论电气控制线路设计的应用

王宏亮+王双林+周鸿亮

摘 要：电气控制线路设计是电气控制的关键技术，对电气设备的诸多方面都有着重要的影响。因此，电气控制线路的设计是电气控制以及机械使用效率的关键。本文根据电气控制线路设计的基本内容进行探究，并指出电力拖动方案、控制方案和设计方法在电气控制线路设计中的应用。

关键词：电气控制；线路设计；应用

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

从目前的生产状况来看，机械自动化和智能化已经得到了广泛的发展与应用。机电一体化，已经成为现代机械工業发展的必然趋势，电气控制线路的设计对机电设备的应用影响巨大。所谓电气控制线路就是通过电气操控，从而发挥机械的功能。从使用情况来看，控制线路的质量与机械使用的效率成正比，因此，控制线路的优化设计越高，机械的使用效率就越高。由此可见，电气控制线路的设计是电气控制以及机械使用效率的关键。

1 确定电力拖动方案

电气控制系统在设计中，首先要做的工作就是确定电力的拖动方案，经过选择到最终确定电力拖动方案，主要应该从三个方面进行考虑：首先，电动机的数量，也就是电气控制线路的动力来源。其次，确定调速方案，根据机型设备的调速要求，选择最为合理的调速方案。最后，电动机应用的有效性，也就是电动机的转速与机械设备的负载能力相协调。

（1）确定电动机调速的性质。电气控制线路设计的关键是电动机调速，也就是说电动机以何种运转速度进行电气控制线路设计。电动机调速性质与负载特性相协调，才可以确保电动机性能的正常发挥，从而保证电气转动的有效性。下面以双速笼形异步电动机举例，如果把钉子绕组法从三角形连接法改变为YY连接法，同时，还要注意进行转速的调整，只要根据相关的技术指标进行增加，都会对设备的运行功率产生影响，因此，这种方式得到了广泛的应用。实践表明，YY连接的新方法，与传统的Y 型连接法相比，新的连接方法的转矩在电动机输出过程中始终保持着不变的状态。通过连接方法的改变，能够有效地提高设备的运行效率。

（2）要求电气调速的生产机械。在线路设计的过程中，需要根据调速平滑性、机械特性硬度、调速范围、工作可靠性、转速调节级数等确定相关的拖动方案。通常情况下，如果调速级数小于或等于 2-4，调速范围介于 2-3之间，在这种情况下，可以采用双速笼式异步电动机拖动，能够有效地满足机械运转要求。在调速范围低于3 时，不存在平滑调速问题，比如调速在 10-100 范围之间，即可采用交流调速系统，也可采用直流拖动系统，根据实际情况的分析，应用范围最广的是串级调速与变频调速。

（3）无电气调速要求的生产机械。如果是没有调速要求的机械设备，一般使用鼠笼式异步电动机，因为这种设备不需要调节机械的运转速度，其特点是减压启动的方式，适用于恒速运转的工作场合。在拖动装置设备的运行过程中，如果是在负载静转矩的距离比较大的情况下，就可以使用绕线式异步电动机。要是设备负载运行平稳的话，这种装置就不会频繁启动，在实际工作应用中，可以大幅度地增加电网的功率因数。

2 控制方案的确定原则

电气控制方法颇多，可选择的控制方案也是形式多样的，一切设计最终的目的都是为了在生产中，操作的安全、简便和实用，以及由此带来的经济效益，也就是降低投资成本，以求更高的经济回报。根据设计目的进行选择控制方案，设计人员必须遵循的原则有：

（1）控制方式与拖动需要相适应。控制方式的优劣的评价标准是经济效益的高低，并非最先进的科学技术对控制方式就是最好的。如果在生产设备中，控制逻辑比较简单，并且加工程序比较稳定，符合这种控制要求并且最为恰当的方式应是继电接触控制方式。反之，控制逻辑比较复杂，加工程序不稳定需要不断改变，那么使用可编程序控制器的方式更符合控制要求。

（2）控制方式与通用化程度相适应。通用化程度的高低与能否实现自动化有着直接的影响的作用，对于专用设备来说，它的通用化程度很低，一般这种设备只适合少数或单一的零件进行加工，不需要经常改变控制线路，控制电路基本是固定的无需变化。虽然这种专用机械设备生产的通用化程度极低，但是它的自动化程度非常高。而通用机床，采用的是数字程序或者可编程控制器控制，因为它需要灵活改变控制线路，从而达到通过改变加工程序，实现对不同产品规格的要求。由此可知，通用机械设备生产具有控制的灵活性和生产的通用性。

（3）控制电路电源的可靠性。电网电源，适用于相对简单的控制线路。要是元件较多并且电路又很复杂，要是安装方法不合理的话，就会很容易引起故障的发生，所以对电网的电压采取隔离和降压的方式是最为有效的方法，从而对控制电路电源的可靠性起到了重要的作用。

3 电气控制线路的设计方法

（1）电气控制线路的设计要求。电气控制线路的设计必须根据控制线路用途的要求，进行合理的设计。它的设计要求需要首先必须满足机械设备有效运行的技术要求，经过优化合理的设计确保控制线路在机械设备中的效用最大化，同时安全性也必须考虑到线路的设计之中。尽量选择经过实践证明的典型线路，线路设计以结构的简单有效为原则，避免简单事情复杂化。在线路的设计中为了保证安全顺畅的生产，必须采取各种行之有效保护装置和措施，从而避免事故的发生。

（2）电气控制线路的设计方法。电气控制线路的设计方法主要有经验设计法和逻辑设计法，经验设计法也就是简单线路的设计方法，是指参照以往的典型案例再根据机械设备的工艺要求，从而进行优化组合直接进行设计。而对于复杂线路的设计，要求从业人员具有较高的专业素养和经验，经过对线路图的反复研究最终确定。逻辑设计法的理论基础是逻辑代数，运用逻辑代数进行设计能够使线路结构合理优化，从而减少设备元件的数量。

4 结语

综上所述 ，电气控制线路的设计是电气控制以及机械使用效率的关键，控制线路的质量与机械使用的效率成正比，因此，控制线路的优化设计越高，机械的使用效率就越高。所以，必须从工程的现实状况出发 ，根据不同的设备要求选择确定设计方案，经过优化重组、科学运用，从而达到电气控制线路设计的合理性和有效性。

参考文献：

[1]洪德超.电气控制线路设计的应用[J].科技创新与应用，2012

（19）：147.

作者简介：王宏亮（1983-），男，辽宁大连人，硕士，工程师，教师，研究方向：电气工程、机电一体化。