基于批判性思维的电气控制电路研究

刘希村

（青岛港湾职业技术学院，山东 青岛266404）

图1 断电延时带直流能耗制动的Y—△启动电路

图1为断电延时带直流能耗制动的Y—△启动电路，是维修电工中级操作技能考试的试题之一。这个电路涵盖了三相交流异步电动机常用的Y—△降压启动和能耗制动控制，十分典型，电路的复杂程度适中，非常适合维修电工中级操作技能考试。就是这样一个老电路图，加以研究，在授课过程中跟学生分析清楚各个元器件间的关系，同时提出一些问题供学生动脑思考，也会有意外的收获，使学生对创新性思维的建立、对继电——接触控制本职的理解和灵活运用都有很大帮助，从而引导学生掌握科学的学习方法。

1 对电路图的分析

（1）元器件功能的认定。通过对主电路的分析，不难看出，交流接触器KM1的功能是控制三相交流电源，KM2控制电机定子绕组的△型联结，KM3控制电机定子绕组的Y型联结，KM4控制能耗制动时的直流电源。

（2）电路原理分析。启动时，合上总开关QS，按下启动按钮SB2，时间继电器KT得电，常开触头闭合→接触器KM3得电，主触头闭合→电动机接成Y型，常闭触头断开→对KM2实现互锁，常开触头闭合→KM1得电，主触头闭合→电动机接通三相电源Y型启动，两个常闭触头断开→一个对KM4实现互锁，另一个使KT失电，开始延时，两个常开触头闭合→实现自锁。

2～3s钟后，KT延时结束，常开触头断开→KM3失电，主触头断开→电动机断开Y型，常开触头断开→为下次启动做准备，常闭触头闭合→KM2得电，主触头闭合→电动机接成△型全压运行，常闭触头断开→对KM3实现互锁。

制动停车时，按下停止按钮SB1，常闭触头断开→KM1、KM2失电→电动机断开三相电源，SB1常开触头闭合、KM1常闭触头闭合→KM4得电，主触头闭合→电动机接上直流电源，常闭触头断开→使KT不得电，常开触头闭合→KM3得电，主触头闭合→电动机绕组接成Y型开始能耗制动。

制动结束时，松开停止按钮SB1，KM4失电→KM3失电，电动机与电源断开。

如果停车时，轻按停止按钮SB1不使其常开触头闭合，则电动机也能失电停止，但因KM4不能得电而无法实现能耗制动。

（3）元器件之间的联系。这个电路的工作过程可以归纳为三个阶段，Y型启动阶段、△型运行阶段和能耗制动阶段。通过对电路的分析，一定要让学生搞清楚4个元器件在三个阶段中的联系，可以总结为下面3个简单的公式：

KM3+KM1=Y型启动阶段

KM1+KM2=△型运行阶段

KM4+KM3=能耗制动阶段

（4）元器件之间的矛盾。①KM2和KM3的矛盾。KM2和KM3在不同时间完成电机不同的联结方式，不能同时工作，必须互锁，否则造成三相电源短路。②KM1和KM4的矛盾。KM1和KM4在不同时间将不同性质的电源送入电机定子绕组，不能同时工作，必须互锁，否则电源内部将形成环流。

2 问题的提出

（1）主电路中热继电器FR热元件的位置在电机定子绕组△型内部和在△型外相比有什么区别？区别在于热继电器感受电机的电流不同，热元件的位置在△型内部感受电机的相电流，在△型外部感受电机的线电流。从而引起热继电器的整定电流不同，在△型内部应按照电机铭牌额定电流值进行整定，在△型外部整定电流与电机的额定值相等即可。但将热元件设置在△型内部实施配线时更为方便。热元件的位置改到电机定子绕组△型外部后电路如图2所示。

图2 主电路将热元件的位置改到△型外

（2）原图中有两个KM1的常开触头，是否可以合并成一个？可以合并。合并后可以减少一个触头，简化电路复杂程度。合并后的效果如图3所示。

（3）电路图中时间继电器KT采用了断电延时型，能否换成通电延时型？有什么区别？可以采用断电延时型时间继电器。相比而言，断电延时型更经济，通电延时型电路结构更简单。时间继电器改为通电延时型后电路如图4所示。

图3 KM 1的两个常开触头合并后

图4 KT改为通电延时型后

图5 互锁触头位置改进、用KM2来进行能耗制动

（4）控制电路中，KM1对KM4、KM3对KM2的互锁位置非常明显，而KM4对KM1、KM2对KM3的互锁位置却不明显，这是为什么？能不能改进一下？KM4的互锁触头放在图中的位置可以既能“ 锁”KM1，又能“ 锁”KT，而KM2的互锁触头只需要“ 锁”KM3。可以通过改变互锁触头的位置，使其更明显。接触器互锁触头位置改进后电路如图5所示。

（5）原电路图中电机停车时是通过KM4和KM3配合完成能耗制动的，是否可以改成KM4与KM2完成能耗制动？可以改成KM4与KM2来进行能耗制动，无论从主电路还是从控制电路来看，结构更清晰、更合理。用KM2来完成能耗制动效果如图5所示。

3 结语

子曰：“温故而知新。”是对创新的最好诠释。创新有两种情况，一是对旧有的东西进行大刀阔斧的改造甚至全盘否定，从而创造出全新的东西，二是在旧有东西的基础上进行改进，使之更加合理好用、焕然一新。当旧有的东西已经不再适用，就应当及时创新。新的高等教育形势，要求老师和学生都要用创新性思维来面对所教和所学知识。老师要创新教学方法，学生要创新学习方法。要创新，首先要继承，然后是多思考。就像我们面对一个常用的电路时，如果能多研究，多提几个为什么，然后再把它们搞明白，那么我们对这个电路可能就有了全新的认识，更加透彻，从而就有了收获。

但我们还要清醒的认识到，当初电路的设计人员对于电路的设计肯定考虑的非常周全。我们对电路的创新和改进，不是想说明改动后的电路更加优越，而是想通过思考和探讨，既搞清楚电路的原理，又揣摩设计人员的设计理念，比较不同设计方案的优缺点，以便使学生真正理解继电——接触控制的实质，建立创新性思维模式，形成良好的学习习惯。不是为了创新而创新，而是因为需要才创新。