電氣控制系統(tǒng)設(shè)計的5個原則

電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計包含兩個基本內(nèi)容：一個是原理設(shè)計，即要滿足生產(chǎn)機(jī)械和加工工藝的各種控制要求；另一個是工藝設(shè)計，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)計的原則

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計一般應(yīng)遵循以下原則：

1．滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝過程的要求

應(yīng)最大限度地滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝過程對電氣控制線路的要求。在設(shè)計前，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、反向和制動就可以了；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)事故時需要有必要的保護(hù)、信號預(yù)報，各部分運(yùn)動要求有一定的配合和聯(lián)鎖關(guān)系等。

2．控制線路應(yīng)簡單、經(jīng)濟(jì)

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

1）選用標(biāo)準(zhǔn)的器件

（1）選擇電源時，一般盡量減少控制電路中電源的種類，控制電壓等級應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)等級。控制電路比較簡單的情況下，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。對照明、顯示及報警電路，要采用安全電壓。

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

直流標(biāo)準(zhǔn)控制電壓等級為：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)簡短

盡量縮減連接導(dǎo)線的數(shù)量和長度。設(shè)計控制線路時，應(yīng)考慮到各個元件之間的實(shí)際接線，走線進(jìn)可能簡化。

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)會也就越少。

5）盡量減少通電電器的數(shù)量

在正常工作的過程中，除必要的電器元件外，其余電器應(yīng)盡量減少通電時間。以Y-△減壓啟動控制電路為例，如圖下圖所示，兩個電路均可實(shí)現(xiàn)Y-△減壓啟動功能，但經(jīng)過比較，圖（b）在正常工作時，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。在選擇的時候盡可能選用機(jī)械和電氣壽命長、動作可靠、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線圈額定電壓之和，兩個電器元件的動作有先后，不可能同時動作。這就使得兩個線圈分配的電壓就不可能相等；當(dāng)銜鐵未吸合時，其氣隙較大，電感很小，因而吸合電流很大。當(dāng)有一個接觸器先動作，其阻抗值增加很多，電路中電流下降很快就使另一個線圈不能吸合，嚴(yán)重時可將線圈燒毀。如果需要兩個電器同時動作，線圈應(yīng)并聯(lián)連接，按圖（b）所示連接。

（2）對于直流電磁線圈，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常開觸點(diǎn)斷開時，繼電器KA很快釋放。由于YA線圈的電感很大，存儲的磁能經(jīng)KA線圈釋放，從而使繼電器KA有可能重新吸合，過一段時間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)位置的正確畫法同電器元件的常開觸點(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，如下圖（a）所示的行程開關(guān)SQ的常開觸點(diǎn)和常閉閉觸點(diǎn)，常開觸點(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)斷開產(chǎn)生的電弧時，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，就不會造成電源短路。所以在設(shè)計控制電路時，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作過程中，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）所示是一個具有指示燈顯示和過載保護(hù)的電動機(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、停止和信號指示。但當(dāng)熱繼電器FR動作時，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)電動機(jī)發(fā)生過載時，F(xiàn)R觸點(diǎn)斷開，整個控制電路斷電，電動機(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)、過載保護(hù)、失壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過電壓保護(hù)、欠電流保護(hù)、極限保護(hù)、弱磁保護(hù)等，有時還應(yīng)設(shè)有合閘、斷開、事故、安全等必要的指示信號。

5．操作、使用、調(diào)試與維修方便

線路設(shè)計要考慮操作、使用、調(diào)試與維修的方便。例如設(shè)置必要的顯示，以便隨時反映系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與參數(shù)；考慮到運(yùn)動機(jī)構(gòu)的調(diào)整和修理，設(shè)置必要的單機(jī)點(diǎn)動、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：時靜