電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)一般稱為電氣設(shè)備二次控制回路，不同的設(shè)備有不同的控制回路，而且高壓電氣設(shè)備與低壓電氣設(shè)備的控制方式也不相同。

為了保證一次設(shè)備運行的可靠與安全，需要有許多輔助電氣設(shè)備為之服務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)某項控制功能的若干個電器組件的組合，稱為控制回路或二次回路。這些設(shè)備要有以下功能:

1、自動控制功能:高壓和大電流開關(guān)設(shè)備的體積是很大的 ，一般都采用操作系統(tǒng)來控制分、合閘，特別是當(dāng)設(shè)備出了故障時，需要開關(guān)自動切斷電路，要有一套自動控制的電氣操作設(shè)備，對供電設(shè)備進行自動控制;

2、保護功能:電氣設(shè)備與線路在運行過程中會發(fā)生故障，電流(或電壓)會超過設(shè)備與線路允許工作的范圍與限度，這就需要一套檢測這些故障信號并對設(shè)備和線路進行自動調(diào)整(斷開、切換等)的保護設(shè)備;

3、監(jiān)視功能:電是眼睛看不見的，一臺設(shè)備是否帶電或斷電，從外表看無法分辨，這就需要設(shè)置各種視聽信號，如燈光和音響等，對一次設(shè)備進行電氣監(jiān)視;

4、測量功能:燈光和音響信號只能定性地表明設(shè)備的工作狀態(tài)(有電或斷電)，如果想定量地知道電氣設(shè)備的工作情況，還需要有各種儀表測量設(shè)備，測量線路的各種參數(shù)，如電壓、電流、頻率和功率的大小等。

在設(shè)備操作與監(jiān)視當(dāng)中，傳統(tǒng)的操作組件、控制電器、儀表和信號等設(shè)備大多可被電腦控制系統(tǒng)及電子組件所取代，但在小型設(shè)備和就地局部控制的電路中仍有一定的應(yīng)用范圍。這也都是電路實現(xiàn)微機自動化控制的基礎(chǔ)。

常用的控制線路的基本回路由以下幾部分組成。

1、電源供電回路:供電回路的供電電源有AC380V和220V等多種;

2、保護回路:保護(輔助)回路的工作電源有單相220、36V或直流220、24V等多種，對電氣設(shè)備和線路進行短路、過載和失壓等各種保護，由熔斷器、熱繼電器、失壓線圈、整流組件和穩(wěn)壓組件等保護組件組成;

3、信號回路:能及時反映或顯示設(shè)備和線路正常與非正常工作狀態(tài)信息的回路，如不同顏色的信號燈，不同聲響的音響設(shè)備等;

4、自動與手動回路:電氣設(shè)備為了提高工作效率，一般都設(shè)有自動環(huán)節(jié)，但在安裝、調(diào)試及緊急事故的處理中，控制線路中還需要設(shè)置手動環(huán)節(jié)，通過組合開關(guān)或轉(zhuǎn)換開關(guān)等實現(xiàn)自動與手動方式的轉(zhuǎn)換;

5、制動停車回路:切斷電路的供電電源，并采取某些制動措施，使電動機迅速停車的控制環(huán)節(jié)，如能耗制動、電源反接制動，倒拉反接制動和再生發(fā)電制動等;

6、自鎖及閉鎖同路:啟動按鈕松開后，線路保持通電，電氣設(shè)備能繼續(xù)工作的電氣環(huán)節(jié)叫自鎖環(huán)節(jié)，如接觸器的動合觸點串聯(lián)在線圈電路中。兩臺或兩臺以上的電氣裝置和組件，為了保證設(shè)備運行的安全與可靠，只能一臺通電啟動，另一臺不能通電啟動的保護環(huán)節(jié)，叫閉鎖環(huán)節(jié)。如兩個接觸器的動斷觸點分別串聯(lián)在對方線圈電路中。

電氣系統(tǒng)微機保護裝置的數(shù)字核心一般由CPU、存儲器、定時器/計數(shù)器、Watchdog等組成。數(shù)字核心的主流為嵌入式微控制器(MCU)，即通常所說的單片機;輸入輸出通道包括模擬量輸入通道(模擬量輸入變換回路(將CT、PT所測量的量轉(zhuǎn)換成更低的適合內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換的電壓量，±2.5V、±5V或±10V)、低通濾波器及采樣、A/D轉(zhuǎn)換)和數(shù)字量輸入輸出通道(人機接口和各種告警信號、跳閘信號及電度脈沖等)。

電氣系統(tǒng)微機保護裝置是用微型計算機構(gòu)成的繼電保護，是電力系統(tǒng)繼電保護的發(fā)展方向(現(xiàn)已基本實現(xiàn)，尚需發(fā)展)，它具有高可靠性，高選擇性，高靈敏度。微機保護裝置硬件包括微處理器(單片機)為核心，配以輸入、輸出通道，人機接口和通訊接口等。該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于電力、石化、礦山冶煉、鐵路以及民用建筑等。微機的硬件是通用的，而保護的性能和功能是由軟件決定。

常用的電氣圖包括:電氣原理圖、電器元件布置圖、電氣安裝接線圖。各種圖紙的圖紙尺寸一般選用297×210、297×420、297×630、297×840mm、四種幅面，特殊需要可按GB126-74《機械制圖》國家標準選用其他尺寸。

用圖形符號、文字符號、項目代號等表示電路各個電氣元件之間的關(guān)系和工作原理的圖稱為電氣原理圖。電氣原理圖結(jié)構(gòu)簡單、層次分明，適用于研究和分析電路工作原理、并可為尋找故障提供幫助，同時也是編制電氣安裝接線圖的依據(jù)，因此在設(shè)計部門和生產(chǎn)現(xiàn)場得到廣泛應(yīng)用。

電氣原理圖是把一個電氣元件的各部件以分開的形式進行繪制，現(xiàn)場也有將同一電器上各個零部件均集中在一起，按照其實際位置畫出的電路結(jié)構(gòu)圖。

結(jié)構(gòu)圖的畫法比較容易識別電器，便于安裝和檢修。但是，當(dāng)線路比較復(fù)雜和使用的電器比較多時，線路便不容易看清楚。因為同一電器的各個部件在機械上雖然聯(lián)在一起，但是電路上并不一定相互關(guān)聯(lián)。

繪制原則:

1、電氣原理圖中的電器元件是按未通電和沒有受外力作用時的狀態(tài)繪制。在不同的工作階段，各個電器的動作不同，觸點時閉時開。而在電氣原理圖中只能表示出一種情況。因此，規(guī)定所有電器的觸點均表示在原始情況下的位置，即在沒有通電或沒有發(fā)生機械動作時的位置。對接觸器來說，是線圈未通電，觸點未動作時的位置;對按鈕來說，是手指未按下按鈕時觸點的位置;對熱繼電器來說，是常閉觸點在未發(fā)生過載動作時的位置等等。

2、觸點的繪制位置。使觸點動作的外力方向必須是:當(dāng)圖形垂直放置時為從左到右，即垂線左側(cè)的觸點為常開觸點，垂線右側(cè)的觸點為常閉觸點;當(dāng)圖形水平放置時為從下到上，即水平線下

方的觸點為常開觸點，水平線上方的觸點為常閉觸點。

3、主電路、控制電路和輔助電路應(yīng)分開繪制。主電路是設(shè)備的驅(qū)動電路，是從電源到電動機大電流通過的路徑;控制電路是由接觸器和繼電器線圈、各種電器的觸點組成的邏輯電路，實現(xiàn)所要求的控制功能;輔助電路包括信號、照明、保護電路。

4、動力電路的電源電路繪成水平線，受電的動力裝置(電動機)及其保護電器支路應(yīng)垂直與電源電路。

5、主電路用垂直線繪制在圖的左側(cè)，控制電路用垂直線繪制在圖的右側(cè)，控制電路中的耗能元件畫在電路的最下端。

6、圖中自左而右或自上而下表示操作順序，并盡可能減少線條和避免線條交叉。

7、圖中有直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線的連接點(即導(dǎo)線交叉處)要用黑圓點表示。無直接電聯(lián)系的交叉導(dǎo)線，交叉處不能畫黑圓點。

8、在原理圖的上方將圖分成若干圖區(qū)，并標明該區(qū)電路的用途與作用;在繼電器、接觸器線圈下方列有觸點表，以說明線圈和觸點的從屬關(guān)系。

電器元件布置圖主要是表明電氣設(shè)備上所有電器元件的的實際位置，為電氣設(shè)備的安裝及維修提供必要的資料。電器元件布置圖可根據(jù)電氣設(shè)備的復(fù)雜程度集中繪制或分別繪制。圖中不需標注尺寸，但是各電器代號應(yīng)與有關(guān)圖紙和電器清單上所有的元器件代號相同，在圖中往往留有10%以上的備用面積及導(dǎo)線管(槽)的位置，以供改進設(shè)計時用。

繪制原則:

1、繪制電器元件布置圖時，機床的輪廓線用細實線或點劃線表示，電器元件均用粗實線繪制出簡單的外形輪廓。

2、繪制電器元件布置圖時，電動機要和被拖動的機械裝置畫在一起;行程開關(guān)應(yīng)畫在獲取信息的地方;操作手柄應(yīng)畫在便于操作的地方。

3、繪制電器元件布置圖時，各電器元件之間，上、下、左、右應(yīng)保持一定的間距，并且應(yīng)考慮器件的發(fā)熱和散熱因素，應(yīng)便于布線、接線和檢修。

電氣安裝接線圖主要用于電氣設(shè)備的安裝配線、線路檢查、線路維修和故障處理。在圖中要表示出各電氣設(shè)備、電器元件之間的實際接線情況，并標注出外部接線所需的數(shù)據(jù)。在電氣安裝接線圖中各電器元件的文字符號、元件連接順序、線路號碼編制都必須與電氣原理圖一致。

繪制原則:

1、繪制電氣安裝接線圖時，各電器元件均按其在安裝底板中的實際位置繪出。元件所占圖面按實際尺寸以統(tǒng)一比例會址。

2、繪制電氣安裝接線圖時，一個元件的所有部件繪在一起，并用點劃線框起來，有時將多個電器元件用點劃線框起來，表示它們是安裝在同一安裝底板上的。

3、繪制電氣安裝接線圖時，安裝底板內(nèi)外的電器元件之間的連線通過接線端子板進行連接，安裝底板上有幾條接至外電路的引線，端子板上就應(yīng)繪出幾個線的接點。

4、繪制電氣安裝接線圖時，走向相同的相鄰導(dǎo)線可以繪成一股線。

(1) 直流回路從正極到負極:列如控制回路、信號回路等。從一個回路的直流正極開始，按照電流的流動的方向，看到負極為止。

(2) 交流回路從火線到中性線:列如電流、電壓回路，變壓器的風(fēng)冷回路。從一個回路的火線(A、B、C相開始，按照電流的流動方向，看到中性線(N極)為止。

(3) 見接點找線圈，見線圈找接點:見到接點即要找到控制該接點的繼電器或接觸器的線圈位置。線圈所在的回路是接點的控制回路，以分析接點動作的條件。見線圈找出它的所有接點，以便找出該繼電器控制的所有接點(對象)。

(4) 利用歐姆定律分析繼電器判斷是否動作:判別的依據(jù)是，電壓型線圈的兩端加有足夠大的電壓，電流型線圈的通過兩端加有足夠大的電流。對于電壓型繼電器的線圈回路，當(dāng)線圈的兩端通過若干個繼電器的接點或電流線圈與分別電源的正、負極貫通，則認為繼電器(接觸器)動作(勵磁)，當(dāng)回路中有短開的接點，或線圈回路串接有比較大的電阻，或者線圈被并接的接點短接時，則認為繼電器(接觸器)不動作(不勵磁)。例如:開關(guān)分閘回路，當(dāng)開關(guān)處于合位，分閘線圈的正極端串接有合位繼電器(電阻大)，則認為其不動作。當(dāng)保護跳閘接點閉合，將線圈直接接到電源正極時，則認為分閘線圈動作。對于電流型(如跳閘回路的防跳躍繼電器)，當(dāng)線圈的兩端通過若干個繼電器的接點或電阻較小的線圈與分別電源的正、負極貫通，則認為繼電器(接觸器)動作(勵磁)。當(dāng)回路中有短開的接點，或線卷回路串接有比較大的電阻，或者線卷被并接的接點短接時，則認為繼電器(接觸器)不動作(不勵磁)。

(5) 看完所有支路:當(dāng)某一回路，從正極往負極看回路時，如中間有多個支路連往負極，則每個支路必須看完。否則分析回路的就會漏掉部分重要的情況。

(6) 利用相對編號法、回路標號弄清安裝圖與展開圖的接線原理圖中設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系:核查安裝圖與展開圖的對應(yīng)關(guān)系的主要目的:第一是檢查安裝圖是否與展開圖相對應(yīng)。第二，弄清展開圖中各設(shè)備在現(xiàn)場的位置。從安裝圖(如保護屏端子排接線圖)查清某個端子排的端子在展開圖中的位置，則先查出該端子上所在的回路標號，再查對展開圖中回路標號，相同的回路標號即同個回路，即可在展開圖中迅速找到該回路，在展開圖查明它在整個回路中的作用。如手上只有安裝圖或者發(fā)現(xiàn)安裝圖與展開圖的原理接線圖無法對應(yīng)時，則從安裝圖中每個的設(shè)備端子上所標的編號，依據(jù)相對編號法，查到該所連接的另外設(shè)備的端子，然后再查出該端子所連接另外設(shè)備，直到查到直流電源的正負極或交流回路的火線和中性線為止。最后把整個相關(guān)的回路都查出來，畫成圖后可分析連接是否符合動作原理。當(dāng)想弄清展開圖上設(shè)備的位置時，則一是利用展開圖上的設(shè)備表提供的位置，然后去相應(yīng)的安裝圖上查對。二是先弄清展開圖中的端子符號，哪些是屏柜端子排的端子、哪些是(保護或自動)裝置的端子，然后直接去可能的屏柜、端子箱中查找。

(7) 識圖特殊問題的解決方法。

A、如何用設(shè)備的實際狀態(tài)(現(xiàn)場能看到的設(shè)備狀態(tài))來描述回路或繼電器的動作條件:先以回路的接點分、合狀態(tài)來描述回路的條件，然后根據(jù)接點的分、合狀態(tài)與設(shè)備的狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系，替換描述(如用開關(guān)機構(gòu)箱的"遠/近控切換開關(guān)"在"遠方"位置來代替"遠/近控切換開關(guān)"在遠方控制回路中的接點狀態(tài)。必須逐步形成這一能力，否則看圖紙將停留在原始狀態(tài)，只能看到接點的分、合和繼電器的是否勵磁，無法與運行中設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視和操作結(jié)合起來。

B、如何弄清展開圖中的部分采用方框畫法設(shè)備與外部其他部分的連接?先查清方框畫法設(shè)備的端子編號，然后利用能展示該設(shè)備內(nèi)部接線圖的裝置說明書或廠家圖，在這些圖紙中找到往外部連接的端子編號，再與內(nèi)部回路連接起來，然后通過往外的連接的端子再與外部回路聯(lián)系起來。

1、合理調(diào)整高峰時段用電負荷

正常情況下應(yīng)盡量使變壓器的負荷率控制在60%左右，此時變壓器的損耗較低。因此，在高峰用電時段，應(yīng)優(yōu)化設(shè)備運行方案，選擇卸除某些相對不重要的機電負荷和照明負荷，使高峰期負荷降低。

2、公共照明和辦公設(shè)備運行管理

在不影響辦公的情況下，應(yīng)盡量調(diào)低照度或及時關(guān)閉燈具，無特殊需要，裝飾類燈具盡量不要長時間開啟。對人員流動較少的區(qū)域，燈具控制開關(guān)應(yīng)采用感應(yīng)式、聲控式、觸摸延時關(guān)閉等控制方式，有條件的可對公共照明系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。長時間不用的計算機等辦公設(shè)備應(yīng)及時切斷電源，減少待機損失。

3、空調(diào)系統(tǒng)運行管理

夏季將空調(diào)設(shè)定溫度值下調(diào)1℃，將增加9%的耗能;冬季將設(shè)定溫度上調(diào)1℃，將增加12%的耗能。因此適當(dāng)調(diào)整空調(diào)設(shè)定溫度值，是空調(diào)節(jié)能的有效措施。同時，利用設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)來加強空調(diào)系統(tǒng)機組設(shè)備的運行管理，并根據(jù)系統(tǒng)負荷的變化和氣象環(huán)境，及時調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)運行方案，降低設(shè)備運行總功率，控制空調(diào)設(shè)備的最佳啟停時間，可在保證環(huán)境舒適的前提下，縮短空調(diào)不必要的運行時間，以實現(xiàn)節(jié)能運行。

4、電梯的運行管理

在低峰運行時，應(yīng)及時調(diào)整程序停運部分電梯，并盡可能減少電梯的空載或低負荷運行。在高峰運行時，可采取每部電梯按計劃縮減層站或錯層停站措施，延長電梯行程，縮短運行周期，運行速度會有較大提升，從而提高其運行效率。