一种电气控制系统教具及其使用方法

本发明涉及电气教学工具，具体涉及一种电气控制系统教具及其使用方法。

背景技术：

1、在电气控制技术等自动化大类专业课程教学时，由于缺乏电气元件等教学设施设备，只能通过抽象的教材内容和部分教学视频展开学习，学生往往不能在学习过程中有较大的技能提升，甚至只晓理论而不懂实操，对于高职学生，在学习电气控制技术时，对电气元件结构和基本原理掌握能力更差，对整个电气控制系统各个触点系统的动作也无法从根本上理清，很难在理论上和实践操作上得到双提升和双加强；另一方面因为像接触器、热继电器等电器元件一旦拆开后就有可能直接损坏而不能再次使用，在实训时如果采用大量的电器元件来拆卸分析其动作原理需要准备充分的电气元件用于拆装和电气控制系统安装实训学习，其成本较高，且在学生操作过程中时间成本较大且还容易损坏电器元件造成很大的浪费和不必要的损失，对提高教学效率、突出教学成果有很大的教学难度，同时教学浪费和课程教学成本也大大增加。

技术实现思路

1、本发明针对电气控制技术课程教学中存在的教学设施设备不足、学生操作时间成本较高、学习效果和技能水平得不到较好提升等问题，提供了一种电气控制系统教具模块，有效解决了教学过程中学生操作、理解较差和教学效果不理想等难题，提高学习效率，降低了教学成本，使人人皆可懂电气元件原理、提升实操技能。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种电气控制系统教具，包括教具板，所述教具板上设置有电源模块、主电路模块和控制电路模块，所述主电路模块和控制电路模块均通过导线与电源模块相连；所述主电路模块包括至少有一个主电路，所述主电路包括总开关子模块、接触器子模块、热继电器子模块和电机子模块。

4、优选的，所述电源模块包括在教具板正面设置的零线灯带、a相火线灯带、b相火线灯带和c相火线灯带与教具板背面对应位置设置的零线、a相火线导线、b相火线导线和c相火线导线，所述零线、a相火线导线、b相火线导线和c相火线导线上均设置有电源插接孔，相应的电源插接孔处均横向对向固定设置有2个电源导片，2个电源导片间隔设置，零线、a相火线导线、b相火线导线和c相火线导线的电源插接孔与其中1个电源导片相连接，零线灯带、a相火线灯带、b相火线灯带和c相火线灯带与对应的另一个电源导片连接。

5、优选的，所述教具板上设置有教学二维码模块，所述教学二维码模块包括电源教学二维码、开关教学二维码、接触器教学二维码、热继电器教学二维码和电机教学二维码。

6、优选的，所述总开关子模块包括总开关插接孔以及设置在教具板背面对应位置的总开关导片，通过三头插接工具插入总开关插接孔即可接通下部电路。

7、优选的，所述接触器子模块包括接触器插接孔以及布置在教具板背面对应位置的主触点静导片、主触点动导片、第一动铁芯、第一静铁芯和动导片杠杆，所述第一动铁芯上设置有第一复位弹簧，所述第一静铁芯上缠绕有第一线圈，当第一线圈通电后产生磁场，磁化第一静铁芯和第一动铁芯，第一动铁芯被吸合，带动动导片杠杆动作，从而使得主触点动导片与主触点静导片紧密接触，从而接通下部电路。

8、优选的，所述热继电器子模块包括热继电器插接孔、热继电器导片、发热电丝和热金属片。

9、优选的，所述电机子模块包括正转环形灯、反转环形灯以及设置在教具板背面的环形灯座，所述环形灯座上有1接线柱、2接线柱、3接线柱和4接线柱，其中1接线柱和2接线柱分别接线后用于明示电机正转，3接线柱和4接线柱用于明示电机反转，在教具板背面环形灯上部位置设置有与真实电机连接的插线孔。

10、优选的，所述控制电路模块包括复合按钮开关子模块、接触器触点线圈子模块、fr常闭触点孔以及设置在教具板背面的熔断器。

11、优选的，所述复合按钮开关子模块包括第一快插孔、sb常闭触点孔、sb常开触点孔以及布置在教具板背面对应位置sb常闭触点孔的常闭静导片和常闭动导片、sb常开触点孔、常开静导片、常开动导片和按钮开关杠杆，所述按钮开关杠杆靠近sb常闭触点孔一侧还设置有第二复位弹簧，当使用断开工具插入sb常闭触点孔后按钮开关杠杆在力的作用下即可驱动sb常开动导片与常开静导片紧密接触导通下部电路，当拔出断开工具后在第二复位弹簧作用下即可复位到原始状态。

12、优选的，接触器触点线圈子模块包括线圈方形灯、触点快插孔、km常闭触点孔以及布置在教具板背面对应位置km常闭触点孔的km常闭动导片、km常开触点孔以及布置在教具板背面对应位置km常开触点孔的km常开动导片、第二静铁芯和第二动铁芯，所述第二静铁芯上设置有第二线圈，所述第二动铁芯上设置有第三复位弹簧，所述第二动铁芯一端与驱动杆中间位置活动连接，所述驱动杆两端分别与驱动km常闭动导片和km常开动导片的传动杆活动连接，当第二线圈通电后产生电磁场将第二静铁芯和第二动铁芯磁化，第二静铁芯吸合第二动铁芯，第二动铁芯向左移动带动驱动杆动作，从而通过传动杆使km常闭动导片右移脱离接触，使km常开动导片向右移动闭合接通下部电路，当线圈失电后第二动铁芯在第三复位弹簧作用下复位，使驱动杆驱动传功杆从而使km常闭触点孔的动导片复位闭合，km常开触点孔的动导片复位分开；fr常闭触点孔背面的fr静导片与fr动导片最初状态处于接触状态，当过载后发热电丝发热，热金属片受热弯曲后推动fr动导片向右移动，从而分段整个控制电路达到过载保护作用。

13、优选的，还包括电气元件扩展区，所述电气元件扩展区在教具板正面和背面对应位置设置有卡轨，通过卡轨可以在上面进行电气元件的扩展以完成更复杂的电气控制系统的实践操作和展示教学，所述电气元件通过快接线与电源模块、主电路模块、控制电路模块相连接。

14、优选的，所述接触器子模块与接触器触点线圈子模块通过线圈导线连接形成接触器样机，可以实现接触器的工作原理清晰讲解和演示。

15、优选的，所述热继电器子模块与fr静导片、fr动导片形成热继电器样机，可以实现热继电器工作原理讲解和演示。

16、优选的，还包括三头插接工具和四头插接工具，所述三头插接工具包括三头插接工具绝缘手柄和设置在三头插接工具绝缘手柄上的三头插接头导电头；所述四头插接工具包括四头插接工具绝缘手柄和设置在四头插接工具绝缘手柄上的四头插接头导电头。

17、一种电气控制系统教具的使用方法，包括以下步骤：

18、步骤s1：选择一个主电路模块中的一个主电路，将三相电源接入电源模块，将四头插接工具插入电源插接孔，观察a相火线灯带、b相火线灯带和c相火线灯带是否亮起，亮起表示三相电源已接入，反之则需检查三相电源及连接线；

19、步骤s2：将三头插接工具插入热继电器插接孔；

20、步骤s3：选择两个复合按钮开关子模块，分别编号sb1复合按钮开关子模块和sb2复合按钮开关子模块，用快接线将sb1复合按钮开关子模块的sb常闭触点孔接入电路，即将复合按钮开关子模块位于上部的主线路插接孔与sb常闭触点孔侧上部的第一快插孔通过快接线连通；

21、步骤s4：将步骤s3中所选的sb2复合按钮开关子模块的sb常开触点孔侧上部的第一快插孔与sb1复合按钮开关子模块下端的第一快插孔用快接线连接起来，并将sb2复合按钮开关子模块下端的第一快插孔与线圈方形灯上端的触点快插孔用快接线连接起来；

22、步骤s5：通过快接线将sb2复合按钮开关子模块的sb常开触点孔上部侧的第一快插孔与接触器触点线圈子模块中的km常开触点孔上部的触点快插孔连接起来，同时将km常开触点孔下端的触点快插孔与线圈方形灯上端的触点快插孔用快接线连接起来；

23、步骤s6：完成上述步骤后，检查无误后，将断开工具插入s4步骤中的sb2复合按钮开关子模块的sb常闭触点孔内，由于断开工具是绝缘体，当断开工具插入后，常闭动导片在推力作用下向上运动并驱动按钮开关杠杆推动常开动导片向下运动与常开静导片紧密接触贴合，此时第二复位弹簧拉伸，控制线路完全导通从而使得接触器子模块以及接触器触点线圈子模块中的第一线圈和第二线圈得电，从而在第一线圈和第二线圈磁化作用下，第一静铁芯与第一动铁芯吸合、第二静铁芯与第二动铁芯吸合，使km常开动导片向右移动闭合导通，线圈方形灯同时得电亮起，主触点动导片向上运动与主触点静导片紧密接触从而导通使电机子模块得电，正转环形灯亮起，若接入了电机实物，则电机也同样转动起来；

24、步骤s7：拔出上述sb2复合按钮开关子模块的sb常闭触点孔内的断开工具，在第二复位弹簧回复力作用下，sb2复合按钮开关子模块的sb常闭触点孔内的常闭动导片复位，sb2复合按钮开关子模块的sb常开触点孔内的常开动导片复位，此时由于接触器子模块以及接触器触点线圈子模块中的第一线圈和第二线圈依然保持得电，从而使得主触点动导片、km常开动导片依然保持导通状态，电机子模块保持得电，正转环形灯441持续亮起，明示电机得电并连续运转（如果通过换相模块接入导通下部电路，则反转环形灯442持续亮起），若外接有电机，则电机连续运转转动；

25、步骤s8：将断开工具插入s3步骤中的sb1复合按钮开关子模块的sb常闭触点孔内，由于断开工具是绝缘体，当断开工具插入后，常闭动导片在推力作用下向上运动并驱动按钮开关杠杆推动常开动导片向下运动与常开静导片紧密接触贴合，此时第一复位弹簧拉伸，由于sb1复合按钮开关子模块的sb常开触点孔上的第一快插孔未接入电路，相当于断开工具将控制电路的电路切断，此时sb1复合按钮开关子模块下端的线路都将失电，此时接触器子模块以及接触器触点线圈子模块中的第一线圈和第二线圈失电，第一动铁芯、第二动铁芯在第一复位弹簧、第三复位弹簧回复力作用下复位，从而使得主触点动导片、km常开动导片复位切开主电路模块，电机子模块失电，正转环形灯灭，明示电机失电停止运转，如果外接有电机，则电机停止转动。

26、本技术方案的有益效果如下：

27、一、本发明提供的一种电气控制系统教具，通过插接工具以及快插导线完成电气控制系统的教学，简单便捷，清晰明了，可以更加便捷地开展电气控制系统的实践练习和轻松掌握电器元件的工作原理及不同电气控制系统的工作过程。

28、二、本发明提供的一种电气控制系统教具，教具板背板通过透明绝缘的胶板封住，可以详细观察到复合按钮开关子模块、接触器触点线圈子模块和热继电器模块的教学，其动作真实反映了复合按钮开关、接触器和热继电器的动作原理。

29、三、本发明提供的一种电气控制系统教具的使用方法，通过使用方法完成本发明教具的使用，同时可以在教具板背面观察各个机械-电磁机构的动作情况，帮助理解电器元件的工作原理。