电气控制和PLC教学案

电气控制与PLC

教案

教学设计

课程全程贯穿教学做相结合的教学理论，课堂上讲解与演示相结合，“我教〃与

“你做〃相结合，在讲解、演示某一模块的根基知识和操作方法后，让学生自己做一

遍，并加以总结；在此根基上，提出进一步要求，让学生独立完成后续的调试过程，

教师再予以总结提炼，如此不断反复循环，层层递进，改“抱着走〃为“拉着走〃直

至“自己走〃，充分调动学生自主学习的积极性。

全书配有四个综合实训工程，以工程教学法为中心，主要培养自主学习能力、职

业能力、团结协作能力和创新能力。选择中小规模的实际工程工程案例作为设计任务,

全班学生分成假设干组，将自主筹划、任务分解、“教、学、做〃和总结有机结合。

在实施过程中，尽量模拟企业真实工作环境和气氛，使学生在校就感受到企业的真实

情况，体验到企业的气氛，更好地学以致用。将传统的“学生〃和“教师〃的角色转

换为企业的“员工〃与”车间主任或部门经理〃，层层负责制，让学生有企业工作的

真实情景感。

模块一常用低压电器

一、教学目标

1.知识目标：熟悉常用低压电器的构造、工作原理、用途及主要参数

2.能力目标：能正确选用、安装、检测和维修常用低压电器。

二、教学内容

1,低压电器的基本知识

2.接触器

3.继电器

4.熔断器

5.断路器

6.主令电器

三、教学重点和难点

重点：每种电器作用、构造、工作原理。

难点：保护电器和控制电器的使用

四、教学方法与手段

本模块主要介绍常用的开关电器、主令电器、接触器、继电器、断路器、熔断器

的作用、构造、工作原理、主要参数及图形符号。适合采用多媒体教学和理实一体化

教学，用实物图片来演示低压电气及其图形符号，并在课堂上展示实物，采用“演示

法〃这种形象直观的教学手段和方法，设法提高学生学习的积极性和主动性，使其对

本模块介绍的电器留下深刻的印象。

根据教学要求，突出重点，突破难点，运用行动导向教学中的案例、启发式、大

脑风暴法等教学方法，方法具体应用举例如下：

(1)了解电器的构造，如了解接触器，运用实物讲解，通过对接触器进展拆装，并

利用摄像投影图片，再要求学生把拆下的零件与图片进展对照，并说出它们的名称，

加深了印象，这样就可以快速记住接触器，基本不用死记硬背。

(2)理解电器的工作原理，取一个CJ10-20/380V的接触器，把接触器的线圈两

端加上电压，此时立刻听到“啪〃的一声，接触器衔铁被吸合，带动触点动作；一断

开电源，又“啪〃的一声，接触器触点很快复位，关键是让学生仔细观察刚刚接触器

的动作顺序，然后用贴切的话描述出接触器的动作过程，工作原理就很自然地写出来

了。

(3)掌握图形符号、文字代号，是为模块二学习控制线路打下根基，必须在课堂

内要掌握。了解电器的主要技术参数，进展对低压电器的选用，这是本章的关键点，

要求学生必须掌握的内容，也是学生解决实际问期的能力反映。

(4)实训教学一一低压电器的拆装。首先进展现场教学：组织学生到校内机加工

车间进展现场观摩，通过现场操作和观摩实际电控柜，让学生进展体验性学习，对电

控柜内的元器件外形、安装、布线及机电结合留下深刻印象，有助于学生理解本课程

的理论知识和技术应用，开阔了眼界，感受真实的职业环境。然后回到低压电器拆装

实训室，通过边讲边做、讲练结合的方式，将理论与操作有机结合。在讲练过程中，

以电气安装、检测、维修岗位技术员的角色进展情境体验。

五、学习方法

在学习本模块时，在对各种低压电气有感性认识后，应着重了解每种电气的作用、

构造和原理，并了解其常见故障及处理方法。宜采用“操作实践法〃的学习方法，在

相关实训课中稳固所学内容。

六、授课程序

通过实际工程案例（水塔供水的控制）引入相关实践性知识一一元器件介绍。

首先讲解低压电气的基本知识，然后用多媒体或实物逐个演示各种常用低压电气的

图形，演示的同时讲解其作用、构造和原理，使学生熟练掌握所将知识，最后布置作

业题使学生稳固本模块内容。

本模块安排1-2次实训（多学时安排2次），通过拆装和检测电器，熟悉接触器、

继电器的构造，了解其动作原理，掌握低压电器检测与维修。

教案

/模块一

1.低压电器的基本知识

课题授课时数3

2.接触器

1.了解低压电器的基本知识

教学目标2.能熟练掌握接触器的功能、符号、常用型号、技术参数及其

使用方法

教学重点接触器的功能、符号及其使用方法

教学难点接触器的技术参数、交流接触器的短路环

案例、启发互动式等教学方法

教学方法

理实一体化教学，边讲边做、讲练结合

教学手段多媒体课件；器件展示：接触器；现场观摩

课外作业1・1、1-4

教学过程：

案例引入：水塔供水的控制

*人工控制

1.控制原理图——从日常用电启发

2.原理与特点说明-----起讨论

提问：人工控制的缺点

*自动控制——若何实现〔大脑风暴法〕

接触器控制

*相关实践性知识——元器件介绍

一、低压电器的根基知识

但凡对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用的电

工器械均可称为电器。用于交流1200V以下、直流1500V以下电路，起通断、控制、保

护与调节等作用的电器称为低压电器。

1.低压电器的分类

1）按电器的动作性质分

①手动电器人操作发出动作指令的电器，例如刀开关、按钮等。

②自动电器不需人工直接操作，按照电的或非电的信号自动完成接通、分断电路

任务的电器，例如接触器、继电器、电磁阀等。

2）按用途分

①控制电器用于各种控制电路和控制系统的电器，例如接触器、继电器、电动机

起动器等。

②配电电器用于电能的输送和分配的电器，例如刀开关、低压断路器等。

③主令电器用于自动控制系统中发送动作指令的电器，例如按钮、转换开关等。

④保护电器用于保护电路及用电设备的电器，例如熔断器、热继电器等。

⑤执行电器用于完成某种动作或传送功能的电器，例如电磁铁、电磁离合器等。

3）按工作原理分

①电磁式电器依据电磁感应原理来工作的电器。如交直流接触器、各种电磁式继

电器等。

②非电量控制电器电器的工作是靠外力或某种非电物理量的变化而动作的电器。

如刀开关、速度继电器、压力继电器、温度继电器等。

2.电磁式电器

电磁式电器类型很多，从构造上看大都由两个基本局部组成，即：感测局部和执

行局部。1）电磁机构

电磁机构又称为磁路系统，其主要作用是将电磁能转换为机械能并带动触头动作从

而接通或断开电路。电磁机构的构造形式如图1-U

电磁机构由动铁芯（衔铁）、静铁芯和电磁线圈三局部组成，其工作原理是，当电磁

线圈通电后，线圈电流产生磁场，衔铁获但足够的电磁吸力，抑制弹簧的反作用力与静

铁芯吸合。

图1-1电磁机构的构造形式

S）、"）螺管式（「.）、（f）、（g）转动式（h）、S）直动式

还应指出，在交流电磁机构中，为防止因线圈中交流电流过零时，磁通过零，造成

衔铁抖动，需在交流电磁机构铁心的端部开槽，嵌入一个铜短路环，以消除振动，确保

衔铁的可靠吸合。

图1-2交流电磁铁的短路环图1-3触头的构造形式

1-衔铁2-铁芯3-线圈4-短路环

2）触头系统

触头是有触点电器的执行局部，通过触头的闭合、断开控制电路通、断。触头的构

造形式有桥式触头和指式触头两种。

3）灭弧系统

电弧：开关电器切断电流电路时，触头间电压大于10V,电流超过80mA时，触头间

会产生蓝色的光柱，即电弧。

电弧的危害：延长了切断故障的时间；电弧的高温能将触头烧损；高温引起电弧附

近电气绝缘材料烧坏；形成飞弧造成电源短路事故。

灭弧措施：吹弧、拉弧、长弧割短弧、多断口灭弧、利用介质灭弧、改善触头外表

材料。常采用灭弧罩、灭弧栅和磁吹灭弧装置。

图1-4灭孤装置a）双断口灭弧b）灭弧罩c）灭弧栅

二、接触器

接触器是机床电气控制系统中使用量大、涉及面广的一种低压控制电器，用来频繁

地接通和分断交直流主回路和人容量控制电路。主要控制对象是电动机，能实现远距离

控制，并具有欠（零）电压保护。

1.构造和工作原理

接触器主要由电磁系统、触头系统和灭弧装置组成，外形和构造简图如图1-5所示。

电磁系统：电磁系统包括动铁芯（衔铁）、静铁芯和电磁线圈三局部组成，其作用是

将电磁能转换成机械能，产生电磁吸力带动触头动作。

触头系统：触头又称为触点，是接触器的执行元件，用来接通或断开被控制电路。

触头的构造形式很多，按其所控制的电路可分为主触头和辅助触头。主触头用于接通或

断开主电路，允许通过较大的电流；辅助触头用于接通或断开控制电路，只能通过较小

的电流。

触头按其原始状态可分为常开触头（动合触点）和常闭触头（动断触点）。原始状态

时（即线圈未通电）断开，线圈通电后闭合的触头叫常开触头；原始状态时闭合，线圈

通电后断开的触头叫常闭触头。线圈断电后所有触头复位，即恢复到原始状态。

灭弧装置：在分断电流瞬间，触头间的气隙中会产生电弧，电弧的高温能将触头烧

损，并可能造成其它事故。因此，应采用适当措施迅速熄灭电弧。常采用灭弧罩、灭弧

栅和磁吹灭弧装置。

工作原理：接触器根据电磁工作原理，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，并带动触头动作，使常用触头断开，常开触头闭合，两

者是联动的。当电磁线圈断电时，电磁力消失，衔铁在释放弹簧的作用下释放，使触头

色原，即常开触头断开，常闭触头闭合。接触器的图形符号、文字符号如图1-5（b）所

o

翕开主触关

常

（a）（6）

图1-5接触器构造、图形、文字符号

2.交、直流接触器的特点

接触器按其主触头所控制主电路电流的种类可分为交流接触器和直流接触器。

1）交流接触器

交流接触器线圈通以交流电，主触头接通、分断交流主电路。

当交变磁通穿过铁芯时，将产生涡流和磁滞损耗，使铁芯发热。为减少铁损，铁芯

用硅钢片冲压而成。为便于散热，线圈做成短而粗的圆筒状绕在骨架上。为防止交变磁

通使衔铁产生强烈振动和噪声，交流接触器铁芯端面上都安装一个铜制的短路环。交流

接触器的灭弧装置通常采用灭弧罩和灭弧栅。

2）直流接触器

直流接触器线圈通以直流电流，主触头接通、切断直流主电路。

直流接触器铁芯中不产生涡流和磁滞损耗，所以不发热，铁芯可用整块钢制成。为

保证散热良好，通常将线圈绕制成长而薄的圆筒状。直流接触器灭弧较难，一般采用灭

弧能力较强的磁吹灭弧装置。

3.接触器型号及主要技术指标1〕型号意义

2）主要技术指标

额定电压

交流接触器：127、220、380、500V

直流接触器：110、220、440V额定电流

交流接触器；5、10、20、40、60、100、150、250、400、600A直流接触器：40、

80、100、150、250、400、600A

吸引线圈额定电压交流接触器：36、no(127)、220、380V直流接触器：24、48、

220、440V

4.接触器的使用选择原则

选择接触器时应从其工作条件出发，主要考虑以下因素：

①控制交流负载应选用交流接触器；控制直流负载选用直流接触器。

②接触器的使用类别应与负载性质相一致。

③主触头的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压。

④主触头的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流。还要注意的是接触器主触

头的额定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。

对于电动机负载可按以下经历公式计算：

KUN

式中：Ic为接触器主触点电流(A)；P、为电动机额定功率(kN)；心为电动机的额定

电压(V)；K为经历系数，一般取

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

上时才能可靠地吸合。

⑥主触头和辅助触头的数量应能满足控制系统的需要。

教案

/模块一

课题继电器授课时数3

1.能熟练陈述热继电器、电磁式继电器、时间继电器和速度

教学目标继电器的功能、符号、常用型号，掌握其使用方法

2.了解固态继电器的基本知识

教学重点热继电器、电磁式继电器、时间继电器的符号及其使用方法

教学难点时间继电器的工作原理

启发式、大脑风暴法等教学方法

教学方法

理实一体化教学，边讲边做、讲练结合

多媒体课件及模型；器件展示与演示：中间继电器、时间继

教学手段

电器；电脑、投影仪

课外作业1-2、1-3

教学过程：

三、继电器

1.电磁式继电器

1）电流继电器

电流继电器的线圈串接在被测量的电路中，以反映电路电流的变化。为了不影响电路工

作情况，电流继电器线圈匝数少，导线粗，线圈阻抗小C

电流继电器有欠电流继电器和过电流继电器两类。

在机床电气控制系统中，电流继电器主要根据主电路内的电流种类和额定电流来选择。

2）电压继电器

电压继电器的构造与电流继电器相似，不同的是电压继电器线圈为并联的电压线圈，所

以匝数多、导线细、阻抗大。

3）中间继电器

中间继电器实质上是电压继电器的一种，它的触点数多（有六对或更多），触点电流容量

大，动作灵敏。其主要用途是当其它继电器的触点数或触点容量不够时，可借助中间继电器

来扩大它们的触点数或触点容量，从而起到中间转换的作用。

电磁式继电器的图形符号一般是一样的，如图1-7所示。

圾圈管弁做点金闭翻点

图1-7电磁式继电器的图形、文字符号

2.时间继电器

时间继电器是一种用来实现触点延时接通或断开的控制电器，按其动作原理与构造不同,

可分为电磁式、空气阻尼式、电动式和晶体管式等类型，机床控制线路中应用较多的是空气

阻尼式时间继电器，目前晶体管式时间继电器也获得了愈来愈广泛的应用。

1）空气阻尼式时间继电器

2）晶体管式时间继电器

晶体管式时间继电器具有延时范围广、体积小、精度高、调节方便及寿命长等优点，所

以开展快，应用广泛。

时间继电器的图形符号如图1-9所示，文字符号为KT。

xrKT

中

图1-10时间继电器的图形符号

a）陶阳一般符号b）通电延时线Jc）断电延时线圈d）延时闭合常开叙点。延时断开常闭敲点

f）延时断开常开皴点g）延时闭合常闭皴点b）窗动常开皴点i）甯动笛闭皴点

3.热继电器

1）热继电器的构造及工作原理

热继电器是利用电流的热效应原理来保护设备，使之免受长期过载的危害，主要用于电动机

的过载保护、断相保护、三相电流不平衡运行的保护及其他电气设备发热状态的控制。

2）热继电器的使用与选择

热继电器的选择主要根据电动机的额定电流来确定热继电器的型号及热元件的额定电流

等级。

4.速度继电器

速度继电器根据电磁感应原理制成的,用于转速的检测，如用来在三相交流异步电动机反

接制动转速过零时，自动断开反相序电源。速度继电器常用于铳床和镶床的控制电路中。图

1-13为其外形、构造和符号羽。

（a）外形（b）构造（c）符号

图1-13速度继电器外形、构造和符号图

速度继电器的动作转速一般不低于120r/min,复位转速约在lOOr/min以下，工作时，允

许的转速高达1000-3600r/niin<>

速度继电器的图形符号如图图173（c）所示，文字符号为KS。

5.固态继电器

固态继电器（SolidStateRelay）简称SSR,是70年代中后期开展起来的一种新型无触

点继电器。固态继电器是具有两个输入端和两个输出端的一种四端器件，其输入与输出之间

通常采用光电耦合器隔离，并称其为全固态继电器。

图1-14所示为用固态继电器控制三相感应电动机线路图。

LIL2L3

图1-14固态继电器控制三相感应电动机

教案

/模块一

4.熔断器

课题5.低压断路器授课时数3

6.主令电器

能熟练掌握按钮、闸刀开关、铁壳开关、低压断路器、熔断器、

教学目标组合开关、万能转换开关、行程开关等低压电器的作用、型号

与参数的意义

按钮、低压断路器、熔断器、组合开关、行程开关等低压电器

教学重点

的作用和符号

教学难点低压断路器的动作原理、万能转换开关的接线

启发互动式等教学方法

教学方法

理实一体化教学，边讲边做、讲练结合

多媒体课件；器件展示：闸刀开关、铁壳开关、低压断路器、

教学手段熔断器、组合开关、万能转换开关；现场观摩行程开关的作

用

课外作业1-8、1-12

教学过程：

四、熔断器

1.构造与用途

熔断器的构造一般分成熔体座和熔体等局部。熔断器是串联连接在被保护电路中

的，当电路电流超过一定值时，熔体因发热而熔断，使电路被切断，从而起到保护作

用。熔体的热量与通过熔体电流的平方及持续通电时间成正比，当电路短路时，电流

很大，熔体急剧升温，立即熔断，当电路中电流值等于熔体额定电流时，熔体不会熔

断。所以熔断器可用于短路保护。

2.类型

3.熔断器的选择

五、低压开关和低压断路器

1.闸刀开关

1）闸刀开关的作用

闸刀开关是一种手动配电电器。主要用来隔离电源或手动接通与断开交直流电路,

也可用于不频繁的接通与分断额定电流以下的负载，如小型电动机、电炉等。

2）外型与构造

3）闸刀开关技术参数与选择

4）使用闸刀开关时的本卷须知

2.铁壳开关

铁壳开关也称封闭式负荷开关，它有安装在铸铁或钢板制成的外壳内的刀式触头

和火弧系统、熔断器以及操作机构等组成。

3.低压断路器

1）低压断路器的用途

低压断路器又称自动空气开关。分为框架式DW系列（又称万能式）和塑壳式DZ

系列（又称装置式）两大类。主要在电路正常工作条件下作为线路的不频繁接通和分

断用，并在电路发生过载、短路及失压时能自动分断电路。

2）DZ系列断路器的构造和工作原理

断路器由触头系统、灭弧室、传动机构和脱扣机构几局部组成。如图1-18所示。

图1-18DZ系列断路器构造图

3）漏电断路器

六、主令电器

自动控制系统中用于发送控制指令的电器称为主令电器。常用的主令电器有控制

按钮、行程开关、接近开关、万能开关等几种。

1.控制按钮

控制按钮通常用作短时接通或断开小电流控制电路的开关。控制按钮是由按钮帽、

复位弹簧、桥式触点和外壳等组成。通常制成具有常开触点和常闭触点的复合式构造。

2.转换开关（组合开关）和万能转换开关

1）组合开关

转换开关实质上是一种特殊刀开关，是操作手柄在与安装面平行的平面内左右转

动的刀开关。只不过一般刀开关的操作手柄是在垂宜安装面的平面内向上或向下转动,

而组合开关的操作手柄则是平行于安装面的平面内向左或向右转动而已。多用在机床

电气控制线路中，作为电源的引入开关，也可以用作不频繁地接通和断开电路、换接

电源和负载以及控制5KW以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等。

2）万能转换开关

比组合开关有更多的操作位置和触点、能够接多个电路的一种手动控制电器。由

于它的档位多、触点多，可控制多个电路，能适应复杂线路的要求，图1-24是LW12

万能转换开关外形图，它是有多组一样构造的触点叠装而成，在触头盒的上方有操作

机构。由于扭转弹簧的储能作用，操作呈现了瞬时动作的性质，故触头分断迅速，不

受操作速度的影响。

同操作位置的各对触点通断状态与触点下方或右侧对应，规定用于虚线相交位置

上的涂黑圆点表示接通，没有涂黑圆点表示断开。另一种是用触点通断状态表来表示,

表中以“+〃（或”X〃）表示触点闭合，“一〃（或无记号）表示分断。组合开关

的文字符号：SA

3.行程开关

行程开关用来反映工作机械的位置变化（行程），用以发出指令，改变电动机的工

作状态。如果，把行程开关安装在工作机械行程的终点处，以限制其行程，就称为限

位开关或终端开关。它不仅是控制电器，也是实现终端保护的保护电器。

1）直动式行程开关

2）微动开关

3）滚轮旋转式行程开关

行程开关的符号：

SQ、r0-7

a）b）

图1-27行程开关和接近开关的符号

4.接近开关

为了抑制有触点行程开关可靠性较差，使用寿命短和操作频率低的缺点，采用了无

触点式行程开关，也叫电子接近开关。接近开关外形构造多种多样，电子电路装调后

用环氧树脂密封，具有良好的防潮防腐性能。它能无接触又无压力地发出检测信号，

又具有灵敏度高，频率响应快，重复定位精度高，工作稳定可靠、使用寿命长等优点。

在自动控制系统中已获得广泛应用。

教案

/模块一

课题实训一低压电器的拆装授课时数3

1.熟悉接触器、继电器的构造，了解其动作原理

教学目标

2.了解交流接触器与继电器构造上的区别及使用方法

教学重点交流接触器的拆装

教学难点接触器在运行中产生很大噪声的原因分析

教学方法现场教学、讨论式、讲练结合、情境体验、自评互评

教学手段多媒体演示；实物操作实践

课外作业实训报告

教学过程：

一、实训要求与步骤

1.纪律要求

实验期间必须穿工作服(或学生服)、胶底鞋；注意安全、遵守实习纪律，做到有

事请假，不得无故不到或随意离开：实验过程中要保护实验器材，节约用料。

2.工艺要求

(1)检验器材质量

在不通电的情况下，用万用表或肉眼检查各元器件各触点的分合情况是否良好，

器件外部是否完整无缺；检查的螺丝是否完好，是否滑丝；检查接触器的线圈电压与

电源电压是否相符。

(2)拆装电器元件

交流接触器、中间继电器

(3)自检

①检查万用表的电阻档是否完好、表内电池能量是否充足；

②手动检查各活动部件是否灵活，固定局部是否松动，线圈阻值是否正确；

③通电检查各触点压力是否符合要求，声音是否正常；

(4)通电试验

通电前必须自检无误并征得指导教师的同意，通电时必须有指导教师在场方能进

展。在操作过程中应严格遵守操作规程以免发生意外。

3.实验报告

实验过程中应认真学习实验教材和其他参考材料，认真完成指导教师布置的作业,

实验完成后每位学生应写一份实验报告。

二、考核标准

(1)不知道电器的基本名称，每个扣5分。

(2)不了解型号的意义，每个扣2分。

(3)万用表使用不正确，每次扣5分。

(4)拆装电器元件不正确，每次扣5分。

(5)通电试验不成功，扣10分。

(6)答复以下问题时，错一处，扣5分。

(7)不遵守安全文明生产规章，每次扣5分。

教学设计

模块二控制电路基本环节

一、教学目标

1.知识目标：熟悉电气原理图画法规则和读图法；熟练掌握机床控制电路的基

本环节

2.能力目标：能正确绘制和阅读电气控制系统图；具有不太复杂的电气控制线

路分析和安装接线能力

二、教学内容

1.电气控制系统图的基本知识

2.三相异步电动机全压起动控制

3.三相异步电动机降压起动控制

4.三相异步电动机的制动控制线路

5.其他典型控制环节

6.电动机控制的保护环节

三、教学重点和难点

重点：各种电动机的起动、正反、制动等控制线路

难点：画出各种控制线路，并分析线路的工作原理

四、教学方法与手段

本模块内容主要是各种电动机的起动、制动等控制线路，理论性较强，基本概

念多且抽象难懂，信息量大，适合采用多媒体教学和示教板演示教学。采用启发互动

式教学方法，启迪学生的思维，训练思维技巧，在授课的过程中，应注意深入浅出，

设法提高学生学习的积极性。综合实训工程采用工程驱动法。

对本模块内容我们要求学生熟练掌握三相异步电动机的基本控制线路，并且做

到快速默画出控制线路，为什么提出这样的要求?答案很简单，如漂亮的积木，小小

的，形状各异，很不起眼，但根据不同的积木进展组合，可以搭出非常漂亮的枳木图

案，同样，教师提出这样的要求，便于学生掌握方法，一张不管简单还是复杂的电路

原理图，都是由一个一个既简单又最基本的控制线路组合而成；另一目的就是教学

生学会设计，并且把三相异步电动机控制线路的设计若何自然地融入日常的教学中O

教学方法具体应用举例如下：

(1)掌握控制线路的分析。从简单到复杂，逐步深入，如分析具有自锁正转控制

线路。先引入点控制线路，然后由学生讨论，为什么会出现不连续的原因？关键在于

没有给接触器线圈以持续通电的时机。所以解决的方法是在按钮两端并联辅助触点抑

制了点动控制，但控制线路又出现了不能停车的现象，因此必须要参加停顿按钮。控

制功能满足了要求，再让学生去思考电路是否已经好了，稍后提示从加强保护功能角

度出发考虑问题。短路保护、过载保护、欠压、失压保护是否齐全了，连续运转的电

动机需要过载保护，所以控制线路还要加人热继电器，问题到此解决好了。这样的讲

法，一是起到承上启下的作用，二是启发学生若何去开发设计的思路，挖掘学生的潜

能，把“设计〃这个学生认为不可能做到的难题融人了平时的教学之中，并且教师还

可以采用压缩的方法，把基本的控制线路进展归纳，使得学生不用花费很多的时间

去记忆各个独立的控制线路。当第二章节的控制线路内容讲解好了，学生对设计也有

一个深层次的了解，教师的关键任务是教会学生的设计思路，慢慢地培养学生的设计

能力。

(2)工作原理分析。若何解决工作原理分析，突破“死记硬背〃。例如，正转控

制线路原理的分析。方法是按图装接线路，这样通过实物操作按钮，观察到接触器的

动作，电动机的真正转动，教师只要稍加引导就很快掌握了工作原理。因为启动时，

首先是按下启动按钮，接触器得电吸合，带动触点动作，主触头与自锁触头同时闭合,

最后使电动机转动。松开按钮，接触器仍然吸合电动机持续运转(注：此时断开自锁

触点一端引线，就可以看到点动，让学生体会点动与自锁的区别基本所在)。按下

停顿按钮，接触器线圈断电，主触头断开，自锁触点断开，电动机停顿转动。根据刚

刚看到的现象或结合电原理图用同样分析方法说出工作原理，用少量的文字和箭头把

它描述出来，控制线路的工作原理很快即写出来。

(3)若何培养学生的设计能力。例如三相异步电动机的正反转控制线路，设计步

骤如下：第一，画出一个正转控制线路。第二，再画一个正转控制线路。第三，利用

三相异步电动机反转控制原理，只要改变三相电源中的任意两相相序，电动机即可实

现反转。在主电路接线时，只要对U相与W相的连线做小小的变动，就成功地完成了

正反转控制线路。第四，此时教师可以提出问题，电路设计好了吗？学生可以自由组

合讨论，可能会有学生提出，两个按钮同时按下时，主电路出现短路，自然地引入连

锁的触点。如果有学生说“加上常闭触点〃，注意此时教师可以反问学生为什么用常

闭触点，并讲出道理来，以便了解学生是真正懂了，还是从书上搬过来的。

(4)综合实训工程教学。采用工程教学法：选择中小规模的实际工程工程案“水

塔供水的控制〃作为设计任务，教师作为一个组，全班学生分成假设干组，将自主筹

划、任务分解、“教、学、做〃和总结有机结合。在实施过程中，尽量模拟企业真实

工作环境和气氛，使学生在校就感受到企、他的真实情况，体验到企业的气氛，更好地

学以致用。将传统的“学生〃和”教师〃的角色转换为制造水塔供水控制设备企业的

“员工〃与“车间主任或部门经理〃，层层负责制，让学生有企业工作的真实情景感。

五、学习方法

由于本模块文字内容多，电路图多，需要理解和记忆的知识点也多，因此在学习

本章时应提前做好预习，对每一个知识点首先获得感性认识，这样在听课的过程中就

不会感到吃力。课后还要及时复习，仔细阅读所讲过的概念和原理，加深对抽象概念

的理解，再通过课后作业稳固本章学习内容。以到达对一些基本环节熟记，会画，

会接线、会分析电路的工作原理之目的。

六、授课程序

通过实际工程案例(水塔自动供水控制)引入相关性知识。由电动机的起动控制

讲起，再介绍各种电动机的起动方法及各种起动方法的使用场合和特点；然后讲述电

动机的制动控制，介绍各种电动机的制动方法及各种制动方法的使用场合和特点，讲

述电动机的各种控制原则、特点和使用场合；随后讲述电动机常用的保护环节；课后

布置作业题使学生稳固本章内容。在学习本模块课题2、3、4后，各安排1次实训

最后完成1个综合实训工程。

教案

，模块二

1.电气系统图的基本知识

课题授课时数2

2.三相异步电动机的全压起动控制

1.了解电气系统图的基本知识

教学目标

2.能够熟练分析电动机的起保停线路、正反转控制线路

1.点动、自锁、互锁控制的作用

教学重点

2.正反转控制线路的工作原理

教学难点带双重互锁正反转控制线路的工作原理

教学方法案例、启发互动式、大脑风暴法等教学方法

教学手段多媒体课件及模型；示教板演示；电脑、投影仪

课外作业2・1、2-2

教学过程：

一、电气控制系统图的基本知识

电气控制系统图有三类：电气原理图、电器元件布置图和电气安装接线图。

1.图形、文字符号

1）图形符号

图形符号通常用于图样或其它文件，用以表示一个设备或概念的图形、标记或字符。

2）文字符号

3）主电路各接点标记

2.电气原理图的画法规则

3.电气元件布置图

4.电气安装接线图

二、三相异步电动机全压起动

1.单向旋转控制电路

1）点动正转控制线路

点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。如图

2-4所示。

起动：按下起动按钮SB-接触器KM线圈得电一KM主触头闭合一电动机M起动运行。

停顿：松开按钮SB一接触器KM线圈失电一KM主触头断开一电动机M失电停转,

停顿使用时：断开电源开关QS。

2）接触器自锁正转控制线路

图2-4点动正转控制电路

线路的工作原理如下：先合上电源开关Q。

起动：按下起动按钮

KM京开触头闭合---1

卜电动机M起动连续运行

KM主触头闭合——I

与起动按钮SB1并联起:自锁作用的常开触头叫自锁触头（也称自保触头）。

停顿：按下停顿按钮

—•KM自锁触头分断—।

SB2一一KM主触头分断->电动机M断电停转

—线圈失电一

电路的保护环节：短路保护;过载保护;失压和欠压保护

4）连续与点动混合控制的正转控制电路

2.可逆旋转控制电路

各种生产机械常常要求具有上、下、左、右、前、后等相反方向的运动，这就要求电动

机能够实现可逆运行。三相交流电动机可借助正、反向接触器改变定子绕组相序来实现。为

防止正、反向接触器同时通电造成电源相间短路故障，正反向接触器之间需要有一种制约关

系一互锁，保证它们不能同时工作。图2-7给出了两种可逆控制线路。

图2-71a）是电动机“正—停—反〃可逆控制线路，利用两个接触器的常闭触头KM1

和KM2相互制约，即当一个接触器通电时，利用其申联在对方接触器的线圈电路中的常闭

触头的断开来锁住对方线圈电路。这种利用两个接触器的常闭辅助触头互相控制的方法称为

“互锁〃，起互锁作用的两对触头称为互锁触头。这种只有接触器互锁的可逆控制线路在正

转运行时，要想反转必先停车，否则不能反转，因此叫依“正一停一反〃控制线路。

图2-7（b）是电动机“正一反一停〃控制线路，采用两只复合按钮实现。在这个线路中，

正转起动按钮SB2的常开触点用来使正转接触器KM1的线圈瞬时通电，其常闭触头则串联

在反转接触器KM2线圈的电路中，用来锁住KM2。反转起动按钮SB3也按SB2的道理同

样安排，当按下SB2或SB3时，首先是常闭触头断开，然后才是常开触头闭合。这样在需

要改变电动机运动方向时，就不必按SB1停顿按钮了，可直接操作正反转按钮即能实现电

动机可逆运转。这个线路既有接触器互锁，又有按钮互锁，叫做具有双重互锁的可逆控制线

路，为机床电气控制系统所常用。

教案

・模块二

实训二电动机单向起动线路的接线

课题授课时数2

与排故

1.学习异步电动机基本控制电路的连接

教学目标2.加深对点动和自锁控制特点的理解

3.初步掌握由电气原理图变换成安装图的能力

教学重点掌握由电气原理图变换成安装图的能力

教学难点由电气原理图变换成安装图

教学方法讨论式、讲练结合、情境体验、自评互评

教学手段多媒体课件演示;实操接线

课外作业实训报告

教学过程：

一、实训电路

三相异步电动机的点动和自锁控制

二、实训步骤

1.熟悉各种电器设备和控制电器排列顺序，记录所用电器规格、型号。

2.将电动机接成△形，按图a)连接主电路。

3.点动控制。

(1)按图b)连接点动控制电路。

(2)按原理图逐点检查接线，经实验指导教师同意方可送电试车。

(3)合上QS,按下按钮SB,接触器吸合，电动机起动并运转。松开SB,电机停

转。

(4)上述动作无误后，反复按SB几次，观察线路工作情况。

(5)操作完毕，断开QS。

4.自锁控制。

(1)按图c)连接自锁控制电路。

(2)按原理图逐点检查接线，经实验指导教师同意方可送电试车。

(3)合上QS,按下起动按钮SB2,接触器吸合，电动机起动并连线续运转。

(4)按SB1,电机停转。

(5)实训完毕,关电源，拆线。

注意：假设线路工作有问题应首先切断开关QS,再进展检查，排除故障前方可继

续试验。

三、思考题与小结

1.电路中自锁点起什么作用

2.试车时发现一接通电路，电动机即正常运转，分析其原因(经查主电路接线正

确）。

3.热继电器的整定值调节的原则是什么

4.写出本次实验收获和体会。

教案

・模块二

课题3.三相异步电动机降压起动控制授课时数2

1.掌握三相笼型异步电动机常用的减压起动方法和特点

教学目标

2.能够熟练分析电动机常用的减压起动控制线路

教学重点星形一三角形(Y一△)降压起动

教学难点星形一三角形(Y-A)降压起动控制的原理

启发互动式、大脑风暴法等教学方法

教学方法

边讲边做、讲练结合

教学手段多媒体课件；示教板演示

课外作业2-4、2-7

教学过程：

三、异步电动机降压起动控制

通常规定：电源容量在180kVA以上，电动机容量在7kW以下的三相异步电动机

可采用直接起动。

1.定子绕组串电阻〔电抗〕起动控制线路

1）手动切除电阻控制电路

图2-8手动切除电阻控制电路

2）降压自动起动控制线路

电路的工作原理为：合上电源开关QS,按下起动按钮SB2,KM1得电并自锁，电动

机定子绕组串入电阻R降压起动，同时KT得电，经延时后KT常开触头闭合，KM2得电

主触头将起动电阻R短接，电动机进入全压正常运行。

图2-9自动起动控制线路

2.星形一一三角形降压起动控制线路

星形一一三角形(Y-A)降压起动是指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以

降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改接成三角形，使电

动机全压运行。丫一△起动只能用于正常运行时为△形接法的电动机。

1)按钮、接触器控制Y一△降压起动控制线路

图2T0(a)为按钮、接触器控制Y一△降压起动控制线路。线路的工作原理为：

按下起动按钮SB2,KMRKM2得电吸合，KM1自锁，电动机星形起动，待电动机转速接

近额定转速时，按下SB3,KM2断电、KM3得电并自锁，电动机转换成三角形全压运行。

2)时间继电器控制Y一△降压起动控制线路

图2-10(b)为时间继电器自动控制Y一△降压起动控制线路，电路的工作原理为:

按下起动按钮SB2,KMKKM2得电吸合，电动机星形起动，同时KT也得电，经延时后

时间继电器K常闭触头翻开，使得KM2断电，常开触头闭合，使得KM3得电闭合并自

锁，电动机由星形切换成三角形正常运行。

教案

・模块二

实训三三相异步电动机的正、反转

课题授课时数4

控制

1.熟悉并掌握电动机可逆旋转线路的连接

教学目标2.理解可逆控制线路电气、机械互锁原理

3.掌握可逆运行线路常见故障的排除方法

教学重点电动机可逆旋转线路的连接

教学难点可逆运行线路常见故障的排除方法

教学方法互动式、讲练结合、情境体验、自评互评

教学手段多媒体课件；实物操作实践

课外作业实训报告

教学过程：

一、实训电路

三相异步电动机可逆运转控制线路

二、实训步骤

1.检查各电的型号、规格是否符合实训要求。

2.按图连接电路，注意接触器与按钮触头间自锁互锁连线是否正确。

3.自查无误并经指导教师检查后，通电实验，合上电源开关QS。

4.电动机正、反转运行：分别按下开关按钮SB2、SB3,观察电动机是否作正反转

运行。

5.电气、机械互锁控制验证：同时按下按钮SB2、SB3,接触器KM1、KM2均不得

电，电动机不转；按下正转按钮SB2,电机正转运行；然后直接按反转按钮SB3,电机

立即从正转运转到反向运转。

6.失压与欠压保护

按下起动按钮SB2或SB3,电机起动后，断开电源，模拟电动机失压状态：随后，

再接通电源，但不按起动按钮，观察电动机能否自行起动。

7.过载保护

翻开热继电器的后盖，当电动机起动后，人为拨动双金属片模拟电动机过载情况,

观察电机、电器动作情况。

8.实践过程中出现不正常现象时，应立即切断开关QS,记录故障现象，分析故障

产生原因并排除故障，再重新上述实验。本人解决不了时，再请指导教师一起分析解

决。

9.实验完毕，断开电源，拆线，整理电气设备等。

三、思考题与小结

1.在实验电路中，按SB2（或SB3）电动机正常起动运行，假设很轻按一下SB3

:或SB2）电动机运行有什么变化为什么

2.实验中发现按下SB2、SB3,电机旋转方向不变，分析故障原因

教案

・模块二

课题4.三相异步电动机制动控制授课时数2

教学目标能分析电机能耗制动和反接制动控制线路原理

教学重点机床电机能耗制动和反接制动控制线路原理

教学难点时间原则控制的单向能耗制动控制线路的工作原理

启发互动式

教学方法

理实一体化教学，边讲边做、讲练结合

教学手段多媒体课件及模型；示教板演示

课外作业2-5

教学过程：

四、三相异步电动机的制动控制线路

1.耗制动控制线路

能耗制动是电动机脱离三相交流电源后，结定子绕组加一直流电源，以产生静止

磁场，起阻止旋转的作用，到达制动的目的。图2-11是时间原则控制的单向能耗制动

控制线路。

图2-11时间原则控制的单向能耗制动控制线路

2.反接制动控制线路

反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场,

因而产生制动转矩的制动方法。图2T2为电动机单向反接制动控制线路。

图2-12单向反接制动控制线路

教案

・模块二

实训四三相异步电动机的能耗制动

课题授课时数4

控制

熟悉三相异步电动机能耗制动控制电路的工作原理、接线方

教学目标

法、调试及故障排除的技能

教学重点能耗制动控制电路的接线、调试及故障排除的技能

教学难点能耗制动控制电路的工作原理及故障排除

教学方法探究式、讲练结合、情境体验、自评互评

教学手段多媒体;实物操作实践

课外作业实训报告

教学过程：

一、实训电路

电机能耗制动电气控制线路（时间原则）

二、实训步骤

1.用万用表检测时间继电器的通电延时动作的常开、常闭触头的接点。

2.按图接线。

确定好实验板上2个接触器KM1、KM2的位置，然后自上而下按各支路接线。检查

控制回路，注意各节点连线，尤其注意节点连线较多时是否有错漏。

3.调整滑线变阻器R的值，以改变电动机两绕组间的直流电压的大小。经指导教

师检查后合上电源开关通电试车。

4.操作起动按钮SB2,观察电动机起动。

5.操作停顿按钮SB1,观察电动机能耗制动情况。

6.在实验过程中假设出现异常现象，切断电源，记录下故障现象，分析并排除故

障，然后在通电实验。

7.实验完毕，断开电源，拆线，整理电气设备等。

三、思考题与小结

1.能耗制动控制电路有何优点和缺点，适用于什么情况

2.转子问路制动电阻的大小对制动效果有何影响

3.总结实验中出现的异常现象，写出本次实验的收获和体会

教案

・模块二

课题5.其他典型控制环节授课时数2

1.能对多地控制、顺序连锁控制、自动往复控制电路等典型控

教学目标制环节进展分析

2.初步具有简单控制环节的诉计能力

多地控制、顺序连锁控制、自动往复控制电路等典型控制环节

教学重点

的应用

教学难点自动往复控制电路的原理分析

教学方法案例、启发互动式、大脑风暴法等教学方法

教学手段多媒体课件;示教板演示

课外作业2-8

教学过程:

五、其他典型控制环节1.多地控制线路

能在两地或多地控制同一台电动机的控制方式叫电动机的多地控制。在大型生产设备上,

为使操作人员在不同方位均能进展起停操作，常常要求组成多地控制线路。

2.连锁控制

连锁控制的应用是很广泛的。电动机控制的基本环节中已介绍了自锁控制、互锁控制、

正常工作与点动的连锁控制。但凡生产线上某些环节或一台设备的某些部件之间具有互相制

约或互相配合的控制，均称为连锁控制。下面再介绍实现按顺序工作时的连锁控制C

图2・14为两台电动机的连锁控制线路。图2-14(a)是顺序起动、同时停顿或单独停顿

M2控制线路。在这个控制线路中，只有KM1线圈通电后，其串入KM2线圈电路中的常开触

头KM1闭合，才使KM2线图有通电的可能。图2-14(b)是顺序起动、逆序停顿控制线路。

停车时，必须按SB3按钮，断开KM2线圈电路，使并联在按钮SB1下的常开触头KM2断

开后，再按SB1才能使KM1线圈断电。

(a)(b)

图2-14两台电动机的连锁控制线路

思考：若何通过主电路实现顺序控制

3.自动往复控制电路

有些生产机械，如万能铳床，要求工作台在一定距离内能自动往返，而自动往返通常是

利用行程开关控制电动机的正反转来实现工作台的自动往返运动。工作台自动往返运动示意

图如图2T5所示。

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1

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SQ4SQ两端限位行程开关昱显

图2T5工作台自动往返运动示意图

图2T6为工作台自动往返行程控制线路，工作过程如下：按下起动按钮SB2,KM1得电

并自锁，电动机正转工作台向左移动，当到达左移预定位置后，挡铁B压下SQ2,SQ2常闭触

头翻开使KM1断电，SQ2常开触头闭合使KM2得电，电动机由正转变为反转，工作台向右移

须。当到达右移预定位置后，挡铁A压下SQ1,使KM2断电，KM1得电，电动机由反转变为正

转，工作台向左移动。如此周而复始地自动往返工作。当按下停顿按钮SB1时，电动机停转,

工作台停顿移动。假设因行程开关SQ1、SQ2失灵，则由极限保护行程开关SQ3、SQ4实现保

护，防止运动部件因超出极限位置而发生事故。

教案

・模块二

课题综合工程一:水塔供水控制授课时数4

1.水塔自动控制的设计与分析

训练内容2.水塔自动控制线路的安装接线

3.水塔自动控制线路的故障检测

1.认识实训所用的电器的的功能、符号、常用型号，掌握其

使用方法

训练目标

2.能熟练进展水塔自动控制线路的接线及线路的通电试车

3.掌握线路的基本检测方法

教学重点水塔自动控制线路的安装接线与故障检测

教学难点分析水塔自动控制原理

教学方法工程驱动法、讲练结合、情境体验、自评互评

教学手段多媒体课件及模型；实物操作实践

课外作业工程报告

［教学设计思路］

1.准备阶段：将整个班级分为假设干个工程小组，每组选出一名“工程

经理〃，由工程经理负责组织小组成员讨论工程要求，落实工程分工并实施，

形成教师、工程经理、小组成员的三级管理体制。描述真实的工程案例，提

出案例的问题

2.展开阶段：提出工作任务，明确工程完成的进度时间表；要求小组3

对该组工程实施过程做详细记录，如人员分工，具体进度安排，出现的问题

问题解决的方法等；教师跟踪每组的学习情况，参与讨论，及时进展技术?

巧的辅导，协调小组中出现的分歧；鼓励学生大胆进展创新思维，对学生，

出现的“主见〃给予充分肯定。各组将设计好的控制系统拿到实训室进展二

装调试，看能否到达预期效果。

3.完毕阶段：教师要及时对完成的一个个阶段性小工程进展总结与回忆

对学生的表现进展当堂认可，然后就主要问题进展集中解决。最后作出学:

评价：评定从两方面入手，即结果性评价和过程性评价。结果性评价主要J

考察学生是否到达了学习目标，过程性评价主要是考察学生的学习能力、t

作能力、工作态度。

教学设计：

一、工作任务一真实的工程案例

1.问题的提出（任务描述）：水塔的作用是通过水泵把地下水抽压到塔顶的水者

内储存，以保证供水系统有一定的压力（一定的水位）。如以以下图。

水位拄制系统

2.问题的解决方案

水泵通常采用笼型三相交流异步电动机拖动。所