电气控制教案剖析.docx

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电气控制教案剖析

《机床电气控制》教案

信息与控制系

电气教研组

电气控制备课小组

2014.3改

一点说明：

集合集体优势统一备课，个人根据学生及个人性格作调整

【课程名称】

机床电气控制技术

【课程任务】

《机床电气控制》课程是电气自动化专业的一门实用性很强的专业课程，在专业领域里扮演重要角色，是以后从事电气工程相关工作的启蒙课程。

通过本课程的学习，应使学生掌握电气控制系统的基本环节和典型机床电气控制线路，具备对基本电气控制系统的设计能力和分析能力，并有较强的实际操作能力和解决实际问题的能力，对今后从事电气工程技术工作打下良好基础。

【教学设备】

1.电气控制技术综合实训板。

2.螺丝刀、剥线钳等相关工具每生一套。

3.各类导线（硬接线、软接线、各色）充足。

【教学内容】

1.基本低压电器认识

2.电气电路图识图画图

3.基本电气控制线路

4.典型机床控制线路

【教学重点与难点】

1.低压电器工作原理及结构

2.基本电气控制线路工作原理

3.基本电气控制线路逻辑关系及关键点

4.照图正确接线，调试，迅速排除故障

5.复杂电气控制线路识图方法

【教学时间】

56学时（含考试）

【授课班级】

【授课教师】

教师授课教案

课程名称：

机床电气控制技术

班级：

电气5111,5112班

教学单元：

第一次课

电器基本概念及低压电器

教学目的：

1.掌握电器相关的基本概念。

2.掌握几种常用低压电器

教学重点：

1.电器：

概念；分类

2.常用低压电器结构及工作原理

教学难点：

低压电器结构及工作原理

教学方法：

讲述、图示、拆解安装

教学过程设计：

一.讲解理论内容

正式上课前要说明的几个问题

1、自我介绍，点名

2、纪律要求

课堂纪律：

必需不影响其他人（老师教学及其他同学学习）

考勤制度：

三次无故缺课者即取消考试资格（除非点名前已交上带有辅导员签字的请假条）

3、课程介绍

课程概况：

讲授电气设备（主要是电动机）的控制方法

课程特点：

简单+重要（少有的实用技术型课程、学位必修课）

学习方法：

睡好觉吃饱饭+课上认真听讲+课后及时复习理解逻辑关系控制规律

教材问题：

可信关系：

自己〉老师〉教材。

教材只是参考，思考了才是自己。

课时安排：

56课时理论实验结合

答疑安排：

周三晚自习或事先预约

与其他课程关系：

专业课！

主要内容：

电气控制

电气控制技术（继电接触控制）

第一节概述

一电器

1定义：

电器对电能的生产、输送、分配与应用起着控制、调节、检测和保护的作用，在电力输配电系统和电力拖动自动控制系统中应用极为广泛。

2学习掌握电器的原因：

继电器、接触器等工业电器为基础的电气控制技术具有相当重要的地位；掌握继电接触器控制技术也是学习和掌握PLC应用技术所必需的基础。

二分类

按工作电压：

高压、低压。

按动作原理：

手动、自动。

安用途：

控制、配电、主令、保护、执行。

第二节接触器

一结构和工作原理及电气符号

1结构：

一般由电磁机构、触点、灭弧装置、释放弹簧机构、支架与底座等几部分组成。

2工作原理：

根据电磁原理工作：

当电磁线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引衔铁，并带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合，两者是联动的。

当线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下降放，使触点复原，即常开触点断开，常闭触点闭合。

二分类及特点

1交流接触器：

交流接触器线圈通以交流电，主触点接通、切断交流主电路。

2直流接触器：

直流接触器线圈通以直流电流，主触点接通、切断直流主电路。

三主要技术参数：

线圈电压、主触点额定电流、主触点额定电压、辅助触点额定电流、辅助触点对数、接触器极数以及接触器的机械寿命和电寿命等。

四选择原则：

1接触器的使用类别应与负载性质相一致，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主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。

3主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。

4接触器主触点的额完工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变。

5吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致，接触器在线圈额定电压85％及以上时应能可靠地吸合。

6主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要。

二.拆装典型电器

1分发工具宣讲安全

2分发接触器讲解分拆关键点

3学生对照教材结构图及工作原理拆解对照，老师根据情况单对单辅导

思考题：

记忆电器符号，理解工作原理

教学单元：

第二次课

电器基本概念及低压电器

教学目的：

1.掌握电器相关的基本概念。

2.掌握几种常用低压电器

教学重点：

1.电器：

概念；分类

2.常用低压电器结构及工作原理

教学难点：

低压电器结构及工作原理

教学方法：

讲述、图示、拆解安装

教学过程设计：

一.讲解理论内容

第三节继电器

一继电器特性及其分类及电气符号

1原理：

主要用于控制与保护电路中作信号转换用。

具有输入电路（又称感应元件）和输出电路（又称执行元件），当感应元件中的输入量（如电流、电压、温度、压力等）变化到某一定值时继电器动作，执行元件便接通和断开控制回路。

2分类：

常用的有电流继电器、电压继电器、中间继电器、时间继电器、热继电器以及温度、压力、计数、频率继电器等等。

3特性：

继电特性曲线。

4参数：

返回系数、吸合时间、释放时间。

二电压、电流继电器及电气符号

过电流继电器、欠电流继电器、过电压继电器、欠电压继电器。

三中间继电器与固态继电器及电气符号

1中间继电器：

当电压或电流继电器触点容量不够时，可借助中间继电器来控制，用中间继电器作为执行元件，这时中间继电器被当作一级放大器用；当其他继电器或接触器触点数量不够时，可利用中间继电器来切换多条控制电路。

2固态继电器：

由固体半导体元件组成的无触点开关器件；4端有源器件；

四时间继电器及电气符号

1原理：

感应元件接受外界信号后，经过设定的延时时间才使执行部分动作的继电器。

2按延时方式分类：

通电延时型、断电延时型和带瞬动触点的通电（或断电）延时型继电器。

3按工作原理分类：

空气阻尼式、电动式和电子式等。

4

触点类型：

常开延时闭合触点、常闭延时断开触点、常开延时断开触点和常闭延时闭合触点4类。

五热继电器及电气符号

1定义：

专门用来对连续运行的电动机进行过载及断相保护，以防止电动机过热而烧毁的保护电器。

2组成：

双金属片、加热元件、动作机构、触点系统、整定调整装置及手动复位装置等组成。

3原理

4参数：

热继电器额定电流、相数、热元件额定电流、整定电流及调节范围等。

六速度继电器及电气符号

1作用：

用于转速的检测，常用在三相交流异步电动机反接制动转速过零时，自动切除反相序电源。

2组成：

转子、圆环（笼型空心绕组）和触点三部分组成。

3原理

第四节熔断器

一作用：

供电电路和电气设备的短路保护。

二组成：

由熔体和安装熔体的外壳两部分组成。

三原理及电气符号：

通过熔断器的电流超过一定数值并经过一定的时间后，电流在熔体上产生的热量使熔体某处熔化而切断电路，从而保护了电路和设备。

四特性：

保护特性曲线

五选择

第五节低压隔离器

一作用：

在电源切除后，将电路与电源明显地隔开，以保障检修人员的安全。

二类型：

低压刀开关、熔断器式刀开关和组合开关三种。

三刀开关及电气符号

四熔断器式刀开关

五组合开关

第六节低压断路器

一作用及电气符号：

用来分配电能，不频繁地起动异步电动机，对电源电路及电动机等实行保护。

功能相当于熔断器式断路器与过电流、欠电压、热继电器等的组合。

二组成：

主要由触点和灭弧装置、各种可供选择的脱扣器与操作机构、自由脱扣机构三部分组成。

三参数：

额定工作电压、壳架额定电流等级、极数、脱扣器类型及额定电流、短路分断能力等。

第七节主令电器

一概述

1定义：

用来发布命令、改变控制系统工作状态的电器。

2类型：

按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器、脚踏开关等。

二按钮及电气符号

1结构组成：

常闭触点、常开触点、桥式触点、弹簧、按钮帽。

2颜色规定

3结构型式

三行程开关及电气符号

1作用：

用于检测工作机械的位置，发出命令以控制其运动方向或行程长短。

2分类：

按外壳防护形式：

开启式、防护式及防尘式；

按动作速度：

瞬动和慢动（蠕动）；

按复位方式：

自动复位和非自动复位；

按接线方式：

螺钉式、焊接式及插入式；

按操作形式：

直杆式（柱塞式）、直杆滚轮式（滚轮柱塞式）、转臂式、方向式、叉式、铰链杠杆式等；

按用途：

一般用途行程开关、起重设备用行程开关及微动开关等。

四接近开关及电气符号

1原理：

非接触式的检测装置，当运动着的物体接近它到一定距离时，它就能发出信号，从而进行相应的操作。

2分类：

高频振荡型、霍尔效应型、电容型、超声波型等。

3参数：

动作距离、重复精度、操作频率及复位行程等。

五光电开关

1原理：

通过光的发射和接收实现非接触式位置检测装置。

2分类：

对射式和反射式。

六凸轮控制器

1作用：

用于起重设备和其他电力拖动装置，以控制电动机的起动、正反转、调速和制动。

2结构组成：

主要由手柄、定位机构、转轴、凸轮和触点组成。

3原理：

转动手柄时，转轴带动凸轮一起转动，转到某一位置时，凸轮顶动滚子，克服弹簧压力使动触点顺时针方向转动，脱离静触点而分断电路。

在转轴上叠装不同形状的凸轮，可以使若干个触点组按规定的顺序接通或分断。

七主令控制器

1作用：

由主令控制器的触点来控制接触器，再由接触器来控制电动机。

2结构组成：

与凸轮控制器相似，与控制屏相配合。

八万能转换开关

1作用及原理：

由多组相同结构的触点组件叠装而成的多回路控制电器，借助于不同形状的凸轮使其触点按一定的次序接通和分断，它能转换多种和多数量的电气控制电路。

2转换开关定位特征

3转换开关接线图

二.拆装典型电器

1分发工具宣讲安全

2分发时间继电器、热继电器、熔断器、组合开关、按钮并讲解分拆关键点

3学生对照教材结构图及工作原理拆解对照，老师根据情况单对单辅导

思考题：

记忆电器符号，理解工作原理

教学单元：

第三次课异步电动机控制系统的安装、调试及故障处理

三相交流异步电动机正转控制线路的安装与调试

教学目的：

1.掌握三相交流异步电动机正转控制线路工作原理。

2.能根据线路图正确连接三相交流异步电动机正转控制线路。

3.知道控制线路连接工艺

4.对线路出线的故障能够排除。

教学重点：

1.正确理解线路工作原理。

2.知道接线工艺,并逐步按要求接线

教学难点：

正确连接控制线路

教学方法：

讲述、分析线路图的工作原理和接线工艺要求,并进行接线实践

教学过程设计：

1.三相交流异步电动机点动与长动控制线路及原理讲解。

点动与长动控制线路

2.电气图的基本知识

一概述

1电气图：

用电气图形符号绘制的图。

是电工领域中最主要的提供信息方式，它提供的信息内容可以是功能、位置、设备制造及接线等。

2电气图的类型：

系统图与框图、电路图、接线图与接线表、功能表图、逻辑图、位置图等。

根据其所表达信息的类型和表达方式而确定。

3电气控制系统图：

根据国家电气制图标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制，表达设备电气控制系统的组成结构，工作原理及安装、调试、维修等技术要求的工程图。

4电气控制系统图种类：

电路图（电气原理图）、电气接线图、电器元件布置图。

二电气图形符号与文字符号

1电气图形符号：

由符号要素、限定符号、一般符号以及常用的非电操作控制的动作符号（如机械控制符号等），根据不同的具体器件情况组合而成。

2电气文字符号：

分为基本文字符号和辅助文字符号。

基本文字符号有单字母符号和双字母符号。

单字母符号表示电气设备、装置和元器件的大类；双字母符号由一个表示大类的单字母与另一表示器件某些特性的字母组成。

辅助文字符号用来进一步表示电气设备、装置和元器件的功能、状态和特征。

3常用电气图形符号与文字符号示例。

三电气原理图

1形式与作用：

根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式绘制的。

不按电器元件实际布置绘制，而是根据电器元件在电路中所起的作用画在不同的部位上，用于分析研究系统的组成和工作原理，并为寻找电气故障提供帮助，同时也是编制电气接线图的依据。

2组成：

主电路：

设备的驱动电路，包括从电源到用电设备的电路，是强电流通过的部分。

控制电路：

由按钮、接触器和继电器的线圈、各种电器的常开、常闭触点等组合构成的控制逻辑电路，实现所需要的控制功能，是弱电流通过的部分。

辅助信号指示电路。

保护电路。

3绘制方法

水平布置时，电源线垂直画，其他电路水平画，控制电路中的耗能元件（如接触器的线圈）画在电路的最右端。

垂直布置时，电源线水平画，其他电路垂直画，控制电路的耗能元件画在电路的最下端。

主电路采用粗实线。

控制电路和其他辅助的信号指示及保护电路采用细实线。

所有电器元件不画出实际的外形图，采用国家标准规定的图形符号和文字符号表示。

同一电器的各个部件可根据需要画在不同的地方，但必须用相同的文字符号标注。

多个同一种类的电器元件，可在文字符号后加上数字序号加以区分。

4常用器件状态表示

继电器和接触器的线圈在非激励状态。

断路器和隔离开关在断开位置。

零位操作的手动控制开关在零位状态，不带零位的手动控制开关在图中规定的位置。

机械操作开关和按钮在非工作状态或不受力状态。

保护类元器件处在设备正常工作状态，特别情况在图样上加以说明。

5标注：

元器件的数据和型号，一般用小号字体标注在电器元件符号的附近，需要标注的元器件的数量比较多时，可以采用设备表的形式统一给出。

四电器元件布置图

1作用：

用来表明电气设备上所有电器和用电设备的实际位置，是电气控制设备制造、装配、调试和维护必不可少的技术文件。

2内容：

控制柜与操作台（箱）内部布置图以及控制柜与操作台（箱）面板布置图。

3绘制方法：

控制柜与操作台（箱）等设备的外形轮廓用细实线绘出。

可见的和需要表达清楚的电器元件及设备，用粗实线绘出其简单的外形轮廓，并标明其实际的安装位置。

电器元件及设备代号必须与有关电路图和设备清单上所用的代号相一致。

五电气接线图

1作用：

表示电气设备或装置连接关系的简图，主要用于电气设备安装接线、线路检查、线路维修和故障处理。

2内容：

电气设备和电器元件的相对位置、项目代号、端子号、导线号、导线类型、导线截面积、屏蔽和导线绞合等情况。

六机床电气控制线路的布线方式

一般采用两种方式：

一种是采用板前布线（明敷），另一种是采用线槽布线（明、暗敷结合）

3.常用工具使用介绍。

4.学生采用板前布线连接点动控制电路，并通电检验;

点动电路合格后，再改接成长动控制线路，并通电检验。

思考题：

1，2，4

教学单元：

第四次课

三相交流异步电动机点动加长动控制线路的安装与调试

教学目的：

1.掌握三相交流异步电动机点动加长动控制线路工作原理。

2.根据线路图连接控制线路。

3.进一步理解掌握连线工艺要求。

4.能排除故障

教学重点：

1.理解掌握线路工作原理。

2.把原理图变为实际电路。

3.逐步掌握工艺要求

教学难点：

原理、接线及工艺，排除故障

教学方法：

讲述、讨论与实践

教学过程设计：

1.点动加长动控制电路原理讲解

2.电气控制线路常见故障讲解。

3.通过提问加深学生对原理的理解和掌握。

4.连接实际控制电路并通电检查

思考题：

画出点动加长动三相交流异步电动机控制原理图

教学单元：

第五次课

三相交流异步电动机正、反转控制线路的安装与调试

（一）

教学目的：

1.识读三相交流异步电动机按钮和接触器互锁的正、反转控制线路工作原理。

2.根据线路图连接按钮互锁的三相交流异步电动机正、反转控制线路。

3.了解控制线路检修的一般方法。

4.对线路出线的故障能正确排除。

教学重点：

1.掌握控制线路工作原理，理解互锁的意义。

2.复习相序，掌握反转的工作原理。

3.熟练接线工艺。

4.逐步熟悉常见故障的排除方法。

教学难点：

线路工作原理、接线工艺、线路调试与故障排除

教学方法：

讲述、讨论、提问，接线与通电实践

教学过程设计：

1.三相交流异步电动机按钮互锁正反转控制线路图及工作原理讲解。

2.组织学生分析、讨论电路工作原理。

3.讲解电路的调试与常见故障的排除。

4.学生分组实际连接按钮互锁的正反转控制电路，并通电检查。

思考题：

1，2，3画出按钮互锁正反转控制电路。

教学单元：

第六次课

三相交流异步电动机正、反转控制线路的安装与调试

（二）

教学目的：

1.识读三相交流异步电动机按钮和接触器双重互锁的正、反转控制线路工作原理。

2.根据线路图连接三相交流异步电动机正、反转控制线路。

3.理解控制线路检修的一般方法。

4.对线路出线的故障能正确排除。

教学重点：

1.掌握控制线路工作原理，理解双重互锁的意义。

2.相序与正反转。

3.熟练接线工艺。

4.逐步熟悉常见故障的排除方法。

教学难点：

电路的工作原理，三个正反转控制电路的优缺点比较，故障排除。

教学方法：

讲述、讨论、提问，接线与通电实践

教学过程设计：

1..三相交流异步电动机双重互锁正反转控制线路图及工作原理讲解。

2.组织学生讨论、分析电路原理及正反转各电路的优缺点

3.讲解电路的调试与常见故障的排除。

4.学生分组实际连接按钮互锁的正反转控制电路，并通电检查。

思考题：

4,5,6画出双重互锁正反转控制电路图。

教学单元：

第七次课

中期考察

教学目的：

考察学习掌握情况

教学重点：

1.电气控制原理图

2.据图接线能力

教学难点：

1.画出相关电气控制原理图

2.接线及调试

教学方法：

现场选择已学电路学生以组为单位接线

教学过程设计：

1分组

2以组为单位分工分析，并鼓励根据所学提出改进意见

3各组推荐一人讲解分享结果

4根据过程给各组打分（依据功能完成、时间、接线工艺）、各组组内评议综合给分

思考题：

感觉自己欠缺在何处？

教学单元：

第八次课

顺序控制线路的安装与调试

教学目的：

1.识读顺序控制线路的工作原理。

2.了解顺序控制种类。

3.根据线路图连接顺序控制电路。

4.正确调试顺序控制线路。

5.对线路出线的故障能识别、排除。

教学重点：

1.掌握顺序控制线路工作原理。

2.实现顺序控制的关键点。

3.熟练接线工艺。

4.逐步熟悉常见故障的排除方法

教学难点：

电路工作原理，故障排除。

教学方法：

讲述原理，再让个别学生讲述工作原理以加深理解，完成电路连接并通电检查。

教学过程设计：

1.顺序控制线路图工作原理讲解。

2.搞清楚一个顺序控制电路的原理后，在展开讲解主电路实现的顺序控制与控制电路实现的顺序控制。

3.学生分组连接一个顺序控制电路：

由控制电路实现的两个电动机顺序起，同时停。

4.接线完成后，通电检查并注意故障排除。

思考题：

1,2画出2-37所示控制电路图。

教学单元：

第九次课

Y--△降压启动控制线路的安装与调试

（一）

教学目的：

1.识读三相异步电动机Y--△降压启动控制线路的工作原理。

2.了解Y--△降压原理。

3.了解钳形电流表的使用。

4.通电试车的安全措施。

5.对线路出现的故障能正确排除。

教学重点：

1.Y--△降压原理及灯箱的连接方法

2.Y--△降压启动控制线路的工作原理。

3.识别并排除故障。

教学难点：

Y--△降压原理，灯箱的连接，故障排除

教学方法：

原理讲述、分析，图示连接，讨论。

教学过程设计：

1.按钮切换的Y--△降压启动控制电路工作原理讲解。

2.学生按小组讨论原理图特别是灯箱的接法。

3.学生按小组分工协作，完成电路的连接并通电检查。

思考题：

1。

教学单元：

第十次课

Y--△降压启动控制线路的安装与调试

（二）

教学目的：

1.识读三相异步电动机Y--△降压启动控制线路的工作原理。

2.理解Y--△降压原理。

3.掌握时间继电器的应用。

4.对线路出现的故障能正确、快速排除。

教学重点：

1.掌握控制电路的工作原理。

2.掌握时间继电器的工作特性

教学难点：

Y--△降压原理，灯箱的连接，延时触点的特性，故障排除

教学方法：

原理讲述、分析，图示连接，讨论

教学过程设计：

1.时间继电器控制的Y--△降压启动控制电路的工作原理讲解。

2.学生按小组讨论原理图，注意时间继电器的延时特性。

3.学生按小组分工协作，完成电路的连接并通电检查。

思考题：

1画出时间继电器控制的Y--△降压启动控制电路图。

教学单元：

第十一次课

电气制动控制电路

教学目的：

1.识读三相异步电动机反接制动控制线路的工作原理。

2.理解反接制动原理。

3.掌握速度继电器的应用。

4.对线路出现的故障能正确、快速排除。

教学重点：

1.掌握控制电路的工作原理。

2.掌握速度继电器的工作特性

教学难点：

反接制动原理，故障排除

教学方法：

原理讲述、分析，图示连接，讨论

教学过程设计：

1.介绍电机制动方式，主要进行速度继电器控制的反接制动控制电路的工作原理讲解。

根据情况讲解能耗制动。

2.学生按小组讨论原理图，注意速度继电器的使用。

3.学生按小组分工协作，完成电路的连接并通电检查。

思考题：

1画出速度继电器控制的反接制动控制电路。

若无速度继电器有何办法？

教学单元：

第十二次课

CA6140车床的电气控制线路

教学目的：

1.知道其结构及作用，综合使用学过知识分析电气控制原理

2.掌握几种常用低压电器

教学重点：

1.根据已学分析电气控制原理图

2.根据电气控制原理图分析并排除故障的方法

教学难点：

1.分析综合电气控制原理图

2.分析并排除故障的方法

教学方法：

讲述、分组讨论、分享讨论结果

教学过程设计：

一.讲解理论内容

电气控制线路设计（根据情况选讲）

1电气控制设计的基本要求、基本内容和设计程序（自学）

2电力拖动方案的确定

电力拖动方案是指根据给定条件（如精度、工作效率、结构、运动部件的数量、运动要求、负载性质、调速要求以及投资额等）

确定电动机

3电气控制方案的确定

电气控制方案:

实现电力拖动方案中对电动机的控制要求

3．1电气控制方案的可靠性

*电气控制方案必须具有可靠性

*设计时须注意三点：

a、实事求是b、系统尽可能简化c、利用可靠性设计方法

3．2电气控制方案的确定（相当于确定硬件形式）

（1）继电接触器控制系统---适用于工艺简单、控制元件数目少、工作程序固定情况

（2）可编程控制、微机控制---适用于工艺复杂、信号多、控制要求经常变动的情况

（3）分散控制、集中控制（计算机联网控制）---适用于大规模控制，如自动生产线

3．3控制方式的选