电气控制设计中应重视设计、使用和维护人员在长期实践中总结出来的许多经验,使设计线路简单、正确、安全、可靠、结构合理、使用维护方便。通常应注意以下问题。
电气控制应最大限度地满足被控制设备的要求
最大限度地满足被控制设备对电气控制系统的要求是电气设计的依据,这些要求常常以工作循环图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供,有调速要求的设备还应给出调速技术指标。其他如启动、转向、制动、跟踪、定位、仿形等控制要求应根据生产需要充分考虑。
设计前,应对被控制设备的工作性能、结构特点、运动情况、加工工艺过程、加工情况及工作环境有充分的了解,并在此基础上设计控制方案,考虑控制方式、启动、制动、反向和调速的要求,安置必要的联锁与保护,确保满足被控制设备的要求。
控制电源的选择
1)尽量减少控制电源的种类
尽量减少控制线路中电源的电流、电压种类,控制电源用量,控制电压等级应符合标准等级。当控制系统需要若干电源种类时,应按国标电压等级选择。
2)控制电路比较简单时
在控制线路比较简单的情况下,可直接采用电网电压,即交流V、V供电,以省去控制变压器。但动力电源电路中的过电压将直接引进控制线路,这对元件的可靠工作不利。另外,由于控制线路电压较高,对维护与安全不利,因此必须引起注意。
3)控制电路比较复杂时
当控制系统使用电器数量比较多、控制电路比较复杂时(当电气系统的电磁线圈超过5个时),控制电路应采用控制电源变压器,将控制电压降到12V或24V。这种方案对维修与操作元件均有利。应采用控制变压器降低控制电压,或用直流低电压控制,既节省安装空间,又便于采用晶体管无触点器件,具有动作平稳可靠、检修操作安全等优点。对于微机控制系统,应注意弱电控制与强电电源之间的距离,不能共用零线,避免引起电源干扰。照明、显示及报警等电路应采用安全电压。
4)对于操作比较频繁的直流电力传动的控制线路,常用直流电源供电
若控制电压过高,在电器线圈断电的瞬间将产生很高的过电压(可达额定电压的十倍以上),这将对电器的可靠性及使用寿命有影响。若控制电压过低,电器触点不易可靠地接通,影响系统的正常工作。直流电磁铁及电磁离合器的控制线路常用24V直流电源供电。
5)设计的电路应能适应所在电网情况
在确定电动机的启动方式是直接启动还是降压启动时,应根据电网或配电变压器容量的大小、电压波动范围及允许的冲击电流数值等因素全面考虑,必要时应进行详细计算,否则将影响设计质量,甚至发生难以预测的事故。
控制电路力求简单、经济
越是简单的电路使用的元器件越少,出现故障的概率越低,可靠性越高。因此,在满足控制要求的前提下,设计方案应力求简单、经济。在电气控制系统设计时,为满足同一控制要求,往往要设计几个方案,应选择简单、经济、可靠和通用性强的方案,不要盲目追求自动化程度和高指标。
1)尽量缩短连接导线的长度并减少导线数量
设计控制电路时,应考虑各电气元件的安装位置,尽可能地减少连接导线的数量,缩短连接导线的长度。
设计控制线路时,应考虑各个元件之间的实际接线。特别要注意控制柜、操作台和按钮、限位开关等元件之间的连接线,如按钮一般均安装在控制柜或操作台上,而接触器安装在控制柜内,这就需要经控制柜端子排与按钮连接,所以一般都先将启动按钮和停止按钮的一端直接连接,另一端再与控制柜端子排连接,这样就可以减少一条引出线。
2)选择电气元件尽量减少品种、规格和数量
尽量减少电气元件的品种、规格与数量。同一用途尽可能选用相同型号的,将电气元件数量减少到最低限度。在电气元件选用中,尽可能选用性能优良、价格便宜的新型器件,电气控制系统的先进性总是与电气元件的不断发展、更新紧密联系在一起的,因此,设计人员必须密切