作者：王素粉,陈桂芳
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
电气系统组建与调试试读：
前言
本课程是在与企业建立深度合作的基础上，与企业共同开发的一门工学结合课程。
本教材是按照基于工作过程系统化的课程开发理念要求开发的一门能充分体现职业教育特点的新教材。
本教材根据机电岗位任务分析、知识与技能需要，以能力培养为重点，重构学科体系中的电气控制与PLC内容，体现了职业教育课程体系的实践性、开放性、职业性。其主要目的是培养学生的职业意识、职业能力和岗位技能。本书在内容组织和编写上有以下几个特点：（1）以“项目导向，任务驱动”的形式组织教学内容。教材以机床为载体，依据认知规律组成5个学习项目，学生通过完成设计工作任务来掌握相关知识和技能。（2）以工作过程为主线，注重职业能力培养。教材按照实际工作中对机床运动情况及控制要求的分析，编排教材内容，创建职业氛围，逐步培养学生的职业能力。（3）具有较完整的工作过程、相对应的理论知识。本书共包含5个项目、32个任务，学生通过完成每一项任务，获取相关的理论知识，循序渐进，符合认知规律，也便于自学。
本书由三门峡职业技术学院陈桂芳教授负责全书的统稿和定稿工作，项目一由王素粉编写，项目二由郭志冬编写，项目三由姚远编写，项目四由秦冲编写，项目五由徐永智编写，前言及课程标准由企业技术人员马剑伟编写。
在编写过程中，曾得到三门峡职业技术学院领导和机电工程系教师及校企合作企业的大力支持和帮助，在此一并表示感谢。
由于编者水平有限，书中难免有不妥之处，欢迎读者批评指正。
编者
2013年5月《电气系统组建与调试》课程标准
一、概述（一）课程性质《电气系统组建与调试》是一门实践性很强的课程，是根据学生毕业所从事职业的实际需要，确定学生应具备的知识能力结构所设计的，它以机床为载体，以项目形式来实施，将理论和应用技能整合在一起。本课程理论简明扼要，加强可实践内容，突出针对性、实用性和先进性等特点，能较好地满足当前高职高专教育的需要，是机电类专业的一门核心课程。（二）课程的基本理念
本课程以“工学结合、项目引导”为基本设计理念，是在与企业合作的基础上所开发的一门项目式课程，以具体工作任务为教学内容，重点是结合具体的任务使学生获取电气控制的知识。每个项目都涵盖了机床结构及运动情况分析、电气控制元器件认识、典型电气控制线路的组成、原理及安装调试的知识，最后结合PLC实现了具体任务的程序设计，能使“教、学、做”有机融合，理论实践一体化。（三）课程的设计思路
本课程以就业为导向，通过社会调研邀请行业专家对机电一体化专业所涵盖的岗位进行任务和职业能力分析，并以工作任务为引领确定本课程的结构，以职业能力为基础确定本课程的内容。教学实施通过把本课程所要求掌握的基本技能按工作过程分解成若干项目并创设工作情景，借助实训引入相关的专业知识，倡导学生“做中学”、“学中做”。
二、课程目标
课程目标包括能力目标、知识目标和情意目标三方面，以能力目标为核心。它由职业岗位分解出与课程有关的能力目标，再由能力目标确定知识目标，并根据职业特点确定情景目标。（一）能力目标（1）能够正确检测和选用常用低压电器。（2）能够正确识别和绘制电气原理图和接线图。（3）能够用PLC对控制电路进行编程。（4）能够设计简单的PLC控制系统。（二）知识目标（1）了解常用低压电器的型号和含义。（2）认识电气原理图中的符号和绘制规则。（3）掌握PLC的基本指令和功能指令。（4）掌握PLC控制系统的设计方法和步骤。（三）情意目标
培养学生的团队协作能力、认真负责的工作态度和严谨细致的工作作风，形成良好的职业素养。
三、内容标准（课程内容与要求）续表续表续表
四、实施建议（一）教学建议（1）在教学过程中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，采用项目教学，以任务引领型项目提高学生的学习兴趣。（2）本课程的教学关键是现场教学，“教”与“学”互动，教师示范，学生操作，学生提问，教师解答、指导。选用车间的设备作为教学载体，由教师讲解，示范操作，学生分组操作训练，让学生在操作过程中，了解相关的基本知识及操作技能。（3）在教学过程中，要创设工作情景，同时应加强操作训练，要紧密结合职业技能考核模块，使学生掌握电气系统的设计及调试的方法，提高学生的动手实践能力。（4）在教学过程中，对于机床电气原理图分析以挂图、多媒体、仿真等辅助教学，帮助学生理解。（5）在教学过程中，要关注本专业领域新技术、新工艺、新设备、新材料的发展趋势，更贴近生产现场。（二）考核评价建议（1）改革考核手段和方法，加强实践性教学环节的考核（如参照职业技能考试），过程考核和结果考核相结合。（2）结合课堂提问、学生作业、平时测验、实验实训、技能竞赛及考试情况，综合评定学生的学习成效。（3）应注重学生分析问题、解决实际问题能力的考核，对在学习和应用上有创新的学生应特别给予鼓励，综合评价学生能力。（三）教材编写建议（1）必须依据本课程标准编写教材。教材应充分体现任务引领、实践导向的课程设计思想。（2）以工作项目为主线设计教材结构，结合职业资格鉴定中级标准的要求，将本课程涉及的职业活动，分解成若干典型的工作任务，按完成工作任务的需要组织教材内容。（3）通过车间实训加强实践内容，强调在操作中理解与应用理论。（4）教材应以学生为本，文字表达要通俗简练，内容展现应图文并茂，重在提高学生学习的主动性和积极性。（5）教材内容应有所拓展，要充分体现新技术、新理念，更贴近本专业的发展和实际需要。（6）活动设计要具有可操作性。（四）实验实训设备配置建议（1）注重实验实训指导书和实验实训教材的开发和应用。（2）建立开放式实验实训中心。
建立开放式实验实训中心，使之具备职业技能证书考核、实验实训、现场教学的功能，将教学与培训合一，教学与实训合一，满足学生综合职业能力培养的要求。（五）课程资源开发与利用建议
1.常用课程资源的开发和利用
挂图、幻灯片、投影、录像、视听光盘、多媒体课件等资源有利于创设形象生动的学习环境，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。建议加强常用课程资源的开发，建立多媒体课程资源的数据库，努力实现跨学校的多媒体资源共享。
2.积极开发和利用网络课程资源
充分利用电子书籍、电子期刊、多媒体课程资源数据库、数字图书馆、教育网站和电子论坛等信息资源，使教学媒体从单一媒体向多种媒体转变，使教学活动从信息的单向传递向双向交换转变，使学生从单独学习向合作学习转变。
3.产学合作开发实验实训课程资源
充分利用本行业典型的生产企业的资源，加强产学合作，建立实习实训基地，满足学生的实习实训，在此过程中进行实验实训课程资源的开发。项目一 CA6140型普通车床电气控制与PLC实现项目重点（1）低压电器的结构、工作原理、型号、规格、使用方法及其在控制线路中的作用。（2）相关电气原理图、安装图的识读与安装。（3）交流电动机正反转控制线路及联锁控制线路的安装、调试。（4）相关PLC指令的功能。（5）CA6140型普通车床电气控制线路的安装与检修。（6）相关控制线路的电气原理及电气控制线路中的保护措施。（7）电力拖动控制线路常见故障及其排除方法。（8）CA6140型控制线路的PLC改造。项目分析
车床是机械加工业中应用最广泛的一种机床，约占机床总数的25%～50%。在各种车床中，应用最多的就是普通车床。普通车床主要用来车削外圆、内圆、端面和螺纹等，还可以安装钻头或铰刀等进行钻孔和铰孔等加工。
车床主要分为卧式车床、立式车床、转塔车床、单轴自动车床、多轴自动和半自动车床、仿形车床、多刀车床和各种专门化车床。在普通车床中，卧式车床应用最广泛。
一、主要结构及运动特点
CA6140型普通车床型号的含义：
CA6140型普通车床外观结构如图1-1所示。它主要由床身、主轴变速箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、丝杠和光杠等部件组成。CA6140有两种主要运动：一种是用卡盘或顶尖将被加工工件固定，用电动机拖动进行旋转运动，称为车床的主轴运动；另一种是溜板箱带动刀架直线移动，称为车床的进给运动。车床工作时绝大部分功率消耗在主轴运动上，并通过丝杠带动溜板箱进行慢速移动，使刀具进行自动切削。溜板箱的运动只消耗很小的功率。图1-1 CA6140型普通车床1-主轴箱；2-卡盘；3-刀架；4-后刀架；5-尾座；6-床身；7-光杠；8-丝杠；9-床鞍；10-底座；11-进给箱
二、电气控制要求
车床在加工各种旋转表面时必须具有切削运动和辅助运动。切削运动包括主运动和进给运动，而切削运动以外的其他运动皆为辅助运动。
根据CA6140型车床的运动情况和工艺要求，对电气控制提出如下要求。（1）主拖动电动机一般选用三相鼠笼式异步电动机，并采用机械变速。（2）为了车削螺纹，主轴要求正、反转，小型车床由电动机正、反转来实现，CA6140型车床则靠摩擦离合器来实现，电动机只作单向旋转。（3）一般情况下，中、小型车床的主轴电动机均采用直接启动。停车时为实现快速停车，一般采用机械制动或电气制动。（4）车削加工时，需要用切削液对刀具和工件进行冷却。为此，设有一台冷却泵电动机，拖动冷却泵输出冷却液。（5）冷却泵电动机与主轴电动机具有联锁关系，即冷却泵电动机应在主轴电动机启动后才可选择启动与否；而当主轴电动机停止时，冷却泵电动机立即停止。（6）为实现溜板箱的快速移动，由单独快速电动机拖动，且采用点动控制。（7）电路应有必要的保护环节、安全可靠的照明电路和信号电路。
三、项目要求
通过对CA6140型普通卧式车床运动形式及控制要求的分析，学会分析电气控制电路及排除故障，要实现以上要求，必须要学习并掌握项目中所涉及的常用低压元器件的识图及制图标准，电动机的点动、连续控制及正反转控制电路等知识，并需要学习PLC相关知识点来实现对车床的控制线路的PLC改造。任务一 相关电气控制器件的认识及原理分析
一、任务分析
为了读懂CA6140型电气原路图并对其分析，就要学习一些低压电器的相关知识。
低压电器种类很多，按操作方式可以分为手动操作方式和自动切换电器方式。手动操作方式主要是用手直接操作来进行切换，自动切换电器方式是依靠本身参数的变化或外来信号的作用来自动完成接通或分断等动作。按用途分为低压配电电器和低压控制电器两大类，低压配电电器是指正常或事故状态下接通和断开用电设备和供电电网所用的电器，低压控制电器是指电动机完成生产机械要求的启动、调速、反转和停止所用的电器。
本项目中所涉及的低压电器有按钮、刀开关、熔断器、交流接触器、热继电器等。下面对这些低压电器进行介绍。
二、知识准备
1.按钮
按钮是一种最常用的主令电器（图1-2），用于在控制电路中发布控制命令，用来切断和接通控制电路的低压开关电器。按钮开关的触点的额定电流为5A。一般情况下，不直接控制主电路，而是在控制电路中发出指令或信号去控制接触器、继电器等电器，再由接触器、继电器去控制主电路的通断、功能转换或电气联锁等。图1-2 按钮开关的外形结构与符号（1）结构、分类与型号规格
按钮开关一般由按钮帽、复位弹簧、固定触点、可动触点、外壳和支柱连杆等组成，其结构如图1-2（b）所示。
按钮一般分为常开按钮、常闭按钮和复合按钮。其电路符号如图1-2（b）所示。
常开触点（动合触点）：是指原始状态时（电器未受外力或线圈未通电），固定触点与可动触点处于分开状态的触点。未按下时，触点是断开的，按下时触点闭合接通。在控制电路中，常开按钮常用来启动电动机，也称启动按钮。
常闭触点（动断触点）：是指原始状态时（电器未受外力或线圈未通电），固定触点与可动触点处于闭合状态的触点。与常开按钮开关相反，未按下时，触点是闭合的，按下时触点断开；当手松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下复位闭合。常闭按钮常用于控制电动机停车，也称停车按钮。
复合按钮开关：将常开与常闭按钮开关组合为一体的按钮开关，即具有常闭触点和常开触点。未按下时，常闭触点是闭合的，常开触点是断开的。按下按钮时，常闭触点首先断开，常开触点后闭合；松开后，按钮开关在复位弹簧的作用下，首先将常开触点断开，继而将常闭触点闭合。复合按钮用于联锁控制电路中。
按钮的型号规格如图1-2（c）所示。（2）按钮的选用
① 根据使用场合和用途选用按钮的种类。例如，手持移动操作的应选用带有保护外壳的按钮，嵌装在操作面板上的可选用开启式按钮，为防止无关人员无操作，在重要场合应选用带钥匙操作的按钮。
② 合理选择按钮的颜色。例如，启动按钮可选择白、绿、灰或黑色，停止按钮选择红色。
2.刀开关
刀开关是一种手动配电电器。在电路中的作用是：隔离电源，以确保电路和设备维修的安全；分断负载，如不频繁地接通和分断容量不大的低压电路或直接启动小容量电动机。
刀开关是带有动触点——闸刀，并通过它与底座上的静触点——刀夹座相楔合（或分离），以接通（或分断）电路的一种开关。其中以熔断体作为动触点的，称为熔断器式刀开关，简称刀熔开关。（1）结构与型号
刀开关的种类很多，按极数划分有单极刀开关、双极刀开关和三极刀开关，其外形结构如图1-3所示。它主要由与操作手柄相连的动触点、静触点、进线及出线座组成。除了一般的刀开关之外，如图1-3（b）所示为装有熔丝的刀开关，主要对电路起保护作用。图1-3 刀开关外形结构
刀开关的型号与电气符号如图1-4所示。图1-4 刀开关的型号与电气符号（2）刀开关的主要技术参数
刀开关有两极和三极的，一般情况下两极的刀开关额定电压为250V，三极刀开关额定电压为380V，额定电流有10～100A不等，刀开关的额定电流要根据负载的额定电流来选择。
① 用于照明电路时可选用额定电压为220V或250V，额定电流等于或大于电路最大工作电流的两极开关。
② 用于电动机直接启动的时候，可以选择额定电压为380V或500V，额定电流等于或大于电动机额定电流3倍的三极开关。（3）刀开关的选用及安装主要事项
① 选用刀开关时首先根据刀开关的用途和安装位置选择合适的型号和操作方式，然后根据控制对象的类型和大小，计算出相应负载电流大小，选择相应额定电流的刀开关。
② 刀开关在安装时必须垂直安装，使闭合操作时的手柄操作方向应从下向上合，不允许平装或倒装，以防误合闸；电源进线应接在静触点一边的进线座，负载接在动触点一边的出线座；在分闸和合闸操作时，动作应迅速，使电弧尽快熄灭。
3.接触器
接触器属于控制电器，是依靠电磁吸引力与弹簧反作用力配合动作，而使触点闭合或断开的电磁开关（图1-5），主要控制对象是电动机。其具有控制容量大、工作可靠、操作频率高和便于自动化控制的特点，但本身不具备短路和过载保护，因此，常与熔断器、热继电器等配合使用。接触器分为交流和直流两类，控制对象主要是电动机、电热设备、电焊机及电容器等。图1-5 接触器的外形结构（1）交流接触器的结构
交流接触器由以下四部分组成。
① 电磁机构。电磁机构由线圈、动铁芯（衔铁）和静铁芯组成，其作用是将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触点动作，实现接通或断开电路的目的。为了减少铁芯的磁滞和涡流损耗，铁芯用硅钢片叠压铆成。线圈的额定电压分别为380V、220V、110V、36V，供使用不同电压等级的控制电路使用。
CJX系列的接触器在线圈上可方便地插接配套的阻容串联元件，以吸收线圈通、断电时产生的感生电动势，延长PLC输出端器件的寿命。
② 触点系统。包括主触点和辅助触点。主触点用于通断主电路，通常为三对常开触点。辅助触点用于控制电路，起电气联锁作用，故又称联锁触点，一般常开、常闭各两对。
③ 灭弧装置。容量在10A以上的接触器都有灭弧装置，对于小容量的接触器，常采用双断口触点灭弧、电动力灭弧、相间弧板隔弧及陶土灭弧罩灭弧。对于大容量的接触器，采用纵缝灭弧罩及栅片灭弧。
④ 其他部件。包括反作用弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、传动机构及外壳等。（2）工作原理
线圈通电后，在铁芯中产生磁通及电磁吸力。此电磁吸力克服弹簧反力使得衔铁吸合，带动触点机构动作，常闭触点打开，常开触点闭合，互锁或接通线路。线圈失电或线圈两端电压显著降低时，电磁吸力小于弹簧反力，使得衔铁释放，触点机构复位，断开线路或解除互锁。（3）交流接触器的符号与型号
交流接触器的符号及型号如图1-6所示。图1-6 交流接触器的符号及型号（4）接触器的主要技术参数
① 接触器铭牌额定电压是指主触点上的额定电压。通常用的电压等级如下。
直流接触器：110V、220V、440V、660V等。
交流接触器：127V、220V、380V、500V等。
如某负载是380V的三相感应电动机，则应选380V的交流接触器。
② 额定工作电压。
额定工作电压是与额定工作电流共同决定接触器使用条件的电压值，接触器的接通与分断能力、工作制种类以及使用类别等技术参数都与额定电压有关。
对于多相电路来说，额定电压是指电源相间电压（即线电压）。另外，接触器可以根据不同的工作制和使用类别规定许多组额定工作电压和额定电流的数值。例如，CJ10-40型交流接触器，额定电压为220V时可控制11kW的电动机，额定电压为380V时可控制20kW的电动机。
③ 额定绝缘电压。
额定绝缘电压是与介电性能试验、电气间隙和爬电距离有关的一个名义电压值，除非另有规定，额定绝缘电压是接触器的最大额定工作电压。在任何情况下，额定工作电压不得超过额定绝缘电压。
④ 额定电流。
接触器铭牌额定电流是指主触点的额定电流。通常用的电流等级如下。
直流接触器：25A，40A，60A，100A，250A，400A，600A。
交流接触器：5A，10A，20A，40A，60A，100A，150A，250A，400A，600A。
⑤ 额定工作电流。
1）主触点额定工作电流：根据额定工作电压、额定功率、额定工作制、使用类别以及外壳防护形式等所决定的保证接触器正常工作的电流值。
2）辅助触点额定工作电流：是考虑到额定工作电压、额定操作频率、使用类别以及电寿命而规定的辅助触点的电流值，一般不大于5A。（5）交流接触器的选用
① 根据被接通或分断的电流种类选择接触器的类型。
一般控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载则选用直流接触器。
② 根据被控电路中电流大小和使用类别选择接触器的额定电流。
主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。
③ 根据被控电路电压等级选择接触器的额定电压。
④ 根据控制电路的电压等级选择接触器线圈的额定电压。
吸引线圈的额定电压应与控制电路电压相一致，接触器在线圈额定电压85%及以上时应能可靠地吸合。
4.中间继电器
中间继电器实质上是一个电压线圈继电器，是用来增加控制电路中的信号数量或将信号放大的继电器。其输入信号是线圈的通电和断电，输出信号是触点的动作。它具有触点多、触点容量大、动作冷敏等特点。由于触点数量多，因此用来控制多个元件或回路。（1）工作原理及选择
中间继电器的结构及工作原理与接触器基本相同，但中间继电器的触点对数多，且没有主辅之分，各对触点允许通过的电流大小相同，多数为5A。因此，对于工作电流小于5A的电气控制线路，可用中间继电器代替接触器实施控制。JZ7系列为交流中间继电器，其外形结构如图1-7（a）所示。
JZ7系列中间继电器采用立体布置，由铁芯、衔铁、线圈、触点系统、反作用弹簧和缓冲弹簧组成。触点采用双断点桥式结构，上下两层各有4对触点，下层触点只能是动合触点，故触点系统可按8动合触点、6动合触点、2动断触点及4动合触点、4动断触点组合。继电器吸引线圈额定电压有12V、36V、110V、220、380V等。
中间继电器的选用主要依据被控制电路的电压等级、所需触点的数量、种类和容量等要求来进行。图1-7 JZ7系列中间继电器（2）型号和符号
中间继电器的型号如下。
中间继电器在电路图中的符号如图1-7（b）所示。
5.热继电器
热继电器是一种利用电流热效应原理工作的电器，它具有与电动机容许过载特性相近的反时限动作特性，主要与接触器配合使用，主要用于电气设备（主要是电动机）的过负荷、断相、三相电流不平衡运行及其他电气设备发热状态的控制。（1）热继电器的分类及型号
热继电器的形式有多种，其中金属片式热继电器应用最多。按极数划分，热继电器可分为单极、两极和三极3种，其中三极的又包括带断相保护装置的和不带断相保护装置的；按复位方式划分，有自动复位式（触点动作后能自动返回原来的位置）和手动复位式。目前常用的有国产的JR16、JR20等系列，以及国外的T系列和3UA等系列产品。
常用的JRS1系列和JR20系列热继电器的型号和含义说明如下。（2）工作原理
热继电器的结构主要由加热元件、动作机构和复位机构3大部分组成。动作系统设有温度补偿装置，保证在一定温度范围内，热继电器的动作特性基本不变。典型的热继电器结构、图形及符号如图1-8所示。
在图1-8中，主双金属片2与加热元件3串接在接触器负载（电动机电源端）的主回路中，当电动机过载时，主双金属片受热弯曲推动导板4，并通过补偿双金属片5与推杆将触点9和6（即串接在接触线圈回路的热继电器常闭触点）分开，以切断电路保护电动机，调节旋钮11是一个偏心轮，改变它的半径可以改变补偿双金属片5与导板4的接触距离，从而达到调节整定动作电流值的目的。此外，靠调节螺钉8来改变静触点7的位置，使热继电器能动作在自动复位或手动复位两种状态，调成手动复位时，在排除故障后按下手动复位按钮10才能使动触点9回复与常闭静触点6相接触的位置。
热继电器的常闭触点常串入控制回路，常开触点可接入信号回路或PLC控制时的输入接口电路。
三相异步电动机的电源或绕组断相是导致电动机过热烧毁的主要原因之一，尤其是定子绕组采用△接法的电动机必须采用三相结构带断相保护装置的热继电器实行断相保护。图1-8 热继电器外形结构及符号（3）热继电器的选用
热继电器主要用于电动机的过载保护，使用中应考虑电动机的工作环境、启动情况、负载性质等因素，具体应按以下几个方面来选择。
① 热继电器结构形式的选择：星形接法的电动机可选用两相或三相结构热继电器，三角形接法的电动机应选用带断相保护装置的三相结构热继电器。
② 热继电器的动作电流整定值一般为电动机额定电流的1.05～1.1倍。
③ 对于重复短时工作的电动机（如起重机电动机），由于电动机不断重复升温，热继电器双金属片的温升跟不上电动机绕组的温升，电动机将得不到可靠的过载保护。因此，不宜选用双金属片热继电器，而应选用过电流继电器或能反映绕组实际温度的温度继电器来进行保护。
6.熔断器
熔断器俗称保险丝，是在控制系统中主要用于短路保护的电器，使用时串联在被保护的电路中，当电路发生短路，负载电流超过额定电流许多倍时，熔体立即熔断，保护电路及用电设备不遭损坏。（1）熔断器的结构
熔断器主要由熔体（俗称熔丝）和安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成。熔体由铅、锌、银、铜及其合金制成，常做成丝状、片状或栅装。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘纸制成，在熔体熔断时兼有灭弧作用。熔断体的外形以及图形、文字符号如图1-9所示。图1-9 熔断器的外形及图形符号和文字符号（2）熔断器的分类和型号
熔断器按结构分为开启式、半封闭式和封闭式，按有无填料分为有填料式、无填料式，按用途分为工业用熔断器、保护半导体器件熔断器及自复式熔断器等。
熔断器型号说明如下。
常用的熔断器型号有RC1A、RL1、RT0、RT15、RT16（NT）、RT18等，在选用时可根据使用场合酌情选择。常用的熔断器如图1-10所示。图1-10 常用熔断器（3）熔断器的主要技术参数
① 额定电压：能保证熔断器长期正常工作的电压。若熔断器的实际工作电压大于其额定电压，熔体融化时可能发生电弧不能熄灭的危险。
② 额定电流：保证熔断器长期工作，各部件温升不超过极限允许温升所能承载的电流值。它与熔体的额定电流是两个不同的概念。熔体的额定电流：在规定工作条件下，长时间通过熔体而熔体不熔断的最大电流值。通常一个额定电流等级的熔断器可以配用若干个额定电流等级的熔体，但熔体的额定电流不能大于熔断器的额定电流值。
③ 分断能力：熔断器在规定的使用条件下，能可靠分断的最大短路电流值。通常用极限分断电流值来表示。
④ 时间—电流特性：又称保护特性，表示熔断器的熔断时间与流过熔体电流的关系。一般熔断器的时间—电流特性如图1-11所示，熔断器的熔断时间随着电流的增加而减少，即反时限保护特性。图1-11 熔断器的时间—电流特性（4）熔断器的选用
① 额定电压的选择。
熔断器的额定电压大于或等于线路的工作电压。
② 额定电流的选择。
1）若负载为纯电阻负载，熔丝电流就等于或大于负载额定电流。
2）当熔断器用于电动机的短路保护时，选用原则如下。
单台工作的电动机：
保护多台电动机时：
式中，I——熔体额定电流；Re
I——电动机额定电流；De
I——容量最大的电动机的额定电流。Dem
③ 熔断器的额定电流应大于所装熔体的额定电流。（5）熔断器的安装与使用
① 安装熔断器除保证足够的电气距离外，还应保证足够的间距，以保证拆卸、更换熔体方便。
② 安装前应检查熔断器的型号、额定电压、额定电流和额定分断能力等参数是否符合规定要求。
③ 安装熔体必须保证接触良好，不能有机械损伤。
④ 安装引线必须有足够的截面积，而且必须拧紧接线螺钉，避免接触不良。
⑤ 插入引线熔断器应垂直安装，螺旋式熔断器的电源线应接在瓷底座的下接线座上，负载线接在螺纹壳的上接线座上，这样在更换熔管时，旋出螺帽后螺纹壳上不带电，保证了操作者的安全。
⑥ 更换熔体或熔管时，必须切断电源，尤其不允许带负荷操作，以免发生电弧灼伤。
三、任务实施
1.相关工具及器材（表1-1）表1-1 工具及器材
2.操作注意事项
不允许带电安装器件或连接导线，断开电源后才能进行接线操作。通电检查和运行时必须通知指导教师，在有教师现场监护的情况下才能接通电源。
3.操作步骤（1）仔细观察刀开关、接触器、熔断器、按钮等元器件，熟悉它们的外形、结构、型号及主要技术参数的意义。（2）检查刀开关、接触器、熔断器、按钮等元器件的好坏。（3）在电路板上按照电气原理图安装器件，进行相应的配线。（4）经指导教师检查合格后进行通电操作。
4.填写任务报告
填写并提交任务报告。【拓展训练与提高】（1）电路中FU、KM、KA、FR和SB分别是什么元件的文字符号?（2）简述接触器的工作原理。（3）触点的作用是什么?触点有哪些接触形式?（4）如何选用接触器?其日常维护应注意哪些问题?（5）简述继电器的主要作用以及它与接触器的主要区别，它们各自的图形及文字符号是什么?（6）熔断器在电路中的主要作用是什么?说明其工作原理。任务二 三相异步电动机单向启停控制系统的组建与调试
一、任务分析
三相异步电动机单向启停控制系统是CA6140型车床电气系统的主要控制电路，本任务主要是对电动机点动控制电路、电动机单向连续控制电路、三相异步电动机点动与连续混合控制电路的原理分析，并通过任务实施来实现对这些电路的安装与调试。
二、知识准备
1.电气图种类及识图方法
电气图又称电气控制系统图，反映了电气控制系统中各电器元件及其连接关系。电气控制系统图中的元器件用一定的图形表示出来，按照一定的要求连接而成的，电气控制原理图在设备操作及维修过程中可起到指导作用。电气图主要包括电气原理图、电器元件布置图、电气接线图等。（1）电气原理图
电气原理图是指用国家标准规定的图形符号和文字符号代表各种元件，依据控制要求和各电器的动作原理，用线条代表导线连接起来的图形。它并不反映电器元件的大小和安装位置。
如图1-12所示是某车床的电气原理图。图1-12 某车床的电气原理图
绘制电气原理图应遵循的原则如下：
① 电气原理图一般分为主电路、控制电路和辅助电路。其中，主电路是从电源到电动机的大电流通过的电路，如图1-12的1、2、3区所示，在原理图的左边，电源电路用水平线绘制，其中的电动机及保护电器支路应垂直于电源电路画出。控制电路，一般为继电器、接触器的线圈电路，包括主令电器、继电器以及接触器的触点，如图1-12的4、5区。辅助电路包括信号电路、照明电路和保护电路。如图1-12的6、7区。控制电路和辅助电路通过的电流相对较小。各电路垂直地绘于两条水平电源线之间。不论是主电路还是辅助电路，各元件一般尽可能按照动作顺序自上而下、由左到右排列。
② 电气原理图中，所有电器元件的图形、文字符号、接线端子标记必须采用国家规定的统一标准绘制。
③ 绘制原理图时，同一个元器件的各个部分可以画在一起，但是必须用同一个符号，如出现多个同一类型的元件，可以在文字符号的后面加上数字符号，如KM1、KM2。
④ 在原理图中，所有电器按自然状态画出，所有电器中的按钮、触点均按照原始状态画出，即没有通电或者没有外力操作、触点没有动作的状态。
⑤ 应尽量减少线条数量，避免线条交叉。各导线之间有直接联系时，应在导线交叉处画实心圆点。
⑥ 在原理图上将图分成若干个图区，并标明各区电路的用途和作用。在继电器、接触器线圈下方列出触点表，说明线圈和触点的从属关系。（2）电器元件布置图
电器元件布置图表示电气设备上所有电器元件的实际位置，为电气控制设备的安装、维修提供必要的技术资料。在图中，电器元件用实线框表示，而不必按其外形形状画出；元件之间要留有备用面积，供走线和改进设计。某车床的电器元件布置图如图1-13所示。（3）电气接线图
电气接线图主要用于安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。如图1-14所示为电动机正反转电气接线图。绘制接线图的原则是：图1-13 某车床电器元件布置图图1-14 电动机正反转电气接线图
① 将各电器元件的组成部分画在一起，布置尽量符合电器的实际情况。
② 各电器元件的图形符号、文字符号及接线端子标记均与电气原理图一致。
③ 同一控制柜上的电器元件可直接相连，控制柜与外部器件相连，必须经过接线端子板，且互连线应注明规格，一般不表示实际走线。
2.电动机点动控制
点动控制是指按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转。电气设备工作时常常需要进行点动调整，如车刀与工件位置的调整，因此需要用点动控制来完成。点动正转控制线路是由按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路，电气原理图如图1-15所示。
图1-15所示点动控制线路中，组合开关QS作为电源隔离开关，熔断器FU1、FU2分别作为主电路、控制电路的短路保护，由于电动机只有点动控制，运行时间较短，主电路不需要热继电器，启动按钮SB控制接触器KM的线圈得、失电，接触器KM的主触点控制电动机M的启动与停止。
电路工作原理：先合上电源开关QS，再按下面的提示完成。
启动：按下启动按钮SB→接触器KM线圈得电→KM主触点闭合→电动机启动运行。
停止：松开按钮SB→接触器KM线圈失电→KM主触点断开→电动机M失电停转。
值得注意的是，停止使用时，应断开电源开关QS。
3.电动机单向连续控制电路
在要求电动机启动后连续运转时，采用点动正转控制线路显然是不行的。为实现连续运转，可采用如图1-16所示的接触器自锁控制电路。它与点动控制线路相比较，主电路由于电动机连续运行，因此要用热继电器进行过载保护，而在控制电路中又多串接了一个停止按钮SB1，并在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触点。电路的工作原理：先合上电源开关QS，再按下面的提示完成。图1-15 点动控制电气原理图图1-16 接触器自锁控制电路
当松开SB2时，由于KM的常开辅助触点闭合，控制电路仍然保持接通，KM线圈继续得电，电动机M实现连续运转。这种利用接触器KM本身常开辅助触点而使线圈保持得电的控制方式叫自锁。与启动按钮SB2并联起来其自锁作用的常开辅助触点称为自锁触点。
当松开SB1时，其常闭触点恢复闭合，因接触器KM的自锁触点在切断控制电路时已断开，接触自锁，SB2也是断开的，所以接触器KM不能得电，电动机M也不会工作。
电路所具有的保护环节如下。（1）短路保护。主电路和控制电路分别由熔断器FU1和FU2实现短路保护。当控制回路和主回路出现短路故障时，能迅速有效地断开电源，实现对电器和电动机的保护。（2）过载保护。由热继电器FR实现对电动机的过载保护。当电动机出现过载且超过规定时间时，热继电器双金属片过热变形，推动导板，经过传动机构，使动断辅助触点断开，从而使接触器线圈失电，电动机停转，实现过载保护。（3）欠压保护。当电源电压由于某种原因而下降时，电动机的转矩将显著下降，使电动机无法正常运转，甚至引起电动机堵转而烧毁。采用具有自锁的控制线路可避免出现这种事故。因为当电源电压低于接触线圈额定电压75%左右时，接触器就会释放，自锁触点断开，同时动合主触点也断开，使电动机断电，起到保护作用。（4）失压保护。电动机正常运转时，电压可能停电，当恢复供电时，如果电动机自行启动，很容易造成设备和人身事故。采用带自锁的控制线路后，断电时由于自锁触点已经打开，因此恢复供电时电动机不能自行启动，从而避免了事故的发生。
欠压和失压保护作用是按钮、接触器控制连续运行的控制线路的一个重要特点。
4.三相异步电动机点动与连续混合控制线路
生产设备在正常运行时，一般采取连续方式，但有的设备运行前需要先用点动调整工作状态，点动与连续混合控制线路就能实现这样的控制要求。点动与连续混合控制线路如图1-17所示，电路中使用了3个按钮，分别是启动按钮SB2、停止按钮SB1和点动控制按钮SB3。点动按钮是复合按钮，其常闭触点与接触器自锁触点串接，在按下点动按钮时，分断了自锁电路，使自锁功能不起作用。
点动与连续混合控制线路的工作原理如下。（1）连续控制图1-17 点动与连续混合控制原理图（2）点动控制
三、任务实施
1.所用工具及器材（表1-2）表1-2 工具及器材
2.注意事项
不允许带电安装器件或连接导线，断开电源后才能进行接线操作。通电检查和运行时必须通知指导教师，在有教师现场监护的情况下才能接通电源。要注意正确使用电工工具，注意人身安全。
3.操作步骤（1）仔细观察各种不同类型、规格的按钮和接触器，熟悉它们的外形、结构、型号、主要技术参数的意义和动作原理。（2）检测按钮和接触器的质量好坏，特别要注意检查接触器线圈电压是否符合控制电路的电压等级。（3）按照图1-15、图1-16和图1-17画出接线图，并根据接线图在控制板上按装元件和接线，要求各元件安装位置整齐、匀称，间距合理。（4）检查安装的线路是否符合安装及控制要求。（5）经指导教师检查合格后进行通电操作。
4.填写任务报告
填写并提交任务报告。【拓展训练与调高】（1）在电动机的主电路中既然装设有熔断器，为什么还要装设热继电器?它们各起什么作用?（2）电动机的点动控制与连续运行控制的关键控制环节是什么?其主要电路有何区别（从电动机保护的角度）?（3）什么是点动控制?试分析判断如题图1-1所示的各控制电路能否实现点动控制。题图1-1（4）设计一个具有三台电动机M1、M2、M3顺序启动、逆序停
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]