；同時KM2輔助常開接點閉合，給KM2線圈維持供電通路，從而完成自鎖功能；KM2輔助常閉接點斷開，切斷了KM1線圈的供電通路，實現了當KM2線圈動作時KM1線圈不能動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主接點斷開，電動機停止運轉。

4.保護環節分析，主電路由熔斷器FU進行保護，而控制電路部分由熔斷器FU進行保護，熱繼電器FR的常閉觸點保護電流不過限。

5.總體檢查，再按上述電路圖繪制的四點特點仔細查看控制電路的電氣原理圖，發現其電路圖完全符合繪制特點。

4 結語

對于工科的非電氣專業的學生，教授電路實踐操作較為困難，應掌握方法。應首先讓學生理解并掌握兩種圖，電氣控制圖和電氣原理圖的概念，兩者既有聯系也有區別。其次，教會學生能采用化整為零的原則，以某一電器元件為對象，從電源開始，自上而下、自左而右逐一分析電路的接通開斷關系。讀圖步驟從主電路分析開始，然后進行輔助（控制）電路分析，再進行實現功能和保護環節的分析，完成總體檢查。最后文章中給出了兩個具體的電路控制圖并進行了詳細的實例分析，旨在實際應用。

為深入貫徹落實《國務院關于加快發展現代職業教育的決定》和《教育部財政部關于實施中國特色高水平高職學校和專業建設計劃的意見》等文件精神，堅持立德樹人為根本，創新人才培養模式改革，提升教學質量，柳州鐵道職業技術學院在專業建設的基礎上，加大課程建設與改革的力度。動力技術學院電氣設備檢修實訓改革為“課證融通”的形式，在上實訓課的同時，參加考證。更加注重學生技能訓練，在實訓課結束時，也考過了電工上崗證，以培養更多、更強的應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能力提升項目（2021KY1389）。

柳州鐵道職業技術學院? 2022 年度校級課程思政示范課立項項目（2022-KCSZ05）。

參考文獻：

[1]唐志珍，楊志友. 電工技能晉級教程[M]. 北京交通大學出版社，2012.

[2]徐國華. 電工技能實訓教程[M]. 北京航空航天大學出版社，2007.

[3]張亞瓊，余姍姍. 對電動機電氣控制線路教學后的思考——以三相電動機電氣控制線路為例[J].青春歲月，2011（18）：299-299.

[4]蔡蓓蓓.三相異步電動機正反轉電氣互鎖控制電路的教學設計[J]. 福建電腦， 2016，32（7）：178-179.

[5]強高培.電機與電氣控制線路[M]. 機械工業出版社，2008.