基于批判性思維的電氣控制電路研究

劉希村

（青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東 青島266404）

圖1 斷電延時帶直流能耗制動的Y—△啟動電路

圖1為斷電延時帶直流能耗制動的Y—△啟動電路，是維修電工中級操作技能考試的試題之一。這個電路涵蓋了三相交流異步電動機常用的Y—△降壓啟動和能耗制動控制，十分典型，電路的復(fù)雜程度適中，非常適合維修電工中級操作技能考試。就是這樣一個老電路圖，加以研究，在授課過程中跟學(xué)生分析清楚各個元器件間的關(guān)系，同時提出一些問題供學(xué)生動腦思考，也會有意外的收獲，使學(xué)生對創(chuàng)新性思維的建立、對繼電——接觸控制本職的理解和靈活運用都有很大幫助，從而引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。

1 對電路圖的分析

（1）元器件功能的認定。通過對主電路的分析，不難看出，交流接觸器KM1的功能是控制三相交流電源，KM2控制電機定子繞組的△型聯(lián)結(jié)，KM3控制電機定子繞組的Y型聯(lián)結(jié)，KM4控制能耗制動時的直流電源。

（2）電路原理分析。啟動時，合上總開關(guān)QS，按下啟動按鈕SB2，時間繼電器KT得電，常開觸頭閉合→接觸器KM3得電，主觸頭閉合→電動機接成Y型，常閉觸頭斷開→對KM2實現(xiàn)互鎖，常開觸頭閉合→KM1得電，主觸頭閉合→電動機接通三相電源Y型啟動，兩個常閉觸頭斷開→一個對KM4實現(xiàn)互鎖，另一個使KT失電，開始延時，兩個常開觸頭閉合→實現(xiàn)自鎖。

2～3s鐘后，KT延時結(jié)束，常開觸頭斷開→KM3失電，主觸頭斷開→電動機斷開Y型，常開觸頭斷開→為下次啟動做準備，常閉觸頭閉合→KM2得電，主觸頭閉合→電動機接成△型全壓運行，常閉觸頭斷開→對KM3實現(xiàn)互鎖。

制動停車時，按下停止按鈕SB1，常閉觸頭斷開→KM1、KM2失電→電動機斷開三相電源，SB1常開觸頭閉合、KM1常閉觸頭閉合→KM4得電，主觸頭閉合→電動機接上直流電源，常閉觸頭斷開→使KT不得電，常開觸頭閉合→KM3得電，主觸頭閉合→電動機繞組接成Y型開始能耗制動。

制動結(jié)束時，松開停止按鈕SB1，KM4失電→KM3失電，電動機與電源斷開。

如果停車時，輕按停止按鈕SB1不使其常開觸頭閉合，則電動機也能失電停止，但因KM4不能得電而無法實現(xiàn)能耗制動。

（3）元器件之間的聯(lián)系。這個電路的工作過程可以歸納為三個階段，Y型啟動階段、△型運行階段和能耗制動階段。通過對電路的分析，一定要讓學(xué)生搞清楚4個元器件在三個階段中的聯(lián)系，可以總結(jié)為下面3個簡單的公式：

KM3+KM1=Y型啟動階段

KM1+KM2=△型運行階段

KM4+KM3=能耗制動階段

（4）元器件之間的矛盾。①KM2和KM3的矛盾。KM2和KM3在不同時間完成電機不同的聯(lián)結(jié)方式，不能同時工作，必須互鎖，否則造成三相電源短路。②KM1和KM4的矛盾。KM1和KM4在不同時間將不同性質(zhì)的電源送入電機定子繞組，不能同時工作，必須互鎖，否則電源內(nèi)部將形成環(huán)流。

2 問題的提出

（1）主電路中熱繼電器FR熱元件的位置在電機定子繞組△型內(nèi)部和在△型外相比有什么區(qū)別？區(qū)別在于熱繼電器感受電機的電流不同，熱元件的位置在△型內(nèi)部感受電機的相電流，在△型外部感受電機的線電流。從而引起熱繼電器的整定電流不同，在△型內(nèi)部應(yīng)按照電機銘牌額定電流值進行整定，在△型外部整定電流與電機的額定值相等即可。但將熱元件設(shè)置在△型內(nèi)部實施配線時更為方便。熱元件的位置改到電機定子繞組△型外部后電路如圖2所示。

圖2 主電路將熱元件的位置改到△型外

（2）原圖中有兩個KM1的常開觸頭，是否可以合并成一個？可以合并。合并后可以減少一個觸頭，簡化電路復(fù)雜程度。合并后的效果如圖3所示。

（3）電路圖中時間繼電器KT采用了斷電延時型，能否換成通電延時型？有什么區(qū)別？可以采用斷電延時型時間繼電器。相比而言，斷電延時型更經(jīng)濟，通電延時型電路結(jié)構(gòu)更簡單。時間繼電器改為通電延時型后電路如圖4所示。

圖3 KM 1的兩個常開觸頭合并后

圖4 KT改為通電延時型后

圖5 互鎖觸頭位置改進、用KM2來進行能耗制動

（4）控制電路中，KM1對KM4、KM3對KM2的互鎖位置非常明顯，而KM4對KM1、KM2對KM3的互鎖位置卻不明顯，這是為什么？能不能改進一下？KM4的互鎖觸頭放在圖中的位置可以既能“ 鎖”KM1，又能“ 鎖”KT，而KM2的互鎖觸頭只需要“ 鎖”KM3。可以通過改變互鎖觸頭的位置，使其更明顯。接觸器互鎖觸頭位置改進后電路如圖5所示。

（5）原電路圖中電機停車時是通過KM4和KM3配合完成能耗制動的，是否可以改成KM4與KM2完成能耗制動？可以改成KM4與KM2來進行能耗制動，無論從主電路還是從控制電路來看，結(jié)構(gòu)更清晰、更合理。用KM2來完成能耗制動效果如圖5所示。

3 結(jié)語

子曰：“溫故而知新。”是對創(chuàng)新的最好詮釋。創(chuàng)新有兩種情況，一是對舊有的東西進行大刀闊斧的改造甚至全盤否定，從而創(chuàng)造出全新的東西，二是在舊有東西的基礎(chǔ)上進行改進，使之更加合理好用、煥然一新。當舊有的東西已經(jīng)不再適用，就應(yīng)當及時創(chuàng)新。新的高等教育形勢，要求老師和學(xué)生都要用創(chuàng)新性思維來面對所教和所學(xué)知識。老師要創(chuàng)新教學(xué)方法，學(xué)生要創(chuàng)新學(xué)習(xí)方法。要創(chuàng)新，首先要繼承，然后是多思考。就像我們面對一個常用的電路時，如果能多研究，多提幾個為什么，然后再把它們搞明白，那么我們對這個電路可能就有了全新的認識，更加透徹，從而就有了收獲。

但我們還要清醒的認識到，當初電路的設(shè)計人員對于電路的設(shè)計肯定考慮的非常周全。我們對電路的創(chuàng)新和改進，不是想說明改動后的電路更加優(yōu)越，而是想通過思考和探討，既搞清楚電路的原理，又揣摩設(shè)計人員的設(shè)計理念，比較不同設(shè)計方案的優(yōu)缺點，以便使學(xué)生真正理解繼電——接觸控制的實質(zhì)，建立創(chuàng)新性思維模式，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。不是為了創(chuàng)新而創(chuàng)新，而是因為需要才創(chuàng)新。