项目5 识读、安装和检修点动与连动控制线路（教案）-《电机与电气控制技术》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

项目5 识读、安装和检修点动与连动控制线路 一、教学目标 1、熟悉电动机基本控制电路的一般安装步骤和工艺要求 2、掌握电动机基本控制电路故障检修的一般步骤和方法 3、能正确安装及调试点动、连动和点连动控制电路 二、课时分配 本项目共 2 个任务，本项目安排 4 个学时。其中理论学时2个学时，实践学时2个学时。 三、教学重点 点动控制电路的工作过程 四、教学难点 连动控制电路的工作过程 五、教学内容 任务1 识读点动与连动控制线路 知识链接 一、点动正转控制线路 1.点动正转控制电路的分析 按下按钮电动机就得电运转，松开按钮电动机就失电停转的控制方法，称为点动控制。点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。 （1）点动正转控制电路的组成。 ①电源电路：三相交流电源L1、L2、L3与闸刀开关QS组成电源电路。闸刀开关QS作电源隔离开关。 ②主电路：熔断器FU1、接触器KM主触头和三相异步电动机M构成主电路。熔断器FU1作主电路的短路保护，接触器KM的主触头控制电动机M的启动和停止（本项目中为了降低安装训练难度，缩短训练时间，简化了电路，在控制线路中均没有安装热继电器）。 ③控制电路：熔断器FU2、启动按钮SB和接触器KM的线圈组成控制电路。熔断器FU2作控制电路的短路保护，启动按钮SB控制接触器KM的线圈得电与失电。 （2）点动正转控制电路的工作过程。 根据电路图，点动正转控制电路的工作过程可叙述为： ①先合上电源开关QS； ②启动：按下SB→KM线圈得电→KM主触头闭合→电动机M启动运转； ③停止：松开SB→KM线圈失电→KM主触头断开→电动机M断电停转； ④停止使用时，断开电源开关QS。 2.点动正转控制线路的应用 电动葫芦的起重电动机和CA6140卧式车床溜板箱刀架快速移动电动机都采用的是点动控制方式。它们是通过主令电器——按钮和自动控制电器——接触器来实现点动控制的。优点是所用电器元件少，线路简单。缺点是操作劳动强度大，安全性差，且不便于实现远距离控制和自动控制。 二、连动正转控制线路 1.连动正转控制电路的分析 按下按钮电动机就得电运转，松开按钮电动机继续得电运转的控制方法，称为连动控制，又称自锁控制。连动正转控制电路如图52所示。 （1）连动正转控制电路的组成。 （2）连动正转控制电路的操作分析。 （3）连动正转控制电路的工作过程。 根据对电路的分析，它的工作过程如下： ① 先合上电源开关QS; ② 启动： ③ 停止： 2.连动正转控制线路的应用 绝大多数电动机的控制都是自锁控制，电动机一旦启动就会连续运转。 三、点连动控制线路 　　机床设备在试车或调整刀具与工件的相对位置时，需要电动机能点动控制，在正常加工过程中，一般需要电动机处在连续运转状态。实现这种工艺要求的线路就是点连动控制线路。 1.点连动控制电路的分析 （1）点连动控制电路的组成。 （2）点连动控制电路的分析。 （3）点连动控制电路的工作过程。 2.点连动控制线路的应用 点连动控制线路在机床设备中常有应用，例如在正常加工时，一般需要电动机处在连续运转状态，在试车或调整刀具与工件的相对位置时，又需要电动机能点动控制。电动葫芦和建筑工地的塔吊是点连动控制线路的典型应用机械设备。 拓展知识 电路图、布置图和接线图的基础知识 本书中，电动机的控制线路包括电路图、布置图和接线图三种。若不作特别说明，控制线路图仅指电路图，又称电气原理图或电气电路图。 一、电路图 电路图是根据生产机械运动形式对电气控制系统的要求，采用国家统一规定的电气图形符号和文字符号，按照电气设备和电器的工作顺序排列，详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的一种简图。它不涉及电器元件的结构尺寸、材料选用、安装位置和实际配线方法。上图是带有过载保护的连动正转控制电路图。 电路图能充分表达电气设备和电器的用途、作用及线路的工作原理，是电气线路安装、调试和维修的理论依据。电路图一般分为电源电路、主电路和辅助电路三部分。 1.绘制电路图应遵循的原则 （1）电源电路一般画成水平线，三相交流电源相序L1、L2、L3自上而下依次画出，若有中线N和保护地线PE，则应依次画在相线之下。直流电源的“+”端在上、“－”端在下画出。电源开关要水平画出。 （2）主电路是指受电的动力装置及控制、保护电器的支路等，是电源向负载提供电能的电路，它由主熔断器、接触器的主触头、热继电器的热元件以及电动机等组成。主电路通过的是电动机的工作电流，电流比较大，因此一般在图纸上用粗实线垂直于电源电路绘于电路图的左侧。 （3）辅助电路一般包括控制主电路工作状态的控制电路、显示主电路工作状态的指示电路、提供机床设备局部照明的照明电路等。一般由主令电器的触头、接触器的线圈和辅助触头、继电器的线圈和触头、仪表、指示灯及照明灯等组成。通常，辅助电路通过的电流较小，一般不超过5A。 （4）辅助电路要跨接在两相电源之间，一般按照控制电路、指示电路和照明电路的顺序，用细实线依次垂直画在主电路的右侧，并且耗能元件（如接触器和继电器的线圈、指示灯、照明灯等）要画在电路图的下方，与下边电源线相连，而电器的触头要画在耗能元件与上边电源线之间。 （5）电路图中，电器不画实际的外形图，而应采用国家统一规定的电气图形符号表示。 （6）电路图采用电路编号法，即对电路中的各个接点用字母或数字编号。 2.识读电路图应遵循的原则 为识读电路图的方便，一般应按照自左至右、自上而下的排列来表示操作顺序。本书中，识读电动机基本控制线路时，先分析主电路的组成及各组成电器元件的功能，再分析控制电路的组成及各组成电器元件的功能，最后综合整理出电路的工作（动作）过程。 二、布置图 布置图又称电器元件布置图，它是根据电器元件在控制板上的实际安装位置，采用简化的外形符号（如正方形、矩形、圆形等）绘制的一种简图。它不表达各电器的具体结构、作用、接线情况以及工作原理，主要用于电器元件的布置和安装。布置图中各电路的文字符号，必须与电路图和接线图的标注相一致。上图是带热继电器的正转控制线路的布置图。 三、接线图 接线图是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的。它是电气施工的主要图样，主要用于安装接线、线路的检查和故障处理。下图是带有过载保护的正转控制线路的接线图。 1.绘制接线图的原则 （1）接线图中一般应展示出电气设备和电器元件的相对位置、文字符号、端子号、导线号、导线类型、导线截面积、屏蔽和导线绞合等内容。 （2）所有的电气设备和电器元件都应按其所在的实际位置绘制在图纸上，且同一电器的各元件应根据其实际结构，使用与电路图相同的图形符号画在一起，并用点画在框上，其文字符号以及接线端子的编号应与电路图中的标注相一致，以便对照检查接线。 （3）接线图中的导线有单根导线、导线组（或线扎）、电缆等之分，可用连续线或中断线表示。凡导线走向相同的可以合并，用线束来表示，到达接线端子板或电器元件的连接点时再分别画出。用线束表示导线组、电缆时，可用加粗的线条表示，在不致引起误解的情况下，也可采用部分加粗。另外，导线及管子的型号、根数和规格应标注清楚。 2.识读接线图的原则 识读接线图一定要以电路图为基础和依据。接线图只用来表示电器设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理和电器元件之间的控制关系。在实际工作中，识读接线图应结合电路图、布置图进行。 任务2 安装与检修点动与连动控制线路 知识链接 一、电动机基本控制线路的一般安装步骤 （1）识读电路图，明确线路所用电器元件及其作用，熟悉线路的工作原理。 （2）根据线路图或电器元件明细表配齐电器元件，并进行质量检测。 （3）根据电器元件选配安装工具和控制板。 （4）根据电路图绘制布置图和接线图，然后按要求在控制板上安装除电动机以外的电器元件，并贴上醒目的文字符号。 （5）根据电动机容量选配主电路导线的截面。控制电路导线一般采用BVR 1mm的铜芯线（红色）；按钮线一般采用BVR 0.75mm的铜芯线（红色）；接地线一般采用截面不小于1.5mm的铜芯线（BVR黄绿双色）。 （6）根据接线图布线，并在剥去绝缘层的两端线头上套上与电路图编号相一致的编码套管。 （7）安装电动机。 （8）连接电动机和所有电器元件金属外壳的保护接地线。 （9）连接电源、电动机等控制板外部的导线。 （10）自检。 （11）交验。 （12）通电试车。 二、安装点动控制线路 1.安装电器元件 按如图所示布置图在控制板上安装好电器元件，并贴上醒目的文字符号。 操作要点与要求： （1）闸刀开关、熔断器的受电端子应安装在控制板的外侧，并确保熔断器的受电端为底座的中心端。 （2）各电器元件的安装位置应整齐、匀称、间距合理，便于电器元件的更换。 （3）紧固各电器元件时，用力要均匀，紧固程度要适当。在紧固熔断器、接触器等易碎电器元件时，应该用手按住电器元件，一边轻轻摇动，一边用旋具轮换旋紧对角线上的螺钉，直到手摇不动后，再适当加固旋紧些即可。 2.布线（接线） 按如图所示接线图的走线方法，进行板前明线布线和编码套管。 操作要点与要求： （1）布线通道要尽可能少，通路并行导线按主、控电路分类集中，单层密排，紧贴安装面布线。 （2）同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉。非交叉不可时，该根导线应在接线端子引出时就水平架空跨越，且必须走线合理。 （3）布线应横平竖直，分布均匀。变换走向时应垂直转向。 （4）布线时严禁损伤线芯和导线绝缘。 （5）布线顺序一般以接触器为中心，由里向外，由高至低，按先控制电路，后主电路的顺序进行，以不妨碍后续布线为原则。 （6）在每根剥去绝缘层导线的两端套上编码套管。所有从一个接线端子（或接线桩）到另一个接线端子（或接线桩）的导线必须连续，中间无接头。 （7）导线与接线端子或接线桩连接时，不得压绝缘层，不反圈，不露铜过长。 （8）同一电器元件、同一回路的不同接点的导线间距应保持一致。 （9）一个电器元件接线端子上的连接导线不得多于2根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接1根。 特别说明，上述布线工艺为板前明线工艺，在目前生产中几乎淘汰。现电气设备电气线路多采用多股导线槽板配线工艺。线槽布线工艺生产效率高。 3.检查布线 结合接线图和电路图检查控制板布线的正确性。 4.安装电动机 5.连接 先接电动机和按钮金属外壳的保护接地线，然后连接电源、电动机等控制板外部的导线。 6.自检 操作要点与要求： （1）按电路图或接线图从电源端开始，逐段核对接线及接线端子处线号是否正确，有无漏接、错接之处。检查导线接点是否符合要求，压接是否牢固。同时注意接点接触应良好，以避免带负载运转时产生闪弧现象。 （2）用万用表检查线路的通断情况。检查时，应选用倍率适当的电阻档，并进行校零，以防发生短路故障。对控制电路的检查（断开主电路），可以将表棒分别搭在U11、V11线端上，读数应为∞。按下SB时，读数应为接触器线圈的直流电阻值。然后断开控制电路，再检查主电路有无开路或短路现象，此时，可用手动来代替接触器通电进行检查。 （3）用兆欧表检查线路的绝缘电阻，阻值应不小于1MΩ。 7.交验 8.通电试车 操作要点与要求： （1）为保证人身安全，在通电试车时，要认真执行安全操作规程的有关规定，一人监护，一人操作。试车前，应检查与通电试车有关的电气设备是否有不安全的因素存在，若检查出应立即调整，然后方能试车。 （2）通电试车前，必须征得教师的同意，并由指导老师接通三相电源L1、L2、L3，同时在现场监护。学生合上电源开关QF后，用测电笔检查熔断器的出线端，氖管发亮说明电源接通，按下SB，观察接触器情况是否正常，是否符合线路功能要求，电器元件的动作是否灵活，有无卡阻及噪声过大等现象，电动机运行情况是否正常等。但不得对线路接线是否正确进行带电检查。在观察过程中，若发现有异常现象，应立即停车。当电动机运转平稳后，用钳形电流表测量三相电流是否平衡。 （3）试车成功后，从通电后第一次按下按钮时开始计时。 （4）出现故障后，学生应独立进行检修。若需带电检查，教师必须在现场监护。检修完毕后，如需再次试车，教师也应该在现场监护，并做好时间记录。 （5）通电试车完毕，停转，切断电源。先拆除三相电源线，再拆除电动机线。 9.注意事项 （1）电动机及按钮的金属外壳必须可靠接地。按钮内接线时，用力不可过猛，以防螺钉打滑。接至电动机的导线，必须穿在导线通道内加以保护，或采用坚韧的四芯橡皮线或塑料护套线进行临时通电校验。 （2）电源进线应接在螺旋式熔断器的下接线端上，出线应接在上接线端上。 （3）安装完毕的控制线路板，必须经过认真检查后，才允许通电试车，以防止错接、漏接，造成不能正常运转或短路事故。 （4）训练应在规定的定额时间内完成。 三、安装连动控制线路 下面就以前面安装好的点动控制线路为基础来安装连动控制线路。 1.安装连动控制线路 参照前述安装的工艺要求，根据如图54所示连动控制电路，在已安装好的点动控制线路板上安装停止按钮SB1和接触器KM自锁触头，完成连动控制线路的安装。 2.注意事项 （1）接触器KM的自锁触头应该并接在启动按钮SB2两端，停止按钮SB1应该串接在控制电路中。 （2）电源进线应接在螺旋式熔断器的下接线座上，出线则应接在上接线座上。 （3）按钮内接线时，不可用力过猛，以防螺钉打滑。 （4）电动机及按钮的金属外壳必须可靠接地。接至电动机的导线，必须穿在导线通道内加以保护，或采用坚韧的四芯橡皮线或塑料护套线进行临时通电校验。 （5）编码套管要套装正确。 （6）启动电动机时，在按下启动按钮SB2的同时，手还必须按在停止按钮SB1上，以保证万一出故障时可立即按下SB1停车，防止事故的扩大。 四、安装点连动控制线路 根据电动机基本控制线路的安装步骤，参照前面的操作要点和注意事项，结合电路图和接线图进行安装接线。图为点连动控制线路电器元件布置图。 五、检修点动与连动控制线路 1.故障设置 在电路中，由教师人为设置2处电气故障。 2.故障检修步骤和方法 通电检查时，除去出现主电路缺相运行的现象，一般先检查控制电路，后检查主电路。具体步骤和方法见下表。 3.检修注意事项 （1）在排除故障的过程中，分析思路和排除方法要正确。 （2）用测电笔检测故障时，必须检查测电笔是否符合使用要求。 （3）不能随意更改线路或触摸带电的电器元件。 （4）仪表使用要正确，以避免引起错误判断。 （5）带电检修故障时，必须有教师在现场监护，并要确保用电安全。 （6）排除故障必须在规定的时间内完成。 拓展知识 电动机基本控制线路故障检修的一般步骤和方法 1.用试验法观察故障现象，初步判定故障范围 在不扩大故障范围，不损坏电气设备和机械设备的前提下，对线路进行通电测试，通过观察电气设备和电器元件的动作是否正常及各控制环节的动作程序是否符合要求，初步确定故障发生的大致部位或回路。 2.用逻辑分析法缩小故障范围 根据电气控制线路的工作原理、控制环节的动作程序以及它们之间的联系，结合故障现象作具体的分析，缩小故障范围，特别适用于对复杂电路的故障检查。 3.用测量法确定故障点 利用电工工具和仪表对线路进行带电或断电测试，常用的方法有电压测量法和电阻测量法。 （1）电压测量法。 测量检查时，首先把万用表的转换开关置于交流电压500V的挡位上，然后按上图所示的方法进行测量。 接通电源，若按下启动按钮SB2时，接触器KM不吸合，则说明控制电路有故障。 检测时，在松开按钮SB2的条件下，先用万用表测量0和1之间的电压，若电压为380V，则说明电路的电源电压正常。然后把黑表棒接到0上，红表棒依次接到2，3各点上，分别测量0—2，0—3两点间的电压，若电压均为380V的话，再把黑表棒接到1点上，红表棒接到4点上，测量出1—4两点间的电压。根据测量结果即可找出故障点，下表中符号“×”表示不需要测量。 （2）电阻测量法。 测量检查时，首先把万用表的转换开关置于倍率适当的电阻档位上（一般选R×100以上的挡位），然后按如下图所示方法进行测量。 接通电源，若按下启动按钮SB2时，接触器KM不吸合，则说明控制电路有故障。 检测时，首先切断电路的电源（这点与电压测量法不同），用万用表依次测出1—2，1—3，0—4各两点间的电阻值。根据测量结果即可找出故障点，见下表。 以上使用测量法查找确定控制电路的故障点，对于主电路的故障点，结合图56说明如下： 首先测量接触器电源端的U12—V12，U12—W12，W12—V12之间的电压。若均为380V，说明U12，V12，W12三点至电源无故障，可进行第二步测量。否则可再测量U11—V11，U11—W11，W11—V11顺次至L1—L2，L2—L3，L3—L1直到发现故障。 然后断开主电路电源，用万用表的电阻档（一般选R×10以上挡位）测量接触器负载端U13—V13，U13—W13，W13—V13之间的电阻，若电阻均较小（电动机定子绕组的直流电阻），说明U13，V13，W13三点至电动机无故障，可判断为接触器主触头有故障。否则可再测量U—V，U—W，W—V到电动机接线端子处，直到发现故障。 4.根据故障点的不同情况，采用正确的维修方法排除故障 5.检修完毕，进行通电空载校验 6.校验合格，通电正常运行 六、课后作业 完成每个任务的项目检测。 学科网（北京）股份有限公司 $$