電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的5個(gè)原則

電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包含兩個(gè)基本內(nèi)容：一個(gè)是原理設(shè)計(jì)，即要滿足生產(chǎn)機(jī)械和加工工藝的各種控制要求；另一個(gè)是工藝設(shè)計(jì)，即要滿足電氣控制裝置本身的制造、使用以及維修的需要。原理設(shè)計(jì)決定著生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的合理性與先進(jìn)性，工藝設(shè)計(jì)決定了電氣控制設(shè)備的生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟(jì)性、造型美觀和使用維護(hù)方便等。

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般應(yīng)遵循以下原則：

1．滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝過(guò)程的要求

應(yīng)最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝過(guò)程對(duì)電氣控制線路的要求。在設(shè)計(jì)前，首先要做好需求分析，全面細(xì)致地了解生產(chǎn)要求。如一般控制線路只要求滿足啟動(dòng)、反向和制動(dòng)就可以了；有些則要求在一定范圍內(nèi)平滑調(diào)速和按規(guī)定的規(guī)律改變轉(zhuǎn)速，出現(xiàn)事故時(shí)需要有必要的保護(hù)、信號(hào)預(yù)報(bào)，各部分運(yùn)動(dòng)要求有一定的配合和聯(lián)鎖關(guān)系等。

2．控制線路應(yīng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)

在滿足生產(chǎn)要求的前提下，控制線路應(yīng)力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。

1）選用標(biāo)準(zhǔn)的器件

（1）選擇電源時(shí)，一般盡量減少控制電路中電源的種類，控制電壓等級(jí)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)?？刂齐娐繁容^簡(jiǎn)單的情況下，通常采用交流220V和380V供電，可以省去控制變壓器。在控制系統(tǒng)電路比較復(fù)雜的情況下，應(yīng)采用控制變壓器降低控制電壓，或用直流低電壓控制。對(duì)于微機(jī)控制系統(tǒng)，還要注意弱電與強(qiáng)電電源之間的隔離，一般情況下，不要共用零線，避免電磁干擾。對(duì)照明、顯示及報(bào)警電路，要采用安全電壓。

交流標(biāo)準(zhǔn)控制電壓等級(jí)為：380V，220V，127V、110V、48V，36V，24V、6.3V。

直流標(biāo)準(zhǔn)控制電壓等級(jí)為：220V，110V、48V，24V，12V。

（2）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)電器元件，盡可能減少電器元件的品種、數(shù)量，同一用途的器件盡量選用相同型號(hào)的電器元件以減少備件的種類和數(shù)量。

2）控制線路應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)

盡量選用標(biāo)準(zhǔn)的、常用的或經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)的典型環(huán)節(jié)或基本電氣控制線路。

3）控制線路應(yīng)簡(jiǎn)短

盡量縮減連接導(dǎo)線的數(shù)量和長(zhǎng)度。設(shè)計(jì)控制線路時(shí)，應(yīng)考慮到各個(gè)元件之間的實(shí)際接線，走線進(jìn)可能簡(jiǎn)化。

4）盡量減少不必要的觸點(diǎn)

所用的電器、觸頭越少則越經(jīng)濟(jì)，出故障的機(jī)會(huì)也就越少。

5）盡量減少通電電器的數(shù)量

在正常工作的過(guò)程中，除必要的電器元件外，其余電器應(yīng)盡量減少通電時(shí)間。以Y-△減壓?jiǎn)?dòng)控制電路為例，如圖下圖所示，兩個(gè)電路均可實(shí)現(xiàn)Y-△減壓?jiǎn)?dòng)功能，但經(jīng)過(guò)比較，圖（b）在正常工作時(shí)，只有接觸KM1和KM2的線圈得電，比圖（a）更合理。

3．保證控制線路工作的可靠和安全

1）電器元件的選擇

為了保證電氣控制電路工作的可靠性，最主要的是選擇可靠的電器元件。在選擇的時(shí)候盡可能選用機(jī)械和電氣壽命長(zhǎng)、動(dòng)作可靠、抗干擾性能好的電器。使控制電路在技術(shù)指標(biāo)、穩(wěn)定性、可靠性等方面得到進(jìn)一步提高。

2）正確連接電器的線圈

（1）在交流控制線路中，電器的線圈不允許串聯(lián)連接。如果將兩個(gè)接觸器的線圈進(jìn)行串聯(lián)，由于它們的阻抗各不相同，即使外加電壓是兩個(gè)線圈額定電壓之和，兩個(gè)電器元件的動(dòng)作有先后，不可能同時(shí)動(dòng)作。這就使得兩個(gè)線圈分配的電壓就不可能相等；當(dāng)銜鐵未吸合時(shí)，其氣隙較大，電感很小，因而吸合電流很大。當(dāng)有一個(gè)接觸器先動(dòng)作，其阻抗值增加很多，電路中電流下降很快就使另一個(gè)線圈不能吸合，嚴(yán)重時(shí)可將線圈燒毀。如果需要兩個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作，線圈應(yīng)并聯(lián)連接，按圖（b）所示連接。

（2）對(duì)于直流電磁線圈，當(dāng)兩電感量相差懸殊也不能直接并聯(lián)，以免使控制電路產(chǎn)生誤動(dòng)作，如下圖（a）所示。直流電磁鐵YA線圈與直流繼電器K線圈并聯(lián)，當(dāng)接觸器KM常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，繼電器KA很快釋放。由于YA線圈的電感很大，存儲(chǔ)的磁能經(jīng)KA線圈釋放，從而使繼電器KA有可能重新吸合，過(guò)一段時(shí)間K又釋放，這種情況顯然是不允許的。因此應(yīng)在K的線圈電路中單獨(dú)加一KM的常開(kāi)觸點(diǎn)，如圖（b）所示。

3）正確連接電器的觸點(diǎn)

電器元件觸點(diǎn)位置的正確畫(huà)法同電器元件的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)靠的很近，當(dāng)分別接在電源的不同相上時(shí)，如下圖（a）所示的行程開(kāi)關(guān)SQ的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉閉觸點(diǎn)，常開(kāi)觸點(diǎn)接在電源的一相，常閉觸點(diǎn)接在電源的另一相上，當(dāng)觸點(diǎn)斷開(kāi)產(chǎn)生的電弧時(shí)，可能在兩觸點(diǎn)間形成電弧造成電源短路。如果改成圖（b）的形式，由于兩觸點(diǎn)間的電位相同，就不會(huì)造成電源短路。所以在設(shè)計(jì)控制電路時(shí)，應(yīng)使分布在電路不同位置的同一電器觸點(diǎn)盡量接到同一電位點(diǎn)，這樣可避免在電器觸點(diǎn)上引起的短路。

4）避免出現(xiàn)寄生電路

在電氣控制線路的動(dòng)作過(guò)程中，如果出現(xiàn)不是由于誤操作而產(chǎn)生意外接通的電路稱為寄生電路。下圖（a）所示是一個(gè)具有指示燈顯示和過(guò)載保護(hù)的電動(dòng)機(jī)正反向運(yùn)行控制電路。正常工作情況下能完成正、反向啟動(dòng)、停止和信號(hào)指示。但當(dāng)熱繼電器FR動(dòng)作時(shí)，產(chǎn)生寄生電路，電流流向如圖（a）中虛線所示，使正向接觸器KM1不能釋放，起不了保護(hù)作用。如改為圖（b）所示電路，則當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生過(guò)載時(shí)，F(xiàn)R觸點(diǎn)斷開(kāi)，整個(gè)控制電路斷電，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

4．設(shè)置完善的保護(hù)環(huán)節(jié)

必須設(shè)有完善的保護(hù)環(huán)節(jié)，以避免因誤操作而引起事故。這些保護(hù)環(huán)節(jié)包括短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、失壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、欠電流保護(hù)、極限保護(hù)、弱磁保護(hù)等，有時(shí)還應(yīng)設(shè)有合閘、斷開(kāi)、事故、安全等必要的指示信號(hào)。

5．操作、使用、調(diào)試與維修方便

線路設(shè)計(jì)要考慮操作、使用、調(diào)試與維修的方便。例如設(shè)置必要的顯示，以便隨時(shí)反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)；考慮到運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的調(diào)整和修理，設(shè)置必要的單機(jī)點(diǎn)動(dòng)、必要的易損觸頭及電器元件的備用等。

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撰? 稿? 人：張璐

責(zé)任編輯：李馨馨

審? 核? 人：時(shí)靜