继电接触器控制系统教学初探

刘蕴络，史雪飞，张 兰

（北京科技大学 信息工程学院，北京 100083）

0 引言

“电工技术”课程是非电类专业的专业基础必修课，它包括两部分内容：电路分析和电机与控制，而继电接触器控制系统则是后者的重要组成部分，也是电工技术的主要应用方向之一。

继电接触器控制系统是借助于控制电器来实现一定的控制过程，它既涉及到控制电器的应用，也涉及到如何有效地由其构成电路实现控制要求。对学生而言，这是一全新内容，也是课程难点之一，在学习时，往往存在一定困难。笔者根据多年教学经验，总结了一些教学方法，供大家参考。

1 合理引导，夯实基础

万事开头难，好的开始是成功的一半。由于继电接触器控制系统的学习需要全新的思维：不再关注由控制电器构成电路的电压、电流，而转为关注控制电器构成电路后，若操作控制电器时，由此产生的控制效果，所以首先我们要以学生已掌握的电路理论为基础，采用启发式教学，潜移默化地引导学生转换思维方式，以其已掌握的电路知识来自主构建实体电路，实现最基本控制，令学生在不知不觉中亲身感知控制系统设计过程，体验成就感，完成自然过渡。为此我们可以采取层层设问方式，引导学生一步步经过思考而实现，具体如下：

首先提问：如何在仅有常开、常闭按钮的情况下控制交流继电器线圈通电？学生马上就会想到用图1电路实现。

然后，启发学生指出图1电路在实用时存在的问题：若想维持交流继电器线圈持续通电，则必须始终保持按钮闭合。

为解决此问题，可再次提问：如何能充分地利用交流继电器的常开、常闭触点改接电路，实现在按钮放开时仍然保持线圈通电？为正确引导学生，教师还可进一步提示：交流继电器线圈通电后，其常开、常闭触点的状态将完全改变。若由它构成一条通路，应以哪种形式接入。经过认真思考，部分学生可构成图2电路。

至此，我们可以图2电路为对象进行分析，引导学生深入思考，通过操作按钮，进一步分析交流继电器各组成部分的先后动作情况，总结电路实现的控制效果，以便从中发现问题：交流继电器线圈一旦通电，由于其常开触点通电后的自锁作用，线圈将无法断电。如何解决？学生很快会想到串联一个常闭按钮SB1即可，从而实现图3电路。如此就自然而然地引导学生自主设计出最终控制电路，悄然完成电路分析关注点的转移以及思维方式的转换。

图1 控制电路A

图2 控制电路B

图3 控制电路C

最后，作为总结告知学生：图3电路就是笼型电动机直接起动控制的控制电路图，也是我们设计各种电动机控制系统的最基础电路。由于整个电路都是在教师的引导之下，学生自主设计而成，因而毫无疑问，有此坚实的基础及铺垫，学生在学习全新知识——笼型电动机直接起动控制系统时，能很快融入其中。

2 归纳总结，实现质的飞跃

“电工技术”中的继电接触器控制系统的控制对象主要是电动机，仔细分析之，笔者总结了两种控制系统设计的实现及思维方式。

一种方式是以某控制系统为模板，构成基础电路，然后根据控制要求，在模板上或增加、或减少、或更改相应部分电路实现。此法特别适合于电动机的正反转、顺序、时间以及行程控制的设计。对教师而言，在教学时，应始终贯穿一个设计理念：无需从头开始，可以采用拿来主义！

例如在讲解实现电动机甲、乙两地控制电路时，就可如此办理。由于是对同一台电动机进行控制，所以设计的基础电路模板就是电动机直接起动控制电路。实现甲、乙两地均可起动，只需在原起动按钮处并联一个常开的起动按钮即可，采用并联为电路的控制方法另外提供了一种途径。实现甲、乙两地均可停止，只需在原停止按钮处串联一个常闭的停止按钮即可，采用串联使电路控制非此即彼。

另一种设计方式适合于控制要求较复杂的控制系统的设计。在设计之初，首先要详细地分析系统的每一步控制流程，确定控制电路的基本框架，然后，根据控制流程在基本电路框架上逐个添加控制电器，令电路逐渐充实，直到最终完成设计。

例如笼型电动机Y－△起动控制线路的设计就是一个最好的实例。经分析其控制流程如下：

1）电动机首先以Y接方式起动。

2）经一定延时，当电动机达一定转速后，令电动机断电。

3）在断电情况下，进行Y－△换接：先完成△形连接，此时，电路中电动机的Y接和△接共存，然后再断开Y形连接。

4）实现Y－△换接后，恢复电动机通电，令电动机以△接方式继续运转。

图4为仅含按钮及交流继电器线圈的电动机Y－△起动的控制电路图，它就是其后实现控制设计的基本电路框架。其中，SB1为停止按钮；SB2为起动按钮；交流继电器KM1的作用是为电动机定子接入电源，KM2令电动机定子接成△型，KM3令电动机定子接成Y型。

图5［1］为最终实现电动机Y－△起动的控制电路图，它是在图4的基础上根据控制流程逐步串接或并接相应控制电器所最终实现的控制电路图。其中，图5虚线方框中标记的序号，指明了根据控制流程逐步添加控制电器的前后次序，详细的添加过程及依据在此不再累述，请读者自行分析。

图4 Y－△起动的控制电路

图5 Y－△起动的控制电路

其实，上例电动机Y－△起动的控制电路设计过程就是一个实际复杂控制系统设计过程的再现，我们相信，学生经此体验，将会有质的飞跃，尤其有助于学生们设计水平的提高，且更贴近应用实际。

3 结束语

在继电接触器控制系统教学过程中，笔者作了以上有益尝试。教学实践表明：以上教学方法可以提高学生的学习兴趣，增强学生的自信心，有利于学生获取新知识，学以致用，提高其分析问题和解决问题的能力，总之，在教学上获得了较好的教学效果。

［1］秦曾煌主编，电工学（第六版 上册 电工技术）［M］.北京：高等教育出版社，2004