淺談電氣電路設計中易被忽視的問題

摘 要：一般來講，評價一種電氣電路控制水平的優劣，需要充分分析其可靠性、安全性，以及經濟合理性，而往往一些易忽視的問題最為影響其控制評價。闡述了電氣電路設計注意事項，基于整體設計評價，探討了電氣電路設計中易被忽視的問題。

關鍵詞：電氣電路；設計；忽視問題

中圖分類號：TM13 文獻標志碼：A 文章編號：1671-7953(2009)02-0080-03

設計電氣控制電力時一般應遵循如下原則:最大限度地實現生產機械和工藝對電氣控制線路的要求，在滿足生產要求的前提下力求控制線路簡單經濟、保證控制線路工作可靠、保證控制線路工作安全、操作維修方便等。但在設計時由于考慮不全面，使控制電路不完善，產生各種設計缺陷，回路中隱藏一些不易被發現的問題導致元器件誤動或拒動，對設備運

行及安全產生不良影響。雖然如此，但是仍在少數情況下，人們常常忽略一些問題，從而嚴重影響了控制評價，不僅制約了工程造價，而且在實際運行中存致命性危險，因此，合理分析設計中被忽視的問題，有著十分重要的現實意義［1］。

1 電氣電路設計一般注意事項概述

在電氣電路設計中，一般要求主要從電動機的四個方面進行考慮，分別為電動機的制動、電動機正反轉控制的電氣互鎖、電動機正反轉自動循環控制多臺電動機的連鎖控制。

1.1 電動機的制動

電動機的制動方法一般分機械制動和電氣制動，而電氣制動一般采用能耗制動和反接制動。但是必須強調的是在起重提升設備中，最終的制動必須是機械制動而不能采用電氣制動，而且電路設計的原則必須是有電松開，無電剎緊(依靠彈簧力剎緊)。這樣才能確保在萬一系統停電時使提升裝置處于制動狀態。1926年美國紐約發生了一起由于電網停電使電梯由11層墜落的事故。經事故分析系電梯的電氣控制電路的設計采用了有電剎緊而無電松開，這樣在系統停電時使提升機構失去制動，轎箱由于重力而自由墜落。為此美國機械工程師協會制訂了強制性的技術標準，電梯及所有提升設備的電氣控制必須是有電松開，無電剎緊。

1.2 電動機正反轉控制的電氣互鎖

在電動機的正反轉控制中，交流接觸器線圈KM1，KM2必須采用常閉觸點進行互鎖，以防止當一個接觸器因機械故障無法實現失電松開時另一接觸器得電吸合造成主回路相間短路。但是僅此是不夠的，還必須采用正反轉起動按鈕的互鎖。理由如下：首先，SB1，SB2的互鎖使得電動機由正轉變為反轉(反之亦然)時不必先按SB3而直接由SB1，SB2的常閉點直接切斷對方控制電路，使操作靈活。其次，這種按鈕互鎖不能防止由于偶然的操作失誤造成KM1，KM2的得電競爭。

1.3 電動機正反循環控制

電動機的正反轉可通過絲桿螺母等機械裝置轉變為直線或角度的往復運動，通過行程開關SQ1，SQ2實現自動循環。其中SQ3。SQ4為限位開關，其作用是當sQ1或SQ2出現故障時，機床工作臺機械越位，由SQ3或SQ4切斷該方向的接觸器電路，以避免由于行程失控引起機械傳動機械的損壞。值得強調的是，SQ1，SQ2作為頻繁動作的開關，其壽命是有限的。以機床上常用的微動開關LXW5為例，其電壽命國家標準為100萬次。而一臺機床的工作循環，以保守估計。設一臺機床兩班制，每班工作5小時即每日工作600分鐘，機床每分鐘完成一個循環，這樣SQ1，SQ2每日動作600次，一年300個工作日則每年需動l8萬次，一個開關在最正常的狀態下也只能工作5．5年，而一臺機床的壽命一般不少于10年［2］。

1.4 多臺電動機的連鎖控制

在由多臺電動機驅動的機械設備中，往往要求實現連鎖，例如機床中主軸電動機必須在潤滑泵起動后才能起動，分段驅動的物料傳送帶必須是末段先起動而始端后起動以免物料卡滯。KM2必須在KM1得電后才能得電，當按SB2時。KM1，KM2同時失電。當要求KM1必須在KM2失電后才能失電，則需在SB2兩端并聯KM1常開觸點。但這不能保證在系統停電時仍能實現以上功能。

2 電氣電路設計中易被忽視的問題

2.1 控制回路忽視問題

2.1.1 過載保護動作后，電路誤動

再此引用燕化高新技術股份公司841裝置球磨機電機及油泵電機控制回路見圖1。啟動時先啟動油泵，當油壓穩定在0.3 MPa后開啟球磨機主機，如油泵未開啟則球磨機不能運轉，球磨機主機功率55 kW，研磨物料及自重約3t。該回路在正常狀態下無任何故障。但當球磨機因過載后，熱繼電器FR常閉接點斷開，球磨機接觸器失電，而油泵仍在運行，油壓接點仍接通，球磨機啟動中間繼電器KA并未釋放，若球磨機熱過載繼電器在自動位置，則在一段時間后FR常閉接點重新閉合，因C相——KA——SJ觸點——C線圈——FR接通，球磨機會自啟動，給安全生產帶來很大的隱患。現將球磨熱繼電器FR改為手動，可初步解決此安全隱患，下一步還將重新設計電路以進行徹底整改，消除隱患。

2.1.2 檢維修操作時開關誤動

308(6kV)配電室在進行直流回路故障處理時，在I、Ⅱ段進線電壓均正常的情況下，停下I段進線的直流控制電源，母聯開關(控制回路見圖2)卻突然自投合閘，造成二段電源合環。圖中SA32為母聯自投控制開關，SA31為母聯合閘控制開關，YC為母聯合閘線圈，KAl1為I段合閘位置繼電器接點，KAl2為Ⅱ段過流閉鎖繼電器接點，KA21為Ⅱ段合閘位置繼電器接點，KA22為Ⅱ段過流閉鎖繼電器接點。母聯開關的控制電源WC取自Ⅱ段進線開關的控制電源WCII。當每年進行直流屏清掃時如先停下Ⅱ段進線開關的控制電源，再停下I段進線開關的控制電源，則無任何問題。但如果是先停下Ⅱ段進線開關的控制電源WC1，再停下Ⅱ段進線開關的控制電源，則當停下I段進線開關控制電源后，母聯卻立刻動作自投合閘(此時I段進線開關并未跳閘)。經仔細檢查、分析后發現，在后者情況下，母聯控制電源正常(取自Ⅱ段)，雖然此時系統運行方式并未改變，但送給母聯的表示I段進線開關位置的常閉接點KA11(I段合閘位置繼電器)因I段控制電源消失而返回，這就使母聯開關控制電路中從+WC——SA32①③——KA11常閉接點——KA12常閉接點——KT31延時斷開接點——KA31接通，KA31線圈得電其常開接點閉合，母聯合閘回路+wc—SA3⑤⑧——KS31——SQ3，合閘線圈YC——S03—WC形成回路，母聯自投合閘，導致I，II段電源合環［3］。由此可以看出，在電路的設計中，當開關的狀態需要引到其他回路時，其接點應盡可能取自最直接并最能反映真實狀態的接點，盡量避免過多的中間環節，如果將本例中的I，Ⅱ段合閘位置繼電器KAl 1，KA21的接點改為各自開關的輔助接點，則在對直流屏清掃或在查找直流系統接地等工作時就不會出現上述問題。從而也可防止tcnm，tcnzi合閘位置繼電器因自身故障引起回路的誤動。

2.2 抑制變頻器諧波問題以及變頻器選用

變頻器主電路中的整流電路AC／DC或逆變電路DC／AC都會產生諧波，對電網及電動機產生一定影響。可從兩個方面來控制。1）選用質量指標好的變頻器。國家對變頻產品有諧波指標，對電壓分量的THD≤5％ ，對電流分量的THD≤3％ 。從電網側來說，要達到這個指標，至少用12脈波以上的整流電路。目前的6脈波變頻器一般不能滿足要求，需加抑制諧波器。2）選用抑制諧波的裝置(如交流電抗器、直流電抗器、輸出電抗器、輸入輸出濾波器、磁環

型零序電抗以及信號濾波器等)。對設計安裝位置、距離、屏蔽、隔離等應有嚴格要求。變頻器的結構及選用見表1。

3 結語

電氣電路通常出現故障，往往是由于設計忽視問題的原因而造成的，在設計中必須作風嚴謹，盡量選用標準的、常用的、并經過實際考驗過的環節；盡量減少電器數量、減少不必要的觸點，簡化電路;正確連接觸點和線圈來控制寄生回路。

參考文獻

［1］ 鄭 萍.現代電氣控制技術（25）［M］. 重慶：重慶大學出版社，2000.（12）.

［2］ 黃 俊，王兆安.電力電子技術［M］，第四版. 北京：機械工業出版社，2000.

［3］ 王 瓊.電氣設計常見問題簡析［J］.河南科技：鄉村版，2007，（7）.