論電氣控制線路設計的應用

王宏亮+王雙林+周鴻亮

摘 要：電氣控制線路設計是電氣控制的關鍵技術，對電氣設備的諸多方面都有著重要的影響。因此，電氣控制線路的設計是電氣控制以及機械使用效率的關鍵。本文根據電氣控制線路設計的基本內容進行探究，并指出電力拖動方案、控制方案和設計方法在電氣控制線路設計中的應用。

關鍵詞：電氣控制；線路設計；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.147

從目前的生產狀況來看，機械自動化和智能化已經得到了廣泛的發展與應用。機電一體化，已經成為現代機械工業發展的必然趨勢，電氣控制線路的設計對機電設備的應用影響巨大。所謂電氣控制線路就是通過電氣操控，從而發揮機械的功能。從使用情況來看，控制線路的質量與機械使用的效率成正比，因此，控制線路的優化設計越高，機械的使用效率就越高。由此可見，電氣控制線路的設計是電氣控制以及機械使用效率的關鍵。

1 確定電力拖動方案

電氣控制系統在設計中，首先要做的工作就是確定電力的拖動方案，經過選擇到最終確定電力拖動方案，主要應該從三個方面進行考慮：首先，電動機的數量，也就是電氣控制線路的動力來源。其次，確定調速方案，根據機型設備的調速要求，選擇最為合理的調速方案。最后，電動機應用的有效性，也就是電動機的轉速與機械設備的負載能力相協調。

（1）確定電動機調速的性質。電氣控制線路設計的關鍵是電動機調速，也就是說電動機以何種運轉速度進行電氣控制線路設計。電動機調速性質與負載特性相協調，才可以確保電動機性能的正常發揮，從而保證電氣轉動的有效性。下面以雙速籠形異步電動機舉例，如果把釘子繞組法從三角形連接法改變為YY連接法，同時，還要注意進行轉速的調整，只要根據相關的技術指標進行增加，都會對設備的運行功率產生影響，因此，這種方式得到了廣泛的應用。實踐表明，YY連接的新方法，與傳統的Y 型連接法相比，新的連接方法的轉矩在電動機輸出過程中始終保持著不變的狀態。通過連接方法的改變，能夠有效地提高設備的運行效率。

（2）要求電氣調速的生產機械。在線路設計的過程中，需要根據調速平滑性、機械特性硬度、調速范圍、工作可靠性、轉速調節級數等確定相關的拖動方案。通常情況下，如果調速級數小于或等于 2-4，調速范圍介于 2-3之間，在這種情況下，可以采用雙速籠式異步電動機拖動，能夠有效地滿足機械運轉要求。在調速范圍低于3 時，不存在平滑調速問題，比如調速在 10-100 范圍之間，即可采用交流調速系統，也可采用直流拖動系統，根據實際情況的分析，應用范圍最廣的是串級調速與變頻調速。

（3）無電氣調速要求的生產機械。如果是沒有調速要求的機械設備，一般使用鼠籠式異步電動機，因為這種設備不需要調節機械的運轉速度，其特點是減壓啟動的方式，適用于恒速運轉的工作場合。在拖動裝置設備的運行過程中，如果是在負載靜轉矩的距離比較大的情況下，就可以使用繞線式異步電動機。要是設備負載運行平穩的話，這種裝置就不會頻繁啟動，在實際工作應用中，可以大幅度地增加電網的功率因數。

2 控制方案的確定原則

電氣控制方法頗多，可選擇的控制方案也是形式多樣的，一切設計最終的目的都是為了在生產中，操作的安全、簡便和實用，以及由此帶來的經濟效益，也就是降低投資成本，以求更高的經濟回報。根據設計目的進行選擇控制方案，設計人員必須遵循的原則有：

（1）控制方式與拖動需要相適應。控制方式的優劣的評價標準是經濟效益的高低，并非最先進的科學技術對控制方式就是最好的。如果在生產設備中，控制邏輯比較簡單，并且加工程序比較穩定，符合這種控制要求并且最為恰當的方式應是繼電接觸控制方式。反之，控制邏輯比較復雜，加工程序不穩定需要不斷改變，那么使用可編程序控制器的方式更符合控制要求。

（2）控制方式與通用化程度相適應。通用化程度的高低與能否實現自動化有著直接的影響的作用，對于專用設備來說，它的通用化程度很低，一般這種設備只適合少數或單一的零件進行加工，不需要經常改變控制線路，控制電路基本是固定的無需變化。雖然這種專用機械設備生產的通用化程度極低，但是它的自動化程度非常高。而通用機床，采用的是數字程序或者可編程控制器控制，因為它需要靈活改變控制線路，從而達到通過改變加工程序，實現對不同產品規格的要求。由此可知，通用機械設備生產具有控制的靈活性和生產的通用性。

（3）控制電路電源的可靠性。電網電源，適用于相對簡單的控制線路。要是元件較多并且電路又很復雜，要是安裝方法不合理的話，就會很容易引起故障的發生，所以對電網的電壓采取隔離和降壓的方式是最為有效的方法，從而對控制電路電源的可靠性起到了重要的作用。

3 電氣控制線路的設計方法

（1）電氣控制線路的設計要求。電氣控制線路的設計必須根據控制線路用途的要求，進行合理的設計。它的設計要求需要首先必須滿足機械設備有效運行的技術要求，經過優化合理的設計確保控制線路在機械設備中的效用最大化，同時安全性也必須考慮到線路的設計之中。盡量選擇經過實踐證明的典型線路，線路設計以結構的簡單有效為原則，避免簡單事情復雜化。在線路的設計中為了保證安全順暢的生產，必須采取各種行之有效保護裝置和措施，從而避免事故的發生。

（2）電氣控制線路的設計方法。電氣控制線路的設計方法主要有經驗設計法和邏輯設計法，經驗設計法也就是簡單線路的設計方法，是指參照以往的典型案例再根據機械設備的工藝要求，從而進行優化組合直接進行設計。而對于復雜線路的設計，要求從業人員具有較高的專業素養和經驗，經過對線路圖的反復研究最終確定。邏輯設計法的理論基礎是邏輯代數，運用邏輯代數進行設計能夠使線路結構合理優化，從而減少設備元件的數量。

4 結語

綜上所述 ，電氣控制線路的設計是電氣控制以及機械使用效率的關鍵，控制線路的質量與機械使用的效率成正比，因此，控制線路的優化設計越高，機械的使用效率就越高。所以，必須從工程的現實狀況出發 ，根據不同的設備要求選擇確定設計方案，經過優化重組、科學運用，從而達到電氣控制線路設計的合理性和有效性。

參考文獻：

[1]洪德超.電氣控制線路設計的應用[J].科技創新與應用，2012

（19）：147.

作者簡介：王宏亮（1983-），男，遼寧大連人，碩士，工程師，教師，研究方向：電氣工程、機電一體化。