浅谈电气设备控制线路设计内容及方法

卜佳男 赵志江

（哈尔滨电站设备成套设计研究所有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

1 电气控制线路设计的内容

生产中机械使用有效性与电气制动化有着非常紧密的联系，机电一体化已经成为现在生产企业的一种趋势。因此电气化的控制与机器设备之间的配合尤为重要，这就要求设计人员对机械的结构与原理有着深刻的认识，同时对于机械设计的工艺也要有所了解，这样才能符合电气控制的要求。

机械设备的控制系统绝大多数属于电力拖动控制系统，因此生产机械电气控制系统设计的基本内容有以下几个方面：

1.1 确定电力拖动方案

1.2 设计生产机械电力拖动自动控制线路

1.3 选择拖动电机及电器元件，制定电器元件明细表

1.4 进行生产机械电力装备施工设计

1.5 编写生产机械电气控制系统的说明书与设计文件

2 电力拖动方案确定的原则

对于生产机械电气控制的设计，首先是确定明确、选择出合理的方案。方案的确定要考虑两点。

第一是设备的工艺与设备的结构，根据生产的设备的调速来制定方案。

第二是考虑电动机的调速特性与负载的相适应。

2.1 生产机械不需要电气调速要求

通常情况下，在没有电气调速、启动的不频繁场合，鼠笼式异步电动机就应该被应用。如果在传动装置中负载转矩很大则考虑绕线式异步电动机。对于同步电动机的适合场合则是在负载平稳时，并且容量与起停的次数很少的时候，通过这种有效合理的传动机不但充分提高电动机的效率，同时也能调节励磁在过励的条件下从而让电网功率因数提高。

2.2 生产机械需要电气调速要求

这里的拖动方案的设计是根据生产机械的调速，在充分保证技术的基础上通过比较最终选择拖动方案。

速范围D=2-3，调速级数3，调速级数≤2-4时，一般采用改变磁极对数的双速或多速笼式异步电动机拖动。

调速范围D＜3，月不要求平滑调速时.采用绕线式转子感府电动机拖动们只适用于短时负载和重复短时负载的场合。

调速范围D=3-10，且要求平滑调速时，在容量不大的情况下，可采用带滑差离合器的异步电动机拖动系统。若需长期运转在低速时，也可考虑采用品间管直流拖动系统。

调速范围D：10-100考虑使用直流拖动系统或交流调速系统。

三相异步电动机的调速，以前主要依靠改变定子绕组的极数和改变转子电路的电阻来实现。目前，变频调速和串级调速已得到广泛的应用。

2.3 确定电动机调速的性质

对于双速笼型异步电动机，当定子绕组由Δ连接改为YY接法时，转速由低速转为高速，功率都变化不大，适用于恒功率传动；当定子绕组由Y连接改为YY接法时，电动机输出转矩不变，适用于恒转矩传动、对于直流他励电动机，改变电枢电压调速为恒转矩输出；而改变励磁调速为恒功率调速。

如果采用不对应调速，恒转矩负载采用恒功率调速或者恒功率负载采用恒转矩调速，将电动机额定功率增大到D倍，（D为调速范围，）并且一部分转矩为充分利用，因此电动机调速性质是反应调速范围内转矩、功率与转速的关系。

3 电气控制方案的确定原则

明确控制方案是设计出合理适用的电力控制系统的前提保证。因此设计人员要按以下原则来进行：

3.1 拖动需要与控制方式相适应

控制方式不是越多就越好，主要看它的经济效益。当加工生产的程序变化很多时，采取编程序控制器，要是逻辑控制比较简单则可以采用稳定的生产设备即继电解除控制法。

3.2 控制方式与通用化程度相适应

通用化可以说是对不同生产对象通用程度，应该区别自动化。因此通用化程度低的但也许保持着较高的自动化，这类机床使用固定的控制电路较好。若是小的零件则采用数字程序。应为这样对于加工对象采用不同的程序提高通用与灵活性。

3.3 最大限度满足工艺要求

为了满足较高的工艺水平，确保机械的工作效率，可以在控制线路中加入自动循环、半自动循环、故障诊断等功能。

3.4 电路电源的可靠性

简单的电路采用电网式电源，相反元件多的话采用电压隔离降压的方法。如果要采用直流电源，则必须满足自动化程度高的设备，这么做也可以对空间进行节省，方便操作。在实际的生产中，最终的方案取决于设计人员经验，设计人员因此应该灵活运用方案。

4 电气控制线路的设计方法

虽然电气控制线路的设计方法有不同，但都要满足几点要求。首先应能满足生产机械的工艺要求。其次线路结构要简单，力求精简。再次操控，掌握，维修要简单。第四要具有应对安全隐患的措施，在发生事故时也能很好及时的完成任务。第五要能适应生产时所在的环境。

4.1 控制线路的设计方法简介

电气控制线路的设计方法有两种，一种是经验设计法，另一种是逻辑没汁法。

经验设计法：它是根据生产工艺的要求，按照电动机的控制方法，采用典型环节线路直接进行设计，先设计出各个独立的控制电路，然后根据设备的工艺要求决定各部分电路的联锁或联系。这种方法比较简单，但是对于比较复杂的线路，设计人员必须具有丰富的工作经验，需绘制大量的线路图，并经多次修改后才能得到符合要求的控制线路。

逻辑设计法：采用逻辑代数进行设计，按此方法设计的线路结构合理.可节省所用元件的数量。

4.2 设计控制线路时应注意的问题

设计具体线路时，为了使线路设汁得简单且准确可靠，应注意以下几个问题。

首先尽量减少连接导线，设汁控制电路时，应考虑各元器件的实际位置，尽可能减少配线时的连接导线。

其次正确连接电器的线圈。电压线圈通常不能串联使用，由于它们的阻抗不尽相同，造成两个线圈上的电压分配不等。即使是两个同型号线圈，外加电压是它们的额定电压之和，也不允许这样连接，因为电器动作总有先后，当一个接触器先动作时，其线圈阻抗增大，该线圈上的电压降增大，使另一个接触器不能吸合，严重时将使线团烧毁。电感量相差悬殊的两个电器线圈，也不要并联连接。在接通电源时可正常工作，但在断开电源时，由于电磁铁线圈的电感比继电器线圈的电感大得多，所以断电时，继电器很快释放，但电磁铁线圈产生的自感电动势可能使继电器又吸合一段时间，从而造成继电器的误动作，解决的方法是各用一个接触器的触点来控制。

结语

通过以上分析可以得出电气控制线路设计对于电气控制的影响力之深，不能简简单单从设计的角度来认识电气线路，要在实际的设计、生产、维护中总结出经验，同时设计者应该对电气线路进行深入的研究，对设计重视起来，从实际出发，依托自身的经验，设计出合理的线路来确保电气路线的准确性。

[1]贺哲荣.机床电气控制线路图试图技巧[M].机械工业出版社，2005.

[2]张高培.电机与电气线路[M].机械工业出版社，2008.

[3]刘晓东.普通机床电气控制线路故障诊断与维修[M].北京师范大学出版社，2011.