任务1 三相异步电动机单向运行控制线路的安装与检修
一、工作任务
（一）任务要求
根据三相异步电动机单向运行控制线路的电气原理图，进行实际控制电路安装和调试。
（二）任务目标
1.能力目标
（1）能看懂继电接触电气控制电路的常用电气图纸。
（2）能根据给定的控制电路图进行实际电路的装接。
（3）初步掌握根据电机的容量和控制要求设计控制电路、选择电气元件的方法，并完成元件的装接。
（4）掌握常用电气控制线路的调试和维修方法。
2.知识目标
（1）熟悉常用电气控制图纸的作用、绘制原则和读图方法。
（2）掌握三相异步电动机单向转动控制电路的控制原理。
（3）了解控制电路设计的基本方法。
二、相关知识
（一）低压电器基础知识
1.低压电器的定义
低压电器是指在交流1200V、直流1500V以下的电路内起通断、保护控制或调节作用的电器。
2.低压电器的分类
低压电器种类繁多，分类方法有很多种。
（1）按操作方式可分为：手控电器（刀开关、按钮开关、转换开关等）、自控电器（接触器、低压断路器、继电器等）。
（2）按用途可分为：低压配电电器（刀开关、低压断路器、熔断器等）、低压控制电器（转换开关、按钮、接触器、继电器、电磁阀、热继电器、熔断器）、低压保护电器（熔断器、热继电器、电压继电器、电流继电器等）、低压主令电器（按钮、主令开关、行程开关、主令控制器、转换开关等）、低压执行电器（电磁铁、电磁离合器等）。
（3）按种类可分为：刀开关、刀形转换开关、熔断器、低压断路器、接触器、继电器、主令电器和自动开关等。
（4）按电器的工作条件可分为：一般用途低压电器、牵引低压电器、矿用低压电器、航空低压电器及船用低压电器等。
3.低压电器的基本结构
低压电器在结构上一般都有两个基本部分：一个是感受部分，它感受外界输入的信号，并通过转换、放大与判断，作出有规律的反应，使执行部分动作，输出相应的指令，实现控制的目的。在自控电器中，感受部分大多由电磁机构组成，在手控电器中，感受部分通常为操作手柄等；另一个是执行部分，它根据指令进行电路的接通或切断，如触点连同灭弧系统。
4.低压电器的型号含义
我国低压电器型号是按产品种类编制的，产品型号采用汉语拼音字母和阿拉伯数字组合表示，其组合方式如图1-1-1所示。
图1-1-1 低压电器型号含义
（二）低压配电电器
1.熔断器：熔断器俗称保险丝，是一种最简单有效的保护电器。使用时串联在被保护的电路中，当电路发生短路故障，通过熔断器的电流达到或超过某一规定值时，以其自身产生的热量使熔体熔断，从而自动分断电路，起到保护作用。
（1）熔断器的结构
熔断器主要由熔体（俗称熔丝）、安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成。熔体由铅、锡、锌、银、铜及其合金制成，常做成丝状、片状或栅状。熔管是装熔体的外壳，由陶瓷、绝缘纸制成，在熔体熔断时兼有熄灭电弧（简称灭弧）的作用。
（2）熔断器的种类与型号
熔断器按结构形式分为瓷插式、螺旋式、无填料封闭管式、有填料封闭管式、自动恢复式等几类。特点及用途见表1-1-1所示，外形结构及图形符号如图1-1-2。
表1-1-1 熔断器特点及用途
图1-1-2 熔断器外形结构及图形符号
RC1A系列瓷插式熔断器结构简单，由熔断器瓷底座和瓷盖两部分组成。熔丝用螺钉固定在瓷盖内的铜闸片上，使用时将瓷盖插入底座，拔下瓷盖便可更换熔丝。由于该熔断器使用方便、价格低廉因而应用广泛。RC1A系列熔断器主要用于交流380V及以下的电路末端作线路和用电设备的短路保护，在照明线路中还可起过载保护作用。RC1A系列熔断器额定电流为5～200A，但极限分断能力较差。由于该熔断器为半封闭结构，熔丝熔断时有声光现象，对易燃易爆的工作场合应禁止使用。
RL1系列螺旋式熔断器由瓷帽、瓷套、熔管和底座等组成。熔管内装有石英砂、熔丝和带小红点的熔断指示器。当从瓷帽玻璃窗口观测到带小红点的熔断指示器自动脱落时，表示熔丝熔断了。熔管的额定电压为交流500V，额定电流为15～200A，常用于机床控制线路。
RM10系列无填料密封管式熔断器由熔断管、熔体及插座组成。熔断管为钢纸制成，两端为黄铜制成的可拆式管帽，管内熔体为变截面的熔片，更换熔体较方便。RM10系列的极限分断能力比RC1A熔断器有所提高，适用于小容量配电设备。
RT0系列有填料密封管式熔断器由熔断管、熔体及插座组成，熔断管与RM10熔断器类似，为白瓷质的，但管内充填石英砂，石英砂在熔体熔断时起灭弧作用，在熔断管的一端还设有熔断指示器。该熔断器的分断能力比同容量的RM10型大2.5～4倍。RT0系列熔断器适用于交流380V及以下、短路电流大的配电装置中，作为线路及电气设备的短路保护。
熔断器的型号含义如图1-1-3所示。
图1-1-3 熔断器型号含义
（3）熔断器的主要技术参数
①额定电压：这是从灭弧角度出发，保证熔断器能长期正常工作的电压。如果熔断器的实际工作电压超过额定电压，则一旦熔体熔断，可能发生电弧不能及时熄灭的现象。
②熔体额定电流：是指在规定的工作条件下，电流长时间通过熔体而熔体不熔断的最大电流。
③熔断器额定电流：是指保证熔断器能长期正常工作的电流，是由熔断器各部分长期工作时所允许的温升决定的。该额定电流应不小于所选熔体的额定电流，且在额定电流范围内不同规格的熔体可装入同一熔壳内。
④极限分断能力：指熔断器在额定电压下所能分断的最大短路电流值。它取决于熔断器的灭弧能力，与熔体的额定电流大小无关。一般有填料的熔断器分断能力较高，可大至数十到数百千安。较重要的负载或距离变压器较近时，应选用分断能力较大的熔断器。
（4）熔断器的选择
熔断器的额定电压和额定电流应不小于线路的额定电压和所装熔体的额定电流。类型根据线路要求和安装条件而定。熔断器的分断能力必须大于电路中可能出现的最大故障电流。
熔体的额定电流选择如表1-1-2所示。
表1-1-2 熔体额定电流的选择
（5）熔断器使用维护注意事项
①熔断器的插座和插片的接触应保持良好。
②熔体烧断后，应首先查明原因，排除故障。更换熔体时，应使新熔体的规格与换下来的一致。
③更换熔体或熔管时，必须将电源断开，以防触电。
④安装螺旋式熔断器时，电源线应接在瓷底座的下接线座上，负载线应接在螺纹壳的上接线座上。这样可保证更换熔管时，螺纹壳体不带电，保证操作者人身安全。
2.刀开关
刀开关又称闸刀开关，主要用作电源引入开关或不频繁接通与分断容量不太大的负载。
（1）刀开关的外形结构及符号
根据结构形式，刀开关可分为不带熔断器式和带熔断器式两大类。它们用于隔离电源和无负载情况下的电路转换，其中后者还具有短路保护功能。常用的有以下两种。
①胶盖刀开关
胶盖刀开关又称开起式负荷开关，由瓷底座、静触头、触刀、瓷柄、熔体和胶盖等构成。其结构简单，价格低廉，常用作照明电路的电源开关，也可用来控制5.5kW以下异步电动机的启动与停止。因其无专门的灭弧装置，故不宜频繁分、合电路。图1-1-4所示为HK系列负荷开关的结构。
图1-1-4 HK系列胶底瓷盖刀开关
1—瓷柄；2—触刀；3—出线座；4—瓷底座；5—静触头；6—出线座；7—胶盖
胶盖刀开关在安装时，手柄要向上，不得倒装或平装，避免由于重力而自动下落，引起误合闸。接线时，应将电源线接在上端，负载线接在下端，这样拉闸后刀开关的刀片与电源隔离，既便于更换熔丝，又可防止可能发生的意外事故。
②封闭式负荷开关
封闭式负荷开关又称铁壳开关，如图1-1-5所示为常用的HH系列封闭式负荷开关的结构外形。这种负荷开关由刀开关、熔断器、灭弧罩、操作手柄、操作机构和外壳构成。此操作结构有两个特点：一是采用储能合闸方式，即利用一根弹簧以执行合闸和分闸之功能，使开关的闭合和分断时的速度与操作速度无关。它既有助于改善开关的动作性能和灭弧性能，又能防止触点停滞在中间位置；二是设有联锁装置，以保证开关合闸后便不能打开箱盖，而在箱盖打开后，不能再合闸开关。
图1-1-5 封闭式负荷开关的结构图
1—触刀；2—夹座；3—熔断器；4—速断弹簧；5—转轴；6—手柄
封闭式负荷开关用来控制照明电路时，其额定电流可按电路的额定电流来选择，而用于控制不频繁操作的小功率电动机时，额定电流可按大于电动机额定电流的1.5倍选择。但不宜用于电流超过60A以上负载的控制，以保证可靠灭弧及使用安全。
图1-1-6所示为刀开关的电气符号。
图1-1-6 刀开关的图形符号及文字符号
（2）刀开关的型号含义
刀开关有HD（单投）系列和HS（双投）系列，它们都适用于交流50Hz、额定电压至500V，直流额定电压至440V、额定电流至1500A的成套配电装置中，作为非频繁地手动接通和分断电路使用，或作为隔离开关使用，其型号含义如图1-1-7所示。
图1-1-7 刀开关型号含义
3.组合开关
组合开关又称转换开关，是一种多触点、多档位，可控制多个回路的电器。组合开关也是一种刀开关，它的刀片（动触片）是转动的，比刀开关轻巧而且组合性强，能组合成各种不同的线路。一般用于电气设备中非频繁地通断电路、换接电源和负载，测量三相电压以及控制小容量感应电动机。常用的型号有HZ等系列。图1-1-8所示是HZ-10/3型转换开关的外形结构及型号。
图1-1-8 HZ-10/3型转换开关的外形结构及型号
1—手柄；2—转轴；3—弹簧；4—凸轮；5—绝缘杆；6—绝缘垫板；7—动触片；8—静触片；9—接线柱
组合开关有三副静触片，每一副静触片的一端固定在绝缘垫板上，另一端伸出盒外，并附有接线柱，以便和电源线及用电设备的导线相连。三个动触片装在另外的绝缘垫板上，垫板套装在附有绝缘手柄的绝缘杆上，手柄能沿任何方向每次旋转90o，带动三个动触片分别与三个静触片接通或断开。为了使开关在切断负荷电流时所产生的电弧能迅速熄灭，在开关的转轴上都装有弹簧储能机构，使开关能快速闭合与分断，其分断与闭合速度与手柄旋转速度无关。
组合开关的各触点状态可用文字叙述法、闭合表法和图示法三种方式表达。
组合开关电气符号的表示方法有两种：一种是触点状态图结合通断表，另一种与手动刀开关图形符号相似，如图1-1-9所示。在触点状态图中，用横向虚线表示组合开关的档位，用带圆圈的竖向直线表示触点，当开关打在某一档位时，若触点旁边有实圆点，代表在该档位此触点处于闭合状态；若触点旁边没有圆点，代表在该档位此触点处于断开状态。
图1-1-9 组合开关的电气符号
4.低压断路器
低压断路器又称为空气开关，可用来分配电能、不频繁地起动电动机、对供电线路及电动机等进行保护，在正常情况下，用以人为地闭合或断开供电的电路，当它们发生严重的过载、短路或欠压等故障时能自动切断电路。
低压断路器按结构可分为框架式断路器和塑料外壳式断路器两种。框架式断路器所有结构元件都装在同一框架或底板上，可有较多结构变化方式和较多类型脱扣器，一般大容量断路器多采用框架式结构。塑料外壳式断路器所有结构元件都装在一个塑料外壳内，结构紧凑、体积小，一般小容量断路器多采用塑料外壳式结构。常用断路器如图1-1-10所示，其内部结构及电气符号如图1-1-11所示。
图1-1-10 常用断路器
图1-1-11 低压断路器内部结构及电气符号
1—按钮；2—电磁脱扣器；3—自由脱扣器；4—接线柱；5—热脱扣器
（1）低压断路器的分类
低压断路器按用途分有配电（照明）、限流、灭磁、漏电保护等几种；按动作时间分有一般型和快速型；按结构分有框架式（万能式DW系列）和塑料外壳式（装置式DZ系列）；按使用类别可分为非选择型（A型）和选择型（B型）两类；按极数可分为单极、双极、三极和四极；按灭弧介质可分为空气式和真空式。
（2）低压断路器的工作原理
低压断路器工作原理示意如图1-1-12所示。低压断路器的主触点是靠操作机构手动或电动合闸的，并且自由脱扣机构将主触点锁在合闸位置上。如果电路发生故障，自由脱扣机构在有关脱扣器的推动下动作，使钩子脱开，于是主触点在弹簧作用下迅速分断。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，失压脱扣器的线圈与电路并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁被吸合，使自由脱扣机构动作；当电路过载时，热脱扣器的热元件产生的热量增加，使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣机构动作；当电路失压时，失压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。
图1-1-12 低压断路器工作示意
1—主触点；2—自由脱扣机构；3—过电流脱扣器；4—热脱扣器；5—失压脱扣器
（3）型号含义
低压断路器的型号含义如图1-1-13所示。
图1-1-13 低压断路器型号含义
（4）低压断路器的的主要技术参数
①额定电压
额定电压分额定工作电压、额定绝缘电压和额定脉冲耐压。
额定工作电压UN是指保证电器正常工作的工作电压值，对于多相电路是指相间的电压值。
额定绝缘电压是断路器的最大额定工作电压。
额定脉冲耐压是指系统发生最大过电压时所能耐受的能力。
②额定电流IN
额定电流就是持续电流，也就是脱扣器能长期通过的电流，对带有可调式脱扣器的断路器为可长期通过的最大工作电流。
③额定短路分断能力IM
断路器的额定分断能力是指在规定的条件（电压、频率、功率因数及规定的试验程序等）下，能够分断的最大短路电流值。
（5）低压断路器的选用
低压断路器的一般选用原则为：
①低压断路器的额定电压和额定电流应不小于线路的正常工作电压和负载电流。
②热脱扣器的整定电流应等于所控制负载的额定电流。
③电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流应大于负载正常工作时可能出现的峰值电流；用于控制电动机的断路器，其瞬时脱扣整定电流应按IZ≥KIst选择，式中K为安全系数，可取1.5～1.7，Ist为电动机的启动电流。
④欠压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压。
⑤断路器的极限通断能力应不小于电路最大短路电流。
（6）低压断路器的安装与使用
①低压断路器应垂直安装，固定后，断路器应安装平整，不应有附加机械应力。
②电源进线应接在断路器的上母线上，而接往负载的出线则应接在下母线上。
③为防止发生飞弧，安装时应考虑到断路器的飞弧距离，并注意在灭弧室上方接近飞弧距离处不跨接母线。如果是塑壳式产品，进线端的裸母线宜包上200mm长的绝缘物，有时还要求在进线端的各相间装隔弧板。设有接地螺钉的产品，均应可靠接地。
（三）主令电器
主令电器是控制电路中用来发出命令的电器，即用它来控制接触器、继电器等电器的线圈得电与失电，从而控制电力拖动系统的起动与停止，以及改变系统的工作状态，如正转与反转等。其主要类型有控制按钮、行程开关、万能转换开关、主令控制器、脚踏开关。
1.按钮
按钮是一种用人力操作，并具有储能复位的开关电器。按钮的触头允许通过的电流较小，一般不超过5A，因此一般情况下它不直接控制主电路的通断，而是在电气控制电路中发出指令或信号去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路的通断、功能转换或电气联锁。
（1）按钮的结构
按钮一般由按钮帽、复位弹簧、桥式动触头、静触头、支柱连杆及外壳等部分构成，按钮的外形、结构与符号如图1-1-14所示。
图1-1-14 按钮外形、结构原理及图形符号
1、2—动断静触点；3、4—动合静触点；5—动触点；6—复位弹簧；7—按钮帽
（2）按钮的型号
按钮的使用场合非常广泛，规格品种很多，目前生产的按钮产品有LA10、LA18、LA19、LA25、LAY3、LAY4、PBC系列等，其中LA25是通用型按钮的更新换代产品。
按钮的型号含义如图1-1-15所示。
图1-1-15 按钮的型号含义
其中结构形式代号的含义为：
K—开起式；H—保护式；S—防水式；F—防腐式；J—紧急式；X—旋钮式；Y—钥匙式；D—光标按钮式。
为了便于操作人员识别，避免发生误操作，生产中用不同的颜色和符号标志来区别按钮的功能及作用，按钮颜色的含义如表1-1-3所示。
表1-1-3 按钮的功能及作用
（3）按钮的选用
按钮选择的基本原则为：
根据使用场合和具体用途选择按钮的种类，如嵌装在操作面板上的按钮可选用开起式；根据工作状态指示和工作情况要求，选择按钮或指示灯的颜色，如起动按钮可选用绿色、白色或黑色；根据控制回路的需要选择按钮的数量，如单联钮、双联钮和三联钮等。
其他主令电器在后面任务再介绍。
（四）控制电器
1.交流接触器
（1）交流接触器的结构、原理
接触器主要由电磁系统、触头系统、灭弧装置及辅助部件等部分组成。如图1-1-16所示为交流接触器的外形及符号。
图1-1-16 接触器外形及电气符号
CJX2（LC1）—D09交流接触器 CJ20—630A系列交流接触器
①电磁系统。电磁系统主要用于产生电磁吸力，它由电磁线圈（吸力线圈）、动铁心（衔铁）和静铁心等组成。交流接触器的电磁线圈是将绝缘铜导线绕制在铁心上制成的。交流接触器的铁心由硅钢片叠压而成，以减少铁心中的涡流损耗，避免铁心过热。在铁心上装有一个短路铜环，其作用是减少交流接触器吸合时产生的振动和噪声，故又称减振环，其材料为铜或镍铬合金等。
②触点系统。触点系统主要用于通断电路或传递信号，分为主触点和辅助触点。主触点用以通断电流较大的主电路，一般由三对动合触点组成；辅助触点用以通断电流较小的控制电路，一般有动合和动断各两对触点，常在控制电路中起电气自锁或互锁作用。
③灭弧装置。灭弧装置用来熄灭触点在切断电路时所产生的电弧，保护触点不受电弧灼伤。在交流接触器中常采用的灭弧方法有电动力灭弧和栅片灭弧。
④其他部件。包括反作用弹簧、缓冲弹簧、传动机构、接线柱和外壳等。
交流接触器动作原理如图1-1-17所示。线圈得电以后，产生的磁场将铁心磁化，吸引动铁心，克服反作用弹簧的弹力，使它向着静铁心运动，拖动触点系统运动，使得动合触点闭合、动断触点断开。一旦电源电压消失或者显著降低，以致电磁线圈没有激磁或激磁不足，动铁心就会因电磁吸力消失或过小而在反作用弹簧的弹力作用下释放，使得动触点与静触点脱离，触点恢复线圈未通电时的状态。
图1-1-17 交流接触器的工作原理及结构示意图
1—动触点；2—静触点；3—衔铁；4—缓冲弹簧；5—电磁线圈；6—铁心；7—垫毡；8—触点弹簧；9—灭弧罩；10—触点压力簧片
（2）接触器的主要技术参数如表1-1-4。
表1-1-4 接触器的主要技术参数
（3）接触器的型号
接触器型号含义说明如图1-1-18所示。
图1-1-18 接触器型号含义
以CJ12T-250为例说明，该型号的意义为CJ12T系列接触器，额定电流为250A，主触头为三极。CZ0-100/20表示CZ0系列直流接触器，额定电流为100A，双极常开主触头。
（4）接触器的选用
①根据控制对象所用电源类型选择接触器类型，一般交流负载用交流接触器，直流负载用直流接触器，当直流负载容量较小时，也可选用交流接触器，但交流接触器的额定电流应适当选大一些。
②所选接触器主触头的额定电压应大于或等于被控负载的额定电压。
③应根据控制对象类型和使用场合，合理选择接触器主触头的额定电流。控制电阻性负载时，主触头的额定电流应等于负载的额定电流。控制电动机时，主触头的额定电流应大于或稍大于电动机的额定电流。当接触器使用在频繁启动、制动及正反转的场合时，应将主触头的额定电流降低一个等级使用。
④选择接触器线圈的电压。线圈额定电压应等于控制线路的额定电压，当控制线路简单，使用电器较少时，控制线路一般选用380V或220V的电压，当线路复杂，从人身和设备安全角度考虑，可选择36V或110V电压，此时增加相应变压器设备。
⑤根据控制线路的要求，合理选择接触器的触头数量及类型。
（5）接触器的安装与使用
接触器一般应安装在垂直面上，倾斜度不得超过5度，若有散热孔，则应将有孔的一面放在垂直方向上，以利散热。安装和接线时，注意不要将零件失落或掉入接触器内部，安装孔的螺钉应装有弹簧垫圈和平垫圈，并拧紧螺钉以防振动松脱。
2.继电器
继电器是一种在电路中起自动调节、安全保护、电路转换等作用的电器。继电器应用广泛，种类繁多，按用途可分为控制继电器、保护继电器、中间继电器；按原理可分为电磁式继电器、感应式继电器、热继电器等；按参数可分为电流继电器、电压继电器、速度继电器、压力继电器；按动作时间可分为瞬时继电器、延时继电器等；按输出形式分为有触点继电器、无触点继电器。
（1）中间继电器
中间继电器本质上是电压继电器，其工作原理及结构与接触器相同，与接触器的区别为触头容量相差很大，中间继电器用于控制电路及保护电路，触头容量较小，接触器用于主电路，触头容量较大。中间继电器是用来远距离传输或转换控制信号的中间元件，其输入是线圈的通电或断电信号，输出是多对触头的通断动作。因此，它不但可用于增加控制信号的数目，实现多路同时控制，而且因为触头的额定电流大于线圈的额定电流，故还可用来放大信号。
中间继电器外形结构及电气符号如图1-1-19所示。
图1-1-19 JZ7系列中间继电器外形结构及电气符号
1—静铁心；2—短路环；3—衔铁；4—常开触头；5—常闭触头；6—反作用弹簧；7—线圈；8—缓冲弹簧
中间继电器型号含义如图1-1-20所示。
图1-1-20 中间继电器型号含义
中间继电器主要技术数据见表1-1-5所示。
表1-1-5 JZ7系列中间继电器的主要技术数据
（2）热继电器
热继电器用于电动机或其他设备的过载保护。电动机长期过载、频繁起动、欠电压、断相运行均会引起过载，发生过载后，轻则损伤电机绝缘，重则烧毁电机，因此必须对电机进行过载保护。
热继电器的种类很多，按极数分为单极、两极和三极的，其中三极的又分为带断相保护装置的和不带断相保护装置的；按复位方式分为自动复位式的和手动复位式的。它由热元件、触头、动作机构、复位按钮和整定电流装置等五部分组成。图1-1-21所示为JR16系列热继电器的结构及图形符号，图1-1-22为热继电器动作原理示意。
图1-1-21 热继电器外形结构及符号
图1-1-22 热继电器动作原理示意图
1—推杆；2—主双金属片；3—加热元件；4—导板；5—补偿双金属片；6—常闭静触点；7—常开静触点；8—复位螺钉；9—动触点；10—按钮；11—调节旋钮；12—支撑件；13—压簧
②热继电器的型号含义
热继电器的型号含义如图1-1-23所示。
图1-1-23 热继电器型号含义
③热继电器的选用
选择热继电器时，主要根据所保护电动机的额定电流来确定热继电器的规格和热元件的电流等级。一般情况下，应使热继电器的额定电流稍大于电动机的额定电流，热元件电流应整定为电动机额定电流的0.95～1.05倍。如果电动机拖动的负载是冲击性负载或起动时间较长及拖动的设备不允许停电的场合，热继电器的整定值可取电动机额定电流的1.1～1.5倍。如果电动机的过载能力较差，热继电器的整定值可取电动机额定电流的0.6～0.8倍。同时整定电流应留有一定的上下限调整范围。
根据电动机定子绕组的连接方式选择热继电器的结构形式，即Y形连接的电动机选用普通三相结构的热继电器，△形接法的电动机应选用三相带断相保护装置的热继电器。对于频繁正反转和频繁起制动工作的电动机不宜采用热继电器来保护。
④热继电器的使用与维护
检查热继电器热元件的额定电流值或调整旋钮的刻度值是否与电动机的额定电流值相当。如不相当，则要更换热元件，重新进行调整试验，或转动调整旋钮的刻度使之符合要求；检查动作机构是否正确可靠，可用手拨4～5次进行观察，在设备发生事故而引起巨大短路电流后，应检查热元件和双金属片有无显著变形。若已变形，则需通电试验。因双金属片变形或其他原因以致其动作不准确时，只能调整其可调部件，而绝不能弯曲双金属片。在检视热元件是否良好时，只可打开盖子从旁观察，不得将热元件卸下。热继电器在使用中需定期用布擦净尘埃和污垢，双金属片要保持原有光泽，如果上面有锈迹，可用布蘸汽油轻轻擦除，但不得用砂纸磨光。
（五）电气控制线路的图形符号、文字符号及绘制原则
电气图是用电气图形绘制的图，用来描述电气控制设备结构、工作原理和技术要求的图，它必须采用符合国家电气制图标准及国际电工委员会（IEC）颁布的有关文件要求，用统一标准的图形符号、文字符号及规定的画法绘制。
1.电气图中的图形符号
图形符号通常是指用于图样或其他文件表示一个设备或概念的图形、标记或字符。图形符号由符号要素、一般符号及限定符号构成。
（1）符号要素。符号要素是一种具有确定意义的简单图形，必须同其他图形组合才能构成一个设备或概念的完整符号。例如，三相异步电动机是由定子、转子及各自的引线等几个符号要素构成的，这些符号要求有确切的含义，但一般不能单独使用，其布置也不一定与符号所表示设备的实际结构相一致。
（2）一般符号。用于表示同一类产品和此类产品特性的一种很简单的符号，它们是各类元器件的基本符号。例如，一般电阻器、电容器和具有一般单向导电性的二极管的符号。一般符号不但广义上代表各类元器件，也可以表示没有附加信息或功能的具体元件。
（3）限定符号。限定符号是用以提供附加信息的一种加在其他符号上的符号。例如，在电阻器一般符号的基础上，加上不同的限定符号就可组成可变电阻器、光敏电阻器、热敏电阻器等具有不同功能的电阻器。也就是说使用限定符号以后，可以使图形符号具有多样性。
限定符号一般不能单独使用，一般符号有时也可以作为限定符号。例如，电容器的一般符号加到二极管的一般符号上就构成变容二极管的符号。
图形符号的几点注意：
①所有符号均应按无电压、无外力作用的正常状态画出。例如，按钮未按下、闸刀未合闸等。
②在图形符号中，某些设备元件有多个图形符号，在选用时，应该尽可能选用优选形。在能够表达其含义的情况下，尽可能采用最简单的形式，在同一图中使用时，应采用同一形式。图形符号的大小和线条的粗细应基本一致。
③为适应不同需求，可将图形符号根据需要放大和缩小，但各符号相互间的比例应该保持不变。图形符号绘制时方位不是强制的，在不改变符号本身含义的前提下，可将图形符号根据需要旋转或成镜像放置。
④图形符号中导线符号可以用不同宽度的线条表示，以突出和区分某些电路或连接线。一般常将电源或主信号导线用加粗的实线表示。
2.电气图中的文字符号
电气图中的文字符号是用于标明电气设备、装置和元器件的名称、功能、状态和特征，可在电气设备、装置和元器件上或其近旁使用，以表明电气设备、装置和元器件种类的字母代码和功能字母代码表示。电气技术中的文字符号分为基本文字符号和辅助文字符号。
（1）基本文字符号。基本文字符号分为单字母符号和双字母符号两种。
单字母符号是用拉丁字母将各种电气设备、装置和元器件划分为23大类，每一类用一个字母表示。例如，“R”代表电阻器，“M”代表电动机等。
双字母符号是由一个表示种类的单字母符号与另一字母组成，并且是单字母符号在前，另一字母在后。双字母中在后的字母通常选用该类设备、装置和元器件的英文名词的首位字母，这样，双字母符号可以较详细和更具体地表述电气设备、装置和元器件的名称。例如，“RP”代表电位器，“RT”代表热敏电阻，“MD”代表直流电动机，“MC”代表笼型异步电动机。
（2）辅助文字符号。辅助文字符号是用以表示电气设备、装置和元器件以及线路的功能、状态和特征的，通常也是由英文单词的前一两个字母构成的。例如，“DC”代表直流（Direct Current），“IN”代表输入（Input），“S”代表信号（Signal）。
辅助文字符号一般放在单字母文字符号后面，构成组合双字母符号。例如，“Y”是电气操作机械装置的单字母符号，“B”是代表制动的辅助文字符号，“YB”代表制动电磁铁的组合符号。辅助文字符号也可单独使用，例如“ON”代表闭合，“N”代表中性线。
3.电气图图线的使用
电气图中常用图线有实线、虚线、点画线等。实线是绘制图中主要内容的基本线，用来画符号的轮廓线和导线；虚线是辅助线，用来画机械联动线、屏蔽线、不可见线等；点画线常用作分界线和图框线。
4.电气图的分类与作用
电气图包括电气原理图、电气安装图、电气互联图等。
（1）电气原理图
电气原理图是说明电气设备工作原理的线路图。在电气原理图中并不考虑电气元件的实际安装位置和实际连线情况，只是把各元件按接线顺序用符号展开在平面图上，用直线将各元件连接起来。图1-1-24为三相笼型异步电动机控制电气原理图。图幅分区和触点位置索引为了便于检索电气线路、方便阅读分析，可以在各种幅面的图纸上分区，图幅分区后，相当于在图上建立了一个坐标。具体使用时，对水平布置的电路，一般只需标明行的标记；对垂直布置的电路，一般只需标明列的标记；复杂的电路需标明组合标记。分区时，竖边从上到下用拉丁字母，横边从左到右用阿拉伯数字分别编号。
图1-1-24 三相异步电动机控制电气原理
元件的相关触点位置的索引用图号、页次和区号组合表示如下：
继电器和接触器的触点位置采用附图的方式表示，附图可画在电路图中相应线圈的下方，此时，可只标出触点的位置索引。若画在电路图上其他地方，则必须注明是哪个线圈的附图。附图上的触点表示方法如图1-1-25所示，其中触点图形符号可省略不画。
图1-1-25 触点位置索引图
技术数据的标注
电气元件的数据和型号，除在电气元件明细表中标明外，有时也可用小号字体标注在电器图形符号的旁边，如图1-1-26所示。
图1-1-26 C620普通车床的电气控制原理图
在阅读和绘制电气原理图时应注意以下几点：
①电气原理图中各元器件的文字符号和图形符号必须按标准绘制和标注。同一电器的所有元件必须用同一文字符号标注。
②电气原理图应按功能来组合，同一功能的电气相关元件应画在一起，但不同组件可按工作原理需要分开绘制，但应标注相同的文字符号。电路应按动作顺序和信号流程自上而下或自左向右排列。
③电气原理图分主电路和控制电路，一般主电路在左侧，控制电路在右侧。
④电气原理图中各电器应该是未通电或未动作的状态，二进制逻辑元件应是置零的状态，机械开关应是循环开始的状态，即按电路“常态”画出。
⑤接触器或继电器线圈的下方应标明其对应的文字符号，并列触点表。
⑥主电路各接点标记要按规定原则用字母加数字的形式标注。三相交流电路引入线采用L1、L2、L3、N、PE标记，直流系统的电源正线、负线分别用L+、L-标记；分极三相交流电源主电路采用三相文字代号U、V、W的前面加上阿拉伯数字1、2、3等来标记。如1U、1V、1W、2U、2V、2W等；各电动机分支电路各接点标记采用三相文字代号后面加数字来表示，数字中的个位数表示电动机代号，十位数字表示该支路各结点的代号，从上到下按数值大小顺序标记。如U11表示M1电动机的第一相的第一个节点代号，U21表示M1电动机的第一相的第二个节点代号，以此类推；三相电动机定子绕组首端分别用U1、V1、W1标记，绕组尾端分别用U2、V2、W2标记，电动机绕组中间抽头分别用U3、V3、W3标记。
⑦控制电路采用阿拉伯数字编号。标注方法按“等电位”原则进行，在垂直绘制的电路中，标号顺序一般按自上而下、从左至右的规律编号。凡是被线圈、触点等元件所间隔的接线端点，都应标以不同的线号。
（2）电气安装图
电气安装图表示各种电气设备在机械设备和电气控制柜中的实际安装位置。它将提供电气设备各个单元的布局和安装工作所需数据的图样。例如，电动机要和被拖动的机械装置在一起，行程开关应画在获取信息的地方，操作手柄应画在便于操作的地方，一般电气元件应放在电气控制柜中。如图1-1-27所示为三相笼型异步电动机控制线路电气安装图。
图1-1-27 三相鼠笼异步电机控制线路安装图
在阅读和绘制电气安装图时应注意以下几点：
①按电气原理图要求，应将动力电路、控制电路和信号电路分开布置，并各自安装在相应的位置，以便于操作和维护。
②电气控制柜中各元件之间，上、下、左、右之间的连线应保持一定间距，并且应考虑器件的发热和散热因素，应便于布线、接线和检修。
③给出部分元器件型号和参数。
④图中的文字符号应与电气原理图和设备清单一致。
（3）电气互联图
电气互联图是用来表明电气设备各单元之间的接线关系，常和电气安装图合二为一，又称为电气安装接线图，一般不包括单元内部的连接，着重表明电气设备外部元件的相对位置及它们之间的电气连接。图1-1-28为三相笼型异步电动机控制线路电气互联图。
图1-1-28 三相笼型异步电动机控制线路电气互联图
在阅读和绘制电气互联图时注意以下几点：
①外部单元同一电器的各部件画在一起，其布置应该尽量符合电器的实际情况。
②不在同一控制柜或同一配电屏上的各电气元件的连接，必须经过接线端子板进行。图中文字符号、图形符号及接线端子板编号，应与电气原理图相一致。
③电气设备的外部连接应标明电源的引入点。
（六）常用基本电气控制线路
三相鼠笼式异步电动机的全压启动控制是最常用的电气控制线路。其控制特点是电气设备少、线路简单、维修量小。主要用于小容量或变压器容量允许的情况下的鼠笼型异步电机启动。
1.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，电动机就失电停转的控制方式。常用于电动葫芦的起重电动机控制和车床拖板箱快速移动电动机控制。
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，其电气控制原理图如图1-1-29所示。图中SB为启动按钮，主电路刀开关QS起隔离作用，接触器KM的主触点控制电动机启动、运行和停车。
图1-1-29 电动机的点动控制线路
图1-1-30 电动机的长动控制线路
控制原理分析：闭合电源开关QS，然后按下启动按钮SB，接触器KM线圈获电吸合，KM动合主触头闭合，电动机M启动开始运转。当松开按钮SB时，接触器KM线圈断电释放，KM动合主触头断开，电动机M断电停转。由此可见，按钮按下时电动机转动，按钮松开时，按钮动合触点断开，电动机停止，故称点动控制电路。其动作过程如下。
启动过程：
停车过程：
2.长动控制电路
为使机械设备长时间运转，即保持持续工作，需采用电动机的长动（自锁）控制方式。图1-1-30所示为电动机的自锁控制线路，也是最简单的电动机启动和停止控制线路。
（1）控制原理
合上电源开关QS，接通电源。
启动控制：当按下启动按钮SB2时，接触器KM线圈通电吸合，接触器KM主触点闭合，电动机M启动运转。松开按钮SB2时，SB2自动复位，接触器KM仍可通过其动合辅助触点继续供电，从而保证电动机的连续运行。这种依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象，称为自锁或自保持，也叫做电动机的长动控制。这个起自锁作用的辅助触点，称为自锁触点。
启动过程如下：
停车过程如下：
（2）接触器自锁控制线路的保护环节
①过载保护
过载保护：电动机长期超载运行，绕组温升将超过其允许值，造成绝缘材料变脆，寿命减少，严重时会使电机损坏。过载电流越大，达到允许温升的时间就越短。因此必须对电动机进行过载保护。
常用的过载保护元件为热继电器，使用时将热继电器的热元件串接入主电路，热继电器的动断触头FR串接在控制线路。
当电动机正常工作时，热继电器不动作。当电动机长时间过载时，热元件因过电流发热引起温度升高，使双金属片受热膨胀弯曲变形，推动传动推杆使热继电器动断触头FR断开，切断控制线路，接触器线圈失电，主触头KM断开，切断主电路，电动机停转，实现电动机过载保护。
②失压保护和欠压保护
失压保护：即防止电网失电后恢复供电时电动机自行起动的保护。
失压保护的作用：在电动机运行中，如果电源电压因某种原因消失，那么在电源电压恢复时，如果电动机自行起动，将可能使生产设备损坏，也可能造成人身事故。对供电系统的电网，同时有许多电动机及其他用电设备自行起动也会引起不允许的过电流及瞬间网络电压下降。
当电动机正常运行时，电源电压过分地降低将引起一些电器释放，造成控制线路工作不正常，甚至产生事故；电网电压过低，如果电动机负载不变，则会造成电动机电流增大，引起电动机发热，严重时甚至烧坏电动机。此外，电源电压过低还会引起电动机转速下降，甚至停转。因此，在电源电压降到允许值以下时，需要采用保护措施，及时切断电源，这就是欠电压保护。
接触器自身具有失压和欠压保护作用，当电源电压正常时，接触器电磁系统产生的电磁吸力大于复位弹簧的弹力，其主触点和自锁触点保持吸合，电机正常工作；当电源电压消失或下降过多时，接触器电磁系统产生的电磁吸力减小，当电磁吸力减小到小于复位弹簧力的弹力时，动铁心就会释放主触头和自锁触头，自动切断主电路和控制电路，使电动机断电停转，起到失压保护和欠压保护的作用。
3.具有自锁与点动功能的控制线路
当机械设备要求既能正常持续工作，又能点动控制时，电路必须同时具有自锁和点动的控制功能。如一般机床在正常加工时电动机连续转动需自锁控制，而在试车调整时，则往往需要点动控制。具有自锁与点动控制功能的线路如图1-1-31所示。
（1）利用复合按钮控制的长动和点动控制线路
利用复合按钮控制的既能长动又能点动的控制线路如图1-1-31（a）所示。图中SB2为长动按钮，SB3为点动按钮，但需注意它是一个复合按钮，使用了一对动合触点和一对动断触点。点动控制中，按下点动按钮SB3，它的动断触点先断开接触器的自锁电路，动合触点后闭合，接通接触器线圈。松开SB3按钮时，它的动合触点先恢复断开，切断了接触器线圈电源，使其断电，而SB3的动断触点后闭合。
图1-1-31 具有自锁与点动控制功能的线路
线路动作原理如下——
长动：
点动：
（2）利用开关控制的长动和点动控制控制线路
利用开关控制的既能长动又能点动的控制线路如图1-1-31（b）所示。图中SA为选择开关，当SA断开时，按SB2为点动操作；当SA闭合时，按SB2为长动操作。
线路动作原理如下——
长动：
点动：
（3）利用中间继电器控制的长动和点动控制线路
利用中间继电器控制的既能长动又能点动的控制线路如图1-1-31（c）所示。图中的KA为中间继电器。
线路动作原理如下——
长动：
点动：
综上可知，上述线路能够实现长动和点动控制的根本原因，在于能否保证KM线圈得电后，自锁支路被接通。能够接通自锁支路就可以实现长动，否则只能实现点动。
4.多地控制
在大型设备上，为了操作方便，常要求两地或多个地点进行控制操作，这样的控制要求可通过在电路中串联或并联电器的动断触点和动合触点来实现。图1-1-32所示为多地点操作控制线路。SB2、SB3、SB4的动合触点任一个闭合，可接通KM线圈；SB1、SB5、SB6的动断触点任一个打开，即可切断电路。
图1-1-32 多地控制线路
5.制作电气控制线路的步骤（如表1-1-6所示）
表1-1-6 电气控制线路制作步骤
续表
续表
6.低压电器布线的方法和工艺要求
板前明线布线的工艺要求如下：
（1）布线通道尽可能少，同时并行导线按主电路、控制电路分类集中，单层密排，紧贴安装面布线。
（2）同一平面的导线应高低一致或前后一致，不能交叉。必须交叉时，该根导线应在接线端子引出时，就水平架空跨越，但必须保证走线合理。
（3）布线应横平竖直，分布均匀。变换走向时应垂直。
（4）布线时严禁损伤线芯和导线绝缘。
（5）布线顺序一般以接触器为中心，由里向外、由低至高、先控制电路、后主电路进行，以不妨碍后续布线为原则。
（6）在每根剥去绝缘层导线的两端套上编码套管。所有从一个接线端子（或接线桩）到另一个接线端子（或接线桩）的导线必须连续，中间应无接头。
（7）导线与接线端子或接线桩连接时，不得压绝缘层，不反圈、不露铜过长。
（8）同一元器件、同一回路的不同接点的导线间距离应保持一致。
（9）一个电器元件的接线端子上的连接导线不得多于两根，每节接线端子板上的连接导线一般只允许连接一根。
板前线槽配线的具体工艺要求如下：
（1）所有导线的截面积在等于或大于0.5mm2时，必须采用软线。考虑机械强度的原因，所用最小截面积，在控制箱外为lmm2，在控制箱内为0.75mm2。但控制箱内有很小电流的电路连线，如电子逻辑电路，其截面积可为0.2mm2，并且可以采用硬线，但只能用于不移动又无振动的场合。
（2）各电器元件接线端子引出导线的走向，以元件的水平中心线为界线，在水平中心线以上的接线端子引出的导线，必须进入元件上面的行线槽；在水平中心线以下的接线端子引出的导线，必须进入元件下面的行线槽。任何导线都不允许从水平方向进入行线槽。
（3）各电器元件接线端子上引入或引出的导线，除间距很小和电器元件机械强度很差，允许直接架空敷设外，其他导线必须经过行线槽进行连接。
（4）进入行线槽内的导线要完全置于行线槽内，并应尽可能避免交叉，装线不得超过其容量的70%，以便能盖上行线槽盖和便于今后装配及维修。
（5）各电器元件与行线槽之间的外露导线，应走线合理，并应尽可能做到横平竖直，变换走向要垂直。同一电器元件上位置一致的端子上引出或引入的导线，要敷设在同一平面上，并应做到高低一致或前后一致，不得交叉。
（6）所有接线端子、导线接头上都应套有与电路图上相应接点线号一致的编码套管，并按线号进行连接。
（7）在任何情况下，接线端子必须与导线截面积和材料性质相适应。当接线端子不适合连接软线或截面积较小的软线时，可以在导线端头穿上针形或叉形扎头并压紧。
（8）一般一个接线端子只能连接一根导线，如果采用专门设计的端子，可以连接两根或多根导线，并应严格按照连接工艺的工序要求进行。
三、任务实施
（一）工作准备
任务所需设备、工具、材料见表1-1-7。
表1-1-7 任务所需设备、工具及材料清单
（二）训练内容
1.掌握常用低压电器型号的识读方法，了解其基本结构及安装方式。检查各电器元件质量及规格是否符合要求。
2. 理解三相异步电动机单向转动控制线路的工作原理并能结合电气设备安装工艺画出接线图和平面布置图。
3.熟悉制作电气控制线路的基本步骤，根据平面布置图安装元器件。
4.熟悉低压电器布线的方法和工艺要求，完成电动机单向转动控制线路的接线任务（注：需完成点动控制、长动控制）。
5.用万用表检查电路接线是否正确，排除故障和隐患。
6.申请通电试车（操作起动按钮，观察电动机的运转情况）。
7.进行评分。
8.清理场地。
9.按规定完成实训报告。
（三）实训报告要求
整理实训操作结果后按规定写出实训报告。实训报告应包含的内容如下：
1.技能训练任务名称。
2.技能训练的任务目标。
3.技能训练所用的工具、仪器和设备。
4.技能训练中所用的原理图、接线图和程序等工程资料。
5.技能训练的过程、结果和现象。
6.技能训练的小结、体会和建议。
（四）技能训练考核评分标准（见表1-1-8）
表1-1-8 考核评分标准
四、任务小结
本任务主要介绍了三相异步单向转动控制线路的基本组成和工作原理以及用于实现控制的常用低压电器的特点、用途。通过本任务的学习及技能训练，使学生对低压电器控制有了初步的认识，掌握低压电气控制电路的制作方法和工艺要求并能学以致用，实现电动机单向转动控制。