6.1概述（教案）-《工厂电气控制设备》同步教学（电子工业版）

授课章节/实训项目 名称 概述 教学目标 (知识/能力/素质目标) 知识目标 了解并掌握电气控制系统的故障的常见原因。 能力目标 能够理解掌握电气控制系统故障常见原因。 素质目标 自主学习习惯养成、安全意识、工程意识、资料查阅和总结的养成 重点 难点 及 解决方法 重点：电气控制系统故障常见原因 难点：电气控制系统故障常见原因 解决方法： 1、通过实例讲解电气控制系统的正常工作条件。 2、 通过视频、故障实例让学生了解并掌握电气控制系统的故障的常见原因。 教学方法与手段 讲授法、行动导向法；传统教学与多媒体教学相结合，尝试翻转课堂教学。 教 学 过 程 设 计 1、回顾：常用的电气控制线路、控制设备、控制系统。 2、导入新课：通过生活实例、工程实例引入电气控制系统故障。 3、知识准备：电气控制系统正常工作条件、电气控制系统故障的常见原因。 4、知识拓展：电气控制国家相关标准对温升、材料及工作条件的要求。 5、小组讨论：你遇到过什么样的电气控制系统故障？可能会是什么原因？ 6、课程小结 7、布置课外任务 课外作业 课后体会 教学设计/实验实训项目实施方案 一：回顾 常用的电气控制线路：点动控制、连续控制、正反转控制、星角降压控制等 常用的电气控制设备：刀开关、低压断路器、交流接触器、继电器、指令电器等 常用的电气控制系统：车床控制、铣床控制、钻床控制、镗床控制等 二：课程导入 由生活见到的故障现象引入工程中电气控制系统故障导入本次课程 三：知识准备 （一）电气控制系统正常工作条件 电气控制系统正常工作条件是电气设备选型、电气控制系统设计的标准，是保证控制系统正常工作的先决条件。主要包括以下几方面 1．额定电压 在规定条件下，保证电气控制系统正常工作的电压值，称为额定电压，单位为V。过电或欠电压都有可能使控制系统工作异常。 2．额定电流 在规定条件下，保证电气控制系统正常工作的电流值，称为额定电流，单位为A。过电流或欠电流都有可能使控制系统工作故障。 3.额定功率和额定容量 功率和容量是表征电气控制系统在正常工作时所具有的做功能力。由于交流设备存在着无功功率，所以常用视在功率来表示其做功能力，用额定容量表示。有功功率的单位是w，视在功率的单位是V﹒A。 4.额定频率 频率是表征交流电压极性翻转速度的参量，单位为Hz。在我国，交流电频率为50Hz。 5. 额定温升 额定温升是指在40℃的环境中，电气设备在额定状态下运行时，达到稳态温度时的温 升。电气控制系统的温升是检验电气设备是否正常工作的一个重要指标。温升过高，会引起 绝缘老化加快，严重时甚至烧坏绝缘，造成设备损坏。 6.额定工作制 （1）连续工作制 电气设备长期运行，达到了允许温升。 （2）短时工作制 电气设备的工作时间很短，停歇时间很长。 （3）断续周期工作制 电气设备的工作时间和工作周期（工作时间和停歇时间之和）大致成一个固定的比值。 （2） 电气控制系统故障的常见原因 1．发热 电气设备导体上流过电流、铁磁物质通以交变的磁通时都会产生热量。对于各种电气装置，由于使用的材料及工作方式的不同，所允许的极限温度和极限温升也不相同。 表5.1、表5.2分别列出了部分绝缘材料的允许极限温度和温升、温升对电气控制系统的影响。 2.电磁力 处于磁场中的通电导体，将受到电磁力的作用。 （1）电磁力可能使导体变形。两根或两根以上平行导体在短路电流作用下，导体将受到电磁力的作用，当这种力超过某一程度时，就会使导体变形、接头松脱、支撑固定件损坏。 （2）电磁力可能使开关误动作。开关及其引线通常构成一个U形回路。例如，有电流流过刀开关时，刀开关的动触片受到一个向外的力，当电流足够大时，刀开关动触片有可能被打开，造成误动作。 （3）触头接触处的收缩电动力可能使触头烧损。触头接触处的接触面一般比较小，因此具有“束流”效应，使触头接触紧密程度变差。 等级 允许温度/℃ 允许温升/℃ 材料举例 Y 90 50 未浸过的棉纱、丝、绝缘纸板等 A 105 69 浸渍过的棉纱、丝、绝缘纸板等，Q型漆包线 E 12 80 合成有机薄膜、磁漆等材料，QQ、QA、QH型漆包线 B 130 90 以树脂黏合或浸渍、涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等，QZY型漆包线 F 155 110 以高于155℃的树脂黏合或浸渍、涂覆后的云母、玻璃纤维、石棉等，QZY型漆包线 H 180 140 以硅有机树脂黏合的云母、玻璃纤维、石棉等 C ﹥180 ﹥140 涂覆后的云母、玻璃纤维，以及未经浸渍处理的云母、陶瓷、石英等无机材料和聚四乙烯、聚酰亚胺薄膜等，QY、QXY型漆包线 表5.1 部分绝缘材料的允许极限温度和温升 表5.2温升对电气控制系统的影响 序号 影响方面 不利影响 Y 对金属材料的影响 温度升高，金属材料软化，机械强度明显下降 A 对电接触的影响 温度过高，电接触导体表面会剧烈氧化，接触电阻明显增加，造成导体温度升高，严重时发生熔焊现象，对于由弹簧压紧的触头，温度升高时会造成弹簧压力降低，电接触稳定性变差，从而引起电气故障 H 对绝缘材料的影响 温度过高，有机绝缘材料将变脆老化，绝缘性能下降，甚至击穿，缩短绝缘材料的使用寿命 C 对电子元件的影响 温度过高，可使半导体元件内电子激发程度加剧而形成热击穿，反向漏电流变大，性能参数发生漂移，甚至造成不可逆转的损坏 3.电弧 电弧是一种高温电子流，可烧毁电器，也可造成短路故障。 4.电源 电源电压的波动可能造成系统故障。 （1）对电磁式控制元件。电压过高容易使线圈烧毁；电压过低，吸力变小，有可能使衔铁抖动甚至不能吸合。不吸合时，空气间隙较大，电抗值较小，因此也有可能烧毁线圈。 （2）对异步电动机。电压过高或过低都会使电动机工作异常，但对异步电动机的主要影响是电压偏低。在启动过程中，电压过低，启动转矩将大大下降，电动机可能无法启动；在运行过程中，电压下降而负载转矩不变，电流将大大增加，电动机绕组将因发热而烧毁。 （3）对电阻性负载。电压升高时，负载功率将大大增加，缩短电气设备寿命，严重时会烧毁设备。 电源频率的波动也可能造成系统故障。 （1）对电磁式控制元件。频率升高，电磁吸力将大大减小，甚至无法吸合；频率降低，会使流过线圈的电流增加，造成线圈烧毁。 （2）对异步电动机。频率升高，电动机的空载转速将成比例地上升，而空载电流减小。但由于漏抗的增大，异步电动机的临界转差率将升高，最大转矩将变小，特性变软。 （3）对LC电路。在利用电容、电感谐振原理工作的电路中，当外加电源频率发生变化时，谐振条件发生了变化，会使电路不能正常工作。 另外，环境因素（如温度、湿度、大气压、雨雪、空气密度、霉菌、昆虫、外电磁场、雷电、振动、冲击等）、电路自身的设计、操作过程、时序配合、设备自身的质量、安装质量等，也是引起电气设备和电气控制电路故障的重要因素，在故障查找时应一并考虑。 四：知识拓展 1、 以IEC 60439-1 低压开关柜和控制柜－型式试验和部分成套设备的型式试验为例，学习电气控制系统标准工作条件要求及温升相关要求（查阅标准，对相关条款进行解读） 五：小组讨论 以分组形式进行讨论学习：你遇到过什么样的电气控制系统故障？分析一下可能会是什么原因？将以上问题以小组形式进行总结报告并进行课堂展示。 六：课程小结 学习中发现的问题，对资料查阅、总结方面的欠缺。 七：布置课外任务 1、 查找电气控制系统安全操作规范及企业标准要求。 2、 查找5S管理要求。 3、 观看万用表使用视频。 学科网（北京）股份有限公司 $$