項(xiàng)目2 電動(dòng)機(jī)直接控制電路

任務(wù)2.1 點(diǎn)動(dòng)控制電路的安裝與調(diào)試

知識(shí)目標(biāo)：識(shí)記接觸器、按鈕、低壓斷路器的圖形符號(hào)和文字符號(hào)，會(huì)分析點(diǎn)動(dòng)控制電路原理，懂得點(diǎn)動(dòng)控制電路的安裝知識(shí)。

技能目標(biāo)：掌握點(diǎn)動(dòng)控制電路的安裝、調(diào)試及故障的排除。

素養(yǎng)目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成自覺遵守安全及技能操作規(guī)程和認(rèn)真負(fù)責(zé)、精心操作的工作習(xí)慣，以及團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。

重點(diǎn)和難點(diǎn)：點(diǎn)動(dòng)控制電路的安裝、調(diào)試及故障的排除。

解決方法：教師指導(dǎo)、實(shí)例演示、小組討論、分組操作。

建議學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)。

2.1.1 任務(wù)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(jī)械設(shè)備的安裝和移動(dòng)都運(yùn)用到點(diǎn)動(dòng)控制，操作人員在快速移動(dòng)車床刀架時(shí)，只要按下按鈕，刀架就快速移動(dòng)；松開按鈕，刀架立即停止移動(dòng)，如圖2-1所示。

點(diǎn)動(dòng)控制電路是最基本的電氣控制電路之一，按下按鈕，電動(dòng)機(jī)通電運(yùn)轉(zhuǎn)；松開按鈕，電動(dòng)機(jī)失電停下來。它是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間較短的一種控制電路，廣泛應(yīng)用于設(shè)備試車、起吊重物和機(jī)床設(shè)備調(diào)整等場(chǎng)合。完成該任務(wù)首先要熟悉交流接觸器、按鈕等低壓電器，能識(shí)別它們的結(jié)構(gòu)特征、記住它們的符號(hào)和圖形符號(hào)，熟悉其動(dòng)作原理和常用型號(hào)，才能分析點(diǎn)動(dòng)控制電路的工作原理，才能完成安裝、調(diào)試以及故障的排除。

2.1.2 相關(guān)知識(shí)——電動(dòng)機(jī)和點(diǎn)動(dòng)控制電路

1.交流電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)機(jī)（英文：Electric machinery，俗稱“馬達(dá)”）是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。電動(dòng)機(jī)的分類如下。

（1）三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造

三相異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)造如圖2-2所示，包括定子和轉(zhuǎn)子兩部分，定子由鐵心、定子繞組及機(jī)座組成。鐵心由硅鋼片疊壓而成，定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分，是對(duì)稱的三相繞組，其作用是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，機(jī)座用來固定和支撐定子鐵心。轉(zhuǎn)子由鐵心、繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子有籠型和繞線式，籠型鐵心槽內(nèi)放銅條，端部用短路環(huán)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(zhuǎn)軸上的三個(gè)銅制集電環(huán)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(duì)起動(dòng)或調(diào)速要求高的場(chǎng)合。由于籠型異步電動(dòng)機(jī)具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。

（2）三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理

三相交流電源接通三相定子繞組，定子繞組產(chǎn)生三相對(duì)稱電流→三相對(duì)稱電流在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)→轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流→轉(zhuǎn)子繞組（感應(yīng)電流）在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用→在電磁力作用下，轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向開始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為n。

由此可知，異步電動(dòng)機(jī)是通過載流的轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受力而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的，而轉(zhuǎn)子繞組中的電流由電磁感應(yīng)產(chǎn)生，并非外部輸入，故異步電動(dòng)機(jī)又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。

旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）與轉(zhuǎn)子（電動(dòng)機(jī)）的轉(zhuǎn)速之差稱為轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速之比稱為轉(zhuǎn)差率，用s表示，即，s是一個(gè)沒有單位的數(shù)，它的大小也能反映電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。正常運(yùn)行的異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)差率s很小，一般s=0.015～0.06。

2.三相交流異步電動(dòng)機(jī)的接線方式

三相電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組每相繞組都有兩個(gè)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(gè)引出線頭引入接線盒的接線柱上，接線柱相應(yīng)地標(biāo)出U1、U2、V1、V2、W1、W2的標(biāo)記，如圖2-5所示。三相定子繞組的六個(gè)端頭可將三相定子繞組接成星形或三角形。一臺(tái)電動(dòng)機(jī)是接成星形還是接成三角形，應(yīng)視廠家規(guī)定而進(jìn)行，可以從電動(dòng)機(jī)銘牌上查到。三相定子繞組的首末端是生產(chǎn)廠家事先設(shè)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(dú)將一相繞組的首末端顛倒，否則將產(chǎn)生接線錯(cuò)誤。如果接線盒中發(fā)生接線錯(cuò)誤，或者繞組首末端弄錯(cuò)，輕則電動(dòng)機(jī)不能正常起動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間通電造成起動(dòng)電流過大，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，影響壽命，重則燒毀電動(dòng)機(jī)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(lián)起來，即將U2、V2、W2三個(gè)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(diǎn)動(dòng)控制電路原理圖識(shí)讀

圖2-8所示是按照電路原理圖繪制的一般規(guī)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(guān)水平畫出。由熔斷器FU1、接觸器KM的三對(duì)主觸點(diǎn)和電動(dòng)機(jī)組成的主電路，垂直電源線畫在圖的左側(cè)。由啟動(dòng)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(cè)，且能耗元件KM的線圈應(yīng)畫在電路的下方，為表示同一電器，在圖形符號(hào)旁邊標(biāo)注了相同的文字符號(hào)KM。電路按規(guī)定在各接點(diǎn)處進(jìn)行標(biāo)號(hào)，主電路用U、V、W和數(shù)字表示，如U11、V11、W11；控制電路用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，編號(hào)原則上是從左到右、從上到下數(shù)字遞增。

圖2-8中，用按鈕、接觸器來控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)屬于點(diǎn)動(dòng)控制。點(diǎn)動(dòng)控制是指按下按鈕，電動(dòng)機(jī)就得電運(yùn)轉(zhuǎn)；松開按鈕，電動(dòng)機(jī)就失電停轉(zhuǎn)。這種控制方法常用于電動(dòng)葫蘆的起重電動(dòng)機(jī)升降和車床拖板箱快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制。短路、過載保護(hù)有FU1、FU2以及QF，欠壓、失壓保護(hù)有KM。

具體控制過程如下：

起動(dòng)：按下SB→KM線圈得電→KM主觸點(diǎn)閉合→電動(dòng)機(jī)M連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

停止：松開SB→KM線圈失電→KM主觸點(diǎn)分?jǐn)唷妱?dòng)機(jī)M慣性停止。

注意：

（1）點(diǎn)動(dòng)控制一般不用來連續(xù)運(yùn)行操作，主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的手動(dòng)調(diào)整、檢修處理等。

（2）點(diǎn)動(dòng)控制的運(yùn)行電動(dòng)機(jī)不需要熱繼電器的保護(hù)。

2.1.3 任務(wù)實(shí)施

需準(zhǔn)備的元器件和工具清單見表2-1。

1.點(diǎn)動(dòng)控制電路元器件布置圖的識(shí)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(shí)際安裝位置，可視電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜程度采取集中繪制或單獨(dú)繪制。圖2-9所示為本任務(wù)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)動(dòng)控制電路元器件布置圖。

2.點(diǎn)動(dòng)控制電路接線圖的識(shí)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(shí)際安裝位置繪出，元器件所占圖面按實(shí)際尺寸以統(tǒng)一比例繪制；一個(gè)元器件中所有的帶電部件均畫在一起，并用點(diǎn)畫線框起來，即采用集中表示法；各元器件的圖形符號(hào)和文字符號(hào)必須與電氣原理圖一致，并符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；各元器件上凡是需接線的部件端子都應(yīng)繪出，并予以編號(hào)，各接線端子的編號(hào)必須與電氣原理圖上的導(dǎo)線編號(hào)相一致；繪制安裝接線圖時(shí)，走向相同的相鄰導(dǎo)線可以繪成一股線。本任務(wù)對(duì)應(yīng)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(jù)原理圖繪制電器布置圖和安裝接線圖，列出元件明細(xì)表，采購(gòu)檢驗(yàn)電器元件，再根據(jù)電器布置圖在配線板上安裝固定電器元件，然后根據(jù)安裝接線圖再配線，最后檢驗(yàn)試車。接線時(shí)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(xùn)練，最后要達(dá)到能夠直接根據(jù)原理圖進(jìn)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(yīng)安裝于垂直于地面的平面上，傾斜度不應(yīng)大于5°。

（2）接觸器上的散熱孔應(yīng)上下布置，接觸器之間應(yīng)留有適當(dāng)?shù)目臻g以利于散熱。

（3）遠(yuǎn)離沖擊和振動(dòng)的地方。

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

（5）安裝完畢檢查接線正確無(wú)誤后，在主觸點(diǎn)不帶電的情況下操作幾次，然后測(cè)量接觸器的動(dòng)作值和釋放值，所測(cè)數(shù)值應(yīng)符合產(chǎn)品的規(guī)定要求。

按鈕安裝的工藝要求：

（1）無(wú)需固定在配線板上，按鈕接線和電源、電動(dòng)機(jī)配線一樣，要通過端子排進(jìn)出配線板。

（2）進(jìn)出按鈕接線樁的導(dǎo)線采用的接線端子要有端子標(biāo)號(hào)，便于檢修。

（3）如果按鈕的外殼是金屬，則外殼應(yīng)可靠接地。

接線端子排安裝的安裝工藝要求：

（1）在面板上，應(yīng)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(yīng)牢固，其金屬外殼部分應(yīng)可靠接地。

布線工藝要求：

（1）布線通道盡可能少，同時(shí)并行導(dǎo)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(dǎo)線應(yīng)高低一致或前后一致，不能交叉，非交叉不可時(shí)，導(dǎo)線應(yīng)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(shí)嚴(yán)禁損傷線芯和導(dǎo)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(xù)布線為原則。

（6）導(dǎo)線與接線端子或接線樁連接時(shí)，不得壓絕緣層，不得反圈，不得露銅過長(zhǎng)。

（7）同一元器件，同一回路的不同節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線間距應(yīng)保持一致。

（8）一個(gè)電器元件接線端子的連接導(dǎo)線不得多于兩根，每節(jié)接線端子板上連接導(dǎo)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(jìn)出線接線樁應(yīng)垂直布置，螺旋式熔斷器電源進(jìn)線應(yīng)接在瓷底座的下接線樁上，負(fù)載側(cè)出線應(yīng)接在螺紋殼的上接線樁上。這樣在更換熔體時(shí)，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(guī)格熔體并聯(lián)代替一根大規(guī)格熔體。

（3）安裝熔斷器時(shí)，上下各級(jí)熔體應(yīng)相互配合，做到下一級(jí)熔體規(guī)格小于上一級(jí)熔體規(guī)格。

（4）更換熔體或熔管時(shí)，必須切斷電源，尤其不允許帶負(fù)載操作。

（5）若熔斷器兼作隔離器件使用時(shí)，應(yīng)安裝在控制開關(guān)的電源進(jìn)線端；若僅作短路保護(hù)用，應(yīng)裝在控制開關(guān)的出線端。

其他安裝工藝要求：

（1）電動(dòng)機(jī)使用的電源電壓和繞組的接法必須與銘牌上規(guī)定的一致。

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

4.通電運(yùn)行前的檢查

安裝完畢后的控制電路板，必須經(jīng)過認(rèn)真檢測(cè)后才允許通電試車。

（1）檢查所用的電器元件的外觀應(yīng)完整無(wú)損，附件、備件齊全。

（2）用手同時(shí)按下接觸器的三個(gè)主觸點(diǎn)，注意要用力均勻。檢驗(yàn)操作機(jī)構(gòu)是否靈活、有無(wú)銜鐵卡阻現(xiàn)象。

（3）檢查接觸器線圈額定電壓與電源是否相符。

（4）檢查導(dǎo)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(duì)接線端子處線號(hào)是否正確，有無(wú)漏接、錯(cuò)接之處。檢查導(dǎo)線接點(diǎn)是否符合要求，壓接是否牢固。

（5）使用電工儀表進(jìn)行檢查，將萬(wàn)用表轉(zhuǎn)換開關(guān)打到電阻R×1k或R×100檔，并進(jìn)行歐姆調(diào)零，首先測(cè)量同型號(hào)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(jù)控制電路圖進(jìn)行分析和判斷讀數(shù)的正確性。如果測(cè)量結(jié)果與正確值不符，應(yīng)根據(jù)電路圖和接線圖檢查是否有錯(cuò)誤接線。

5.通電調(diào)試

為保證人身安全，在通電試車時(shí)，要認(rèn)真執(zhí)行安全操作規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，一人監(jiān)護(hù)，一人操作。試車前，應(yīng)檢查與通電試車有關(guān)的電氣設(shè)備是否有不安全的因素存在，若查出應(yīng)該立即整改，然后方能試車。

（1）通電試車前，由指導(dǎo)教師接通三相電源L1、L2、L3，并且要在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)。

（2）當(dāng)按下點(diǎn)動(dòng)按鈕時(shí)，觀察接觸器動(dòng)作情況是否正常，是否符合電路功能要求，電器元件的動(dòng)作是否靈活，有無(wú)卡阻及噪聲過大等現(xiàn)象，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況是否正常等。

（3）通電試車完畢，停轉(zhuǎn)，切斷電源。先拆除三相電源線，再拆除電動(dòng)機(jī)。如有故障，應(yīng)該立即切斷電源，要求學(xué)生獨(dú)立分析原因，檢查電路，直至達(dá)到項(xiàng)目擬定的要求。若需要帶電檢查時(shí)，必須在教師現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)下進(jìn)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(wù)考評(píng)

根據(jù)班級(jí)人數(shù)先分組，然后進(jìn)行任務(wù)實(shí)施，實(shí)施過程中的考評(píng)細(xì)節(jié)參見表2-2。

2.1.5 課后習(xí)題

1.為什么點(diǎn)動(dòng)控制電路不需要熱繼電器的保護(hù)？

2.按下啟動(dòng)按鈕后接觸器的線圈不得電，其原因是什么？

3.按下啟動(dòng)按鈕后接觸器的線圈得電，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行的控制電路。