淺談電氣設備控制線路設計內容及方法

卜佳男 趙志江

（哈爾濱電站設備成套設計研究所有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 電氣控制線路設計的內容

生產中機械使用有效性與電氣制動化有著非常緊密的聯系，機電一體化已經成為現在生產企業的一種趨勢。因此電氣化的控制與機器設備之間的配合尤為重要，這就要求設計人員對機械的結構與原理有著深刻的認識，同時對于機械設計的工藝也要有所了解，這樣才能符合電氣控制的要求。

機械設備的控制系統絕大多數屬于電力拖動控制系統，因此生產機械電氣控制系統設計的基本內容有以下幾個方面：

1.1 確定電力拖動方案

1.2 設計生產機械電力拖動自動控制線路

1.3 選擇拖動電機及電器元件，制定電器元件明細表

1.4 進行生產機械電力裝備施工設計

1.5 編寫生產機械電氣控制系統的說明書與設計文件

2 電力拖動方案確定的原則

對于生產機械電氣控制的設計，首先是確定明確、選擇出合理的方案。方案的確定要考慮兩點。

第一是設備的工藝與設備的結構，根據生產的設備的調速來制定方案。

第二是考慮電動機的調速特性與負載的相適應。

2.1 生產機械不需要電氣調速要求

通常情況下，在沒有電氣調速、啟動的不頻繁場合，鼠籠式異步電動機就應該被應用。如果在傳動裝置中負載轉矩很大則考慮繞線式異步電動機。對于同步電動機的適合場合則是在負載平穩時，并且容量與起停的次數很少的時候，通過這種有效合理的傳動機不但充分提高電動機的效率，同時也能調節勵磁在過勵的條件下從而讓電網功率因數提高。

2.2 生產機械需要電氣調速要求

這里的拖動方案的設計是根據生產機械的調速，在充分保證技術的基礎上通過比較最終選擇拖動方案。

速范圍D=2-3，調速級數3，調速級數≤2-4時，一般采用改變磁極對數的雙速或多速籠式異步電動機拖動。

調速范圍D＜3，月不要求平滑調速時.采用繞線式轉子感府電動機拖動們只適用于短時負載和重復短時負載的場合。

調速范圍D=3-10，且要求平滑調速時，在容量不大的情況下，可采用帶滑差離合器的異步電動機拖動系統。若需長期運轉在低速時，也可考慮采用品間管直流拖動系統。

調速范圍D：10-100考慮使用直流拖動系統或交流調速系統。

三相異步電動機的調速，以前主要依靠改變定子繞組的極數和改變轉子電路的電阻來實現。目前，變頻調速和串級調速已得到廣泛的應用。

2.3 確定電動機調速的性質

對于雙速籠型異步電動機，當定子繞組由Δ連接改為YY接法時，轉速由低速轉為高速，功率都變化不大，適用于恒功率傳動；當定子繞組由Y連接改為YY接法時，電動機輸出轉矩不變，適用于恒轉矩傳動、對于直流他勵電動機，改變電樞電壓調速為恒轉矩輸出；而改變勵磁調速為恒功率調速。

如果采用不對應調速，恒轉矩負載采用恒功率調速或者恒功率負載采用恒轉矩調速，將電動機額定功率增大到D倍，（D為調速范圍，）并且一部分轉矩為充分利用，因此電動機調速性質是反應調速范圍內轉矩、功率與轉速的關系。

3 電氣控制方案的確定原則

明確控制方案是設計出合理適用的電力控制系統的前提保證。因此設計人員要按以下原則來進行：

3.1 拖動需要與控制方式相適應

控制方式不是越多就越好，主要看它的經濟效益。當加工生產的程序變化很多時，采取編程序控制器，要是邏輯控制比較簡單則可以采用穩定的生產設備即繼電解除控制法。

3.2 控制方式與通用化程度相適應

通用化可以說是對不同生產對象通用程度，應該區別自動化。因此通用化程度低的但也許保持著較高的自動化，這類機床使用固定的控制電路較好。若是小的零件則采用數字程序。應為這樣對于加工對象采用不同的程序提高通用與靈活性。

3.3 最大限度滿足工藝要求

為了滿足較高的工藝水平，確保機械的工作效率，可以在控制線路中加入自動循環、半自動循環、故障診斷等功能。

3.4 電路電源的可靠性

簡單的電路采用電網式電源，相反元件多的話采用電壓隔離降壓的方法。如果要采用直流電源，則必須滿足自動化程度高的設備，這么做也可以對空間進行節省，方便操作。在實際的生產中，最終的方案取決于設計人員經驗，設計人員因此應該靈活運用方案。

4 電氣控制線路的設計方法

雖然電氣控制線路的設計方法有不同，但都要滿足幾點要求。首先應能滿足生產機械的工藝要求。其次線路結構要簡單，力求精簡。再次操控，掌握，維修要簡單。第四要具有應對安全隱患的措施，在發生事故時也能很好及時的完成任務。第五要能適應生產時所在的環境。

4.1 控制線路的設計方法簡介

電氣控制線路的設計方法有兩種，一種是經驗設計法，另一種是邏輯沒汁法。

經驗設計法：它是根據生產工藝的要求，按照電動機的控制方法，采用典型環節線路直接進行設計，先設計出各個獨立的控制電路，然后根據設備的工藝要求決定各部分電路的聯鎖或聯系。這種方法比較簡單，但是對于比較復雜的線路，設計人員必須具有豐富的工作經驗，需繪制大量的線路圖，并經多次修改后才能得到符合要求的控制線路。

邏輯設計法：采用邏輯代數進行設計，按此方法設計的線路結構合理.可節省所用元件的數量。

4.2 設計控制線路時應注意的問題

設計具體線路時，為了使線路設汁得簡單且準確可靠，應注意以下幾個問題。

首先盡量減少連接導線，設汁控制電路時，應考慮各元器件的實際位置，盡可能減少配線時的連接導線。

其次正確連接電器的線圈。電壓線圈通常不能串聯使用，由于它們的阻抗不盡相同，造成兩個線圈上的電壓分配不等。即使是兩個同型號線圈，外加電壓是它們的額定電壓之和，也不允許這樣連接，因為電器動作總有先后，當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，嚴重時將使線團燒毀。電感量相差懸殊的兩個電器線圈，也不要并聯連接。在接通電源時可正常工作，但在斷開電源時，由于電磁鐵線圈的電感比繼電器線圈的電感大得多，所以斷電時，繼電器很快釋放，但電磁鐵線圈產生的自感電動勢可能使繼電器又吸合一段時間，從而造成繼電器的誤動作，解決的方法是各用一個接觸器的觸點來控制。

結語

通過以上分析可以得出電氣控制線路設計對于電氣控制的影響力之深，不能簡簡單單從設計的角度來認識電氣線路，要在實際的設計、生產、維護中總結出經驗，同時設計者應該對電氣線路進行深入的研究，對設計重視起來，從實際出發，依托自身的經驗，設計出合理的線路來確保電氣路線的準確性。

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