怎样引导学生阅读电气控制电路图

吕闻

摘 要：电气控制电路图能充分表达电气设备的用途、作用和工作原理，是电气线路安装、调试和维修的理论依据。在生产实践中，安装电工与维修电工等人员都要接触到各种各样的电路图。本文就如何引导学生阅读电气控制电路图进行一番探索。

关键词：电气控制电路图；基本元件；基本环节；基本电路

《工厂电气控制设备》是中等专业学校机电专业的一门主要专业课。它主要研究各种电器设备的基本原理、使用方法及电气控制理论的一门学科。该课程目的在于通过电气控制基本原理、基本线路、典型控制环节和典型设备的分析，培养学生具有对一般电气控制的独立分析能力，具有从事电气设备的安装调试、运行和维护等技术工作能力。要达到培养的目标，首先要学会怎样阅读电气控制电路图。本文从读图的基本知识和组成控制电路的基本规律讲起，深入浅出地介绍阅读电气控制电路图的方法和技巧。

一、掌握电气控制基本元件及其表示方法

电气控制电路是由许多元件构成的，而各种电气元件的结构、工作原理及其表示方法是不同的，并且在电路中具有不同的作用。因此，掌握电气控制的基本元件及其表示方法，是阅读电气控制原理图的基础。例如接触器，它是电气控制电路中应用最普遍的元件之一，学生首先应该要掌握其结构主要由电磁机构、触点系统、灭弧系统三部分组成。其工作原理是线圈通电时产生磁场将衔铁吸合带动触点系统动作。其次是要让学生掌握接触器各部分是如何接入电路的，主触点可承受较高的工作电压和较大的工作电流，因此一般接入主电路中作通断电路之用；辅助触点容量较少而接在控制电路中；线圈是其受压元件，接在控制电路通过按钮元件来控制其通断，从而控制接通或分断电动机等主电路，且可以作远距离控制。再次要求学生掌握接触器的表示方法，包括图形符号和文字符号（种类代号），图形符号与其结构相对应，接触器有3个图形符号，分别表示线圈、主触点、辅助触点（常开、常闭分开表示）。这样熟悉了接触器的结构原理、表示方法及其在电路中的作用后，虽然采用接触器构成的控制电路多种多样，但各元件的相互关系是确定的，只要清晰地理顺这些关系，学生读图时就能得心就手了。

二、掌握好电气控制电路图的基本环节和基本电路

电气控制电路图是一类较难阅读的电气原理图。这种图的复杂性除了描述对象的多样性以外，还是由于这种图往往由很多基本环节和基本电路构成。一般来说，复杂的电气控制电路图所具备的基本环节多一些，或者说，控制线路的复杂性就主要表现在环节的多样性和完成功能的齐备性上。所谓基本环节就是指能够实现某项功能的组合。控制电路的基本环节一般包括电源环节、保护环节、信号装置、起动环节、运行环节、停止环节、制动环节、联锁环节、点动环节等。而其它具体的各种车床、磨床、钻床、铣床、镗床等，虽然它们的电气控制线路较复杂，但它们都是由上述的各个基本控制环节构成的综合体。因此，只要学生掌握了这些基本控制环节，就能正确地区分电气控制电路图的基本环节，在阅读电气控制电路图时将其划分为若干个基本环节，即“化整为零”。这也是阅读电气控制电路图的基础，是学生读图的基本功之一。

三、掌握好基本电气控制电路图

若干个基本环节组成了最基本的控制电路图，而基本电气控制电路图是组成电气控制电路图的基础，常见的基本电气控制电路图有三相异步电动机正反转控制电路、三相异步电动机降压起动控制电路、三相异步电动机电气制动控制电路等。熟练掌握这些基本电气控制电路图的阅读，是阅读电气控制电路图的基础之一。例如，三相异步电动机正反转控制电路（如图1）。在阅读时首先将其划分以下五个环节：

（1）电源环节。主电路的电源是交流380V三相电源，电源接线为L1、L2、L3。辅助电路的电源是从主电路两条相线引出的交流电源，其电压为380V。

（2）起动与运行环节。这一环节电动机为全压起动，按钮SB2、SB3和接触器KM2、KM3构成了电动机正转或反转起动环节。

（3）保护环节。熔断器FU、热继电器FR以及交流接触器KM、KM2线圈本身具有的保护功能（电压降到一定值时，接触器线圈吸力下降而释放接触器自动断开电源），构成这一电路的短路、过载、欠压三重保护。

（4）联锁环节。为了保证电动机要么正转要么反转，因此，接触器KM1、KM2间必须采用联锁环节。其构成是接触器的常闭辅助触点。

（5）停止环节。按钮SB1可手动控制电动机在正转或反转时停止运行。保护环节则相应地构成了自动停止运行环节。

这样，明确了整个控制电路的各个环节后，学生心目中就有一个清晰的思路，对于阅读该控制电路图分析其工作原理就简单得多。

四、电气控制电路图的阅读方法

在熟练掌握好基本元件和基本环节以及熟练掌握了阅读基本电气控制电路图的基础上，就可以进行电气控制电路图的阅读了。在阅读电气控制电路图时，一般来说，应该先了解生产机械的基本结构、运行情况、工艺要求和操作方法，以便对生产机械的结构及其运行情况有总体了解；再看电路，了解各台电动机和其它被控制设备的作用及工作情况，明确对电力拖动的控制要求，为分析电路做好前期准备；然后将控制电路图分成若干基本环节、基本回路、基本单元进行阅读；先粗读，后细读，边读边记，直至全部读懂。在有条件的情况下，亦可对照实物，阅读起来即更方便。

1.了解设备的基本结构、性能及主要用途

了解设备的基本结构、性能及主要用途，明确各种机床电气控制电路的控制要求，是为分析电路做好前期准备。例如X62W型铣床，首先，要了解X62W型铣床的作用主要用来加工平面、斜面、沟槽等。其运动形式分为主运动、进给运动、辅助运动三种。刀具的旋转为主运动；工作台及其工件的移动为进给运动；而工作台在三个方向上的快移为辅助运动。主运动由主轴电动机拖动；进给运动和辅助运动同另一电动机拖动。为了能够实现顺铣和逆铣，主轴电动机必须有正反转；为了工作安全可靠，必须有必要的保护和联锁环节等。有了对铣床的这些基本了解，才能比较顺利地开始阅读铣床的电气控制电路图。其次，要详细看一看图上所示元件的名称、符号、规格及主要功能。

2.看主电路

首先，要看清楚主电路中用电设备由几台电动机拖动，各台电动机的作用，结合加工工艺分析电动机的启动方法，有无正反转控制，采用何种制动方式。其次，要弄清楚用电设备是由什么电气元件控制的。有的用刀开关控制，有的用接触器或继电器控制。再次，了解主电路中其他元器件的作用，通常主电路中除了用电器和控制用的接触器与继电器外，还有电源开关、熔断器及保护电器。最后，看电源。看主电路电源是380V，还是220V。主电路电源是由母线汇流环供电或配电屏供电的。例如X62W型铣床，主电路共有三台电动机：M1是主轴电动机，拖动主轴带动铣刀进行铣削加工，由KM1接触器控制启动和停止，由倒顺开关SA3作为M1的换向开关。M2是进给电动机，进给电动机用来拖动工作台前后、左右、上下6个方向的进给运动和快速移动，其正反转由接触器KM3和KM4控制。M3是冷却泵电动机，用来供应冷却液，当M1启动后，M3才能启动，用手动开关SQ2来控制，三台电动机共用熔断器FU1作短路保护，三台电动机分别用FR1、FR2、FR3作过载保护。

3.看辅助电路

看辅助电路时应从主电路入手，根据每台电动机、电磁阀等执行电器的控制要求去分析它们的控制内容。控制内容包括启动、方向控制、调速控制和制动控制等。由于有各种不同类型的生产机械设备，其电路图中的辅助电路也各不相同。辅助电路包含控制电路、信号电路和照明电路。分析辅助电路，根据主电路中各电动机和执行电器的控制要求，逐一找出辅助电路中的其他控制环节，将控制线路“化整为零”，按功能不同划分成若干个局部控制线路来进行分析。如果控制线路较复杂，则可先排除照明、显示等与控制关系不密切的电路，以便集中精力进行分析。分析辅助电路的过程是：首先看清电源的种类，是交流还是直流，从何处接入及其电压等级。控制电源一般是从主电路的两条相线接入，其电压为380V；也有从主电路的一条相线和零线上接入，其电压为220V；此外也有从专用隔离电源变压器接入，常用的电压有110V、36V、24V、12V和6V等。辅助电路为直流时，直流电源可从整流器、发电机组或放大器上接来，其电压一般为24、12、6、4.5、3V等。

4.根据辅助电路来研究主电路的动作情况

分析了上面这些内容再结合主电路中的要求，就可以分析辅助电路的动作过程。控制电路总是按动作顺序画在两条水平电源线或两条垂直电源线之间的。因此，也就可从左到右或从上到下来进行分析。对复杂的辅助电路，在电路中整个辅助电路构成一条大回路，在这条大回路中又分成几条独立的小回路，每条小回路控制一个用电器或一个动作。当某条小回路形成闭合回路有电流流过时，在回路中的电器元件（接触器或继电器）则动作，把用电设备接人或切除电源。在辅助电路中一般是靠按钮或转换开关把电路接通的。对于控制电路的分析必须随时结合主电路的动作要求来进行，只有全面了解主电路对控制电路的要求以后，才能真正掌握控制电路的动作原理，不可孤立地看待各部分的动作原理，而应注意各个动作之间是否有互相制约的关系，如电动机正、反转之间应设有联锁等。

五、结束语

要做到会阅读电气控制电路图，必须掌握看电气控制电路图的基本知识，掌握了看图的一般原则和规律，为读图打下了基础。上面所介绍的电气控制电路图的读图方法和步骤是在教学中经常应用的教学方法。在教学中应针对实际情况灵活运用，以调动学生的学习积极性，突出学生的主体地位，培养学生分析、解决问题的能力以及读图能力。

参考文献：

[1]郑凤翼，杨洪升.怎样看电气控制电路图[M].北京：人民邮电出版社，2008.

[2]许谬.工厂电气控制设备（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3]谭有广.设备控制及维修[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4]赵承荻，姚和芳.电机与电气控制技术[M].北京：高等教育出版社，2013.

责任编辑 何丽华