淺談機床電氣回路保護應用

劉丹+杜鳳

摘 要：本文對機床的電氣回路保護要具有哪些技術條件以及實施方法做了簡單的介紹，基本可以對機床的電氣回路保護技術方面的問題給出一些指導和建議。希望可以找到一個定量的、最合理的方式，從而在不斷提升工作效率和質量的同時不斷加強機床的電路安全性。而且我們相信不斷加強標準的應用，是機床研發者們不斷進行技術創新的途徑之一。

關鍵詞：電氣回路；保護技術；聯結回路

機床電氣控制電路的設計，主要注重功能的實現，即優先完成生產機械和生產工藝對控制的要求，然后完善控制電路的安全要求，使設計電路簡單和運行可靠，并能使得設計成本最低化。而對電路的次生故障考慮相對較少，如果不對此類故障加以研究，注意避免，此類故障也能產生嚴重后果。在電氣控制電路中，由于設計上的缺陷，可能會導致電氣回路的出現。電氣回路在正常情況下一般不會出現，在電路出現故障時才出現的特殊的閉合電路。電氣回路可能使電氣設備處在不正常運行狀態，給正常運行操作提供錯誤的信息，給故障處理帶來困難，甚至再次產生故障和事故，所以必須加以高度重視。

一、機床電氣回路相關技術條件

目前，對于最常見的數控機床，它的電氣設備通常由六部分組成，包括數控單元、人員和設備的操作單元、測量系統、伺服系統、可編程邏輯控制系統、必備的機床電氣回路和電柜等。其中，動力電路、控制電路、保護聯結電路又是機床電氣回路中最常見的三種。動力電路和控制電路，顧名思義它的設計功能主要是為了滿足機床的基本電氣輸送及控制，具體為機床電氣設備的配電、加電、斷電和電力緊急控制等。其主要組成要素有控制器件、保護器件、連接器、線纜和耗能器件。這些器件分別用來保護原件和線路、連接各原件、發出各種指令等。當電路出現短路或過載現象時，電氣回路各器件將依照設計標準協同工作，自動切斷電力輸出。為了防止間接接觸產生電擊而連接在一起的保護導線稱之為保護聯結電路，而與此相關聯的功能聯結電路，是為了有效避免因電磁干擾引起的系統非正常運行而連接在一起的保護導線。兩者的保護導線可獨立排布，在電源引入端的保護接地排位置，可選擇連接或不連接（有外部功能接地導體）在一起。其主要由電氣外殼裝置、用于固定原件的地板、保護接地匯流排和起保護作用的地線等組成。為了滿足接地連續性，確保安全，保護聯結電路通常都是依據GB5226.1標準，設計為樹形（即Y形）排布連接。

二、機床電氣回路保護應用

首先在以動力電路或控制電路為構成要素的各種機床電氣回路，動力電路和控制電路主要為兩種功能的電氣回路提供保護，即為配電傳輸電能的電氣回路和為實現功能通斷、急?？刂频碾姎饣芈?。在電氣回路保護過程中，如果發生過載或過流狀況，保護器件可切斷電路，保護能耗器件和電氣回路，以避免危險發生，確?；芈穼Ь€和能耗器件不損傷。另外，保護聯結電路的主要功能是為了確保人和設備的安全，以及保護設備的電磁兼容性。在設計過程中，必須要滿足保護連接的連續性和保護導體的截面積要求，才能夠達到保護聯結電路的設計目的。

（一）過載保護

過載保護原理可簡單表述如下：假設電路允許的最小通過電流為Imin，最大電流為Imax，保護的器件電流為I，I2表示在規定時間范圍內，保護器件有效工作的最小電流，那么我們可得出公式Imax≤I≤Imin1）I2≤1.45Imin 2）值得注意的是，多種因素都會對電流產生一定的影響，如溫度、多芯電纜、機床設備的安裝密度等，因此要想機床設備正常工作，必須要確保通過保護器件的電流大于最小電流，并在大于最大電流時執行保護。

（二）過流保護

過流保護公式可參考如下：T=（K*S/I）?3）

其中，T表示切斷負載電路所需時間；K表示絕緣銅導線系數；S表示導線的截面積；I表示短路時電流大小。通過以上三個公式我們可以清楚的看出，動力和控制電路在設計中首先考慮的是機床器件的額定電流和線路負載電流，之后確定機床中使用導體線纜的橫截面積。當截容量達到1.45倍時是安全臨界點，超過這個臨界點時就會比較危險，要確保安全，必須在規定時間內通過。在達到Imax之前必須切斷電源。2.3聯結電路在選擇保護導線時，我們通常要考慮整個設備供電線路的規格，最常見的材料是選擇銅和鋁。如果這兩種材料仍不能滿足電流負荷，一般就要采取其他措施，如增加附加保護導線。下表為保護導體（銅）的最小截面積參考值：

（三）操作方式

通過實踐證明，首先要計算出機床的電氣回路在負載條件下，負載電流的大小。根據負載電流從而得到保護器件的電流I，I必須要滿足以上的三個公式。然后確定器件保護種類，根據機床設備的實際狀況，計算相應參數。在此基礎上判斷公式2）是否成立，當此公式不成立時，可通過兩種途徑進行彌補，一是增大導體規格，另外還可調低細分額定值，之后再確定機床的導線保護器件是否同時滿足公式1）和公式2）。最后可根據公式3）來計算時間，通常將時間控制在五秒之內。當時間大于五秒時，就要根據保護器的具體類型對短路類型進行判斷。

三、結束語

在我國的裝備制造業，機床電氣設備技術必須遵循 GB5226.1 相關標準，它囊括了機械電氣安全、機械電氣設 備、通用技術條件等多項標準規范。電氣回路是最容易被 忽視的隱患，一旦出現故障輕則導致機床設備停止運行，重則引起電擊、火災等重大事故，甚至造成人員傷亡和財 產損失。所以在實際的機床電氣設備生產過程中，必須明 確機床的電氣回路相關技術條件，以正確的方法運行設 備，保證機床的整體安全穩定性。機床電氣回路保護問題一直是行業內最常見也最容易被忽視的技術問題。本文通過重點介紹機床電氣回路保護所需的技術條件以及實施方法，基本對此類問題做出一些指導和建議。機床電氣回路保護問題涉及安全生產，應引起行業內的廣泛重視。機床研發者應依據GB5226.1等標準，不斷進行技術創新和突破。

參考文獻：

[1]姜詩蒙.機床電氣回路保護應用研究[J]，應用科技，2014（2）： 123.

[2]何江濤.依據標準探討機床電氣回路保護應用[J]，行業標準及應用，2013（5）：140-143.