高性能电综实验室小型急停按钮的改进研究

李蓉，任引弟，李芳芳

（潞安职业技术学院，山西 长治 046002）

0 引言

我们经常在厂房或者实训室的设备上看到开关旁边有一个红色的按钮，这个按钮就是我们常说的“急停按钮”，甚至有的在旁边标有“紧急停止”字样。当发生紧急情况时，需要将按钮按下，此时就可以将设备断电停下，并且对耨写传动部位进行释放；如果想要再次启动，恢复供电，就要将红色按钮旋转45°，此时按下部分，救护就会被自动弹起，回复正常使用情况。一般情况下急停按钮中有继电保护装置，急停按钮连接保护元件交流接触器，为节约空间和成本，不再使用保护元件也一样能达到保护作用，为此对本实验室试验台进行改装和改造实验的研究。

目前大部分中小学、乃至高校实训室都需要安装实验台，而很多实训室为了简便已更换挂箱，将实训设备集中于一体，但是由于空间狭窄，只能将急停按钮缩小或者取掉保护元件，显然有的情况下这样达不到保护措施。又加之普通急停按钮触头很小，这样就会因为多次进行急停开关的操作而引发急停按钮线路发热着火，为避免此类事情引起不好的后果，需要对多急停按钮进行重新设计和搭建，特进行项目研究。

目前对于急停开关的研究很多，急停按钮已经是大部分专业人士熟知的零件，一般的大型设备急停按钮都比较大，触头间距比较宽，而且连接有保护元件，不存在急停发热现象。但是基于实训室的急停开关使用并没有太多文字性的报道，所以借此机会，通过课题研究，形成专业性的报道，为学生的安全操作和企业节约成本两个问题，提供一定的参考。

1 实验背景

急停按钮在很多高校甚至中小学的试验台广泛应用，本文项目中强调从实验室试验台的改进目的以及保护元件、线路改造等一系列的研究出发，确保学生在实验中的安全，通过线路的改造和更换实验台中的材料，保证了实验台的使用寿命和使用安全。

我校高性能电综实验室是由TS-2005高性能电工电子电拖实验装置组成，共12台，依据金华康贝尔公司的教育理念和设计思路制作而成。本套实验装置性能优越，是目前大多数学校实验课堂中的首选，全部采用挂箱的模式，根据不同需求可以随时进行挂取，整体布局合理，操作方便，并且扩展了智能化测量仪表，其中包括“电流表”、“电压表”、“功率表”、“功率因数表”等，几个数据可同时测量，数据准确、可靠；为实验测量，提供了高端的测量仪表，方便数据提取，同时在实验室自带的“高性能电工”、“高性能电子”“高性能电拖”等基础上，还可以扩展“可编程控制器PLC”、“变频与伺服”等模块。上述实验对于理工科学生来说是必修课，上课人数较多，使用率达到90%，比其他实验类教具更容易进行数据统计。

这类电路实验，需要涉及380v电压，比如三相交流电功率测试、三相异步电动机使用等，考虑到强电实验的危险性，必须做好用电保护。实验中教师一方首先要给同学们讲清楚实验过程中的安全注意事项，一定要规范操作，建立用电安全意识，时刻牢记用电安全；其次操作过程中一些典型案例、典型环节，要进行示范，确保操作规范，停送电操作无误；紧急情况下，会使用停止按钮，为使急停按钮更具保护性，进行了多方面的研究，保证实验室安全性。

2 实验设计依据

TS-2005型实验装置，到货后，未经验收，处于试验阶段，我校教师采用高频率使用试验装置的方法，查验是否有质量问题。急停保护中急停断电保护电路简单，容易发生事故。因此设计了实验室急停按钮，并对其进行了改造。

本次设计主要针对试验台急停保护电路，没有配置交流接触器。急停按钮通常采用的停电保护为漏电保护方式，一般主要由交流接触器、空气开关（断路器）、和外观红色急停按钮几部分组成。常见的漏电空气开关采用较多的是德力西DZ47SLE漏保3P三相电闸N四线380V空气开关带漏电保护断路器，三极断路器在线路中可以同时控制三相380V三相火线，有剩余电流动作脱口指示，复位按钮弹起，为漏电脱扣，分断能力6kA，级数3P+N，最大承载交流电压400V，端子接线形式为U型端子。本实验中依然采用CJX1-922德力西通用交流接触器，电流规格为9A，线圈电压规格为DC24～220V，交流接触器常见的触头控制系统为主触头和辅助触头系统，其中主触头由3对常开触点构成，辅助触头由4对触头（2对常开，2对常闭）组成，它们可对线路的终端配电起到过载、隔离、漏电保护的作用。常见德力西CJX1-922交流接触器结构图如下：

图1 交流接触器接线图

图2 急停断电保护电路原理图

3 实验改造

参考南开大学张涛等人发表在实验技术管理中的《电工电子实验装置加装急停断电保护电路》，这篇文章中提到，每组空开控制5组实验设备，可以正常进行实验的安全保护。我校高性能实验室实验装置共12台，参考上述内容，为确保问题试验台能正常切断电源而不影响其他实验台的使用，特将实验装置每台单独进行布线。每台实验装置的急停保护电路图如图3所示。

图3 空开断路器外形图

图3 本实验设计急停按钮原理图

图4 空开断路器内部结构图

本实验中正常启动如果发现实验装置有发热等问题，可以按下急停按钮，此时线圈得电，线圈内动静铁芯之间闭合，弹簧动作，常开开关闭合，常闭开关打开，与空气开关相连的三相火线均与限流电阻（2KΩ）接通，产生漏电，漏电保护器立即切断实验台电源，以达到保护师生安全的目的。

4 实验结果分析

根据改造线路图，本实验依然采用1.5mm²单股铜芯电线进行实验，以此保证实验过程中，实验室电线载流量与实验装置使用最大电流相匹配，连接处采用绝缘胶带将连接线包扎完好，不发生漏电现象。经过2个月的试用，急停开关使用正常，能够正常进行切换，尤其在电工电子实验中，长期使用，并未发现有发热等现象。

5 结语

综上所述，本实验室试验台改进主要通过对小型急停按钮进行改造，在改造中发现设备不合理之处，并通过一定手段和措施，改善不足之处，对其进行的改进具备一定的参考价值。大部分的实验教具都应安装急停保护装置，多数厂家为了暴利，偷工减料，不加装急停按钮，严重的会使得实验过程中发生意外事故。为避免此类事件发生，本实验具备一定的参考价值，由于实验中只使用了常开开关，而且是独立一组，未来将对其进行进一步改造，主要针对其经济性，并且在改进之后具有一定的商业和推广价值。