淺談電氣控制技術(shù)中線路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

孔莉莉

【摘? ? 要】電氣控制線路設(shè)計(jì)是電氣控制的重要組成部分，電氣控制線路應(yīng)具有完善的保護(hù)環(huán)節(jié)，用以保護(hù)電網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)、控制電器及其他電路元件，避免因誤操作而發(fā)生事故。電氣控制線路的設(shè)計(jì)直接會(huì)影響到整個(gè)控制系統(tǒng)的性能和安全。常用的保護(hù)環(huán)節(jié)有短路、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)壓、失壓、弱磁、超速和極限保護(hù)等。因此作為電氣工程技術(shù)人員必須掌握電氣控制線路設(shè)計(jì)的原則和方法，這樣才能在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使電氣控制線路能夠滿足使用的需求。

【關(guān)鍵詞】電氣控制技術(shù)? 線路設(shè)計(jì)? 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2019.08.059

現(xiàn)代電氣控制技術(shù)是綜合了多門學(xué)科技術(shù)的綜合性技術(shù)。其中，電氣控制線路設(shè)計(jì)在電氣控制技術(shù)中有至關(guān)重要的核心地位，它是機(jī)電工作發(fā)展的基礎(chǔ)。在生產(chǎn)中，機(jī)械設(shè)備的使用效能與其電氣自動(dòng)化的程度有著密切的關(guān)系，尤其是機(jī)電一體化已成為現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)發(fā)展的總趨勢(shì)。簡(jiǎn)單有效的操控是每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)的期望，設(shè)備的效率是企業(yè)最為看重的條件，電氣控制線路的設(shè)計(jì)能夠從根本上提高企業(yè)效率。

一、電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本原則與思路

基本原則：1.了解生產(chǎn)機(jī)械和工藝對(duì)電氣控制線路的要求。設(shè)計(jì)前電氣設(shè)計(jì)人員要調(diào)查清楚生產(chǎn)工藝要求、每道程序的工作情況和運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律、所需要的保護(hù)環(huán)節(jié)，并對(duì)同類或接近產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)查、分析、綜合，作為具體設(shè)計(jì)電氣控制線路的依據(jù)。2.以滿足生產(chǎn)要求為前提，合理選用元器件，控制線路力求簡(jiǎn)單、方便、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用性強(qiáng)。3.必須確保證控制線路工作的可靠性和安全性。基本思路：1.首先將控制系統(tǒng)的輸入、輸出電器元件的狀態(tài)用狀態(tài)變量進(jìn)行表示。2.然后根據(jù)控制要求列出狀態(tài)變量的邏輯表達(dá)式。3.簡(jiǎn)化邏輯表達(dá)式。4.最后根據(jù)邏輯表達(dá)式繪制控制線路。

二、電氣控制線路設(shè)計(jì)的內(nèi)容

機(jī)電一體化已成為生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的一種趨勢(shì)，電氣自動(dòng)化控制同機(jī)器設(shè)備之間的配合顯得十分必要，這對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了要求：要深刻認(rèn)識(shí)和理解機(jī)械結(jié)構(gòu)與原理，了解機(jī)械設(shè)計(jì)工藝，從而達(dá)到設(shè)計(jì)電氣控制線路的要求。大多數(shù)機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)都屬于電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)階段的基本內(nèi)容包括：1.確定電力拖動(dòng)方案;2.對(duì)生產(chǎn)機(jī)械電力拖動(dòng)自動(dòng)控制線路進(jìn)行設(shè)計(jì);3.選擇拖動(dòng)電機(jī)以及電器元件，制定元件明細(xì)表;4.對(duì)生產(chǎn)機(jī)械電力裝備進(jìn)行施工設(shè)計(jì);5.編寫說(shuō)明書與設(shè)計(jì)文件。

三、電氣控制路線的設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用

電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法主要有兩種：一是分析設(shè)計(jì)法，二是邏輯設(shè)計(jì)法。在電氣控制線路的設(shè)計(jì)上控制線路都要遵循主次原則，設(shè)計(jì)人員要先進(jìn)行主電路的設(shè)計(jì)，之后再設(shè)計(jì)輔助電路。在完成設(shè)計(jì)工作后，要進(jìn)行控制電路的檢查、維護(hù)工作，以確保線路設(shè)計(jì)的合理性和安全性。最后，要根據(jù)實(shí)際需求選擇正確的適合設(shè)備工作的電氣設(shè)備型號(hào)和規(guī)格，做到電氣控制線路設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)、完善。

1.分析設(shè)計(jì)法。分析設(shè)計(jì)法是指根據(jù)機(jī)械設(shè)備的工藝要求與工作過(guò)程，將現(xiàn)有的典型環(huán)節(jié)聚集，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)加以補(bǔ)充與修改，進(jìn)而綜合成所需的控制線路。當(dāng)無(wú)法找到現(xiàn)成電路時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)部分或者整個(gè)電路進(jìn)行自行設(shè)計(jì)。但是這種設(shè)計(jì)方法存在以下缺點(diǎn)：當(dāng)試圖畫出的線路無(wú)法達(dá)到要求時(shí)，往往會(huì)通過(guò)增加電氣元件、觸電數(shù)量的辦法進(jìn)行解決，因此所設(shè)計(jì)的線路未必是最簡(jiǎn)單而又經(jīng)濟(jì)的。在設(shè)計(jì)中由于考慮不周可能引起差錯(cuò)，進(jìn)而影響線路的可靠性或者工作性能。盡管存在不足，一些簡(jiǎn)單的線路設(shè)計(jì)依然采用分析設(shè)計(jì)法，對(duì)于一些較為復(fù)雜的線路則一般采用邏輯設(shè)計(jì)法。

2.邏輯設(shè)計(jì)法。邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)法是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，把電器元件的動(dòng)作狀態(tài)視為邏輯變量，通過(guò)邏輯運(yùn)算找出最簡(jiǎn)單的邏輯表達(dá)式，畫出相應(yīng)的控制線路使線路使用的元件最少，邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)法用于復(fù)雜控制線路的設(shè)計(jì)時(shí)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，這種設(shè)計(jì)的難度也比較大。邏輯設(shè)計(jì)法是用邏輯代數(shù)式同真值表相互結(jié)合，對(duì)控制線路進(jìn)行綜合分析，即根據(jù)控制要求中對(duì)設(shè)計(jì)人員提出的執(zhí)行元件及主令電器的工作狀態(tài)表，從中找到主令電器觸電同執(zhí)行元件線圈之間的邏輯關(guān)系，然后以主令電器的觸電為邏輯自變量，以執(zhí)行元件線圈為邏輯應(yīng)變量，進(jìn)而給出有關(guān)邏輯代數(shù)式，最后根據(jù)邏輯代數(shù)式做出電路。因?yàn)檫壿嫶鷶?shù)式能夠經(jīng)由有關(guān)計(jì)算法則進(jìn)行化簡(jiǎn)運(yùn)算，所以，邏輯設(shè)計(jì)法一般可以得到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能相同的較優(yōu)的電氣控制電路。邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)法根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)工藝的需要，以電氣元件的動(dòng)作狀態(tài)作為邏輯變量，經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算尋找出最簡(jiǎn)單的邏輯表達(dá)式，使得畫出的控制線路中使用較少的元件，該方法用于復(fù)雜控制線路設(shè)計(jì)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有一定的難度。設(shè)計(jì)電氣控制線路的過(guò)程中，對(duì)于一些采用元件不多的較簡(jiǎn)單的控制線路，其供電電壓往往采用380V或者220V，不再附加變壓器。這樣會(huì)使得控制線路直接引進(jìn)動(dòng)力電源電路中的過(guò)電壓，這對(duì)于控制電路中電器元件可靠性工作產(chǎn)生隱患。考慮到線路完善保護(hù)的環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)完成之后必須反復(fù)檢查分析，確保沒(méi)有寄生回路的存在，杜絕可靠性影響因素的出現(xiàn)。

四、設(shè)計(jì)控制線路時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

第一，量減少連接導(dǎo)線。設(shè)計(jì)人員住設(shè)計(jì)控制電路時(shí)，必須考慮電氣設(shè)備各元器件的實(shí)際位置，在符合設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，盡可能減少配線時(shí)的連接導(dǎo)線。第二，連接電器的線圈。從理論上看，電壓線圈一般不能串聯(lián)使用，原因在于它們的阻抗不盡相同，即使是兩個(gè)不同型號(hào)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?yàn)殡娖鲃?dòng)作足有先后的，而當(dāng)一個(gè)接觸器先動(dòng)作時(shí)其線圈阻抗增大，該線圈上的電壓降增大使另一個(gè)接觸器不能吸合，如果情況嚴(yán)重還可能使線圈燒毀。第三，控制線路中鹿避免出現(xiàn)寄生電路。寄生電路是線路動(dòng)作過(guò)程中意外接通的電路。盡可能減少電器數(shù)量、采用標(biāo)準(zhǔn)件和相同型號(hào)的電器盡量減少不必要的觸點(diǎn)以簡(jiǎn)化線路，提高線路可靠性。

總之，電氣控制線路設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)電氣控制有十分重要的意義，在電氣控制線路的設(shè)計(jì)中詳細(xì)了解生產(chǎn)工藝，對(duì)于電氣控制線路的要求可以為電氣控制設(shè)計(jì)指明方向，同時(shí)注意設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)持簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的原則，確保電氣控制設(shè)計(jì)的安全性和可靠性，這樣才能最大限度的發(fā)揮電氣控制線路的作用。

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