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建筑電氣控制線路的設計與應用
建筑電氣控制線路的設計與應用
【摘 要】隨著高層建筑和智能化樓宇的增多，電氣控制設備越來越多，各類控制線路廣泛應用在各種自動化領域中。
因此、作為電氣工程技術人員，需要掌握一定的電氣控制線路設計知識，懂得電氣設計基本原則、基本內容和基本方法。
【關鍵詞】電氣控制、線路設計、應用
1 電氣控制線路的分析
電氣控制線路設計是電氣控制的重要環(huán)節(jié),對電氣設備的設計、生產、操作等方面都有著直接或間接的影響。
因此,做好電氣的線路設計工作,是做好電氣控制的關鍵環(huán)節(jié)。
隨著工業(yè)化進程的加速,工業(yè)生產中電氣化設備的運用越來越廣泛,而機械設備的使用效能無疑是和氣電氣化的程度及有效性密切聯系的。
電氣控制線路分為主電路和控制電路時電氣控制線路中大電流通過的部分，包括從電源到電動機之間相連的電器元件，一般有組合開關、主熔斷、熱繼電器的熱元件和電動機組成。
輔助電路時控制線路中除主電路以外的電路，其流過的電流比較小，輔助電路包括控制電路、照明電路、信號電路、和保護電路。
其中控制電路時有按鈕、接觸器和繼電器的線圈及輔助觸點、熱繼電器觸點、保護電器觸點等組成。
一般主電路畫在左側，控制電路畫在右側。
在機電一體化逐步發(fā)展的今天,掌握電氣控制線路設計,是做好機電工作的基礎工作。
而設計工作的關鍵問題在于其設計思想和原則的正確性,電氣設計的基本原則是電氣控制線路要最大限度滿足生產設備、生產工藝的要求。
在滿足要求的前提下盡量簡化線路。
盡量選用標準、廣泛采用并經過長期使用的控制環(huán)節(jié)，同時要注意觸點的等電位布置。
合理選用元器件。
在表示電氣控制系統(tǒng)中各項目(包括電氣元件、組件、設備等)之間連接關系、連線種類和敷設路線等詳細信息的電氣圖稱為電氣接線圖，電氣接線圖是檢查電路和維修電路不可缺少的技術文件，根據表達對象和用途不同，可細分為單元接線圖、互連接線圖和端子接線圖等。
電氣設計的基本內容主要包括以下幾個方面：電力拖動方案的制定;電氣控制方式的選擇;工藝設計;圖紙繪制;編制使用維修說明書。
在電氣設計的基本方法主要有：拖動方案的制定和控制線路的設計。
2 電氣控制路線的設計與應用
電氣線路的一般設計順序是：首先設計主電路，然后設計控制電路。
繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的控制線路設計，常用的設計方法有邏輯設計法和分析設計法。
1、分析設計法是根據機械設備的工藝要求和工作過程，將現有的典型環(huán)節(jié)集聚起來，根據經驗加以補充和修改，綜合成所需要的控制線路。
有時候再找不到現成電路的情況下要進行部分電路或全部電路的自行設計。
這種設計方法的主要缺點如下：在發(fā)現試畫出來的線路達不到要求時，往往用增加電器元件或觸點數量的方法加以解決，所以設計的線路往往不一定是最簡單、最經濟的。
設計中可能因為考慮不周發(fā)生差錯，影響線路的可靠性或工作性能。
盡管如此，對于一些比較簡單的控制線路仍然采用分析設計法，但對于一些比較復雜的控制線路則多用邏輯設計法。
2、邏輯設計法是用真值表與邏輯代數式相結合對控制線路進行綜合分析，就是參照在控制要求中由設計人員給出的執(zhí)行元件及主令電器的工作狀態(tài)表，找出執(zhí)行元件線圈同主令電器觸點間的邏輯關系，將主令電器的觸點作為邏輯自變量，執(zhí)行元件線圈作為邏輯應變量，寫出有關邏輯代數式，最后根據邏輯式做出對應電路，由于邏輯代數式可以通過有關計算法則進行運算和化簡，所以，邏輯設計法往往能得到功能相同，但簡單優(yōu)化的控制電路。
邏輯代數設計法是根據生產工藝的要求，把電器元件的動作狀態(tài)視為邏輯變量，通過邏輯運算找出最簡單的邏輯表達式，畫出相應的控制線路，使線路使用的元件最少，邏輯代數設計法用于復雜控制線路的設計時具有明顯的優(yōu)勢，當然這種設計的難度也比較大。
在設計中對于比較簡單的控制線路，而且電器元件也不多時，往往采用交流380V或220V電壓供電，不附加控制電源變壓器。
此時動力電源電路中的過電壓將直接引進控制線路，不利于控制電路中電器元件的可靠工作。
同時控制電路電壓較高，也不利于維護與安全操作。
并且要考慮完善的保護環(huán)節(jié)。
在電路設計完成后，一定要反復分析檢查，避免產生寄生回路，影響電路工作的可靠性。
對于機器的選擇，我們就要在電動機類型的選擇中，優(yōu)先考慮采用結構簡單、價格便宜、使用維護方便的三相交流異步電動機，如一般機床、自動生產線、傳送帶、風機及各類機泵等電力拖動場合，大量選用普通三相鼠籠式異步電動機;高起動轉矩的三相鼠籠式異步電動機適用于某些紡織機械的壓縮機及皮帶運輸機等;對于調速要求不高的有級調速機械，可選用雙速或三速鼠籠式異步電動機。
對于變壓器的容量問題，主要控制變壓器一般用于降低控制電路或輔助電路的電壓，以保證控制電路安全可靠。
選擇控制變壓器的原則為：控制變壓器原、副邊電壓應與交流電源電壓、控制電路電壓、與輔助電路電壓要求相符。
應保證接于變壓器副邊的交流電磁器件在通電時能可靠地吸合。
電路正常運行時，變壓器溫升不應超過允許溫升。
3 電氣控制線路的設計中的問題
電氣控制設計中應重視設計、使用和維護人員在長期實踐中總結出來的許多經驗，使設計線路簡單、正確、安全、可靠、結構合理、使用維護方便。
通常應注意以下問題。
1.選擇控制電源。
盡量減少控制線路中電源的種類，控制電源用量，控制電壓等級應符合標準等級。
在控制線路比較簡單的情況下，可直接采用電網電壓，即交流220V、380V供電，以省去控制變壓器。
當控制系統(tǒng)使用電器數量比較多時，應采用控制變壓器降低控制電壓，或用直流低電壓控制，既節(jié)省安裝空間，又便于采用晶體管無觸點器件，具有動作平穩(wěn)可靠、檢修操作安全等優(yōu)點。
選擇低壓電器時，注意某些電器之間的區(qū)別。
有的電器在一定條件下可以相互替代，如在通斷電流較小的情況下，中間繼電器可以代替接觸器起動電動機;有的電器在電動機負載的情況下不能互相替代，對于微機控制系統(tǒng)應注意弱電控制與強電電源之間的離，不能共用零線，避免引起電源干擾。
照明、顯示及報警等電路應采用安全電壓。
2.選擇電器元件。
在進行電氣設備的總體布置時，按照國標規(guī)定，首先要根據設備電氣控制電路圖和設備控制操作要求，決定采用哪些電氣控制裝置，如控制柜、操縱臺或懸掛操縱箱等，然后確定設備電氣裝置的安放位;盡可能把電氣設備組裝在一起，使其成為一臺或幾臺控制裝置。
只有那些必須安裝在特定位置的部件，如按鈕、手動控制開關、行程開關、離合器、電動機等才允許分散安裝在設備的各處。
盡量減少電器元件的品種、規(guī)格與數量。
在電器元件選用中，盡可能選用性能優(yōu)良、價格便宜的新型器件，同一用途盡可能選用相同型號。
電氣控制系統(tǒng)的先進性總是與電器元件的不斷發(fā)展、更新緊密聯系在一起的，因此，設計人員必須密切關注電機、電器技術、電子技術的新發(fā)展，不斷收集新產品資料，以便及時應用于控制系統(tǒng)設計中，使控制線路在技術指標、穩(wěn)定性、可靠性等方面得到進一步的提高。
3.減少通電電器的數量。
正常工作過程中，盡可能減少通電電器的數量，以利節(jié)能，延長電器元件壽命以及減少故障。
4. 合理使用電器觸點。
正確地選擇接觸器就是要使得所選用的接觸器的技術數據，能滿足控制線路對它提出的要求，所以，在復雜的繼電接觸控制線路中，各類接觸器、繼電器數量較多，使用的觸點也多，只有合理使用，才能促進其設計的使用。
結束語：
電氣控制線路設計是電氣控制的重要環(huán)節(jié),對電氣設備的設計、生產、操作等方面都有著直接或間接的影響。
因此,做好電氣的線路設計工作,是做好電氣控制的關鍵環(huán)節(jié)。
所以，我們在設計的過程中要考慮全面，對其進行設計。
參考文獻：
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[2]戴欣平;電氣控制電路的“競爭”與“冒險”現象剖析[J];電工技術;2003年11期
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