項目2 電動機直接控制電路

任務2.1 點動控制電路的安裝與調試

知識目標：識記接觸器、按鈕、低壓斷路器的圖形符號和文字符號，會分析點動控制電路原理，懂得點動控制電路的安裝知識。

技能目標：掌握點動控制電路的安裝、調試及故障的排除。

素養目標：培養學生養成自覺遵守安全及技能操作規程和認真負責、精心操作的工作習慣，以及團隊合作意識。

重點和難點：點動控制電路的安裝、調試及故障的排除。

解決方法：教師指導、實例演示、小組討論、分組操作。

建議學時：4學時。

2.1.1 任務分析

橋梁施工、高層建筑施工、船舶、碼頭上有很多大起重器，這些起重器以及機械設備的安裝和移動都運用到點動控制，操作人員在快速移動車床刀架時，只要按下按鈕，刀架就快速移動；松開按鈕，刀架立即停止移動，如圖2-1所示。

點動控制電路是最基本的電氣控制電路之一，按下按鈕，電動機通電運轉；松開按鈕，電動機失電停下來。它是電動機運行時間較短的一種控制電路，廣泛應用于設備試車、起吊重物和機床設備調整等場合。完成該任務首先要熟悉交流接觸器、按鈕等低壓電器，能識別它們的結構特征、記住它們的符號和圖形符號，熟悉其動作原理和常用型號，才能分析點動控制電路的工作原理，才能完成安裝、調試以及故障的排除。

2.1.2 相關知識——電動機和點動控制電路

1.交流電動機

電動機（英文：Electric machinery，俗稱“馬達”）是指依據電磁感應定律實現電能轉換或傳遞的一種電磁裝置。電動機的分類如下。

（1）三相異步電動機的構造

三相異步電動機構造如圖2-2所示，包括定子和轉子兩部分，定子由鐵心、定子繞組及機座組成。鐵心由硅鋼片疊壓而成，定子繞組是電動機的電路部分，是對稱的三相繞組，其作用是產生旋轉磁場，機座用來固定和支撐定子鐵心。轉子由鐵心、繞組和轉軸組成。轉子有籠型和繞線式，籠型鐵心槽內放銅條，端部用短路環形成一體，外形像籠子。如圖2-3所示。繞線式分為三相，接成星形，尾端接在一起，首端分別接在轉軸上的三個銅制集電環上，通過電刷與外電路的可變電阻器連接，如圖2-4所示，主要用于對起動或調速要求高的場合。由于籠型異步電動機具有一系列的優點，應用廣泛。

（2）三相異步電動機的工作原理

三相交流電源接通三相定子繞組，定子繞組產生三相對稱電流→三相對稱電流在電動機內部建立旋轉磁場→旋轉磁場與轉子繞組產生相對運動→轉子繞組中產生感應電流→轉子繞組（感應電流）在磁場中受到電磁力的作用→在電磁力作用下，轉子逆時針方向開始旋轉，轉速為n。

由此可知，異步電動機是通過載流的轉子繞組在磁場中受力而使電動機旋轉的，而轉子繞組中的電流由電磁感應產生，并非外部輸入，故異步電動機又稱感應電動機。

旋轉磁場的轉速（同步轉速）與轉子（電動機）的轉速之差稱為轉差，轉差與旋轉磁場的轉速之比稱為轉差率，用s表示，即，s是一個沒有單位的數，它的大小也能反映電動機轉子的轉速。正常運行的異步電動機，轉差率s很小，一般s=0.015～0.06。

2.三相交流異步電動機的接線方式

三相電動機的三相定子繞組每相繞組都有兩個引出線頭。一頭叫首端，另一頭叫末端。第一相繞組首端用U1表示，末端用U2表示；第二相繞組首端用V1表示，末端用V2表示；第三相繞組首末端分別用W1和W2來表示。這六個引出線頭引入接線盒的接線柱上，接線柱相應地標出U1、U2、V1、V2、W1、W2的標記，如圖2-5所示。三相定子繞組的六個端頭可將三相定子繞組接成星形或三角形。一臺電動機是接成星形還是接成三角形，應視廠家規定而進行，可以從電動機銘牌上查到。三相定子繞組的首末端是生產廠家事先設定好的，絕不可任意顛倒，但可將三相繞組的首末端一起顛倒，例如將三相繞組的末端U2、V2、W2倒過來作為首端，而將U1、V1、W1作為末端，但絕不可單獨將一相繞組的首末端顛倒，否則將產生接線錯誤。如果接線盒中發生接線錯誤，或者繞組首末端弄錯，輕則電動機不能正常起動，長時間通電造成起動電流過大，電動機發熱嚴重，影響壽命，重則燒毀電動機繞組，或造成電源短路。

（1）星形接法

星形接法是將三相繞組的末端并聯起來，即將U2、V2、W2三個接線柱用銅片連接在一起，而將三相繞組首端分別接入三相交流電源，即將U1、V1、W1分別接入L1、L2、L3相電源，如圖2-6所示。

（2）三角形接法

三角形接法是將第一相繞組的首端U1與第三相繞組的末端W2相連接，再接入一相電源；第二相繞組的首端V1與第一相繞組的末端U2相連接，再接入第二相電源；第三相繞組的首端W1與第二相繞組的末端V2相連接，再接入第三相電源。即在接線板上將接線柱U1和W2、V1和U2、W1和V2分別用銅片連接起來，再分別接入三相電源，如圖2-7所示。

3.點動控制電路原理圖識讀

圖2-8所示是按照電路原理圖繪制的一般規定繪制的，三相交流電源線L1、L2、L3依次水平畫在圖的上方，電源開關水平畫出。由熔斷器FU1、接觸器KM的三對主觸點和電動機組成的主電路，垂直電源線畫在圖的左側。由啟動按鈕SB、接觸器KM的線圈組成的控制電路跨接在L1和L2兩條電源線之間，垂直畫在主電路的右側，且能耗元件KM的線圈應畫在電路的下方，為表示同一電器，在圖形符號旁邊標注了相同的文字符號KM。電路按規定在各接點處進行標號，主電路用U、V、W和數字表示，如U11、V11、W11；控制電路用阿拉伯數字表示，編號原則上是從左到右、從上到下數字遞增。

圖2-8中，用按鈕、接觸器來控制電動機運轉屬于點動控制。點動控制是指按下按鈕，電動機就得電運轉；松開按鈕，電動機就失電停轉。這種控制方法常用于電動葫蘆的起重電動機升降和車床拖板箱快速移動電動機控制。短路、過載保護有FU1、FU2以及QF，欠壓、失壓保護有KM。

具體控制過程如下：

起動：按下SB→KM線圈得電→KM主觸點閉合→電動機M連續運轉。

停止：松開SB→KM線圈失電→KM主觸點分斷→電動機M慣性停止。

注意：

（1）點動控制一般不用來連續運行操作，主要用來實現對生產設備的手動調整、檢修處理等。

（2）點動控制的運行電動機不需要熱繼電器的保護。

2.1.3 任務實施

需準備的元器件和工具清單見表2-1。

1.點動控制電路元器件布置圖的識讀

電器元件布置圖是用來表明電氣原理圖中各元器件的實際安裝位置，可視電氣控制系統復雜程度采取集中繪制或單獨繪制。圖2-9所示為本任務對應的點動控制電路元器件布置圖。

2.點動控制電路接線圖的識讀

安裝接線圖主要用于電器的安裝接線、電路檢查、電路維修和故障處理，通常接線圖與電氣原理圖和元器件布置圖一起使用。

電氣接線圖的繪制原則是：各電器元件均按實際安裝位置繪出，元器件所占圖面按實際尺寸以統一比例繪制；一個元器件中所有的帶電部件均畫在一起，并用點畫線框起來，即采用集中表示法；各元器件的圖形符號和文字符號必須與電氣原理圖一致，并符合國家標準；各元器件上凡是需接線的部件端子都應繪出，并予以編號，各接線端子的編號必須與電氣原理圖上的導線編號相一致；繪制安裝接線圖時，走向相同的相鄰導線可以繪成一股線。本任務對應的電路接線圖如圖2-10所示。

3.安裝接線工藝要求

電氣控制電路安裝接線一般順序：先根據原理圖繪制電器布置圖和安裝接線圖，列出元件明細表，采購檢驗電器元件，再根據電器布置圖在配線板上安裝固定電器元件，然后根據安裝接線圖再配線，最后檢驗試車。接線時一般先接控制電路，再接主電路。作為一名維修電工，通過操作訓練，最后要達到能夠直接根據原理圖進行熟練地安裝接線的水平。

交流接觸器的安裝工藝要求：

（1）交流接觸器應安裝于垂直于地面的平面上，傾斜度不應大于5°。

（2）接觸器上的散熱孔應上下布置，接觸器之間應留有適當的空間以利于散熱。

（3）遠離沖擊和振動的地方。

（4）安裝和接線時，注意不要將零件失落或掉入接觸器內部。安裝孔的螺釘應裝有彈簧墊圈和平墊圈，并擰緊螺釘以防振動松脫。

（5）安裝完畢檢查接線正確無誤后，在主觸點不帶電的情況下操作幾次，然后測量接觸器的動作值和釋放值，所測數值應符合產品的規定要求。

按鈕安裝的工藝要求：

（1）無需固定在配線板上，按鈕接線和電源、電動機配線一樣，要通過端子排進出配線板。

（2）進出按鈕接線樁的導線采用的接線端子要有端子標號，便于檢修。

（3）如果按鈕的外殼是金屬，則外殼應可靠接地。

接線端子排安裝的安裝工藝要求：

（1）在面板上，應排列、整齊合理，布置于控制板或控制柜邊緣。

（2）接線端子排的安裝應牢固，其金屬外殼部分應可靠接地。

布線工藝要求：

（1）布線通道盡可能少，同時并行導線按主、控電路分類集中，單層密排，緊貼安裝面線布線。

（2）同一平面的導線應高低一致或前后一致，不能交叉，非交叉不可時，導線應在接線端子處引出。

（3）布線要遵守橫平豎直，分布均勻的原則。

（4）布線時嚴禁損傷線芯和導線絕緣。

（5）布線順序一般以接觸器為中心，由里向外、由低至高，以不妨礙后續布線為原則。

（6）導線與接線端子或接線樁連接時，不得壓絕緣層，不得反圈，不得露銅過長。

（7）同一元器件，同一回路的不同節點的導線間距應保持一致。

（8）一個電器元件接線端子的連接導線不得多于兩根，每節接線端子板上連接導線一般只允許連接一根。

RL系列熔斷器安裝工藝要求：

（1）熔斷器的進出線接線樁應垂直布置，螺旋式熔斷器電源進線應接在瓷底座的下接線樁上，負載側出線應接在螺紋殼的上接線樁上。這樣在更換熔體時，旋出螺帽后螺紋殼上不帶電，可以保證操作者的安全。

（2）熔斷器要安裝合格的熔體，不能用多根小規格熔體并聯代替一根大規格熔體。

（3）安裝熔斷器時，上下各級熔體應相互配合，做到下一級熔體規格小于上一級熔體規格。

（4）更換熔體或熔管時，必須切斷電源，尤其不允許帶負載操作。

（5）若熔斷器兼作隔離器件使用時，應安裝在控制開關的電源進線端；若僅作短路保護用，應裝在控制開關的出線端。

其他安裝工藝要求：

（1）電動機使用的電源電壓和繞組的接法必須與銘牌上規定的一致。

（2）安裝低壓斷路器時，在電源進線側加裝熔斷器，要求低壓斷路器安裝應正裝，不能倒裝，向上合閘為接通電路。

4.通電運行前的檢查

安裝完畢后的控制電路板，必須經過認真檢測后才允許通電試車。

（1）檢查所用的電器元件的外觀應完整無損，附件、備件齊全。

（2）用手同時按下接觸器的三個主觸點，注意要用力均勻。檢驗操作機構是否靈活、有無銜鐵卡阻現象。

（3）檢查接觸器線圈額定電壓與電源是否相符。

（4）檢查導線連接的正確性，按電路圖或接線圖從電源端開始，逐段核對接線端子處線號是否正確，有無漏接、錯接之處。檢查導線接點是否符合要求，壓接是否牢固。

（5）使用電工儀表進行檢查，將萬用表轉換開關打到電阻R×1k或R×100檔，并進行歐姆調零，首先測量同型號未安裝使用和接線的接觸器線圈電阻，并記錄其電阻值，目的是能根據控制電路圖進行分析和判斷讀數的正確性。如果測量結果與正確值不符，應根據電路圖和接線圖檢查是否有錯誤接線。

5.通電調試

為保證人身安全，在通電試車時，要認真執行安全操作規程的有關規定，一人監護，一人操作。試車前，應檢查與通電試車有關的電氣設備是否有不安全的因素存在，若查出應該立即整改，然后方能試車。

（1）通電試車前，由指導教師接通三相電源L1、L2、L3，并且要在現場監護。

（2）當按下點動按鈕時，觀察接觸器動作情況是否正常，是否符合電路功能要求，電器元件的動作是否靈活，有無卡阻及噪聲過大等現象，電動機運行情況是否正常等。

（3）通電試車完畢，停轉，切斷電源。先拆除三相電源線，再拆除電動機。如有故障，應該立即切斷電源，要求學生獨立分析原因，檢查電路，直至達到項目擬定的要求。若需要帶電檢查時，必須在教師現場監護下進行。

（4）試車成功后拆除電路與元器件，清理工位，歸還器材。

2.1.4 任務考評

根據班級人數先分組，然后進行任務實施，實施過程中的考評細節參見表2-2。

2.1.5 課后習題

1.為什么點動控制電路不需要熱繼電器的保護？

2.按下啟動按鈕后接觸器的線圈不得電，其原因是什么？

3.按下啟動按鈕后接觸器的線圈得電，電動機不轉動的原因是什么？

4.U、V、W任意兩相的電壓是多少？U、V、W和N相間的電壓是多少？

5.設計電動機連續運行的控制電路。