浅谈电气电路设计中易被忽视的问题

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　　摘 要：一般来讲，评价一种电气电路控制水平的优劣，需要充分分析其可靠性、安全性，以及经济合理性，而往往一些易忽视的问题最为影响其控制评价。阐述了电气电路设计注意事项，基于整体设计评价，探讨了电气电路设计中易被忽视的问题。
　　关键词：电气电路；设计；忽视问题
　　中图分类号：TM13 文献标志码：A 文章编号：1671-7953(2009)02-0080-03
　　
　　设计电气控制电力时一般应遵循如下原则:最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线路的要求，在满足生产要求的前提下力求控制线路简单经济、保证控制线路工作可靠、保证控制线路工作安全、操作维修方便等。但在设计时由于考虑不全面，使控制电路不完善，产生各种设计缺陷，回路中隐藏一些不易被发现的问题导致元器件误动或拒动，对设备运
　　行及安全产生不良影响。虽然如此，但是仍在少数情况下，人们常常忽略一些问题，从而严重影响了控制评价，不仅制约了工程造价，而且在实际运行中存致命性危险，因此，合理分析设计中被忽视的问题，有着十分重要的现实意义［1］。
　　
　　1 电气电路设计一般注意事项概述
　　
　　在电气电路设计中，一般要求主要从电动机的四个方面进行考虑，分别为电动机的制动、电动机正反转控制的电气互锁、电动机正反转自动循环控制多台电动机的连锁控制。
　　1.1 电动机的制动
　　电动机的制动方法一般分机械制动和电气制动，而电气制动一般采用能耗制动和反接制动。但是必须强调的是在起重提升设备中，最终的制动必须是机械制动而不能采用电气制动，而且电路设计的原则必须是有电松开，无电刹紧(依靠弹簧力刹紧)。这样才能确保在万一系统停电时使提升装置处于制动状态。1926年美国纽约发生了一起由于电网停电使电梯由11层坠落的事故。经事故分析系电梯的电气控制电路的设计采用了有电刹紧而无电松开，这样在系统停电时使提升机构失去制动，轿箱由于重力而自由坠落。为此美国机械工程师协会制订了强制性的技术标准，电梯及所有提升设备的电气控制必须是有电松开，无电刹紧。
　　1.2 电动机正反转控制的电气互锁
　　在电动机的正反转控制中，交流接触器线圈KM1，KM2必须采用常闭触点进行互锁，以防止当一个接触器因机械故障无法实现失电松开时另一接触器得电吸合造成主回路相间短路。但是仅此是不够的，还必须采用正反转起动按钮的互锁。理由如下：首先，SB1，SB2的互锁使得电动机由正转变为反转(反之亦然)时不必先按SB3而直接由SB1，SB2的常闭点直接切断对方控制电路，使操作灵活。其次，这种按钮互锁不能防止由于偶然的操作失误造成KM1，KM2的得电竞争。
　　1.3 电动机正反循环控制
　　电动机的正反转可通过丝杆螺母等机械装置转变为直线或角度的往复运动，通过行程开关SQ1，SQ2实现自动循环。其中SQ3。SQ4为限位开关，其作用是当sQ1或SQ2出现故障时，机床工作台机械越位，由SQ3或SQ4切断该方向的接触器电路，以避免由于行程失控引起机械传动机械的损坏。值得强调的是，SQ1，SQ2作为频繁动作的开关，其寿命是有限的。以机床上常用的微动开关LXW5为例，其电寿命国家标准为100万次。而一台机床的工作循环，以保守估计。设一台机床两班制，每班工作5小时即每日工作600分钟，机床每分钟完成一个循环，这样SQ1，SQ2每日动作600次，一年300个工作日则每年需动l8万次，一个开关在最正常的状态下也只能工作5．5年，而一台机床的寿命一般不少于10年［2］。
　　1.4 多台电动机的连锁控制
　　在由多台电动机驱动的机械设备中，往往要求实现连锁，例如机床中主轴电动机必须在润滑泵起动后才能起动，分段驱动的物料传送带必须是末段先起动而始端后起动以免物料卡滞。KM2必须在KM1得电后才能得电，当按SB2时。KM1，KM2同时失电。当要求KM1必须在KM2失电后才能失电，则需在SB2两端并联KM1常开触点。但这不能保证在系统停电时仍能实现以上功能。
　　
　　2 电气电路设计中易被忽视的问题
　　
　　2.1 控制回路忽视问题
　　2.1.1 过载保护动作后，电路误动
　　再此引用燕化高新技术股份公司841装置球磨机电机及油泵电机控制回路见图1。启动时先启动油泵，当油压稳定在0.3 MPa后开启球磨机主机，如油泵未开启则球磨机不能运转，球磨机主机功率55 kW，研磨物料及自重约3t。该回路在正常状态下无任何故障。但当球磨机因过载后，热继电器FR常闭接点断开，球磨机接触器失电，而油泵仍在运行，油压接点仍接通，球磨机启动中间继电器KA并未释放，若球磨机热过载继电器在自动位置，则在一段时间后FR常闭接点重新闭合，因C相――KA――SJ触点――C线圈――FR接通，球磨机会自启动，给安全生产带来很大的隐患。现将球磨热继电器FR改为手动，可初步解决此安全隐患，下一步还将重新设计电路以进行彻底整改，消除隐患。
　　
　　 2.1.2 检维修操作时开关误动
　　308(6kV)配电室在进行直流回路故障处理时，在I、Ⅱ段进线电压均正常的情况下，停下I段进线的直流控制电源，母联开关(控制回路见图2)却突然自投合闸，造成二段电源合环。图中SA32为母联自投控制开关，SA31为母联合闸控制开关，YC为母联合闸线圈，KAl1为I段合闸位置继电器接点，KAl2为Ⅱ段过流闭锁继电器接点，KA21为Ⅱ段合闸位置继电器接点，KA22为Ⅱ段过流闭锁继电器接点。母联开关的控制电源WC取自Ⅱ段进线开关的控制电源WCII。当每年进行直流屏清扫时如先停下Ⅱ段进线开关的控制电源，再停下I段进线开关的控制电源，则无任何问题。但如果是先停下Ⅱ段进线开关的控制电源WC1，再停下Ⅱ段进线开关的控制电源，则当停下I段进线开关控制电源后，母联却立刻动作自投合闸(此时I段进线开关并未跳闸)。经仔细检查、分析后发现，在后者情况下，母联控制电源正常(取自Ⅱ段)，虽然此时系统运行方式并未改变，但送给母联的表示I段进线开关位置的常闭接点KA11(I段合闸位置继电器)因I段控制电源消失而返回，这就使母联开关控制电路中从+WC――SA32①③――KA11常闭接点――KA12常闭接点――KT31延时断开接点――KA31接通，KA31线圈得电其常开接点闭合，母联合闸回路+wc―SA3⑤⑧――KS31――SQ3，合闸线圈YC――S03―WC形成回路，母联自投合闸，导致I，II段电源合环［3］。由此可以看出，在电路的设计中，当开关的状态需要引到其他回路时，其接点应尽可能取自最直接并最能反映真实状态的接点，尽量避免过多的中间环节，如果将本例中的I，Ⅱ段合闸位置继电器KAl 1，KA21的接点改为各自开关的辅助接点，则在对直流屏清扫或在查找直流系统接地等工作时就不会出现上述问题。从而也可防止tcnm，tcnzi合闸位置继电器因自身故障引起回路的误动。
　　
　　2.2 抑制变频器谐波问题以及变频器选用
　　变频器主电路中的整流电路AC／DC或逆变电路DC／AC都会产生谐波，对电网及电动机产生一定影响。可从两个方面来控制。1）选用质量指标好的变频器。国家对变频产品有谐波指标，对电压分量的THD≤5％ ，对电流分量的THD≤3％ 。从电网侧来说，要达到这个指标，至少用12脉波以上的整流电路。目前的6脉波变频器一般不能满足要求，需加抑制谐波器。2）选用抑制谐波的装置(如交流电抗器、直流电抗器、输出电抗器、输入输出滤波器、磁环
　　型零序电抗以及信号滤波器等)。对设计安装位置、距离、屏蔽、隔离等应有严格要求。变频器的结构及选用见表1。
　　
　　
　　3 结语
　　
　　电气电路通常出现故障，往往是由于设计忽视问题的原因而造成的，在设计中必须作风严谨，尽量选用标准的、常用的、并经过实际考验过的环节；尽量减少电器数量、减少不必要的触点，简化电路;正确连接触点和线圈来控制寄生回路。
　　
　　参考文献
　　［1］ 郑 萍.现代电气控制技术（25）［M］. 重庆：重庆大学出版社，2000.（12）.
　　［2］ 黄 俊，王兆安.电力电子技术［M］，第四版. 北京：机械工业出版社，2000.
　　［3］ 王 琼.电气设计常见问题简析［J］.河南科技：乡村版，2007，（7）.

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