談一種茶葉萎凋機的電氣線路設計

[摘 要] 在進行電氣線路設計時，應注意全面分析茶葉萎凋機的工作過程、控制要求及所提供的元器件，設計出合理有效的電氣原理圖，并進行工作原理的模擬分析是否符合工作要求，然后按圖接線，通電試車，驗證是否達到萎凋機要求的控制效果，實現(xiàn)電氣線路的完整設計。

[關 鍵 詞] 萎凋機；電氣線路設計；自動控制；教學相長

[中圖分類號] G718 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）21-0080-02

在中職學校里，機電專業(yè)中課程工廠電氣控制是一門重要的專業(yè)課。學生必須掌握其專業(yè)知識和專業(yè)技能，能夠根據(jù)電力拖動目的設計出電氣線路，這是學習機電專業(yè)最重要的能力目標，也是學習此門課的最終目的。那么，如何根據(jù)設計要求進行電氣線路的設計呢？下面，以某企業(yè)一種茶葉萎凋機的電氣線路設計為案例，和學生一起來分析設計過程。

茶葉萎凋機是茶葉萎凋槽的組成部分，由機架、供熱系統(tǒng)、風機組成，特點是在供熱系統(tǒng)中有一熱風管沿軸向設置在滾筒體的內(nèi)腔，在熱風管周壁設有出風孔，在所屬滾筒體的內(nèi)腔周壁上設有傾斜錯位分布的螺旋輸送片和若干沿軸向水平分布的翻茶平板，本鼓風溫度在常溫至100℃之間，可快速脫去茶青表面水分，使萎凋做青不受天氣環(huán)境影響，生產(chǎn)的毛茶品質(zhì)好，質(zhì)量穩(wěn)定，且比傳統(tǒng)方法還可節(jié)約大量機械、人力、物力和能源。

萎凋槽作用是將采下的鮮葉按一定厚度攤放，通過晾曬，使鮮葉呈現(xiàn)萎蔫狀態(tài)。萎凋過程中，鮮葉發(fā)生一系列變化，有利于成茶品質(zhì)的有效物質(zhì)提升，提高茶葉質(zhì)量和口感。正常而有效的萎凋，使鮮葉的青草氣消退而產(chǎn)生清香，并有水果香或花香，成茶滋味醇而不苦澀。萎凋需要適宜的溫度、濕度和空氣流通等條件。我國白茶、紅茶、青茶等茶類制作中的第一道工序都是萎凋，但程度各不相同。白茶萎凋程度最重，鮮葉含水量要求降至40%以下，紅茶萎凋程度次重，含水量降至60%左右，青茶萎凋程度最輕，要求含水量在68%～70%之間。

依據(jù)萎凋槽的作用得知，要控制好茶葉萎凋過程中的溫度、濕度及空氣流通等，必須要有合理有效的電氣線路來控制，實現(xiàn)茶葉機械的自動化控制。這時，如何設計好萎凋機的電氣線路顯得十分重要。

根據(jù)企業(yè)所給的萎凋機，整體上了解其結(jié)構(gòu)及電控箱的元件布置。

一、茶葉萎凋機的控制面板

主要由電源指示燈、風機指示燈、加溫指示燈、啟動按鈕、停止按鈕、萎凋時間、定時停機、工作時間、萎凋溫度等組成。先讓學生了解萎凋機控制箱面板元件的排列布置，為設計好后的電路安裝布線有個大致了解。

二、茶葉萎凋機的控制過程

1.啟動機械，茶葉在加熱元件加熱和風機運行送風開始進行萎凋，萎凋計時器開始整個萎凋過程的計時；

2.同時定時停機計時器開始計時，加熱一段時間后加熱和風機停止；

3.此時停機時間計時器開始計時，停機時間到后又重新開始加熱，風機同時運行，定時停機計時器同時計時；

4.定時停機計時時間到后重復2～3步驟，直至總萎凋時間到后萎凋機停機運行；

5.當溫控儀在環(huán)境溫度高于設定溫度時，停止加熱，風機繼續(xù)運行送風萎凋。

每個學生都必須熟悉和理解該控制過程，這是設計控制電路最為關鍵的步驟，決定能否達到企業(yè)要求的設計。

三、萎凋機所需元器件

1.HL1、HL2、HL3分別為電源、加溫、風機指示燈，各1盞；

2.計時器3個、接觸器（交流220V）2個，中間繼電器（交流220V）2個；

3.帶熱電偶的溫控儀1個；

4.風機（交流220V）1臺；

5.三相加熱元件1組；

6.啟動按鈕、停止按鈕各1個。

四、理解溫控儀的工作原理及接線

由于學生在課程學習中沒接觸過溫控儀，所以在設計電路時我先把這個元件的結(jié)構(gòu)和工作原理、接線向?qū)W生介紹清楚，讓他們懂得安裝和接線。

溫控儀接線端中123一般接傳感器線，456為一組接點，5是公共點。高、總、低為一組接點，總是公共點。高與總是一個常閉觸點，總與低是一個常開觸點。“地”端接地線，“相”端接火線，“中”端接零線。

其接法：中與相接電源220V，給溫控儀提供工作電源，1與2分別接熱電偶的紅、黃線，總與低是一個常開觸點，當熱電偶感應到的環(huán)境溫度低于設定溫度時觸點接通，環(huán)境溫度大于等于設定溫度時觸點復位斷開，把總與低串接在接觸器線圈供電電路上。

每個小組學生分工合作，都經(jīng)過了認真思考，畫出了各自的電路圖，并不斷檢查電路圖和模擬運行，都認為自己小組的電路能符合要求。我把每小組的原理圖共同分析一下，都存在不同的問題，就讓他們再仔細研究得出較好的方案來。經(jīng)各小組一致討論后，推出了認為符合要求的電路圖（圖1）。一看此圖，覺得有點符合要求，但經(jīng)過認真推敲后，主電路符合要求，控制電路還是存在不合理的地方。

整個過程分析后，乍看起來符合要求，但這其中忽略了溫控儀的控制作用，溫控儀在當環(huán)境溫度高于設定溫度時，溫控儀的總端與低端就會斷開，從而斷開KM1線圈電源，隨之斷開了風機電源，而萎凋機要求的是在茶葉環(huán)境溫度高于設定溫度時只是停止加熱元件的加熱，而風機不停止，繼續(xù)送風萎凋茶葉，所以，此電路的設計存在著一定的缺陷，還需進行一定的調(diào)整。

為了達到要求的控制效果，通過循序漸進的方式，將存在的問題逐個與學生展開討論，讓他們發(fā)現(xiàn)問題，一起解決問題，然后做出以下調(diào)整：

1.溫控儀的控制調(diào)整為圖2所示位置；

2.KM1自鎖觸點調(diào)整為KM2-2，由于圖1中KM2的常開觸點數(shù)量超過了實際數(shù)量（接觸器采用CJX2-3210，只有4個常開觸點），把控制HL3的KM2常開觸點去掉，調(diào)整到與KM2線圈并聯(lián)；

3.計時器KT1常開、常閉觸點調(diào)整為圖2所示位置。

最終得出正確的電路圖（如圖2）。

五、針對電路工作原理的分析歸納出的工作原理

1.溫控儀設定溫度高于環(huán)境溫度時，KM2圈通電，HL2加熱指示燈亮，加熱元件開始加熱。工作原理需要學生自己去實踐，加強學生的操作能力。

2.當溫控儀設定溫度低于環(huán)境溫度時，KM1線圈斷電，加熱元件停止加熱，加溫指示燈熄滅；風機繼續(xù)運行送風萎凋；在此過程中，定時停機（工作時間）和停機時間不斷切換，直至環(huán)境降溫達到或低于設定溫度時又開始加熱。

這樣學生對工作原理一目了然，也清楚地理解了整個控制過程。

然后，我就將該企業(yè)提供的電控箱元器件安排給每個學生，根據(jù)圖2按照自上而下、從左到右的原則進行實物接線，并進行通電模擬動作過程，并要求注意觀察判斷有否達到企業(yè)要求的控制過程。整個過程強調(diào)注意用電安全。

安裝后的控制電路，能使茶葉萎凋機按照要求在設定的萎凋時間內(nèi)進行預定的定時停機和停機時間之間的不斷變換，對萎凋槽內(nèi)的茶葉進行加熱送風，最高溫度的設定，及滾筒體不斷地翻轉(zhuǎn)茶葉，使茶葉水分減少，達到茶葉萎蔫狀態(tài)，充分萎凋。這樣，設計出來的電路達到了企業(yè)要求的控制過程，也得到企業(yè)的肯定和認可，學生也露出了驕傲的笑容。

因此，進行電氣控制線路的設計，應注意全面分析機械的控制要求，畫出相應的原理圖，再進行理論分析和模擬操作運行，再通電試車判斷是否達到要求。能根據(jù)控制要求設計出合理有效的電路，是機電專業(yè)每個學生必須掌握的專業(yè)技能，也是所學專業(yè)知識的充分利用，加之在企業(yè)的實踐應用，體驗到為企業(yè)尋找問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的成就感及帶來的喜悅，達到在“做中學，做中教”的教學效果，更能充分調(diào)動學生的求知欲，真正學好一技之長。

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