電氣控制線路設計的應用

孫海珉

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，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，是各類生產機械電氣控制系統的設計的首要問題。而一般來說方案的確定分為兩個方面。一是由設備的工藝要求、結構來選擇電動機的數量；二是按照各生產機械的調速要求來確定調速方案；三是適當考慮使電動機的調速特性與負載特性相適應，以保證電動機充分合理的應用。具體原則如下：

1.1 無電氣調速要求的生產機械。一般來說，如果不需要電氣調速和起動不頻繁，則首先考慮的是鼠籠式異步電動機；而如果在負載靜轉矩很大的拖動裝置中，應該使用繞線式異步電動機；如果負載平穩、容量大且起停次數很少時，可以考慮發揮同步電動機效率高、功率因數高的優點，采用同步電動機更為科學合理，這樣還可以調節勵磁使它工作在過勵情況下，提高電網的功率因數。

1.2 要求電氣調速的生產機械。應該在考慮如調速范圍、調速平滑性、機械特性硬度、轉速調節級數及工作可靠性等生產機械的調速要求來選擇拖動方案。當然前提是滿足技術指標，進行經濟比較，最后再確定最佳拖動方案。通常來說，調速范圍D=2-3，調速級數≤2-4時，都會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，且不要求平滑調速時，就使用繞線式轉子感應電動機拖動，但是要注意的是這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，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拖動系統。當然，如果在實際情況中發現要長期運轉在低速時，就應該考慮采用晶閘管直流拖動系統；調速范圍D=10-100時，可以考慮使用直流拖動系統或交流調速系統。從目前的情況看，變頻調速和串級調速已得到了較為普遍的應用。

1.3 電動機調速性質的確定。從實際運用上看，電動機的調速性質應該要和生產機械的負載特性相適應。對于雙速籠型異步電動機來說，如果定子繞組由△連接改為YY接法，轉速由低速轉為高速，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，電動機輸出轉矩不變，則適用于恒轉矩傳動。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。

2控制方案的確定原則。電氣設備的控制方案是多種多樣的，因此，設計人員在設計時，應該本著簡便、可靠、經濟、實用的要求進行控制方案的制定。具體來說，設計人員應該遵循以下原則

2.1 控制方式與拖動需要相適應。經濟效益是控制方式科學與否的重要標準。如果控制邏輯較為簡單，其加工程序也較為穩定的生產設備，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。通用化指的是生產機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床，則應該采用數字程序或者編程控制器控制，因為其可以根據加工對象的不同設定不同加工程序，具有相當的靈活性和通用性。

2.3 控制電路的電源應該可靠。如果控制電路比較簡單，則可以采用電網電源，如果元件多且電路復雜，則對電網電壓隔離降壓，減少故障的可能性。而對于自動化程度高的生產設備，就應該考慮采用直流電源，這樣可以節省安裝的空間，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，在實際的設計中，最后方案的確定要根據設計人員的技術水平和判斷力來決定。

3電氣控制路線的設計方法

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

3.1 控制線路的設計要求。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，但從規律上，還是必須要應滿足以下這些基本要求：1）應該要滿足生產機械的工藝要求，正確按照工藝的順序工作；2）線路結構以簡單為主要目標，盡量選用常用的且經過實際考驗過的線路；3）操作、調整和檢修要符合方便的原則；4）具有各種必要的保護裝置和聯鎖環節，即使在誤操作時也不會發生重大事故；5）工作穩定，安全可靠，符合使用環境條件。

3.2 控制線路的設計方法。事實上，電氣控制線路的設計方法主要歸納為兩種：一種是經驗設計法，另一種是邏輯設計法。所謂經驗設計法是指，依照生產工藝的要求，根據電動機的控制方法，使用典型環節線路直接進行設計，首先設計出各個獨立的控制電路，最后結合設備的工藝要求，來決定各部分電路的聯鎖或聯系。這種方法的優點是簡單，不過其缺點也很明顯，即對于比較復雜的線路，就要求設計人員擁有豐富的工作經驗，同時需要繪制大量的線路圖，而且可能要進行多次的修改，才能得到符合要求的控制線路。所謂邏輯設計法是指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。

3.3 設計控制線路時應注意的問題。為了使線路設計得簡單且準確可靠，在設計具體線路時，應注意以下幾個問題：

3.3.1 盡量減少連接導線。設計人員在設計控制電路時，必須考慮要電氣設備各元器件的實際位置，應該在符合設計原則的基礎上，盡可能減少配線時的連接導線。

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，也不應該并聯連接。

3.3.3 控制線路中應避免出現寄生電路

寄生電路是線路動作過程中意外接通的電路。

3.3.4 盡可能減少電器數量、采用標準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。

結語

綜上所述，可知電氣路線的基礎設計是電氣控制系統的重要環節，對電氣的操作以及設備的運行狀況等，有著直接的影響。因此，電氣控制的設計人員，應該在電路的設計上進行廣泛深入的研究，從實際工程需要出發，結合自身的工作經驗，采用合理的設計方法，保證電氣路線設計的準確有效。

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