浅析电力拖动系统自动控制及安全保护

摘要：本文简介了电力拖动系统自动控制原理。依据控制原理，阐述了如何进行系统设计、电气控制设计任务拟定、电动机选择、电器控制线路设计，最后讨论了如何对电力拖动系统进行安全保护。

关键词：电力控制系统；安全保护；电器控制线路；自动控制

中图分类号：F407文献标识码： A 文章编号：

1 引言

在现代工业生产中，电力拖动系统的应用是非常广泛的，电力拖动控制系统除了能满足生产机械提出的各种要求以及保证系统正确工作外，还必须设有各种保护装置，利用它来保护电网、电动机、控制电器以及其它电器元件，消除不正常工作时的有害影响。随着自动化水平的提高，计算机控制系统功能的增强，电力拖动系统的控制更加安全可靠。

2 电力拖动系统自动控制原理及其设计

2.1 控制原理

对于电力拖动系统来说，电动机本身的反馈有：速度反馈、电流反馈、电压反馈、频率反馈等。电器保护分为过电流保护、热保护、欠电压保护、短路保护等，这是电力拖动系统的控制部分，由电气设备来完成。计算机实现了其它的联锁控制、安全保护、信息显示等。在计算机上实现电力拖动系统控制的方法很多，控制方案也各有优点，但大多数采用编程、功能块、逻辑运算来实现，因为仪器驱动程序都是按模块化与设备无关的方式向用户释放，供使用者迅速将仪器链入自己的测试系统，使编程和组态更加方便和可靠。因工艺条件的不同，对电力拖动系统及控制的要求也不同，但就实质来说没有多大区别，通过信号的输入输出，在计算机上实现了电力拖动系统的集中控制。进入计算机系统的信号主要有启动联锁、运行联锁、电动机运行信号、就地集中控制信号、热故障信号等。输出一般有电动机的启/停、变频调节等。

2.2 电动机的选择

当电力拖动系统设计方案确定后，要进一步考虑选择电动机

类型、数量、结构形式及电机功率、电流、额定电压与额定转速电动机选择的基本原则如下：

1、电动机的功率应该满足生产机械提出的标准要求，能够与相应的负载很好结合，保证正常运行。决定电动机功率时，需要考虑电动机的发热、启动能力、允许过载能力三个主要因素。电动机容量是选择的关键，由于受到外界条件的影响，需要试验校验选出电动机的额定功率。

2、对于选择直流电动机还是交流电动机要考虑生产机械在技术和经济等方面的要求，一般是尽量选择几个便宜的、结构简单的、维护比较方便的交流异步电动机。而直流电动机的调速性较优，主要应用在调速范围要求大、功率大的生产机械上。

3、电动机的额定转速选择要根据电机与机械配合的技术经济情况来决定。可以分为两种情况：1）电动机长期工作，很少启动、制动和反转。此时要考虑设备的投资、占地面积、维护检修等方面的技术经济，决定电动机的额定转速。2）电动机经常启动、制动和反转，此时要根据电动机的动能储存量来决定电动机的额定转速。

4、电动机的额定电压要求电压的等级、相数、频率都必须与供电电网的电压一致。

5、电动机机构形式的选择取决于电动机安装位置和周围的环境的要求，根据不同的工作方式可相应选择连续、短时、断续周期性工作的电动机。

总之，要根据不同的性质和使用条件的要求，合理选择不同类型和不同规格的电动机。正确、合理的选用电动机可以保证其具有良好的运行特性，同时还可以保证经济型和可靠性。

2.3 电器控制线的设计

电力拖动系统电器控制线的设计应根据不同的生产要求，作业环境，生产性质来决定配备什么规格的电器控制线路与其匹配。在此基础上，对控制线路的设计力求做到精炼，安全可靠，便于操作维修并达到最优的经济效益。一般设计电器控制线路的方法是：根据要求，参考基本线路先局部设计，然后根据各部分的相互关系，综合成一个完整的控制线路。设计过程中应遵循的规则如下：

1、电器线路设计者要明确生产要求，因为控制线路是为整

个设备和工艺过程服务的，要根据实际准确地设计线路是首要遵循的原则。力求做到最到限度地满足生产机械和工艺对电器控制线路的要求。

2、在满足生产条件的要求的前提下，尽可能地让控制线路简单经济。在设计时就要尽量减少不必要的触头和电器数量，尽量选用比较标准的、常用的以及经过实际考验的线路并尽可能地缩短连接导线的长度和数量，同时要减少通电电路。

3、要确保控制线路工作的可靠、安全，首先要选用可靠的元器件同时在具体的线路中正确地连接电器触头和电器线圈。此外，在线路还要尽量避免许多电器依次动作才能接通另一个电器的控制线路并且要确保电路中有短路、过流、过压、过载、欠压等保护环节。

4、应力争使控制机构操作和维修方便，要求能迅速并正确地由一种控制方式转换到另一种控制方式。总之，不管控制电路如何复杂，它都是由一些基本的单元电路组合而成的。设计者在设计控制线路时，只要根据生产和工艺的要求，选择正确的基本环节，然后将它们合理地组合起来，就可以完成控制线路的设计。

3 电力拖动系统的安全保护

电力拖动系统的安全保护分为电气保护和计算机系统保护，电气保护是基础，计算机保护是建立在电气保护基础的上层保护。一般来说电气保护有4个：欠压保护、过流保护、热保护及短路保护。计算机保护包括：安全链、运行联锁、启动联锁及整体系统故障停车。下面主要介绍一些安全保护的作用。

1、短路保护：短路电流会造成一些电气的绝缘设备损坏，强大的电流产生较大的电动应力，从而使电动机绕组和电路中的各种电器设备机械性的损坏。

2、过流保护：如果不正确启动电动机或者电动机拥有过大的负载常常会引起较大的过电流，这种电流通常是启电流的1.2倍，会造成电动机和机械传动部件的损坏。

3、欠压保护：在电动机正常的运行过程中，如果电源电压过分降低就会引起电动机的转速降低甚至会停止，当负载矩一定时，此时就要增加电源。此外电动机的电压降低还会引起部分电气释放，从而造成电路不能够正常工作，或许还产生故障。因此要在电压下降到最小允许的电压值范围内尽可能地切断电源。

4、热保护：如果电动机长期的超载运行、电动机绕组的升温超过了允许值，就会造成电动机的损坏，做好热保护工作室防止这一点发生的有效措施。

5、安全链：包括了欠压保护和过流保护，它还包括油压、水压和轴瓦温度保护。安全链是一个串行条件，如果其中有一个条件不满足要求，计算机会通过自动控制系统将电动机关闭。

6、运行连锁和启动连锁的保护：输入信号进入计算机后，由计算机内部由程序或模块化程序来实现的自动控制过程，这一过程主要是完成在电动机启动前和运行过程中条件不具备或信号消失时的保护。

7、计算机系统不仅处理的信息安全可靠，而且还要系统本身的硬件和软件保证自动控制系统的安全可靠性。一旦有什么意外发生，计算机会及时作出反应，停运现场的所有运行设备。

4 结束语

文章介绍了电力拖动系统自动控制的工作原理，设计过程中设计最佳的电器控制线电动机的选择原则，如何安全保护电气拖动设备等问题。希望相关从业人员更好地使用电力拖动系统，维护电气拖动设备，延长电力设备的寿命，从各种方面来减少经济的开销。

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