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建筑电气控制线路的设计与应用
建筑电气控制线路的设计与应用
【摘 要】随着高层建筑和智能化楼宇的增多，电气控制设备越来越多，各类控制线路广泛应用在各种自动化领域中。
因此、作为电气工程技术人员，需要掌握一定的电气控制线路设计知识，懂得电气设计基本原则、基本内容和基本方法。
【关键词】电气控制、线路设计、应用
1 电气控制线路的分析
电气控制线路设计是电气控制的重要环节,对电气设备的设计、生产、操作等方面都有着直接或间接的影响。
因此,做好电气的线路设计工作,是做好电气控制的关键环节。
随着工业化进程的加速,工业生产中电气化设备的运用越来越广泛,而机械设备的使用效能无疑是和气电气化的程度及有效性密切联系的。
电气控制线路分为主电路和控制电路时电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电动机之间相连的电器元件，一般有组合开关、主熔断、热继电器的热元件和电动机组成。
辅助电路时控制线路中除主电路以外的电路，其流过的电流比较小，辅助电路包括控制电路、照明电路、信号电路、和保护电路。
其中控制电路时有按钮、接触器和继电器的线圈及辅助触点、热继电器触点、保护电器触点等组成。
一般主电路画在左侧，控制电路画在右侧。
在机电一体化逐步发展的今天,掌握电气控制线路设计,是做好机电工作的基础工作。
而设计工作的关键问题在于其设计思想和原则的正确性,电气设计的基本原则是电气控制线路要最大限度满足生产设备、生产工艺的要求。
在满足要求的前提下尽量简化线路。
尽量选用标准、广泛采用并经过长期使用的控制环节，同时要注意触点的等电位布置。
合理选用元器件。
在表示电气控制系统中各项目(包括电气元件、组件、设备等)之间连接关系、连线种类和敷设路线等详细信息的电气图称为电气接线图，电气接线图是检查电路和维修电路不可缺少的技术文件，根据表达对象和用途不同，可细分为单元接线图、互连接线图和端子接线图等。
电气设计的基本内容主要包括以下几个方面：电力拖动方案的制定;电气控制方式的选择;工艺设计;图纸绘制;编制使用维修说明书。
在电气设计的基本方法主要有：拖动方案的制定和控制线路的设计。
2 电气控制路线的设计与应用
电气线路的一般设计顺序是：首先设计主电路，然后设计控制电路。
继电器-接触器控制系统的控制线路设计，常用的设计方法有逻辑设计法和分析设计法。
1、分析设计法是根据机械设备的工艺要求和工作过程，将现有的典型环节集聚起来，根据经验加以补充和修改，综合成所需要的控制线路。
有时候再找不到现成电路的情况下要进行部分电路或全部电路的自行设计。
这种设计方法的主要缺点如下：在发现试画出来的线路达不到要求时，往往用增加电器元件或触点数量的方法加以解决，所以设计的线路往往不一定是最简单、最经济的。
设计中可能因为考虑不周发生差错，影响线路的可靠性或工作性能。
尽管如此，对于一些比较简单的控制线路仍然采用分析设计法，但对于一些比较复杂的控制线路则多用逻辑设计法。
2、逻辑设计法是用真值表与逻辑代数式相结合对控制线路进行综合分析，就是参照在控制要求中由设计人员给出的执行元件及主令电器的工作状态表，找出执行元件线圈同主令电器触点间的逻辑关系，将主令电器的触点作为逻辑自变量，执行元件线圈作为逻辑应变量，写出有关逻辑代数式，最后根据逻辑式做出对应电路，由于逻辑代数式可以通过有关计算法则进行运算和化简，所以，逻辑设计法往往能得到功能相同，但简单优化的控制电路。
逻辑代数设计法是根据生产工艺的要求，把电器元件的动作状态视为逻辑变量，通过逻辑运算找出最简单的逻辑表达式，画出相应的控制线路，使线路使用的元件最少，逻辑代数设计法用于复杂控制线路的设计时具有明显的优势，当然这种设计的难度也比较大。
在设计中对于比较简单的控制线路，而且电器元件也不多时，往往采用交流380V或220V电压供电，不附加控制电源变压器。
此时动力电源电路中的过电压将直接引进控制线路，不利于控制电路中电器元件的可靠工作。
同时控制电路电压较高，也不利于维护与安全操作。
并且要考虑完善的保护环节。
在电路设计完成后，一定要反复分析检查，避免产生寄生回路，影响电路工作的可靠性。
对于机器的选择，我们就要在电动机类型的选择中，优先考虑采用结构简单、价格便宜、使用维护方便的三相交流异步电动机，如一般机床、自动生产线、传送带、风机及各类机泵等电力拖动场合，大量选用普通三相鼠笼式异步电动机;高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机适用于某些纺织机械的压缩机及皮带运输机等;对于调速要求不高的有级调速机械，可选用双速或三速鼠笼式异步电动机。
对于变压器的容量问题，主要控制变压器一般用于降低控制电路或辅助电路的电压，以保证控制电路安全可靠。
选择控制变压器的原则为：控制变压器原、副边电压应与交流电源电压、控制电路电压、与辅助电路电压要求相符。
应保证接于变压器副边的交流电磁器件在通电时能可靠地吸合。
电路正常运行时，变压器温升不应超过允许温升。
3 电气控制线路的设计中的问题
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。
1.选择控制电源。
尽量减少控制线路中电源的种类，控制电源用量，控制电压等级应符合标准等级。
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220V、380V供电，以省去控制变压器。
当控制系统使用电器数量比较多时，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。
选择低压电器时，注意某些电器之间的区别。
有的电器在一定条件下可以相互替代，如在通断电流较小的情况下，中间继电器可以代替接触器起动电动机;有的电器在电动机负载的情况下不能互相替代，对于微机控制系统应注意弱电控制与强电电源之间的离，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。
2.选择电器元件。
在进行电气设备的总体布置时，按照国标规定，首先要根据设备电气控制电路图和设备控制操作要求，决定采用哪些电气控制装置，如控制柜、操纵台或悬挂操纵箱等，然后确定设备电气装置的安放位;尽可能把电气设备组装在一起，使其成为一台或几台控制装置。
只有那些必须安装在特定位置的部件，如按钮、手动控制开关、行程开关、离合器、电动机等才允许分散安装在设备的各处。
尽量减少电器元件的品种、规格与数量。
在电器元件选用中，尽可能选用性能优良、价格便宜的新型器件，同一用途尽可能选用相同型号。
电气控制系统的先进性总是与电器元件的不断发展、更新紧密联系在一起的，因此，设计人员必须密切关注电机、电器技术、电子技术的新发展，不断收集新产品资料，以便及时应用于控制系统设计中，使控制线路在技术指标、稳定性、可靠性等方面得到进一步的提高。
3.减少通电电器的数量。
正常工作过程中，尽可能减少通电电器的数量，以利节能，延长电器元件寿命以及减少故障。
4. 合理使用电器触点。
正确地选择接触器就是要使得所选用的接触器的技术数据，能满足控制线路对它提出的要求，所以，在复杂的继电接触控制线路中，各类接触器、继电器数量较多，使用的触点也多，只有合理使用，才能促进其设计的使用。
结束语：
电气控制线路设计是电气控制的重要环节,对电气设备的设计、生产、操作等方面都有着直接或间接的影响。
因此,做好电气的线路设计工作,是做好电气控制的关键环节。
所以，我们在设计的过程中要考虑全面，对其进行设计。
参考文献：
[1]刘志强;电力应急管理走向可视化[J];中国计算机用户;2010年Z1期
[2]戴欣平;电气控制电路的“竞争”与“冒险”现象剖析[J];电工技术;2003年11期
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