动车组电机电器检修教学与改革

谢庆华

摘 要：柳州铁道职业技术学院坚持立德树人为根本，创新人才培养模式改革，提升教学质量，在专业建设的基础上，加大铁路交通类课程建设与改革的力度。电气控制图和电气原理图，两者既有联系也有区别，是识别电路图的基础，文中首先对其进行了阐述。随后讲述了一种以电器元件为对象，从电源开始，自上而下、自左而右逐一分析电路的接通开断关系的分析方法，从主电路开始分析，然后辅助电路分析，再对功能和保护环节分析，完成总体检查。文中给出了两个具体的控制电路图，并进行了详细的实例分析，旨在实际应用。

关键词：控制电路 电路分析 实例分析 课程改革

1 引言

电气设备检修实训是柳州铁道职业技术学院动力技术学院学生的一门必修课程。实训课程的教学目标是加强对学生基本技能的训练，联系实际，使铁路专业的学生具备综合运用电路基本知识的能力，熟知安全用电知识，掌握安全操作技能，具备电工上岗证的理论知识和实操考试技能[1]，培养学生分析问题和解决问题的能力。为学生进一步学习后续铁路专业课程和专业知识，奠定坚实的基础。

电气控制电路是电气设备检修实训的主要内容和难点，同时也是动力技术学院学生的短板，对电气控制电路知识基础掌握少，缺乏理论转化为实际训练。该部分的内容主要有，1.能读懂简单的控制电路原理图、能设计简单的控制电路；2.掌握自锁、互锁的作用和方法。3.掌握常用电器控制电路的组成、作用和原理，如牵引电机的启动、制动、电源相序反接反转控制等；4.掌握牵引控制电路电压电流过载、短路和欠压保护的作用和操作方法。针对教学特点和教学内容，按以下教学顺序方法和内容形成教学过程。

2 讲授电气控制及电气原理图

2.1 分析电气控制图

电气控制图包括电器元件布置图、电器安装接线图和原理图[2]。电器元件布置图，表示各种电器设备在电器控制柜和生产机械中的实际安装位置，根据电器位置最合理、联接导线最经济的原则布置。电器安装接线图，表示电器元件在设备中的实际安装位置和接线情况[2]。这两张图和现场实际比较接近，学生掌握较好，而学生的弱势在原理图，实训中要求看懂原理图然后才能进行电气元件的布线和安装接线，否则无从着手。

2.2 电气原理图

原理图表达了电器控制的设计意图，方便分析控制原理以及安装、调试和检查排障，采用国家标准规定的电工图形符号和文字符号来表示，是一种包括电路的工作原理、各电器元件的作用和相互关系的通用图形[2]。

电器原理图一般分成主电路、辅助电路两大部分。主电路是从三相交流电源经断路器、接触器、继电器到电动机这一大电流通过的线路。辅助电路一般包括控制电路、照明电路、信号电路及保护电路等，在电气设备检修实训中一般只有控制电路，由各种电器的线圈、触头、辅助触头、按钮等电器元件组成[3]。

简单的和学生讲，将各种有触点的继电器、接触器、按钮、行程开关等电器元件，按一定方式连接起来组成线路就是控制电路。以实现三相异步电动机的启动、反转、制动和调速的控制，另外控制电路还具有保护功能，流过的一般是小电流，通过小电流电路上的操作来控制大电流的主电路实现相应的操作，满足生产工艺要求，实现生产加工自动化[4]。

电气原理图是不考虑电路元器件的实际安装位置和实际连线情况，按规定的图形和文字符号来表示各器件的图形[2]。

为了学生能够读懂原理图，首先需要强调并且解释以下知识： 1.控制系统的全部电机、电器和其它器械的带电部件，都应在原理图中表示出来。而与电路无直接关的部件，如铁芯、基座、弹簧等在控制电路中不画出[2]。

2.属同一电器的不同部分，如继电器的触头和线圈按它所接电路的不同分别画在不同的位置中，必须标注相同的文字符号。3.所有电器的图形符号，按未通电、无外力作用下的开闭缺省状态绘制。继电器除热继电器，接触器的触头，都按磁力线圈未通电的状态表示，按钮、行程开关的触头按不受外力作用时的状态表示。4.电器元件按其作用布置，并按水平顺序排列，布局顺序从上到下，从左到右，“左零右火”。电路垂直布置时，需横平，横向对齐；水平布置时，纵向对齐[5]。

3 电气控制图的读图方法和实例分析

以电气设备检修实训中的一个项目进行说明：首先对整个电路进行分割，化整为零，以下图1电动机或其他电器元件，如接触器或继电器为对象，从电源开始，自上而下、自左而右逐一分析其接通开断关系。概括起来，可概括为口诀，“化整为零、顺藤摸瓜、先主后辅、集零为整、安全保护、全面检查”。

电路的阅读步骤是从主电路开始，然后进行辅助（控制）电路分析，再进行实现功能和保护环节的分析，最后完成总体检查。

3.1 电路基本环节点动电气控制电路实例分析

如图1所示的三相异步电动机点动控制电路图，合上隔离开关并且按下接触式按钮SB时，三相异步电动机启动工作；松开按钮，三相异步电动机停止工作。具体分析讲解如下：

1.主电路分析，如图所示，主电路为图中垂直布置的元气件和线路部分，三相接线端子U、V、W，接入三相电源对应的相线，经过点动电路总开关QS和熔断器FU，接到交流接触器的三个常开触头进线端，交流接触器三个触头出线端再接到热继电器的三个常闭触点进线端，最后热继电器的三个出线端接入到三相异步电动机。

2.輔助（控制）电路分析，如图所示，辅助（控制）电路为图中水平布置的元气件和线路部分，本图较为简单，从和V相相连的交流接触器常开触头引出到接触器线圈，线圈另一端出线接到常开按钮SB，按钮另一端出线接到热继电器FR的常闭触点，常闭触点另一端接到和W相相连的交流接触器常开触头上。

3.实现功能和保护环节分析，合上主电路开关QS，再按下控制电路上按钮SB，此时控制电路和电源形成闭合回路，电流流通，交流接触器KM线圈得电产生磁场吸合接触器KM常开触头，所以此时主电路也导通，三相异步电动机开始工作；当其他条件不变而把按钮SB松开时，控制电路和电源将不能形成闭合回路，没有电流流通，交流接触器KM线圈失电不产生磁场，吸接触器KM常开触头在触头反力的作用下回归原位，即断开，所以此时主电路也不导通，三相异步电动机停止工作。

4保护环节分析，主电路由熔断器FU进行保护，而控制电路部分由热继电器FR的常闭触点保护电流不过限。

5總体检查，再按上述电路图绘制的四点特点仔细查看这个控制电路的电气原理图，发现其电路图完全符合绘制特点。

3.2 三相异步电动机按钮互锁正反转控制线路实例分析

1.主电路分析，如图2所示，主电路为图中垂直布置的元气件和线路部分，三相接线端子U、V、W，接入三相电源对应的相线，经过电路隔离开关QS和熔断器FU，接到交流接触器的三个常开触头进线端，交流接触器三个触头出线端再接到热继电器FR的三个常闭触头进线端，最后热继电器的三个出线端接入到三相异步电动机。另外，U相、V相和W相的KM1接触器进线端分别引出三根导线经过KM2常开触头再分别接到了FR主触头的V相和U相进线，实现电源相序的对调。

2.辅助（控制）电路分析，如图所示，辅助（控制）电路为图中水平布置的元气件和线路部分，本图较为复杂，从和U相相连的交流接触器常开触头引出导线接到热继电器FR的常闭触点，常闭触点另一端分两路分别接入KM1、KM2的线圈，KM1线圈的另一端出线接到KM2的常闭，出线分两路分别接入SB2和KM1的常开，最后经过SB1常闭按钮接到接到和V相相连的交流接触器常开触头上；而KM2线圈的另一端出线接到KM1的常闭，出线分两路分别接入SB3和KM2的常开，最后经过SB1常闭按钮接到接到和V相相连的交流接触器常开触头上。

3.实现功能和保护环节分析，（1）QS1闭合，按下SB2，U相经FU、FR（95、96接点）加到KM1线圈的一端，V相经FU、SB1、SB2、KM2辅助常闭接点加到KM1线圈的另一端，KM1动作，KM1主接点闭合，U、V、W三相电源经QS1、KM1、FR加在电动机上，使电动机实现正转工作；同时KM1辅助常开接点闭合，给KM1线圈维持供电通路，从而完成自锁功能；KM1辅助常闭接点断开，切断了KM2线圈的供电通路，实现了当KM1线圈动作时KM2线圈不能动作从而完成互锁功能。按下SB1，切断了KM1线圈的供电通路，KM1主接点断开，电动机停止运转。（2）QS1闭合，按下SB3，U相经FU、FR（95、96接点）加KM2线圈的一端，V相经FU、SB1、SB3、KM1辅助常闭接点加到KM2线圈的另一端，KM2动作，KM2主接点闭合，U、V、W三相电源经QS1、KM2、FR加在电动机上，使电动机实现反转工作；同时KM2辅助常开接点闭合，给KM2线圈维持供电通路，从而完成自锁功能；KM2辅助常闭接点断开，切断了KM1线圈的供电通路，实现了当KM2线圈动作时KM1线圈不能动作从而完成互锁功能。（3）按下SB1，切断了KM1或KM2线圈的供电通路，KM1或KM2主接点断开，电动机停止运转。

4.保护环节分析，主电路由熔断器FU进行保护，而控制电路部分由熔断器FU进行保护，热继电器FR的常闭触点保护电流不过限。

5.总体检查，再按上述电路图绘制的四点特点仔细查看控制电路的电气原理图，发现其电路图完全符合绘制特点。

4 结语

对于工科的非电气专业的学生，教授电路实践操作较为困难，应掌握方法。应首先让学生理解并掌握两种图，电气控制图和电气原理图的概念，两者既有联系也有区别。其次，教会学生能采用化整为零的原则，以某一电器元件为对象，从电源开始，自上而下、自左而右逐一分析电路的接通开断关系。读图步骤从主电路分析开始，然后进行辅助（控制）电路分析，再进行实现功能和保护环节的分析，完成总体检查。最后文章中给出了两个具体的电路控制图并进行了详细的实例分析，旨在实际应用。

为深入贯彻落实《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》和《教育部财政部关于实施中国特色高水平高职学校和专业建设计划的意见》等文件精神，坚持立德树人为根本，创新人才培养模式改革，提升教学质量，柳州铁道职业技术学院在专业建设的基础上，加大课程建设与改革的力度。动力技术学院电气设备检修实训改革为“课证融通”的形式，在上实训课的同时，参加考证。更加注重学生技能训练，在实训课结束时，也考过了电工上岗证，以培养更多、更强的应用型技能人才为宗旨。

2021年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2021KY1389）。

柳州铁道职业技术学院  2022 年度校级课程思政示范课立项项目（2022-KCSZ05）。

参考文献：

[1]唐志珍，杨志友. 电工技能晋级教程[M]. 北京交通大学出版社，2012.

[2]徐国华. 电工技能实训教程[M]. 北京航空航天大学出版社，2007.

[3]张亚琼，余姗姗. 对电动机电气控制线路教学后的思考——以三相电动机电气控制线路为例[J].青春岁月，2011（18）：299-299.

[4]蔡蓓蓓.三相异步电动机正反转电气互锁控制电路的教学设计[J]. 福建电脑， 2016，32（7）：178-179.

[5]强高培.电机与电气控制线路[M]. 机械工业出版社，2008.