論電氣控制線路設(shè)計(jì)的應(yīng)用

王宏亮+王雙林+周鴻亮

摘 要：電氣控制線路設(shè)計(jì)是電氣控制的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)電氣設(shè)備的諸多方面都有著重要的影響。因此，電氣控制線路的設(shè)計(jì)是電氣控制以及機(jī)械使用效率的關(guān)鍵。本文根據(jù)電氣控制線路設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容進(jìn)行探究，并指出電力拖動(dòng)方案、控制方案和設(shè)計(jì)方法在電氣控制線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電氣控制；線路設(shè)計(jì)；應(yīng)用

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

從目前的生產(chǎn)狀況來(lái)看，機(jī)械自動(dòng)化和智能化已經(jīng)得到了廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。機(jī)電一體化，已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，電氣控制線路的設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用影響巨大。所謂電氣控制線路就是通過(guò)電氣操控，從而發(fā)揮機(jī)械的功能。從使用情況來(lái)看，控制線路的質(zhì)量與機(jī)械使用的效率成正比，因此，控制線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)越高，機(jī)械的使用效率就越高。由此可見(jiàn)，電氣控制線路的設(shè)計(jì)是電氣控制以及機(jī)械使用效率的關(guān)鍵。

1 確定電力拖動(dòng)方案

電氣控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中，首先要做的工作就是確定電力的拖動(dòng)方案，經(jīng)過(guò)選擇到最終確定電力拖動(dòng)方案，主要應(yīng)該從三個(gè)方面進(jìn)行考慮：首先，電動(dòng)機(jī)的數(shù)量，也就是電氣控制線路的動(dòng)力來(lái)源。其次，確定調(diào)速方案，根據(jù)機(jī)型設(shè)備的調(diào)速要求，選擇最為合理的調(diào)速方案。最后，電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的有效性，也就是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與機(jī)械設(shè)備的負(fù)載能力相協(xié)調(diào)。

（1）確定電動(dòng)機(jī)調(diào)速的性質(zhì)。電氣控制線路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是電動(dòng)機(jī)調(diào)速，也就是說(shuō)電動(dòng)機(jī)以何種運(yùn)轉(zhuǎn)速度進(jìn)行電氣控制線路設(shè)計(jì)。電動(dòng)機(jī)調(diào)速性質(zhì)與負(fù)載特性相協(xié)調(diào)，才可以確保電動(dòng)機(jī)性能的正常發(fā)揮，從而保證電氣轉(zhuǎn)動(dòng)的有效性。下面以雙速籠形異步電動(dòng)機(jī)舉例，如果把釘子繞組法從三角形連接法改變?yōu)閅Y連接法，同時(shí)，還要注意進(jìn)行轉(zhuǎn)速的調(diào)整，只要根據(jù)相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行增加，都會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行功率產(chǎn)生影響，因此，這種方式得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)踐表明，YY連接的新方法，與傳統(tǒng)的Y 型連接法相比，新的連接方法的轉(zhuǎn)矩在電動(dòng)機(jī)輸出過(guò)程中始終保持著不變的狀態(tài)。通過(guò)連接方法的改變，能夠有效地提高設(shè)備的運(yùn)行效率。

（2）要求電氣調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械。在線路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要根據(jù)調(diào)速平滑性、機(jī)械特性硬度、調(diào)速范圍、工作可靠性、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)等確定相關(guān)的拖動(dòng)方案。通常情況下，如果調(diào)速級(jí)數(shù)小于或等于 2-4，調(diào)速范圍介于 2-3之間，在這種情況下，可以采用雙速籠式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，能夠有效地滿足機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)要求。在調(diào)速范圍低于3 時(shí)，不存在平滑調(diào)速問(wèn)題，比如調(diào)速在 10-100 范圍之間，即可采用交流調(diào)速系統(tǒng)，也可采用直流拖動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際情況的分析，應(yīng)用范圍最廣的是串級(jí)調(diào)速與變頻調(diào)速。

（3）無(wú)電氣調(diào)速要求的生產(chǎn)機(jī)械。如果是沒(méi)有調(diào)速要求的機(jī)械設(shè)備，一般使用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@種設(shè)備不需要調(diào)節(jié)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，其特點(diǎn)是減壓?jiǎn)?dòng)的方式，適用于恒速運(yùn)轉(zhuǎn)的工作場(chǎng)合。在拖動(dòng)裝置設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，如果是在負(fù)載靜轉(zhuǎn)矩的距離比較大的情況下，就可以使用繞線式異步電動(dòng)機(jī)。要是設(shè)備負(fù)載運(yùn)行平穩(wěn)的話，這種裝置就不會(huì)頻繁啟動(dòng)，在實(shí)際工作應(yīng)用中，可以大幅度地增加電網(wǎng)的功率因數(shù)。

2 控制方案的確定原則

電氣控制方法頗多，可選擇的控制方案也是形式多樣的，一切設(shè)計(jì)最終的目的都是為了在生產(chǎn)中，操作的安全、簡(jiǎn)便和實(shí)用，以及由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，也就是降低投資成本，以求更高的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。根據(jù)設(shè)計(jì)目的進(jìn)行選擇控制方案，設(shè)計(jì)人員必須遵循的原則有：

（1）控制方式與拖動(dòng)需要相適應(yīng)?？刂品绞降膬?yōu)劣的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)濟(jì)效益的高低，并非最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對(duì)控制方式就是最好的。如果在生產(chǎn)設(shè)備中，控制邏輯比較簡(jiǎn)單，并且加工程序比較穩(wěn)定，符合這種控制要求并且最為恰當(dāng)?shù)姆绞綉?yīng)是繼電接觸控制方式。反之，控制邏輯比較復(fù)雜，加工程序不穩(wěn)定需要不斷改變，那么使用可編程序控制器的方式更符合控制要求。

（2）控制方式與通用化程度相適應(yīng)。通用化程度的高低與能否實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化有著直接的影響的作用，對(duì)于專用設(shè)備來(lái)說(shuō)，它的通用化程度很低，一般這種設(shè)備只適合少數(shù)或單一的零件進(jìn)行加工，不需要經(jīng)常改變控制線路，控制電路基本是固定的無(wú)需變化。雖然這種專用機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)的通用化程度極低，但是它的自動(dòng)化程度非常高。而通用機(jī)床，采用的是數(shù)字程序或者可編程控制器控制，因?yàn)樗枰`活改變控制線路，從而達(dá)到通過(guò)改變加工程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同產(chǎn)品規(guī)格的要求。由此可知，通用機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)具有控制的靈活性和生產(chǎn)的通用性。

（3）控制電路電源的可靠性。電網(wǎng)電源，適用于相對(duì)簡(jiǎn)單的控制線路。要是元件較多并且電路又很復(fù)雜，要是安裝方法不合理的話，就會(huì)很容易引起故障的發(fā)生，所以對(duì)電網(wǎng)的電壓采取隔離和降壓的方式是最為有效的方法，從而對(duì)控制電路電源的可靠性起到了重要的作用。

3 電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法

（1）電氣控制線路的設(shè)計(jì)要求。電氣控制線路的設(shè)計(jì)必須根據(jù)控制線路用途的要求，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。它的設(shè)計(jì)要求需要首先必須滿足機(jī)械設(shè)備有效運(yùn)行的技術(shù)要求，經(jīng)過(guò)優(yōu)化合理的設(shè)計(jì)確?？刂凭€路在機(jī)械設(shè)備中的效用最大化，同時(shí)安全性也必須考慮到線路的設(shè)計(jì)之中。盡量選擇經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明的典型線路，線路設(shè)計(jì)以結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單有效為原則，避免簡(jiǎn)單事情復(fù)雜化。在線路的設(shè)計(jì)中為了保證安全順暢的生產(chǎn)，必須采取各種行之有效保護(hù)裝置和措施，從而避免事故的發(fā)生。

（2）電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法。電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和邏輯設(shè)計(jì)法，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法也就是簡(jiǎn)單線路的設(shè)計(jì)方法，是指參照以往的典型案例再根據(jù)機(jī)械設(shè)備的工藝要求，從而進(jìn)行優(yōu)化組合直接進(jìn)行設(shè)計(jì)。而對(duì)于復(fù)雜線路的設(shè)計(jì)，要求從業(yè)人員具有較高的專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)對(duì)線路圖的反復(fù)研究最終確定。邏輯設(shè)計(jì)法的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)，運(yùn)用邏輯代數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)能夠使線路結(jié)構(gòu)合理優(yōu)化，從而減少設(shè)備元件的數(shù)量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述 ，電氣控制線路的設(shè)計(jì)是電氣控制以及機(jī)械使用效率的關(guān)鍵，控制線路的質(zhì)量與機(jī)械使用的效率成正比，因此，控制線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)越高，機(jī)械的使用效率就越高。所以，必須從工程的現(xiàn)實(shí)狀況出發(fā) ，根據(jù)不同的設(shè)備要求選擇確定設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過(guò)優(yōu)化重組、科學(xué)運(yùn)用，從而達(dá)到電氣控制線路設(shè)計(jì)的合理性和有效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]洪德超.電氣控制線路設(shè)計(jì)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012

（19）：147.

作者簡(jiǎn)介：王宏亮（1983-），男，遼寧大連人，碩士，工程師，教師，研究方向：電氣工程、機(jī)電一體化。