電氣控制線路設(shè)計的應(yīng)用

孫海珉

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

1電力拖動方案確定的原則。選擇和確定合適的拖動方案，是各類生產(chǎn)機(jī)械電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計的首要問題。而一般來說方案的確定分為兩個方面。一是由設(shè)備的工藝要求、結(jié)構(gòu)來選擇電動機(jī)的數(shù)量；二是按照各生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速要求來確定調(diào)速方案；三是適當(dāng)考慮使電動機(jī)的調(diào)速特性與負(fù)載特性相適應(yīng)，以保證電動機(jī)充分合理的應(yīng)用。具體原則如下：

1.1 無電氣調(diào)速要求的生產(chǎn)機(jī)械。一般來說，如果不需要電氣調(diào)速和起動不頻繁，則首先考慮的是鼠籠式異步電動機(jī)；而如果在負(fù)載靜轉(zhuǎn)矩很大的拖動裝置中，應(yīng)該使用繞線式異步電動機(jī)；如果負(fù)載平穩(wěn)、容量大且起停次數(shù)很少時，可以考慮發(fā)揮同步電動機(jī)效率高、功率因數(shù)高的優(yōu)點，采用同步電動機(jī)更為科學(xué)合理，這樣還可以調(diào)節(jié)勵磁使它工作在過勵情況下，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。

1.2 要求電氣調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械。應(yīng)該在考慮如調(diào)速范圍、調(diào)速平滑性、機(jī)械特性硬度、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)級數(shù)及工作可靠性等生產(chǎn)機(jī)械的調(diào)速要求來選擇拖動方案。當(dāng)然前提是滿足技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，最后再確定最佳拖動方案。通常來說，調(diào)速范圍D=2-3，調(diào)速級數(shù)≤2-4時，都會采用改變磁極對數(shù)的雙速或多速籠式異步電動機(jī)拖動；調(diào)速范圍D<3，且不要求平滑調(diào)速時，就使用繞線式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)拖動，但是要注意的是這只適用于短時負(fù)載和重復(fù)短時負(fù)載的場合；調(diào)速范圍D=3-10，且要求平滑調(diào)速時，如果容量不是很大，那完全可以使用帶滑差離合器的異步電動機(jī)拖動系統(tǒng)。當(dāng)然，如果在實際情況中發(fā)現(xiàn)要長期運轉(zhuǎn)在低速時，就應(yīng)該考慮采用晶閘管直流拖動系統(tǒng)；調(diào)速范圍D=10-100時，可以考慮使用直流拖動系統(tǒng)或交流調(diào)速系統(tǒng)。從目前的情況看，變頻調(diào)速和串級調(diào)速已得到了較為普遍的應(yīng)用。

1.3 電動機(jī)調(diào)速性質(zhì)的確定。從實際運用上看，電動機(jī)的調(diào)速性質(zhì)應(yīng)該要和生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性相適應(yīng)。對于雙速籠型異步電動機(jī)來說，如果定子繞組由△連接改為YY接法，轉(zhuǎn)速由低速轉(zhuǎn)為高速，功率卻變化不會太大，這就適用于恒功率傳動；而如果定子繞組由Y連接改為YY接法，電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不變，則適用于恒轉(zhuǎn)矩傳動。對于直流他勵電動機(jī)，改變電樞電壓調(diào)速為恒轉(zhuǎn)矩輸出；而改變勵磁調(diào)速為恒功率調(diào)速。

2控制方案的確定原則。電氣設(shè)備的控制方案是多種多樣的，因此，設(shè)計人員在設(shè)計時，應(yīng)該本著簡便、可靠、經(jīng)濟(jì)、實用的要求進(jìn)行控制方案的制定。具體來說，設(shè)計人員應(yīng)該遵循以下原則

2.1 控制方式與拖動需要相適應(yīng)。經(jīng)濟(jì)效益是控制方式科學(xué)與否的重要標(biāo)準(zhǔn)。如果控制邏輯較為簡單，其加工程序也較為穩(wěn)定的生產(chǎn)設(shè)備，則適用于繼電-接觸控制方式，這是較為合理的；反之，如果是加工程序多變，則應(yīng)該考慮采用編程序控制器。

2.2 控制方式與通用化程度相適應(yīng)。通用化指的是生產(chǎn)機(jī)械加工不同對象的通用化程度。如果某些加工一種或者幾種零件的專用機(jī)床，其通用化程度低，那也是合理的，因為其可以保持較高的自動化程度，因此，這樣的機(jī)床一般適用于固定的控制電路；而如果是單件、小批量的零件加工的通用機(jī)床，則應(yīng)該采用數(shù)字程序或者編程控制器控制，因為其可以根據(jù)加工對象的不同設(shè)定不同加工程序，具有相當(dāng)?shù)撵`活性和通用性。

2.3 控制電路的電源應(yīng)該可靠。如果控制電路比較簡單，則可以采用電網(wǎng)電源，如果元件多且電路復(fù)雜，則對電網(wǎng)電壓隔離降壓，減少故障的可能性。而對于自動化程度高的生產(chǎn)設(shè)備，就應(yīng)該考慮采用直流電源，這樣可以節(jié)省安裝的空間，操作和維修也比較方便。

事實上，影響方案確定的因素還有很多，在實際的設(shè)計中，最后方案的確定要根據(jù)設(shè)計人員的技術(shù)水平和判斷力來決定。

3電氣控制路線的設(shè)計方法

設(shè)計人員在進(jìn)行具體電路設(shè)計時，必須要根據(jù)主次原則進(jìn)行設(shè)計，其順序是：設(shè)計主電路，設(shè)計控制電路，信號電路及局部照明電路設(shè)計。在完成初步設(shè)計后，必須要仔細(xì)檢查，保證線路符合設(shè)計要求，同時盡可能使之完善和簡化，最后再根據(jù)實際需要選擇所用電器的型號與規(guī)格。

3.1 控制線路的設(shè)計要求。由于電氣的種類繁多，因此不同用途的電氣控制線路，其控制要求也不盡相同，但從規(guī)律上，還是必須要應(yīng)滿足以下這些基本要求：1）應(yīng)該要滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求，正確按照工藝的順序工作；2）線路結(jié)構(gòu)以簡單為主要目標(biāo)，盡量選用常用的且經(jīng)過實際考驗過的線路；3）操作、調(diào)整和檢修要符合方便的原則；4）具有各種必要的保護(hù)裝置和聯(lián)鎖環(huán)節(jié)，即使在誤操作時也不會發(fā)生重大事故；5）工作穩(wěn)定，安全可靠，符合使用環(huán)境條件。

3.2 控制線路的設(shè)計方法。事實上，電氣控制線路的設(shè)計方法主要歸納為兩種：一種是經(jīng)驗設(shè)計法，另一種是邏輯設(shè)計法。所謂經(jīng)驗設(shè)計法是指，依照生產(chǎn)工藝的要求，根據(jù)電動機(jī)的控制方法，使用典型環(huán)節(jié)線路直接進(jìn)行設(shè)計，首先設(shè)計出各個獨立的控制電路，最后結(jié)合設(shè)備的工藝要求，來決定各部分電路的聯(lián)鎖或聯(lián)系。這種方法的優(yōu)點是簡單，不過其缺點也很明顯，即對于比較復(fù)雜的線路，就要求設(shè)計人員擁有豐富的工作經(jīng)驗，同時需要繪制大量的線路圖，而且可能要進(jìn)行多次的修改，才能得到符合要求的控制線路。所謂邏輯設(shè)計法是指采用邏輯代數(shù)進(jìn)行設(shè)計，按此方法設(shè)計的線路結(jié)構(gòu)合理，可節(jié)省所用元件的數(shù)量。

3.3 設(shè)計控制線路時應(yīng)注意的問題。為了使線路設(shè)計得簡單且準(zhǔn)確可靠，在設(shè)計具體線路時，應(yīng)注意以下幾個問題：

3.3.1 盡量減少連接導(dǎo)線。設(shè)計人員在設(shè)計控制電路時，必須考慮要電氣設(shè)備各元器件的實際位置，應(yīng)該在符合設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，盡可能減少配線時的連接導(dǎo)線。

3.3.2 正確連接電器的線圈。從理論上看，電壓線圈一般不能串聯(lián)使用，原因就在于它們的阻抗不盡相同，這樣就可能會造成兩個線圈上的電壓分配不等。而即使是兩個同型號線圈，在外加電壓是它們的額定電壓之和的理想情況下，也不能這樣連接。因為，電器動作是有先后的，而當(dāng)一個接觸器先動作時，其線圈阻抗增大，該線圈上的電壓降增大，使另一個接觸器不能吸合，如果情況嚴(yán)重，還可能使線圈燒毀。此外，如果電感量相差懸殊的兩個電器線圈，也不應(yīng)該并聯(lián)連接。

3.3.3 控制線路中應(yīng)避免出現(xiàn)寄生電路

寄生電路是線路動作過程中意外接通的電路。

3.3.4 盡可能減少電器數(shù)量、采用標(biāo)準(zhǔn)件和相同型號的電器盡量減少不必要的觸點以簡化線路，提高線路可靠性。

結(jié)語

綜上所述，可知電氣路線的基礎(chǔ)設(shè)計是電氣控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，對電氣的操作以及設(shè)備的運行狀況等，有著直接的影響。因此，電氣控制的設(shè)計人員，應(yīng)該在電路的設(shè)計上進(jìn)行廣泛深入的研究，從實際工程需要出發(fā)，結(jié)合自身的工作經(jīng)驗，采用合理的設(shè)計方法，保證電氣路線設(shè)計的準(zhǔn)確有效。

[1]汪國平.電氣控制線路接線中常見問題的分析與處理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2009-03-21.