电力拖动控制线路与技能训练第四版教材分析

电力拖动控制线路与技能训练（第四版）教材分析各位专家、同仁：大家好！今天受中国劳动社会保障部职业培训教材办公室的委托，对全国中等职业技术学校电工类专业通用教材电力拖动控制线路与技能训练(第四版)进行简单的教材分析与说明，能有机会和各位专家、同仁一起交流，感到非常荣幸。同时也感谢三编室领导给我这次学习交流的机会，下面对改版教材做一些说明，希望得到大家的赐教。本教材是根据劳动和社会保障部教材办公室指导下修订的电力拖动控制线路与技能训练(第四版)教学大纲进行编写的，课程的性质是中等职业技术学校电气维修类专业的一门集理论知识与技能训练一体化的专业课程，是以研究电力拖动控制线路的基本工作原理及其在生产机械上应用为主的一门学科。主要内容包括：常用低压电器及其选用、安装使用与检测维修；电动机基本控制线路的构成、工作原理及其安装、调试与维修；常用生产机械电气控制线路的原理分析及其安装、调试与维修；变频调速系统的基本知识及其安装、调试与维修。本课程的任务是使学生掌握与电力拖动相关的理论知识与操作技能，培养学生理论联系实际的学习方法，以及分析解决继电接触式控制系统一般技术问题的能力，达到国家和企业目前对该专业中级工工作岗位的要求。具体要求是：1.熟悉常用低压电器的功能、基本结构和工作原理，掌握常用低压电器的选用、安装、使用及检测调整方法。2.掌握电动机基本控制线路的构成、工作原理分析方法及其安装、调试与维修方法。3.掌握常用典型生产机械电气控制线路工作原理的分析方法及其安装、调试与维修方法。4.熟悉变频调速系统的基本知识及通用变频器的安装、调试与维护方法。为适应电力拖动新技术的发展要求，满足中等职业技术学校实际教学的需要，四版教材在总结三版教材使用中得出的经验和暴露出的不足的基础上，围绕教学大纲中规定的任务、内容、教学目标和要求，根据本专业的特点和学生的认知规律，遵循理论服务于技能必需够用，突出技能操作训练的原则，全书仍按三版的顺序以四个单元安排了内容，在顺序上未作大的改动是考虑到三版教材已得到广大师生的认可，比较符合教学实际，同时也避免新版教材由于改动过大给教师带来陌生感而不便于教学。在结构上注意了内容的前后衔接，在单元与单元之间、课题与课题之间也注意了内容的系统性、连贯性、条理性和完整性。在内容的选择上，进行了精心细致的筛选和整合，删掉了一些文字叙述偏多偏繁琐、难懂难记不是很重要的内容，保证重点，淡化难点，同时避免内容的重复现象。全书的编写脉络仍延续三版的形式，即“绪论第一单元常用低压电器及其安装、检测与维修第二单元电动机的基本控制线路及其安装、调试与维修第三单元常用生产机械的电气控制线路及其安装、调试与维修第四单元变频调速系统”。具体说明如下：一、教材内容表现形式灵活多变，增强了教材的趣味性和可读性，使教材富有亲和力。教材在每一单元、每一课题的前面首先指明学习目标，使学生在明确学习目标的前提下进行学习。在内容编排上采用了大量的插图和表格，也设计了一些小思考等问题，以启发学生的思维。注意用表格、流程图等灵活多样的形式取代大段的文字叙述，使教材的表现形式生动、活泼，图文并茂，贴近实际，从而能有效的激发学生的学习兴趣。展示绪论内容说明如在绪论中，讲了三个问题：一、电力拖动；二、学习目标；三、注意事项。对第一个问题，以常用的车床、磨床和钻床操作图片引入电力拖动的概念和优点，又以台式钻床图片引出电力拖动系统的组成及各部分的作用，并以框图和文字注释的方式展示内容，删去了三版教材中电力拖动的发展过程，突出了重点内容，学生易学易记。对第二个问题，以最常用的CA6140型车床的外形图片引出配电盘图片又引出控制线路电路图图片最后引出一最常用的基本控制线路电路图图片，并配以少量的文字说明学习目标，图文并茂，简单明了，显然以这种形式来介绍本教材的学习目标，易给学生形成非常直观的感性印象，比单纯的文字叙述容易激发学生学习本课程的积极性。在绪论习题处理上，给出许多图片让学生识别，以加深对电力拖动的理解。又如第一单元介绍的是各种低压电器，三版教材是以大量的文字叙述结合一些结构原理图介绍，各种电器的实际外形图很少，由于学生没见过这些电器，学起来既无兴趣也不易记忆识别，因此四版教材在介绍各种低压电器时，先给出一些常用电器外形图的图片，然后再选取一种典型的电器介绍它们的功能、结构、原理、型号意义、选用、安装与使用、常见故障及处理方法等，并在每学完一个课题都提示学生走访低压电器厂家、专卖店和上网去认识更多的低压电器，以拓展他们的自学能力。展示某些低压电器的图片低压熔断器开启式负荷开关关低压断路器 a) b) c)中间继电器交流接触器按钮 图13 常见的几种低压电器 a)瓷插式 b)RL1、RLS系列螺旋式 c) RM10系列无填料封闭管式 d) RT18系列圆筒帽形 e)RT15系列螺栓连接 f) RT0系列有填料封闭管式 图17 几种低压熔断器在第二单元中，三版是结合一些墨线图片来讲授各种基本控制线路的构成、原理、安装、调试和维修的，四版教材则又添加了一些实际安装的模拟盘图片，使学生更易学易懂。展示某些模拟盘的图片接线端子接触器熔断器按钮断路器电动机 a) 模拟配电盘 b)电路图 c)布置图 d)接线图 图2-5 点动正转控制线路 安装点动正转控制线路再如，第三单元和第四单元，采用了一些表格、流程图，替代了三版的大段文字叙述，也使繁杂的内容变得易学易懂。展示某些表格和流程图的图片表33 CA6140卧式车床的主要运动形式及控制要求运动种类 运动形式控制要求主运动主轴通过卡盘或顶尖带动工件的旋转运动（1）主轴电动机选用三相笼型异步电动机，不进行调速，主轴采用齿轮箱进行机械有级调速。（2）车削螺纹时要求主轴有正反转，一般由机械方法实现，主轴电动机只作单向旋转。（3）主轴电动机的容量不大，可采用直接启动。进给运动刀架带动刀具的直线运动进给运动也由主轴电动机拖动，主轴电动机的动力通过挂轮箱传递给进给箱来实现刀具的纵向和横向进给。加工螺纹时，要求刀具的移动和主轴转动有固定的比例关系。辅助运动刀架的快速移动由刀架快速移动电动机拖动，该电动机可直接启动，也不需要正反转和调速。尾架的纵向移动由手动操作控制工件的夹紧与放松由手动操作控制加工过程的冷却冷却泵电动机和主轴电动机要实现顺序控制，冷却泵电动机也不需要正反转和调速。下面以主轴电动机不能启动的故障为例介绍常见电气故障的检修方法和步骤。合上电源开关QF，按下启动按钮SB2，电动机M1不启动，此时首先要检查接触器KM是否吸合，若KM吸合，则故障必然发生在主电路，可按下列步骤检修： 无电压 380V 无电压 380V 接触不良或烧毛 正常 阻值不等 阻值较小且相等 合上断路器QF熔断器FU(L3)熔断或连线断线，应查明原因，更换相同规格的熔体或连接导线测U10与W10间的电压测U11与W11间的电压断路器QF（L3相）接触不良或连线断线，应查明原因，更换相同规格的断路器或连接导线断开QF，检查KM主触头修整触头或更换相同规格的接触器用万用表R1挡测KM出线端的电阻值检查KH1、M1及其之间的连线并排除故障检查电动机机械部分，查明故障并修复若接触器KM不吸合，可按下列步骤检修：按下SB3，检查KA2是否吸合，若KA2也不吸合，就要检查照明灯和信号灯是否亮，若照明灯和信号灯不亮，说明电源部分有故障（但不能排除控制电路有故障）；若照明灯和信号灯亮，说明故障范围在控制电路上。若KA2吸合，说明KM和KA2的公共控制电路部分（01245）正常，故障范围在KM的线圈支路部分（5670），可用电压测量法检修。用电压测量法检修电路故障的方法见表38。表38 用电压测量法检修电路故障故障现象测量线路及状态5-66-77-0故障点排除方法按下SB2，KM不吸合，按下SB3时，KA2吸合按下SB2不放110V00SB1接触不良或接线脱落更换SB1或将脱落线接好0110V0SB2接触不良或接线脱落更换SB2或将脱落线接好00110VKM线圈开路或接线脱落更换线圈或将脱落线接好CA6140车床其他常见电气故障的检修见表39 。表39 CA6140车床其他常见电气故障的检修故障现象故障原因处理方法主轴电动机M1启动后不能自锁，即按下SB2，M1启动运转，松开SB2，M1随之停止接触器KM的自锁触头接触不良或连接导线松脱。合上QF，测KM自锁触头（67）两端的电压，若电压正常，故障是自锁触头接触不良，若无电压，故障是连线(6、7)断线或松脱。主轴电动机M1不能停止KM主触头熔焊；停止按钮SB1被击穿或线路中5、6两点连接导线短路；KM铁心端面被油垢粘牢不能脱开。断开QF，若KM释放，说明故障是停止按钮SB1被击穿或导线短路；若KM过一段时间释放，则故障为铁心端面被油垢粘牢；若KM不释放，则故障为KM主触头熔焊。可根据情况采取相应的措施修复。主轴电动机运行中停车热继电器KH1动作，动作原因可能是：电源电压不平衡或过低；整定值偏小；负载过重，连接导线接触不良等。 找出KH1动作的原因，排除后使其复位。照明灯EL不亮灯泡损坏；FU4熔断；SA触头接触不良；TC二次绕组断线或接头松脱；灯泡和灯头接触不良等。可根据具体情况采取相应的措施修复。表4-3 控制电路各部分的功能主控板它是变频器运行的控制中心,其核心器件是微控制器（单片微机）或数字信号处理器（DSP），其主要功能有:(1）接受并处理从键盘、外部控制电路输入的各种信号，如修改参数、正反转指令等。(2)接受并处理内部的各种采样信号,如主电路中电压与电流的采样信号、各部分温度的采样信号、各逆变管工作状态的采样信号。(3）向外电路发出控制信号及显示信号,如正常运行信号、频率到达信号等，一旦发现异常情况,立刻发出保护指令进行保护或停车，并输出故障信号。(4)完成SPWM调制,将接受的各种信号进行判断和综合运算,产生相应的SPWM调制指令,并分配给各逆变管的驱动电路。(5)向显示板和显示屏发出各种显示信号。键盘与显示板键盘与显示板总是组合在一起。键盘是向主控板发出各种信号或指令, 主要用于向变频器发出运行控制指令或修改运行数据等。显示板是将主控板提供的各种数据进行显示, 大部分变频器配置了液晶或数码管显示屏, 还有RUN(运行)、STOP(停止)、FWD(正转)、REV(反转)、FLT（故障）等状态指示灯和单位指示灯，如Hz、A、V等。可以完成以下各种指示功能。（1）在运行监视模式下，显示各种运行数据，如频率、电压、电流等。（2）在参数模式下，显示功能码和数据码。（3）在故障状态下，显示故障原因代码。电源板与驱动板变频器的内部电源普遍使用开关稳压电源，电源板主要提供以下直流电源：（1）主控板电源 它是具有极好稳定性和抗干扰能力的一组直流电源。（2）驱动电源 逆变电路中上桥臂的三只逆变管驱动电路的电源是相互隔离的三组独立电源，下桥臂三只逆变管驱动电源则可共“地”。但驱动电源与主控板电源必须可靠绝缘。（3）外控电源 为变频器外电路提供的稳恒直流电源。中小功率变频器的驱动电路往往与电源电路在同一块电路板上，驱动电路接受主控板发来的SPWM调制信号，在进行光电隔离、放大后去驱动逆变管的开关工作。外接控制电路外接电路可实现由电位器、主令电器、继电器及其他自控设备对变频器的运行控制，并输出其运行状态、故障报警、运行数据信号等。一般包括：外部给定电路、外接输入控制电路、外接输出电路、报警输出电路等。大多数中小容量通用变频器中，外接控制电路往往与主控电路设计在同一电路板上，以减小其整机的体积、提高电路可靠性、降低生产成本。二、紧跟新技术的发展方向，对三版教材的部分内容及时进行了更新，使教材内容富有时代气息。教材在内容选择上，本着以培养学生的实际工作能力为主，兼顾国家职业资格考试需要的原则，对教材中的内容进行了增删，删去了一些较复杂且在实际工作中应用较少的内容，增加了一些对新技术、新产品和新工艺介绍的内容，以适应目前中等职业技术学校的教学要求，拓宽学生的视野。如：第一单元中，删去了低压电器型号组成形式（把此部分内容放在了教参中，以便于教师查阅）、功率继电器和电磁铁等部分内容，精简了接触器维修和调整的内容，对已淘汰的电器如DZ10低压断路器、CJ0系列交流接触器、JR16热继电器等内容进行了剔除。增加了一些更新换代新低压电器产品的外形图和技术资料等。第二单元中，删去了一些不实用线路和个别较复杂的线路，如按钮联锁的正反转控制线路、串联电阻降压启动控制线路中的b、c、e和双向启动反接制动控制线路等，增加了固态降压启动器等新技术。第三单元中，删去了三版教材中C5225双柱立式车床、M7475B平面磨床、M1432A万能外圆磨床、T610镗床等较复杂的线路。对三版的第四单元电动机的自动调速系统及其调试与维修，删除了课题一晶闸管直流电动机调速系统和课题二交磁电机扩大机自动调速系统，只保留了课题三变频调速系统的内容，即四版第四单元标题变为“变频调速系统”。 注重培养学生实际应用变频器的能力。三、内容力求叙述精炼，条理清楚，详略得当，用语严谨规范。三板教材内容叙述详细，便于教师备课和学生自己看书学习，但略显罗嗦，且教材篇幅较大。四版教材注意叙述精炼，详略得当，对重复性的内容进行了删减，如三版教材中几乎对所有控制线路的工作原理都进行了详细叙述，各个技能训练中也几乎都给出了评分标准，重复性的内容较多，四版教材在这方面作了删减。同时注意了内容叙述时用词准确、规范，所有名词术语、图形符号均符合新的国家标准。四、实训内容突出实用原则，删去了个别实训条件受限的实训项目。通过三版教材几年来的使用实践证明，一体化教学模式非常适合本课程的教学。因此四版教材在内容编排上仍采用一体化教学模式，并注意实训内容的可操作性，删去了个别对实训条件要求较苛刻的实训项目。如：第一单元中，随着低压电器技术的迅猛发展，低压电器的品种、规格越来越多。做为一般的维修电工，对低压电器方面的要求越来越“重应用、轻维修”。因此实训内容的安排以低压电器的识别和检测为主，目的是使学生重点掌握低压电器的功能和应用，而适当减少维修的内容，使教材内容更加实用。再如第二单元中，课题八绕线转子异步电动机的控制线路中，只安排了安装与检修绕线转子异步电动机凸轮控制器控制线路的实训内容，删去了串接频敏变阻器启动控制线路的安装和调试；课题九三相同步电动机的基本控制线路中，就只介绍了控制线路，删去了实训内容。另外四版教材把思考与练习放在了每一课题之后，不再像三版那样集中放在一个单元的后面，这样便于教师布置作业和学生练习。面对目前中等职业学校学生文化基础偏低，综合素质较差，厌学情绪比较严重的现实，基于电力拖动控制线路与技能训练课程是本专业的一门重要的专业课程，在本专业中占有举足轻重的地位，所以如何调动学生的学习积极性，如何更好地体现一体化教学带来的良好教学效果还值得很好的探究。但俗话说的好，教学有法，但无定法，贵在得法。各位专家、同仁都是行家，就不在此班门弄斧了。好了，就谈这些，欢迎各位同仁多提宝贵意见。谢谢大家！ 山东省临沂技术学院 李敬梅2007-05-20 11