电力拖动系统设计要求和方案优化

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：满足机械设备的工作需求设计电力拖动系统之前，要对所拖动的机械设备有所了解，清楚设备的工作要求，预先设想控制线路的工作方式和保护措施等。根据要求，需要设计两组起停按钮，并配有自锁功能，交流接触器对电动机、两个指示灯进行控制，主供电线路和支路中设置过热保护继电器、熔断器。

1.电力拖动系统的设计要求

电力拖动系统的设计不能一蹴而就，而要遵循一定的设计原则和顺序，综合多方面考量，才能规划设计出满足设备需要，使用控制方便，利于检测维修的电力拖动系统。

（1）满足机械设备的工作需求

设计电力拖动系统之前，要对所拖动的机械设备有所了解，清楚设备的工作要求，预先设想控制线路的工作方式和保护措施等。对于一般的电力拖动系统只要满足电动机的起动、停止、旋转方向等功能，并做好短路、过热保护即可；而有些特殊要求的电力拖动系统，可能还需要减压起动、调速（在一定范围内）、间歇工作等，当出现意外或发生事故时，还要有必要的紧急制动及警示预报。

（2）力求控制线路的简单合理

确定好控制线路的工作方式后，便可开始在图样上设计系统的控制线路，设计过程中应遵循控制线路简单、经济、合理、便于操作的原则。

①线路中连接导线的数量

图解演示

在设计控制线路时，应考虑到各个元器件之间的实际连接和布线，特别应注意电气箱、操作台和行程开关之间的连接导线，如图9-5所示。例如启动按钮与停止按钮是直接连接的，这样的连接方式可以减少引线。

图9-5 减少连接导线的数量

②线路中电气部件的数量

图解演示

在对电力拖动系统控制线路进行设计时，应合理减少电气部件的数量，从而达到简化线路的目的，而且还可以提高线路的可靠性，如图9-6所示。线路中所用到的相同电气部件最好采用相同型号、质量合格的产品。

图9-6 减少电气部件的数量

③线路中触头的数量

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在设计电力拖动系统控制线路时，为了使控制线路简化，在功能不变的情况下，应对控制线路进行整合，尽量减少触头的使用，每个接线端最多只连接两根导线，如图9-7所示。

图9-7 减少触头的使用

（3）保证控制线路的工作安全可靠

①电气部件的连接方式

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电力拖动系统的控制线路中，常常使用接触器或继电器的触点与电动机相连，由接触器或继电器的线圈对触点进行控制。在使用时要注意它们的额定工作电压以及控制关系，若两个交流接触器的线圈串接在电路中，一个接触器断路，则两个接触器均不能正常工作，而且会因为分压而使工作电流不足，如图9-8所示。

②正确连接电气部件的触头

图9-8 电气部件的连接方式

图解演示

有些电气部件同时具有常开和常闭触头，且触头的位置靠的很近，例如限位开关的两个触头。在对该类部件进行连接时，应对共用同一电源的所有接触器、继电器以及执行器件，将其线圈的一端接在电源的一侧，控制触头接在电源的另一侧，以免触头断开时产生的电弧造成电源短路，其连接方式如图9-9所示。

图9-9 正确连接电气部件的触头

③合理的电气部件动作顺序

图解演示

在控制线路中，应尽量使电气部件的动作顺序合理化，避免经许多电气部件依次动作后，才可以接通另一个电气部件的情况，如图9-10所示。

图9-10 电气部件动作合理

④应具有必要的保护环节

控制线路出现事故时，应能保证操作人员、电气设备、生产机械的安全，并能有效地制止事故的扩大。为此，在控制电路中应采取一定的保护措施。常用的有漏电、过载、短路、过电流、过电压、联锁与行程保护等措施，必要时还可设置相应的警示灯。

（4）方便系统的操作和维修

控制线路均应操作简单，能迅速和方便地由一种控制方式转换到另一种控制方式，例如由自动控制转到手动控制。系统整体应便于维修和更换，有条件的最好配备隔离电器，以便带电抢修。

2.电力拖动系统的设计方案

了解机械设备的工作要求后，就可遵循上述设计规划原则，按照一定的设计顺序对电力拖动系统进行设计规划，一般可将设计过程划分为三个阶段：供电部分的设计、控制部分的设计和保护部分的设计。

（1）设计准备

某一台机械设备需要三相交流电动机进行拖动，要求按下起动按钮时电动机起动，当松开按钮时，电动机照常工作，按下停止按钮电动机便停止，并且设备需要在远、近两处进行控制；当电动机运行过程中如果出现过热的情况时，可以自行断开供电进行降温；除此之外，控制部分应配备相应的指示灯，提示工作情况。

根据要求，需要设计两组起停按钮，并配有自锁功能，交流接触器对电动机、两个指示灯进行控制，主供电线路和支路中设置过热保护继电器、熔断器。

（2）供电部分的设计

首先是供电部分的设计，该阶段的设计内容主要是整理绘制电力拖动系统中各主要部件的供电连接关系，这也是控制线路设计的首要环节。

图解演示

在设计时，可以先将线路所包含的被控器件（电源总开关、电动机、指示灯等）以及控制部分规划出来，如图9-11所示，根据要求先将电动机、指示灯的供电部分的线路图设计出来，再简要规划出控制部分。

图9-11 供电部分的设计

（3）控制部分的设计

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接下来是控制部分的设计，该阶段的设计内容是结合实际工作情况，在原本供电系统的构架上添加接触器、按钮等控制器件，以完善整个线路中各部件之间的连接控制关系，如图9-12所示，这是电力拖动控制线路设计的重要环节。

图9-12 控制部分的设计

提示说明

在对控制线路中的电气部件进行设计时，应考虑到电气部件的摆放位置，若该环节设计时出现错误，将直接为电气部件的连接带来不必要的麻烦。

（4）保护系统的设计

最后是保护部分的设计，该阶段的设计内容是从安全的角度出发，为整个线路增添保护器件（如熔断器、过热保护继电器等），以确保当工作出现异常情况时，可以得到及时的保护，有效防止事故的发生和避免部件损坏，如图9-13所示。

图解演示

图9-13 保护部分的设计

通过以上三部分电路的设计，即可完成电力拖动控制线路的规划设计要求，接下来，主要是对该控制线路进行细致的检查，若是确定无误后，则需要对相关的部件进行选配。

电力拖动系统设计要求和方案优化

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