5～10 t桥式起重机控制电路教学设计中职专业课-智能设备运行与维护-装备制造大类

5～10t桥式起重机控制电路教学设计中职专业课-智能设备运行与维护-装备制造大类课题XX课时1课程基本信息核心素养目标分析二、核心素养目标分析通过5～10t桥式起重机控制电路学习，学生能分析主电路与控制电路的工作逻辑，识别常用低压电器的功能及符号；能按安全规范进行电路通电前检查与简单故障排查；培养严谨的设备操作习惯和安全防护意识，提升团队协作完成控制电路调试的能力。教学难点与重点1.教学重点

①5～10t桥式起重机主电路与控制电路的结构组成及工作原理

②常用低压电器（如接触器、继电器、限位开关）的功能符号及在电路中的作用

③电路通电前安全检查规范与常见故障排查方法

2.教学难点

①主电路与控制电路的协同逻辑分析，尤其正反转控制与限位保护联动关系

②复杂故障（如接触器不吸合、电机缺相）的系统性排查步骤

③安全操作规范在实际接线与调试中的严格应用，预防短路、触电风险教学方法与策略1.教学方法：项目导向学习结合案例研究，以课本典型故障案例为载体，引导学生分析控制电路逻辑。

2.教学活动：分组进行电路接线与调试角色扮演，模拟检修场景；设计"安全操作闯关"游戏强化规范意识。

3.教学媒体：采用PLC仿真软件动态演示电路动作过程，配合实物教具展示低压电器结构，使用PPT标注课本关键电路图。教学过程设计**导入环节（5分钟）**

1.播放桥式起重机安全事故视频片段，提问："事故原因可能是什么？"（2分钟）

2.展示5t起重机控制电路实物教具，引导学生观察主电路与控制电路的连接关系，提问："主电路与控制电路如何协同工作？"（3分钟）

**讲授新课（15分钟）**

1.**主电路分析（7分钟）**

-教师展示课本图3-1主电路图，讲解三相电源、电机、保护装置（熔断器、热继电器）的符号及功能（3分钟）

-学生分组讨论"过载保护失效的后果"，教师巡视指导（2分钟）

-教师用PLC仿真软件动态演示主电路电流路径（2分钟）

2.**控制电路分析（8分钟）**

-教师结合课本图3-2，讲解正反转控制逻辑（接触器互锁、按钮互锁）（3分钟）

-学生绘制限位开关保护电路简图，教师点评（2分钟）

-教师拆解实物接触器，演示触点动作过程（3分钟）

**巩固练习（10分钟）**

1.**分组故障排查（5分钟）**

-各组接收故障电路板（模拟接触器不吸合），按"安全检查→逻辑分析→测量验证"流程排查（3分钟）

-小组汇报故障点及解决方法，教师补充（2分钟）

2.**电路设计挑战（5分钟）**

-学生为新增限位位置设计保护电路，教师提供元件清单（2分钟）

-小组展示方案，师生互评（3分钟）

**课堂提问（10分钟）**

1.师生互动问答（贯穿教学全程）

-讲授中提问："限位开关常闭触点断开会导致什么现象？"（2分钟）

-练习中提问："如何用万用表判断接触器线圈是否短路？"（2分钟）

-总结前提问："控制电路中互锁保护的双重意义是什么？"（2分钟）

2.创新互动设计（4分钟）

-学生扮演"安全工程师"，模拟检修场景向教师汇报风险点（2分钟）

-教师设置"安全操作闯关"游戏，答对者获得安全防护贴纸（2分钟）

**总结与作业（5分钟）**

1.师生共同梳理主电路与控制电路的协同逻辑（2分钟）

2.布置作业：绘制带急停功能的完整控制电路图（3分钟）知识点梳理1.桥式起重机控制电路基本构成

①主电路：三相电源、电动机（Y接法）、总电源开关、过流保护装置（熔断器/断路器）、热继电器（FR）用于过载保护；

②控制电路：控制变压器（提供安全电压）、启动按钮（SB1）、停止按钮（SB2）、正转接触器（KM1）、反转接触器（KM2）、限位开关（SQ1/SQ2）、紧急停止按钮（SB3）；

③保护环节：零压保护（接触器自锁）、短路保护（熔断器）、过载保护（热继电器）、限位保护（限位开关常闭触点串联在控制电路中）。

2.主电路工作原理

①电源引入：三相交流电经总电源开关（QS）接入主电路；

②电机驱动：正转时KM1主触点闭合，电机正转；反转时KM2主触点闭合，电机反转；

③保护机制：热继电器FR常闭触点控制控制电路通断，过载时断开电路；熔断器FU1/FU2实现短路保护。

3.控制电路工作逻辑

①正转控制：按下SB1→KM1线圈得电→KM1主触点闭合（电机正转），KM1辅助常开触点闭合自锁；

②反转控制：按下SB2→KM2线圈得电→KM2主触点闭合（电机反转），KM2辅助常开触点闭合自锁；

③互锁保护：KM1与KM2辅助常闭触点互锁，防止同时得电导致电源短路；

④限位保护：限位开关SQ1/SQ2常闭触点串联在KM1/KM2线圈回路，碰撞断开后切断对应接触器电源；

⑤急停功能：SB3常闭触点串联在控制电路总回路，按下后立即断电。

4.低压电器功能与符号

①接触器（KM）：主触点控制主电路通断，辅助触点用于自锁/互锁；符号：线圈、主触点、常开/常闭辅助触点；

②热继电器（FR）：双金属片过载保护，常闭触点控制电路；符号：热元件、常闭触点；

③限位开关（SQ）：机械碰撞动作，常闭触点用于限位保护；符号：常开/常闭触点；

④按钮（SB）：启动（常开）、停止（常闭）、急停（蘑菇头常闭）。

5.电路通电前检查规范

①外观检查：导线连接牢固、无裸露、电器无破损；

②绝缘测试：用兆欧表测量主电路与控制电路对地绝缘电阻（≥0.5MΩ）；

③电源验证：确认控制变压器输出电压为安全电压（AC110V或220V）；

④机械联动：手动操作限位开关，验证触点动作是否正常。

6.常见故障排查步骤

①接触器不吸合：检查控制电源电压、熔断器是否熔断、停止按钮/急停按钮是否卡住、热继电器复位按钮是否按下；

②电机缺相运行：检测主电路熔断器、接触器主触点是否接触不良；

③限位失效：检查限位开关机械撞块位置、常闭触点是否粘连；

④电机过载：检查负载是否超重、热继电器整定值是否匹配。

7.安全操作要点

①操作前：穿戴绝缘手套、绝缘鞋，确认设备已断电；

②接线时：先接控制电路，后接主电路；先接零线，后接相线；

③通电时：一人操作，一人监护，使用绝缘工具；

④维修时：必须执行"停电、验电、挂警示牌、设监护人"制度。

8.电路设计拓展要求

①急停功能扩展：增加声光报警回路，急停时触发蜂鸣器与指示灯；

②多地控制：在操作台与地面控制点并联启动按钮、串联停止按钮；

③超载保护：串联电流继电器，电流超限时自动切断控制电路。

9.核心素养能力渗透

①工程思维：通过主/控制电路协同逻辑分析，培养系统化故障诊断能力；

②安全规范：将安全操作流程转化为职业行为习惯；

③团队协作：分组故障排查中强化信息共享与责任分工意识。

10.教学建议

①结合企业真实案例（如某厂起重机因限位失效导致事故），强化安全意识；

②使用PLC仿真软件动态演示互锁逻辑，降低抽象理解难度；

③设置"故障盲盒"实操训练，提升学生应急处理能力。课后作业1.电路原理分析题：

题目：简述5t桥式起重机正转启动时，主电路和控制电路的电流路径。

答案：主电路：电源→QS→FU1→KM1主触点→电机；控制电路：控制电源→SB1→KM1线圈→FR常闭触点→电源。

2.故障排查题：

题目：按下正转按钮后，接触器KM1吸合但电机不转，列出可能故障点及排查步骤。

答案：①主电路熔断器FU1熔断；②KM1主触点接触不良；③电机绕组断路。步骤：先查FU1，再测KM1主触点通断，最后测电机三相电阻。

3.安全规范题：

题目：通电前检查时发现限位开关SQ1常开触点误接为常闭触点，会导致什么后果？如何修正？

答案：后果：正转时SQ1碰撞后无法切断电路，可能引发超程事故。修正：将SQ1改为常闭触点串联在KM1线圈回路。

4.电路设计题：

题目：为起重机增加地面急停功能，设计控制电路接线方案。

答案：在控制电路总电源处串联地面急停按钮（常闭触点），按下后立即切断整个控制回路。

5.拓展应用题：

题目：若需实现"正转→限位自动切换反转"功能，需增加哪些元件？简述控制逻辑。

答案：增加时间继电器KT。逻辑：正转时SQ1动作→断开KM1→KT得电延时→接通KM2实现反转。

教学提示：题型覆盖原理分析、故障诊断、安全规范、电路设计及拓展应用，紧扣教材核心知识点，强化实操能力与安全意识培养。教学评价1.课堂评价

①提问环节：通过"互锁保护如何防止电源短路""限位开关常闭触点断开的影响"等问题，检测学生对控制逻辑的理解程度；

②观察操作：分组调试时记录学生是否按规范检查接线、是否正确使用万用表测量通断；

③随堂测试：发放5分钟简答题，如"主电路熔断器与热继电器的作用区别"，即时反馈掌握情况。

2.作业评价

①电路原理题：重点批改电流路径描述的完整性，标注"主电路缺热继电器"等典型错误；

②故障排查题：评估排查步骤的逻辑性，对"未检查控制电源电压"等遗漏处标注并示范正确流程；

③安全规范题：对"未验电即操作"等违规答案用红笔圈出，附上安全操作口诀；

④电路设计题：点评元件选型合理性，如"急停按钮应选用自锁式"等修正建议；

⑤拓展应用题：分析时间继电器逻辑链的严密性，鼓励超载保护等创新设计。

3.鼓励措施

对作业全优学生颁发"电路诊断小能手"电子证书，对进步显著者展示其故障排查案例，强化学习动力。内容逻辑关系①主电路与控制电路的协同逻辑

主电路：三相电源→总开关→熔断器→接触器主触点→电机→热继电器

控制电路：控制变压器→按钮→接触器线圈→互锁触点→限位开关→热继电器常闭触点

关键逻辑：控制电路通过接触器主触点间接控制主电路通断，实现"弱电控制强电"

②保护机制的层级关系

短路保护：熔断器（主电路）

过载保护：热继电器（主电路热元件+控制电路常闭触点）

限位保护：限位开关常闭触点串联在