电气原理

关键词： 电气

电气原理（精选十篇）

电气原理 篇1

先机后电就是首先了解生产机械的结构及运动方式再根据机械的运动方式认识电气控制的原理。在生产机械中, 一般是以电动机为原动机驱动机械部件, 将电能转变为机械能, 实现生产机械的启动、停止及调整, 以满足各种生产工艺过程的要求。所以, 要读懂电气原理图, 首先要了解生产机械的基本结构、运行情况、工艺要求和操作方法。如Z35型摇臂钻床, 由底座、内外立柱、摇臂、主轴箱、主轴和工作台等组成。内立柱固定在底座上, 外立柱绕可绕着固定的内立柱回转360°。摇臂一端的套筒部分与外立柱间隙配合, 借助于丝杆, 摇臂可沿外立柱上下移动, 但两者不能作相对转动, 而只能一起相对内立柱回转。主轴箱可以沿着摇臂上的水平导轨移动。当要加工时, 可利用夹紧机构将主轴箱紧固在摇臂导轨上, 外立柱夹紧在内立柱上, 摇臂夹紧在外立柱上, 然后进行钻削加工。从生产机械的工作原理, 我们可以分析出其运行形式, 主轴的旋转运动为主运动, 要求能够通过改变摩擦离合器的手柄位置来实现正反转, 通过改变主轴箱中的齿轮传动比实现调速;主轴的垂直运动为进给运动, 用手动实现;摇臂沿外立柱垂直运动和摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转移动为辅助运动, 摇臂升降依靠电动机正反转实现, 当升降完毕时要求摇臂自动夹紧在立柱上;外立柱的夹紧和放松由电动机的正反转经液压装置实现。

先主后辅就是在了解了生产机械的机械结构及运动方式后, 根据拖动各部分机械的运动情况弄清电动机或电磁阀等执行电器的作用, 根据电动机等执行电器的作用先对主电路进行分析, 主要了解电动机的启动方法、有无正反转、采用何种制动方式等, 并弄清控制电动机的电气元件的类别及动作要求。再根据主电路中电气元件的动作要求分析辅助电路, 分析控制电路的启动控制、方向控制、调速控制、制动控制等。如Z35型摇臂钻床中, 采用多电机拖动, 主轴由主轴电动机M2拖动, 根据要求是单向运转, 由KM1接解器控制启动和停止;摇臂升降由摇臂升降电动机M3拖动, 根据要求是正反转运动, 由K M 2和K M 3分别控制正转和反转;外立柱的夹紧、放松由电动机M4拖动, 根据要求是正反转运动, 由KM4和K M 5分别控制正转和反转;在加工过程中, 需要输送冷却液, 由冷却泵电动机M1拖动, 根据要求是单向运动, 由旋转开关QS2直接控制。

任何复杂的电路都是由一些典型的基本环节电路组成, 如直接启动控制电路、降压启动控制电路、正反转控制电路、制动电路、多速电动机控制电路等。化整为零就是把复杂的电气原理图分解成一个个独立的典型的基本环节, 根据主电路中各电动机和执行电器的控制要求, 一一对应地找出控制电路中的控制环节。如果控制电路比较复杂, 可以先排除照明电路、保护电路、显示电路等, 以便能直观地分析主要的控制电路, 如果有必要, 也可以先不考虑各典型控制环节之间的关联部分。如Z35型摇臂钻床电路中, 主回路中有四台电动机, 由于冷却泵电动机M1是利用转换开关直接控制的, 所以整个控制回路中可以分成三个独立的小回路。这三个独立小回路分别为主轴电动机M2的控制回路;摇臂升降电动机M3的正反转的控制回路;立柱的夹紧、放松电动机M4的正反转控制回路。这样, 整个控制回路分成三个局部控制电路来分析, 那么就使分析电路简单化了。

要真真弄清整个电气控制的原理, 必须整体认识其电气原理图。所以, 认识了各个环节电气原理后, 还需用集零为整的方法, 从整体角度去进一步分析理解各控制环节之间的联系、联锁关系及保护环节, 理解电路中每个电器元件的作用, 将整个线路有机地联系起来。对电路中的每一个回路、电器中的每一个触点的作用都应了解清楚, 为总结特点做准备。电路中一切电气元件都不是孤立的, 而是互相联系、互相制约的。如在Z35控制电路中, 为了保证安全, 主轴的旋转与摇臂的升降不能同时进行, 在控制电路中必须有互锁装置, 为了操作方便, 在控制回路中采用由四个微动开关组成的十字开关来控制主轴的旋转、摇臂的上升、下降, 当手柄在某一位置时, 只有一个微动开关接通, 其余都处于断开状态。当十字开关手柄处于中间位置时, 四个微动开关全部不通, 从而解决了主轴旋转和摇臂升降之间的互锁问题。但使用十字开关会带来一个问题, 就是在工作中, 由于某种原因, 线路突然断电时, 如果操作者由于疏怱没有将十字开关手柄处于中间位置, 当电压恢复时, 机床会自行启动, 这是不安全的。为了解决这个问题, 在控制电路中增加了零压继电器KA作为零压保护。最后, 再根据整个设备的工作要求及电气原理图, 分析保护电路、照明电路、信号电路等, 并总结电路的特点, 完成电路的分析。

以上所介绍的电气控制电路图的阅读方法是最基本的阅读分析方法。当然, 不同的机械设备会有不同的工作要求, 也会有不同的电气控制要求, 其电气原理的复杂程度也不一样。但不管怎样复杂的电气控制电路, 只要针对实际情况灵活运用上述方法, 一般都能基本完成电气原理图阅读分析, 最终理解电气原理图。

摘要：电气原理图是电气线路安装、调试与维修的理论依据。对任何复杂的电路图, 若有了正确的阅读分析思路是不难掌握其工作原理的。

关键词：电气原理图,回路,阅读电路图

参考文献

[1]张勇.电机拖动与控制[M].北京:机械工业出版社, 2001.

[2]程宪平.机电传动与控制[M].武汉:华中科技大学出版社, 2003.

浅谈变频空调电气控制系统原理 篇2

关键词：变频空调；电气控制系统原理；无刷直流电机；转子位置检测

1.变频空调工作的特点

变频空调可以根据环境的温度变化自动选择制冷、制热和除湿等功能，让房间在短时间

内达到用户所需要的温度。因此，变频空调具有多种特点，具体分析如下。

（1）当变频空调刚启动时，其运转频率最大，通常超过130HZ，同时在这个时候，变频空调的制冷和制热速度最快，能够在最短的时间内让房间温度达到用户所需的温度。

（2）变频空调不需要进行频繁的开关机，由于变频空调在很大部分时间内都是进行低频段运转，所以，整机的噪音较低。

（3）当变频空调在开机半小时之后，就可以自动转入节能运行。如果在夜间使用节能功能时，应在低频下运转，这样才能使能效达到最高，更能起到节能省电的作用。

（4）当变频空调在刚启动时能够以高速进行运转，但它并非一直以高速运转的，当室温达到所设定的温度时，就会自动转为低频进行运转工作，因此，变频空调对于温度的控制比较精确。

（5）通常情况下，一旦室温低于8℃，空调器便不能正常运行，而变频空调便不是如此，它能够在室温低于-15℃时依然能够制热运转，从而实现了变频空调超低温运行功能。

（6）由于变频空调在进行控制室温的过程中，主要以低频运转为主，又加之开关机比较少，对变频空调产生的损害较小，同时压缩机和空调的整个系统运行的比较稳定，基于这些原因，变频空调的使用寿命要比普通的空调长，且对电网造成的冲击比较小，从而保证了家用其他电器的安全。

2.变频空调系统设计及电气控制系统原理

2.1 系统设计

变频空调系统主要由制冷系统和控制系统构成。在分体式的变频空调中，其运转部件主要由室内风机、室外风扇以及压缩机组成，主要将空调器内部产生的冷、热空气带到房间内的不同区域，最终让室温在短时间内达到用户所需要的温度。对于温度的设定及其他空调的运转功能等，都是利用红外线遥控器和室内机控制板上的红外线接收器，来对变频空调的各项功能进行控制，将控制指令发送到室内机控制板上的单片机中。而实现对风扇电机和风门电机的控制主要是利用汇编指令和温度传感器的状态进行实施控制过程的，因此，变频式空调器电气控制系统具有高效率、低噪音，且体积较小，质量较轻的特点，最终实现对温度的精确控制功能。

2.2 电气控制系统原理

（1）直流变频概念。我们把采用无刷直流电机作为压缩机的空调器称为“直流变频空调”从概念上来说是不确切的，因为我们都知道直流电是没有频率的，也就谈不上变频，但人们已经形成了习惯，对于采用无刷直流压缩机的空调器就称之为直流变频空调。

（2）无刷直流电机。无刷直流电机与普通的交流电机或有刷直流电机的最大区别在于其转子是由稀土材料的永久磁钢构成，定子采用整距集中绕组，简单地说来，就是把普通直流电机由永久磁铁组成的定子变成转子，把普通直流电机需要换向器和电刷提供电源的线圈绕组转子变成定子。这样，就可以省掉普通直流电机所必须的电刷，而且其调速性能与普通的直流电动机相似，所以把这种电机称为无刷直流电机。无刷直流电机既克服了传统的直流电机的一些缺陷，如电磁干扰、噪声、火花可靠性差、寿命短，又具有交流电机所不具有的一些优点，如运行效率高、调速性能好、无涡流损失。所以，直流变频空调相对与交流变频空调而言，具有更大的节能优势。

（3）转子位置检测。由于无刷直流电机在运行时，必须实时检测出永磁转子的位置，从而进行相应的驱动控制，以驱动电机换相，才能保证电机平稳地运行。实现无刷直流电机位置检测通常有两种方法，一是利用电机内部的位置传感器（通常为霍尔元件）提供的信号；二是检测出无刷直流电机相电压，利用相电压的采样信号进行运算后得出。

（4）变频驱动模块。这一部分指的是完成直流到交流的逆变过程，用于驱动变频压缩机运转的逆变桥及其周围电路。变频空调上通常采用6个IGBT构成上下桥式驱动电路。在实际应用中，多采用IPM（IntelligentPower Module）模块加上周围的电路（如开关电源电路）组成。IPM是一种智能的功率模块，它将IGBT连同其驱动电路和多种保护电路封装在同一模块内，从而简化了设计，提高了整个系统的可靠性。现在变频空调常用的IPM模块有日本三菱的PM系列及日本新电元的TM系列（内置开关电源电路）。

（5）通讯电路。从主机（室内机）发送信号到室外机是在收到室外机状态信号处理完50毫秒之后进行，副机同样等收到主机（室内机）发送信号处理完50毫秒之后进行，通讯以室内机为主，正常情况主机发送完之后等待接收，如500毫秒仍未接收到信号则再发送当前的命令，如果1分钟内未收到对方的应答（或应答错误），则出错报警；同时发送信息命令给室外，以室外机为副机，室外机未接收到室内机的信号时，则一直等待，不发送信号。由于空调室内机与室外机的距离比较远，因此两个芯片之间的通信（+5V信号）不能直接相连，中间必须增加驱动电路，以增强通信信号（增加到+24V），抵抗外界的干扰。

（6）电源的滤波及保护。该部分主要的功能是吸收电网中各种干扰，并抑制电控器本身对电网的电磁串扰，以及过压保护及防雷击保护。

3.结语

综上所述，了解了变频空调的特点和电气控制系统的原理，才能更好的评估及测试变频空调，从而使变频空调更加安全可靠的为人们的日常生活提供舒适环境的保证，满足人们对高品质生活的需求。

参考文献：

[1]江静，张雪松.基于模糊PID控制的变频空调电气控制系统的设计[J].华北科技学院学报，2010，（4）：64-70.

[2]邹丁山，贾文超.变频空调电气控制系统设计[J].太原科技，2010，（3）：101-103.

起动机电气原理与故障检测 篇3

1 起动机的结构和各部分功能

起动机一般由直流电动机、传动机构和控制装置三部分组成。

直流电动机一般采用直流串励电动机, 将蓄电池输入的电能转换为机械能, 产生发动机起动时所需要的电磁转矩。

传动机构由单向离合器与驱动齿轮、拨叉等组成。其作用是在起动发动机时使驱动齿轮与飞轮齿圈相啮合, 将起动机的转矩传递给发动机曲轴;在发动机起动后又能使驱动齿轮与飞轮自动脱离 (打滑或退出) , 在它们脱离过程中, 若驱动齿轮未完全退出, 发动机飞轮反拖驱动齿轮时, 单向离合器可使其形成空转, 避免飞轮飞散。

控制装置主要是指起动机的电磁开关, 用来接通或断开电动机与蓄电池之间的电路。当接通点火开关时, 起动机慢速运行, 吸引线圈和保持线圈通电, 产生磁场, 使活动铁心运动, 推动拨叉动作, 使驱动齿轮伸出到位, 从而接通电磁开关的触点开关, 起动机快速运转。

2 起动机部件

电枢是直流电动机的转动部分, 其作用是产生电磁转矩, 主要由铁心、电枢绕组、电枢轴和换向器组成。铁心由硅钢片叠压而成, 内以花键固装在电枢轴上, 铁心外围均匀排列绕线线槽, 用以放置电枢绕组。绕组的端头均匀地焊在换向片上, 在铜线与铜线之间及铜线与铁心之间用性能良好的绝缘纸隔开。换向器的功用是将电流引入电枢绕组, 并使不同磁极下导线中的电流方向保持不变。换向器通过电刷来连接磁场绕组与电枢绕组。电刷弹簧压在电刷上。其作用是保证电刷与换向器接触良好。电刷通常用铜粉 (80%~90%) 和石墨粉压制而成, 以减小电阻并提高耐磨性。

电磁离合器包括滚柱式、弹簧式、摩擦片式, 一般由驱动齿轮、弹簧、花键套筒、卡环、拔叉、限位环等组成。起动时, 拔叉推动驱动齿轮向外伸出, 弹簧被压缩, 花键套筒将电枢轴与驱动齿轮啮合, 驱动齿轮与电枢轴同速运动;起动完毕, 在离心力作用下驱动齿轮回位, 弹簧张开, 与电枢轴分离。

电磁开关主要由吸引线圈、保持线圈、回位弹簧、可动铁心, 接触片等组成。端子C通过点火开关接电源;端子30直接接电源。当电源与电磁开关接通, 吸拉线圈与保持线圈通电, 吸引电磁开关内的活动铁心运动, 使拔叉运行, 推动驱动齿轮伸出, 使电磁开关触点闭合。

3 起动机的电气原理

起动机的控制电路如图1所示, 其工作原理:

(1) 慢速起动, 驱动齿轮啮合中。

点火开关接至起动档时, 接通吸拉线圈和保持线圈, 其电路为:蓄电池正极→熔断器→点火开关→起动机端子50, 然后分两路:吸拉线圈→主电路接线柱C→励磁绕组→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极;保位线圈→搭铁→蓄电池负极。

(2) 快速运转, 传递扭矩。

KA线圈闭合, 接通30、C端开关, 其电路为:蓄电池正极→熔断器→开关KA→接触盘30C→励磁绕组→电枢绕组→搭铁→蓄电池负极。

(3) 起动完毕, 离合器驱动齿轮与电枢轴松开, 驱动齿轮返回。点火开关回位1, 起动机停止运行。

4 常见故障及检测

4.1 故障一:起动机不转

4.1.1 故障原因

检查起动机不转原因时, 先要判断是起动机外部问题还是起动机本身问题。可试鸣喇叭或开前大灯, 若喇叭不响, 灯也不亮, 则表明电源有故障, 应检查蓄电池及连接线柱是否接触不良或搭铁。若喇叭声音低沉或灯光暗淡, 说明蓄电池存电不足或有硫化现象, 为蓄电池故障。若喇叭响声正常, 灯也亮, 说明电源良好。此时, 可开前大灯, 并起动发动机, 若灯光明显变暗, 则为正常;若灯光亮度不减, 则说明起动机没有强大电流通过, 应该检查起动机电路是否有断路和接头有无松脱。如果两项均完好, 起动机仍不转, 应检查起动点火开关有无断线或触点接触不良。若点火开关正常, 检查起动继电器线圈有无断路、短路搭铁或其触点烧蚀。若起动继电器也良好, 则故障原因在于起动机本身了。起动机本身故障有两种:

(1) 电气故障:电枢线圈或磁场线圈断路或短路, 电刷过度磨损或损坏, 电刷压紧弹簧过软, 电刷在电刷架中卡滞等造成的接触不良, 整流子烧蚀或严重污垢而使电路不通, 电磁开关线圈断路、短路搭铁或主触点烧蚀不通等。

(2) 机械故障:起动机轴弯曲使电枢与磁极卡滞, 轴承过紧或损坏卡死, 起动机驱动齿轮卡滞、拔叉卡滞等。

4.1.2 故障检修

(1) 检查电动机。将蓄电池正极接起动机C端子, 负极搭铁, 如果起动机运转, 则说明电动机正常, 故障在电磁开关;若起动机不转, 则说明电动机内部故障, 应拆检电动机。

(2) 检查电磁开关。将电磁开关上主接线柱30端子和C端子短接, 若起动机不转, 说明电磁开关有故障, 应拆检电磁开关。

4.2 故障二:起动机运转无力, 时停时止

4.2.1 故障原因

起动机运转无力, 要判断是起动机外部故障还是起动机本身故障。起动机外部故障分为线路接触不良、蓄电池故障和起动继电器故障。先检查线路, 排除线路故障。然后检查蓄电池故障, 可通电检查试灯的亮度或喇叭的声音来判断, 试灯暗或喇叭声音低沉一般为蓄电池故障。如果蓄电池正常, 再检查起动继电器, 看触点是否动作灵活, 表面有无烧蚀现象。如果检查都正常, 则为起动机故障。

4.2.2 故障检修

(1) 电刷故障:电刷磨损严重, 与换向片接触面积小于75%, 或者电刷弹簧变形, 与换向片接触时好时坏;电磁开关主接线短接片表面烧蚀, 电刷架与电枢轴有卡滞现象, 使电枢轴转动费力;电枢绕组或励磁绕组有部分短路故障。

(2) 电磁开关故障:电磁开关的接线柱30、50端子或接触盘表面烧蚀, 造成接触不良。

4.3 故障三:起动机空转

4.3.1 故障原因

接通起动开关后, 起动机快速旋转而发动机曲轴不转。这种情况说明起动机电路畅通, 故障出在起动机的传动装置和飞轮处。

4.3.2 故障检修

(1) 齿轮磨损:若起动机空转同时伴有齿轮撞击声, 则表明飞轮齿磨损严重不能正确啮合。

(2) 单向离合器弹簧损坏或卡滞, 花键套管锈蚀, 阻碍电枢轴向前伸出到位;拔叉与卡环接触卡死。

摘要：从电气角度介绍起动机的工作原理及常见故障检测方法。

电气原理 篇4

在通用变频器、异步电动机和机械负载所组成的变频调速传动系统中，当电动机减速或者拖动位能负载下放时，电动机的实际速度将高于旋转磁场的旋转速度。为了使电动机的实际速度与给定速度相符，就必须采取制动措施。异步电动机的制动方法有再生发电制动、直流制动和机械抱闸制动。而机械抱闸制动直观，这里不做介绍，只介绍前面两种电气制动方法。为了便于介绍电气制动的原理与方法，首先回顾一下，异步电动机的运行原理。异步电机运行原理

众所周知，异步电动机的定子上装有一套在空间上对称分布的三相绕组AX、BY、CZ如图1所示。当给这三相绕组通以交流电时, 则在定转子气隙中产生磁场。此磁场在任何瞬间都是三相绕组各磁场的总和。通过右手定则对图1中不同瞬间电流与磁场方向的关系可知，合成磁场FΣ的方向与电流为最大值那一相绕组的轴线方向一致。因此随着电流最大值依次由A相→B相→C相→A相等顺序变化，合成磁场的方向也依次指向A相→B相→C相→A相等各相绕组的轴线方向。这就是说，这个合成磁场是一个“旋转磁场”。其旋转速度n0(同步转速)与交流电源频率成正比，而与磁场极对数成反比。

图1 旋转磁场形成

由于旋转磁场的作用，转子导体切割磁场磁力线而产生感应电势，这个感应电势使闭合的转子导体产生电流，通电导体在磁场中又受到一个力的作用，这个作用在导体上的力，将使异步电动机旋转，其某一瞬间情况如图2所示。根据右手定则可知转子闭合导体电流的方向。再根据左手定则可知转子导体受力方向。此作用力产生的转矩XTD将克服阻力矩Mfz，使电机加速到电动力矩等于阻力矩为止。

图2 旋转力矩形成 电气制动的方法与原理

采用通用变频器供电的异步电动机电气制动有直流制动与再生发电制动(能耗制动)两种。现就这两种制动方法与制动原理分述如下。

3.1 直流制动

直流制动是使变频器向异步电动机的定子任意两相通以直流电，异步电动机便处于能耗制动状态。这种情况下变频器的输出频率为零，异步电动机的定子磁场不再旋转。直流制动主要用于准确停车与防止起动前电动机由于外因引起的不规则自由旋转(如风机类负载)。当直流制动用于准确停车时，一般都应先进行再生发电制动，在电动机减速到较低时，进行直流制动。这是因为高速时进行直流制动，异步电动机转子电流的频率与幅值都很高，转子铁损很大，导致电动机发热严重，但得到的制动转矩却并不太大，另一方面准确停车也较难保证，而采用先再生发电制动,等降频到fDB再进行直流制动，只要合理调整fDB、制动时间tDB、制动直流电压UDB就可确保准确停车。转动着的转子切割这个静止磁场而产生制动转矩，如图3所示。旋转系统存储的动能转换成电能消耗于异步电动机转子回路中。图3的(a)与(b)还说明这种制动与通入直流电的极性无关。

图3 直流制动原理

3.2 再生发电制动

当给定频率降低时，定子旋转磁场的旋转速度降低或位能负载下放倒拉。此时异步电动机转子旋转速度将超过旋转磁场的旋转速度，因此转子导体中的感应电势反向，电流反向，电动转矩反向，如图4，电动转矩(与阻力矩同向)起制动作用，使电动机减速。此时的异步电动机相当于一台异步发电机，将旋转系统存储的动能或重物下放的位能转换成电能。这部分电能如果不进行处理，将引起直流侧过压，而引起故障跳闸或损坏变频器，因此必须处理好这部分电能。其处理方法一般有如下三种:

图4 发电状态

(1)动力制动

这种方法就是通过与直流回路滤波电容并联的放电电阻，将这部分电能消耗掉，因此也称再生能耗制动，如图5所示，图5中虚线框内为制动单元(PW)，它包括内部制动电阻RB，制动用的晶体管VB等，VB的通断是通过检测直流电压大、小来控制。实际上电阻中的电流是间歇的，所以西门子公司资料称“脉冲电阻”(Pulsed Resistor)。此单元实际上只起消耗电能防止直流侧过电压的作用。它并不起制动作用，但人们习惯称此单元为制动单元。要提高制动的快速性，就要快速消耗掉这部分电能，可以在图5中H，G两点间外接制动电阻REB，REB阻值与功率应符合产品样本要求。

图5 动力制动

(2)再生制动

这种方法就是通过与整流器反并联的回馈单元，将这部分电能回馈给电网如图6所示，这种情况整流单元也必须采用晶闸管整流元件，一般采用逻辑无环流工作方式。回馈单元与电网之间应串接一台自耦变压器，此种制动方法虽然可以把旋转系统存储的能量回馈给电网，但对供电电网的要求比较高;一是电网电压波动要小，且必须可靠;二是电网短路容量要大，否则在回馈期间，电源电压偏低或电源被切断，有源逆变器就会迅速直通，引起换流失败，烧坏快速熔断器及晶闸管元件。因此，对电网电压波动较大(如带有电炉负载的电网)，或采用接触式供电(如行车、机车车辆)的场合以采用动力制动为好，虽然浪费了一点电能，但可靠性大大提高。

图6 回馈单元

(3)直流公共母线

所谓直流公共母线是用一台整流器给多台逆变器供电如图7所示，它利用工作在电动状态的电动机吸收工作在发电状态电动机的电能, 但当发电状态多于电动状态时, 吸收能力不足仍将引起直流过电压，因此还需要有前面两种方法之一(如图7中虚线框所示)做后备吸收才较完美。

图7 直流公共母线 结束语

电气原理 篇5

摘要：电气自动化是现代科学的重要标志，也是工业现代化的核心技术，其中的电气自动化测量设备则是电气自动化过程中不可或缺的一部分。目前电气自动化测量设备还将橄榄枝伸向了全数字化、网络化、智能化等发展方向。本文筆者试着阐述了电气自动化测量设备的技术原理并探讨了电气自动化测量设备在现实中的应用。

关键词：电气自动化测量设备；技术原理；应用

0 引言

随着科学技术的迅猛发展，电气自动化测量技术也在不断进步，自动控制技术和计算机技术的发展步伐也随之加快，因此当其应用在电气测量设备中时，电气测量设备也不断的在发生变化，慢慢向自动化与高精度方向发展。目前电气自动化测量技术在实验室以及其它行业中的应用都非常广泛，在现代科学技术中的作用也越来越显著。

1 电气自动化测量设备的技术原理概述

1.1 电动系仪表的技术原理

电动系仪表是通过可动和固定的两组不同线圈来合成相应的电气测量系统，通电后形成一种能量，根据指针稳定时能够计算可动线圈受到的驱动力矩。当其作为电压表或者电流表使用的时候，如果两组线圈检测的是电流的一部分，或者两组线圈检测的是同一电流，被测电流的平方或者被测电压的平方与指针偏转角成正比；指针偏转角与互感随偏转角的变化率也成正比[1]。电动系仪表的典型特征是：当其作为电压表使用时，可串联不同的附加电阻来控制量程大小；当其作为大量程的电流表使用时，可以将固定线圈和可动线圈并联；当其作为小量程电流表使用，可将固定线圈和可动线圈串联。

1.2 电磁系仪表的技术原理

电磁系仪表的结构分为扁线圈吸引型和圆线圈排斥型两大类。其中吸引型线圈通电后会对可动铁心产生吸引力，使指针偏转；而排斥型线圈通电后会使固定铁心和可动铁心同时磁化，并且两个铁心同一侧的磁化极性相同，从而产生排斥力，使指针偏转。当驱动力矩与游丝产生的反作用力矩平衡时，指针便稳定在某一位置，从而指示出被测量的大小。电磁系仪表的特征是：当接入交流电后，由于可动铁心有一定的惯性会引起瞬时值的快速变化，指针偏转角与被测电流的瞬时值的平方以及交流电流有效值的平方都成正比关系，电磁系仪表既可以测量直流电，也能用于测量交流电。这些情况导致电磁系仪表的标尺刻度具有前密后疏的平方律特性。

1.3 磁电系检流计的技术原理

磁电系检流计的原理是利用检流计可动线圈在通电后产生力矩，并且在力矩的作用下进行运动，按照牛顿第二定律，产生的力矩与惯性力矩、阻尼力矩之间具有平衡关系。一旦驱动力矩发生变化，可动线圈夹角就会变化。所以磁电系检流计在从静止到稳定的过程中将会受到外电阻产生的阻尼的影响。阻尼能够决定可动线圈的稳定性，除此之外，由于可动部件质量轻、摩擦力小，如果对其施加一定的驱动力矩，因惯性冲力会越过平衡点，一旦超过平衡点，就会导致可动线圈左右不停的摇摆；但是如果可动线圈与外电阻产生的回路电阻较小，那么就可以产生比较大的阻尼，从而有效避免振动状况的发生。

1.4 磁电系仪表的技术原理

磁电系仪表的技术原理是通过可动线圈通电，使线圈在磁场中电磁力矩的作用下，引起指针转动，可动线圈稳定后，驱动力矩等于反作用力矩，偏转角与流经可动线圈中的电流成正比[3]。磁电系仪表的主要技术特征是：只能用于直流电路。如果一定要在交流电路中使用该仪表，需要安装整流器。由于磁电系仪表的指针偏转角与可动线圈的电流成正比，标尺的刻度也很均匀，标尺制作很方便。除此之外，磁电系仪表灵敏度高，这是因为磁电系仪表采用的永久磁铁和铁心间的气隙相对比较小，所以气隙间的磁感应强度比较高。当磁感应强度较高的时候，驱动力矩就会逐渐增大，而采用反作用力矩系数大的游丝就可以保证指针达到稳定。内部磁场强度很大，受到外部磁场的影响就会比较小，从而保证磁电系仪表准确度比较高。另外磁电系仪表消耗功率很低，被测电路对其的影响较小。总之，磁电系仪表是灵敏度高和消耗功率低的一种设备。

2 电气自动化测量设备的应用

随着计算机、机械、电子等领域的高速发展，电气自动化测量技术在周边产业中也有相应的发展，而且已经被广泛的应用在了各种领域中，比如复合材料结构的自动化测量、焊缝以及管棒材的自动化测量等，其应用主要包括下面几个方面。

2.1 电气自动化测量的一般应用

原材料的自动化测量主要是针对批量生产的原材料进行测量，根据原材料的特点，采用超声或者涡流等测量方法进行测量。这种新材料新工艺结构的超声自动化测量，主要是针对近年来航天航空等重要现代工业中迅速发展的复合材料、焊接技术等中的运用。电气自动化测量设备的应用不仅给自动化检测技术增添了活力，同时还为科学研究中材料的微结构表征、缺陷评估等方面的测量带来方便。在生产制造过程中用自动化测量来测量重要锻件和铸件，可用自动化超声扫描、基于射线的成像方法、焊缝的超声自动化扫描等方法。这个过程主要是针对重要管道、特种设备以及服役设备等的电气自动化测量。

2.2 电气自动化测量设备的典型应用

某个企业生产的用于航天工业的某种复合材料，如果用已有的传统测量方法进行测量需要众多的技术人员花费几天的时间来进行测量，同时由于复合材料的承力结构和内部结构越来越复杂，人们对复合材料的质量、安全性和可靠性要求也日益提高。因此这时应采用自动化测量设备对复合材料进行测量。具体可以运用超声穿透法，利用安装在两个对称的多轴扫描机构上的超声换能器，使两个探头能够在被测复合材料的构件之间进行自动化扫描，利用入射声波在复合材料的衰减变化来测量复合材料的缺陷[4]。此外，通过具体的技术控制和全面扫描，超声测量设备可以同步控制邻近工件的型面，并利用入射声波评估与识别复合材料中的反射信息的不足之处，在多轴扫描机构上安装超声换能器在数控系统和运动编程的共同作用下进行检测。一般来说复合材料的单个铺层厚度为0.15mm，因此我们采用反射法来进行测量，方便之处是如果要跟踪测量多个型面，只测量一个工件就够用。

3 结语

科学研究与现代工业生产的重要保障在于电气自动化测量设备，电气自动化测量设备的技术理论研究对电气自动化测量技术的发展尤其有非常重要的意义。因此自动化相关部门应该重视研究电气自动化测量设备的技术原理，同时结合具体应用促进自动化技术的网络化和数字化，为我国电气自动化发展提供源源不断的动力。

参考文献：

[1]温澍萍.电气自动化仪器检测原理及技术性能[J].价值工程，2012，4（8）：15.

[2]董世芳，黄娟.电力系统自动化未来发展新技术的若干探讨[J].中小企业管理与科技，2011，3（12）：54.

[3]金建华.配电自动化与配电开关设备的发展（上）[J].华通技术，2013，8（11）：32.

CAD识别电气原理图的途径 篇6

1 电气符号的提取

识别电气原理图中的电气符号, 首先要将符号从图纸中分离。电气符号的大致尺寸计算公式[1]为:

式中, d1i为矩形的长;d2i为圆的直径;d3i为三角形的边长;d4i为长度大于d1imax/2的斜线长, d1imax为d1i中的最大值;n1、n2、n3、n4分别为原理图矩形、圆、三角形和长度大于d1imax/2的斜线4种几何图元的个数。

电气符号与电路线分离的步骤:

(1) 在图纸上选取所有水平线和竖直线, 组成一个链表L;

(2) 删除链表L中被封闭图形 (矩形、三角形、圆等) 包含的直线;

(3) 删除组成矩形、三角形的直线;

(4) 删除链表L中长度小于d的直线。经过这些操作后, 链表L中剩下的直线为电路线。

2 电气符号的拓扑图表示

电气符号的基本几何图元集合为:{圆, 水平线, 垂直线, 斜线, 矩形, 半圆, 文字};几何图元之间的位置关系集合为:{包含, 相交, 贯穿, 分离}, 其中前3种是连接关系。电气符号的图元和关系如图1所示。图1中符号3表示电压动作线圈, 由矩形、垂直线和文字组成, 图元的位置关系有包含、相交和分离。

拓扑图处理连接关系的方法[2]是:将电气符号的图元视为拓扑图中的节点, 节点上的附加数据为几何图元的类型, 将几何图元之间的连接作为拓扑图的边, 边上附加的数据为几何图元间的连接关系, 于是将一个电气符号的图形抽象成一个拓扑图, 该图为带权的无向图。图2为熔断器的符号图形及抽象出来的拓扑图。熔断器的电气符号由1个矩形和1条直线构成。拓扑图中, 两条边 (1, 2) 的位置关系均为相交。

将国家标准中的100多个电气符号全部抽象为拓扑图储存起来, 形成一个模式库。识别电气原理图时, 以一定的方法将电气原理图中具有连接关系的基本几何图元组合起来, 抽象成拓扑图;与模式库中的拓扑图模式进行匹配。匹配成功, 则表明电气原理图中的电气符号被识别出来。

3 电气符合的识别

3.1 基于特征图元的快速搜索

可以发现图3所示的几个电气符号都包含几何图元圆, 将图元圆作为这几个符号的共同图形特征, 即特征图元。为了提高搜索的效率, 根据文献[2]的思想, 采用特征图元搜索法来进行快速搜索。

每个电气符号都具有特征图元, 将具有同一特征图元的电气符号归结为一类, 则所有电气符号的特征图元组成一个集合:{圆, 水平线, 斜线, 矩形, 半圆}。

特征图元快速搜索的步骤:

(1) 将电气原理图中所有的特征图元提取出来, 按照不同的类型分别组成链表, 如圆表、矩形表;

(2) 对每个特征图元链表中的每个元素按照上述的方法进行搜索, 最终形成一个几何图元链表, 该链表便是具有连接关系的几何图元集合;

(3) 将链表抽象成一个拓扑图, 与模式库中的模式进行匹配。

3.2 基于Ullma n算法的图形匹配

拓扑图的比较需要判断图同构。图同构是指[3]:从图G (V, E, μ, v) 到图G′ (V′, E′, μ′, v′) 的双射函数f:V→V′, 满足条件: (1) 对于所有结点v∈V, 满足μ (v) =μ′ (f (v) ) , 对于任意边e= (v1, v2) ∈E, 存在边e′= (f (v1) , f (v2) ) ∈E′, 使v (e) =v′ (e′) , 同时, 对于任意边e′= (v1′, v2′) ∈E′, 存在边e= (f-1 (v1′) , f-1 (v2′) ) ∈E使v′ (e′) =v (e) 。

Ullman算法[4]是以采用回溯和前向检测的方法来减少结点间可能映射次数的一种经典图同构算法。它从某一对结点的映射开始进行前向检测, 看余下的所有结点是否至少存在一种映射情况使得图同构的条件满足。如果不存在, 则回到上一级继续判断另一对结点。反之则判断下一对结点, 直至找出所有结果。算法如下所示:

算法中, G为模型图, G1为输入图。若两图同构, 输出满足两图同构的结点间的映射关系F。在本文条件下所要进行的图同构判断|V|=|V1|, 即n=m。算法的时间复杂度接近于Ullman算法的最优情况。所以, 符号识别的总时间复杂度约为。

4 各种文字标号的识别

标号是电气符号所代表的电气元件的代号, 端号表示电气符号连接电路线的位置, 在连接端子附近。电位号则区分了不同的连通电路线, 每一连通电路线使用同一电位号标明, 一般在某条电路线的附近。它们都是电气原理图的组成部分, 在识别电路线和电气符号的基础上, 可以对它们加以识别。

标号的识别采取以下方法[5]:以电气符号两端子之间的距离为长方形的宽, 其两倍距离为长构造一个长方形搜索区域, 在这个区域内出现的文字即为标号。端号的识别则以电路线与电气符号的连接端子为中点, 一定的距离为边长构造正方形搜索区域, 搜索到的数字即为端号。对各电路线构造类似于搜索电气符号标号的矩形搜索区域, 搜索到的数字即为电位号。每个连通电路线集只对应一个电位号。

5 结语

在专业CAD中加入工程图识别功能, 识别通用CAD绘制的图纸是很快捷的方法。首先, 根据电气原理图中电气符号的几何特征, 确定电气符号的位置, 将其分离并提取出来, 用拓扑图表示方法, 能够较精确地描述图形符号。通过建立模型库, 并采用基于特征图元的搜索能很快地缩小匹配的范围, 再运用Ullman算法进行快速匹配。提取出电气原理图中的各种文字标注和电气符号的连接关系, 从而完成对电气原理图的识别。这种方法可以推广到机械、建筑等其他领域。

摘要：介绍了CAD识别电气原理图的背景, 阐述了电气符号提取、表示、识别及文字标号识别的方法。

关键词：CAD识别,电气原理图,电气符号

参考文献

[1]朱江, 孙家广, 邹北骥, 傅红普.电气原理图的自动识别[J].计算机工程与科学, 2007, 29 (1)

[2]刘伟, 王建华, 耿英三, 王宣东.基于AutoCAD的电气原理图识别[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2003, 15 (8)

[3]Messmer B T, Bunke H.Efficient Subgraph Isomorphism Dete-ction:A Decomposition Approach[J].IEEE Trans on Knowledge and Data Engineering, 2000, 12 (2) :307～323

[4]Ullman J R.An Algorithm for Subgraph Isom or phism[J].Journal of the Association for Computing Machinery, 1976, 23 (1) :31～42

电气原理 篇7

1. 换热站变频驱动供热站水泵的节能控制原理分析

在集中供暖系统中, 以水暖方式进行供暖实现的集中供暖系统为例, 换热站中的离心泵主要是用来进行热水传送或者是进行热媒补充的重要机械装置, 通常情况下, 在进行集中供暖系统中换热站运行设备的选择应用中, 对于这些设备都是按照最大负荷情况标准进行设计与选型应用, 但是在换热站的实际工作运行过程中, 这些机械设备大部分时间都是轻载运行状态, 其实际工作运行负荷并没有达到所设计的要求标准。针对这种情况, 为了保证换热机械设备工作运行中的安全性与稳定性, 老式换热站中多是使用控制阀门对于流量进行控制, 以达到稳定生产的效果, 但是老式换热站中控制阀门的设置应用, 使得换热站子啊工作运行中需要耗费大量的电能。根据这一情况, 为了实现换热站水泵的节能运行与控制作用, 就有了换热站的供热站中循环泵与补水泵优化设计应用实现, 其工作运行中的节能控制原理如下。首先, 根据流动物体力学的相关知识原理可知, 换热站中离心水泵的运转速度与流量、扬程、离心水泵轴功率之间, 有如下式 (1) 所示关系。

在上 (1) 所示的三个关系式中, Q、H、P和n分别表示离心水泵的流量以及扬程、轴功率、转速值。根据上述公式所示关系情况可知, 当离心水泵的转速大小发生变化时, 离心水泵的流量以及扬程、轴功率情况也会随之发生一定的变化, 也就是上示公式中所表示, 离心水泵的流量大小与转速情况成正比关系, 离心水泵扬程与转速平方成正比关系, 离心水泵轴功率与转速立方成正比关系。根据换热站离心水泵的转速以及流量、扬程、轴功率之间的关系情况, 在进行换热站离心水泵的运行控制中, 可以通过改变离心水泵转速与调节离心水泵运行流量的方式, 来实现对于离心水泵的工作运行轴功率进行减小控制, 从而实现换热站离心水泵工作运行中损耗降低的作用效果。根据相关统计分析结果可知, 应用上述方式, 进行换热站离心水泵运行控制, 其节能效果在30%与40%之间, 具有较好的运行控制节能效果, 是换热站变频调速驱动水泵节能运行实现的关键。

2. 换热站电气结构中变频控制系统设计分析

根据上述换热站变频调速驱动水泵的节能原理, 在进行换热站电气结构中的变频控制系统设计实现, 主要是从该变频控制系统的整体控制设计以及二次供水温度控制设计、循环泵流量控制设计、补水泵定压控制设计等结构部分的控制设计为主, 下文将以某换热站电气结构中变频控制系统的设计为例, 从上述各结构部分的设计入手, 对其控制系统的设计与节能效果进行分析。

某换热站在集中供暖运行中, 站内主要设置有三台75kw循环泵与两台2.2kw补水泵, 在工作运行工程中, 由于该换热站设备运行中的实际热负荷比设计热负荷大, 并且设备运行中热负荷随着气温变化所发生的变化比较大, 因此, 在换热站工作运行中需要根据运行情况对于供热量进行调节。根据该换热站工作运行的这一情况, 结合该换热站进行供热的实际情况以及供热用户的供热要求, 在进行换热站运行控制中, 控制系统中专门运用质量双调的控制方式, 同时对于换热站的二次供水温度与换热站循环泵的流量进行控制, 以实现对于供热站运行中供热量的调节控制, 在这一控制系统中, 质量双调控制方式中, 进行换热站循环泵流量控制调节的节能效果最为显著。此外, 由于换热站在供热运行过程中, 供暖系统难免会出现管网失水的情况, 因此, 进行换热站供暖运行控制中, 还需要对于换热站补水泵的补水量进行控制, 以保证换热站的安全稳定运行。

在对于换热站供暖运行控制系统的实际设计实现中, 上述某换热站电气部分的控制设计, 全部都是以独立运行的方式进行控制设计的, 其中, 对于循环泵流量的调节控制, 是采用PLC程序控制方式进行设计实现;对于换热站中电动调节阀的温度调节, 采用闭环管理系统进行调节控制。其中, 在进行供热站的二次供水设定温度控制设计中, 为了实现供热目的, 实现既经济又能够保证质量的温度控制效果, 进行控制设计中主要就是对于换热站的二次供水温度进行控制设计实现。

此外, 在进行换热站中的变频器设置应用中, 由于变频器本身具有较大的电磁干扰问题, 对于换热站电气部分电网周围设备具有严重影响作用, 这就需要在变频器设备应用中, 首先注意利用变频器外部铁壳, 对于电磁干扰作用影响进行控制避免, 同时, 对于变频器的输出线应使用钢管进行屏蔽, 尤其是用外部信号进行变频器控制中, 应注意使用尽量短的双芯屏蔽线, 进行变频器干扰作用避免和控制, 同时注意与换热站的主电路线与控制线进行完全分离设置, 保证变频器的屏蔽罩尽可能的与接地靠近。

3. 结束语

总之, 节能技术与理念是现代生活、生产中所提倡应用的重要技术理念, 对于促进社会经济发展与实现资源节能保护等, 都有积极作用, 进行换热站电气部分与变频控制的节能原理分析, 有利于促进换热站变频控制的节能实现与发展, 具有积极作用和意义。

摘要：本文将在对于换热站变频驱动供热站水泵的节能原理分析基础上, 通过进行换热站电气部分的变频控制系统设计分析, 实现对于换热站电气部分与变频控制的节能原理的分析。

关键词：换热站,变频驱动水泵,供热站,节能机理,控制系统,设计,分析

参考文献

[1]孙智勇.热力换热站和热源厂的电气应用技术研究[J].区域供热.2012 (1) .

[2]郭西进, 沈磊, 苑存超.基于OCS的热交换站计算机控制系统[J].仪表技术.2012 (4) .

[3]陈宾冬.季采暖期间居民小区换热站变频控制部分常见故障及处理分析[J].科技信息.2011 (3) .

[4]梁久永.室外温度变化对换热站运行的影响及变频控制的节能效果分析[J].中国电子商务.2012 (15) .

电气原理 篇8

1电气自动化测量设备的技术原理

1. 电动系仪表。电动系仪表的技术原理为:通过可动与固定的两组线圈组成相应的电气测量系统,并在通电后能够形成能量: W=M12I1I2+1/2L2×I22+1/2L1×I21。 根据指针稳定时能够计算可动线圈受到的驱动力矩:M=d W/dα=I1I2×d M12/dα, 指针偏转角:α=I/DI1I2cosd M12/dα,当其作为电压表或者电流表使用的时候,如果两线圈被检测的是电流的一部分,或者是两线圈检测的是同一电流,被测电流的平方或者被测电压的平方与指针偏转角成正比,或者指针的偏转角与有效电压或者交流电流呈反比,并且互感变化率为常数。电动系仪表的主要技术特点:当其作为电压变使用的时候,可以根据串联不同的电阻,调节量程的大小;当其作为大量程的电流表使用的时候,由于受到可动线圈不能够通过大电流的限制,应该将固定线圈与可动线圈进行并联,如果其作为小量程电流表使用,则应该将可动线圈与固定线圈进行串联;其与电磁系仪表具有相同的平方律,因此其既可以用于测量交流电或者直流电,也可用于测量交直流电, 并且具有很高的准确度。

2. 电磁系仪表。电磁系仪表的技术原理为:反作用力矩采用游丝,假定其反作用力力矩系数为D,当反作用力矩与驱动力矩相同的时候,指针停止转动,仪表偏转角与电流产生的驱动力矩之间的关系为 α=I/2D×d L/dα×I2。驱动力矩中的吸引型采用线圈通电后产生的可动铁心吸引力,促使指针转动,推斥型采用线圈同时对可动铁心与固定铁心进行磁化,并且磁化的极性很强,能够产生相互作用的驱动力矩,M=1/2I2×d L/dα。电磁系仪表的主要技术特点:如果接入交流电,由于可动部分的惯性,致使瞬时值变化过快,并且由于指针偏转角与被测电流的瞬时值之间成正比,而指针偏转角能够决定瞬时力矩在整个周期内的变化情况,电磁系仪表的交流平均值的平方与指针偏转角成正比,也就是说,电磁系仪表能够与直流共用一个标尺,并能够用于交流电的测量中;电磁系仪表的被测电流的平方与指针偏转角成正比,因此电磁仪表具有前密后疏,标尺呈平方铝的特点。

3. 磁电系检流计。磁电系检流计的技术原理为:检流计的可动线圈在通电后产生力矩,并且在力矩的作用下进行运动,按照牛顿第二定律,产生的力矩与惯性力矩、阻尼力矩之间具有平衡关系, 用转角的方程表示为M=Dα+P×dα/ dt+J×d2α/dt,其中M为检流计的力矩,J为转动惯性,D为弹簧游丝反作用力矩系数,P为阻尼系数。通过对方程式的分析可知,当驱动力矩发生变化时,可动线圈所处的位置角 α 变大,当驱动力矩固定后,α 的与力矩之间的关系为M=Dα。 由于动圈无铝制框架,因此其从静止到稳定的过程受到外电阻构成的回路产生的阻尼的影响,并且阻尼能够决定动圈稳定的实践,此外,由于可动部分没有轴承摩擦力,并且阻力小、重量轻,当施加一定的驱动力矩,势必会影响平衡点位置的确定,很容易引起超过平衡点的状况,并且一旦超过平衡点,弹簧游丝的定位力矩会使动圈不停的左右摇摆,当外阻与动圈产生的回路电阻较小,就能够产生较大的阻尼,能够有效的避免振动状况的发生。

4. 磁电系仪表。磁电系仪表的技术原理:可动线圈通电时,线圈受到磁场中的电磁力矩的作用下,引起指针的转动,可动线圈稳定后,根据电流与仪表偏转角之间的关系,反作用力矩与驱动力矩之间的关系为:M=Ma,2BNr Il=Dα,α=Si I=BNs/ D。当线圈与被测电压之间采用并联的方式,则仪表的内阻为R,电压与仪表偏转角之间的关系 α=Su Uc= BNs/D×Uc/ R=BNs I/D。磁电系仪表的主要技术特点: 只能用于直流电路,如果需要在交流电路使用,则应该安装配整流器;由于可动线圈的电流与磁电系仪表的指针偏转角成正比,并且标尺的刻度相对均匀,方便标尺的制作;磁电系仪表采用的永久磁铁, 并且铁心之间的气隙相对较小,气隙间的磁感应强度相对较高,这样当磁感应较强的时候,驱动力矩增大,采用反作用力系数大的游丝,能够保证磁电系仪表具有相对较高的灵敏度。当定位力矩较大时内部磁场强度大,受到外部磁场的影响相对较小,保证磁电系仪表具有相对较高的准确度,磁电系仪表消耗功率较低,对被测电路的影响相对较小。因此,磁电系仪表是一种功率消耗低、准确度高、灵敏度高的电气自动化测量设备。

2电气自动化测量设备的应用

随着机械、计算机、电子、控制等领域的发展以及工业化程度的提高,电气自动化测量技术也得到了相应的发展,并且被广泛的应用在众多的领域中。例如焊缝的自动化测量、复合材料结构的自动化测量、板材的自动化测量以及管棒材的自动化测量等,其应用主要包括下面几个方面:

1. 电气自动化测量的应用。原材料的自动化测量,其主要针对是批量生产的原材料的测量,根据原材料的测量特点,采用涡流或者超声等测量方法,实现电气自动化测量,例如丝材与薄壁管材的涡流自动化测量与管棒材的超声自动化测量;新工艺新材料结构的超声自动化测量,主要针对的是近年来迅速发展的固焊接、复合材料等在航天航空等重要现代工业中的应用,并且电气自动化测量设备的应用, 给自动化监测技术带来了新的活力;科学研究中材料的试验研究、缺陷评估、微结构表征等方面的测量;生产制造过程中零部件的自动化测量,在重要锻件与铸件的制造过程中,采用电气自动化测量设备, 对零部件进行自动化超声扫描测量、集成电路的超声扫描成像测量、焊缝的超声自动化测量与射线成像方法的测量等;产品与服役过程中的缺陷测量与质量测量,其主要针对的是服役设备、特种设备以及重要管道等的电气自动化测量。

2. 电气自动化测量设备的典型应用。 某企业生产的航天工业用的某种复合材料,传统的测量方法需要几个技术人员花费十几个工时进行测量,并且随着复合材料结构逐渐的复杂,承力结构不断的更新,其对复合材料的可靠性与质量的要求越来越高,因此采用Boeing、Airbus自动化测量设备进行复合材料的测量,通过超声穿透法,利用安装在两个对称的多轴扫描机构,使两个探头能够在被测复合材料的构件之间进行自动化扫描,传入声波在复合材料的衰减变化测量复合材料的缺陷。此外,通过很好的扫描与同步控制技术,超声测量设备能够对邻近的工件进行型面跟踪与同步控制,利用入射声波在复合材料中传播产生反射信息进行评估与缺陷识别,再通过运动编程与数控系统的作用下,将超声换能器安装在多轴扫描机构上,通常复合材料的单个铺层厚度为0.125mm左右,因此采用反射法测量,并且只需要测量一个工件,就能完成对多个型面的跟踪测量。

三、结束语

电气自动化测量设备已经成为科学研究与现代工业生产的重要保障,而电气自动化测量设备的技术理论的研究对电气自动化测量技术的发展具有相当重要的作用。因此,应该重视对电气自动化测量设备的技术原理的研究,再结合相应的具体应用,为我国电气自动化发展贡献一份力量。

摘要：电气自动化是现代先进科学的核心技术与工业现代化的重要标志,而电子自动化测量设备是电子自动化中必不可少的部分,并且电气自动化测量设备正在向网络化、全数字化、智能化、自动程度高、小型化、低功耗、设备多功能化、集成化方向发展。文章分析了电气自动化测量设备的技术原理,探析了电气自动化测量设备的应用

电气原理 篇9

随着科学技术的迅猛发展, 电气自动化测量技术也在不断进步, 自动控制技术和计算机技术的发展步伐也随之加快, 因此当其应用在电气测量设备中时, 电气测量设备也不断的在发生变化, 慢慢向自动化与高精度方向发展。目前电气自动化测量技术在实验室以及其它行业中的应用都非常广泛, 在现代科学技术中的作用也越来越显著。

1 电气自动化测量设备的技术原理概述

1.1 电动系仪表的技术原理

电动系仪表是通过可动和固定的两组不同线圈来合成相应的电气测量系统, 通电后形成一种能量, 根据指针稳定时能够计算可动线圈受到的驱动力矩。当其作为电压表或者电流表使用的时候, 如果两组线圈检测的是电流的一部分, 或者两组线圈检测的是同一电流, 被测电流的平方或者被测电压的平方与指针偏转角成正比;指针偏转角与互感随偏转角的变化率也成正比[1]。电动系仪表的典型特征是:当其作为电压表使用时, 可串联不同的附加电阻来控制量程大小;当其作为大量程的电流表使用时, 可以将固定线圈和可动线圈并联;当其作为小量程电流表使用, 可将固定线圈和可动线圈串联。

1.2 电磁系仪表的技术原理

电磁系仪表的结构分为扁线圈吸引型和圆线圈排斥型两大类。其中吸引型线圈通电后会对可动铁心产生吸引力, 使指针偏转;而排斥型线圈通电后会使固定铁心和可动铁心同时磁化, 并且两个铁心同一侧的磁化极性相同, 从而产生排斥力, 使指针偏转。当驱动力矩与游丝产生的反作用力矩平衡时, 指针便稳定在某一位置, 从而指示出被测量的大小。电磁系仪表的特征是:当接入交流电后, 由于可动铁心有一定的惯性会引起瞬时值的快速变化, 指针偏转角与被测电流的瞬时值的平方以及交流电流有效值的平方都成正比关系, 电磁系仪表既可以测量直流电, 也能用于测量交流电。这些情况导致电磁系仪表的标尺刻度具有前密后疏的平方律特性。

1.3 磁电系检流计的技术原理

磁电系检流计的原理是利用检流计可动线圈在通电后产生力矩, 并且在力矩的作用下进行运动, 按照牛顿第二定律, 产生的力矩与惯性力矩、阻尼力矩之间具有平衡关系。一旦驱动力矩发生变化, 可动线圈夹角就会变化。所以磁电系检流计在从静止到稳定的过程中将会受到外电阻产生的阻尼的影响。阻尼能够决定可动线圈的稳定性, 除此之外, 由于可动部件质量轻、摩擦力小, 如果对其施加一定的驱动力矩, 因惯性冲力会越过平衡点, 一旦超过平衡点, 就会导致可动线圈左右不停的摇摆;但是如果可动线圈与外电阻产生的回路电阻较小, 那么就可以产生比较大的阻尼, 从而有效避免振动状况的发生。

1.4 磁电系仪表的技术原理

磁电系仪表的技术原理是通过可动线圈通电, 使线圈在磁场中电磁力矩的作用下, 引起指针转动, 可动线圈稳定后, 驱动力矩等于反作用力矩, 偏转角与流经可动线圈中的电流成正比[3]。磁电系仪表的主要技术特征是:只能用于直流电路。如果一定要在交流电路中使用该仪表, 需要安装整流器。由于磁电系仪表的指针偏转角与可动线圈的电流成正比, 标尺的刻度也很均匀, 标尺制作很方便。除此之外, 磁电系仪表灵敏度高, 这是因为磁电系仪表采用的永久磁铁和铁心间的气隙相对比较小, 所以气隙间的磁感应强度比较高。当磁感应强度较高的时候, 驱动力矩就会逐渐增大, 而采用反作用力矩系数大的游丝就可以保证指针达到稳定。内部磁场强度很大, 受到外部磁场的影响就会比较小, 从而保证磁电系仪表准确度比较高。另外磁电系仪表消耗功率很低, 被测电路对其的影响较小。总之, 磁电系仪表是灵敏度高和消耗功率低的一种设备。

2 电气自动化测量设备的应用

随着计算机、机械、电子等领域的高速发展, 电气自动化测量技术在周边产业中也有相应的发展, 而且已经被广泛的应用在了各种领域中, 比如复合材料结构的自动化测量、焊缝以及管棒材的自动化测量等, 其应用主要包括下面几个方面。

2.1 电气自动化测量的一般应用

原材料的自动化测量主要是针对批量生产的原材料进行测量, 根据原材料的特点, 采用超声或者涡流等测量方法进行测量。这种新材料新工艺结构的超声自动化测量, 主要是针对近年来航天航空等重要现代工业中迅速发展的复合材料、焊接技术等中的运用。电气自动化测量设备的应用不仅给自动化检测技术增添了活力, 同时还为科学研究中材料的微结构表征、缺陷评估等方面的测量带来方便。在生产制造过程中用自动化测量来测量重要锻件和铸件, 可用自动化超声扫描、基于射线的成像方法、焊缝的超声自动化扫描等方法。这个过程主要是针对重要管道、特种设备以及服役设备等的电气自动化测量。

2.2 电气自动化测量设备的典型应用

某个企业生产的用于航天工业的某种复合材料, 如果用已有的传统测量方法进行测量需要众多的技术人员花费几天的时间来进行测量, 同时由于复合材料的承力结构和内部结构越来越复杂, 人们对复合材料的质量、安全性和可靠性要求也日益提高。因此这时应采用自动化测量设备对复合材料进行测量。具体可以运用超声穿透法, 利用安装在两个对称的多轴扫描机构上的超声换能器, 使两个探头能够在被测复合材料的构件之间进行自动化扫描, 利用入射声波在复合材料的衰减变化来测量复合材料的缺陷[4]。此外, 通过具体的技术控制和全面扫描, 超声测量设备可以同步控制邻近工件的型面, 并利用入射声波评估与识别复合材料中的反射信息的不足之处, 在多轴扫描机构上安装超声换能器在数控系统和运动编程的共同作用下进行检测。一般来说复合材料的单个铺层厚度为0.15mm, 因此我们采用反射法来进行测量, 方便之处是如果要跟踪测量多个型面, 只测量一个工件就够用。

3 结语

科学研究与现代工业生产的重要保障在于电气自动化测量设备, 电气自动化测量设备的技术理论研究对电气自动化测量技术的发展尤其有非常重要的意义。因此自动化相关部门应该重视研究电气自动化测量设备的技术原理, 同时结合具体应用促进自动化技术的网络化和数字化, 为我国电气自动化发展提供源源不断的动力。

参考文献

[1]温澍萍.电气自动化仪器检测原理及技术性能[J].价值工程, 2012, 4 (8) :15.

[2]董世芳, 黄娟.电力系统自动化未来发展新技术的若干探讨[J].中小企业管理与科技, 2011, 3 (12) :54.

[3]金建华.配电自动化与配电开关设备的发展 (上) [J].华通技术, 2013, 8 (11) :32.

混凝土输送泵电气控制系统原理 篇10

关键词：混凝土输送泵,电气控制,系统原理

1 电气系统的构成与操作盘布置

HBTD系列泵的电气系统由两台电动机, 一个电气控制箱及装在推送机构主液压缸内的干簧管、装在液压系统中电液阀、电磁阀内的电磁铁等组成。 依靠上述元件, 电气、液压信号之间的转换才得以实现。

2 凝土输送泵电气系统的工作原理

2.1 HBTB30—4—41、HDTD40—4- 56、HBTD60—6—66 型混凝土输送泵电气系统的工作原理。 本系统采用380V、50Hz三相交流电三相四线制供电, 根据施工现场条件可实行接零保护或接地保护。 控制电源由380v电源经控制变压器TC变压获得, 交流接触器控制电源为交流220v, 泵机的各种动作控制电源为直流24v, 由TC二次交流26v经v C整流到空气断路器中, 对控制回路实现短路及过载保护。

控制电路由PLC和各种按钮、开关等组成, 各种开关、按钮等组件完成各种操作指令及信号的输入工作, 大的逻辑控制工作则由可编程序控制器完成, 从而大大简化了电路, 同时也提高了电气系统的性能和可靠性。 可编程序控制器上有显示灯, 方便调试及故障判断。控制电源得电, 指示灯HLl亮。电动机的起动过程由一个起动/停止按钮操作, 经可编程序控制器控制交流接触器完成。 电动机运行后, 电动机工作指示灯H12 亮, 如按下总停按钮SBl, 电路恢复初始状态, 电动机M1 失电, 停止运转。 电动机起动后, 泵机便可进行各种操作。

2.1.1 泵送。 按下泵送按钮, 泵送指示灯亮, 一个主液压缸向前推送, 板阀摆向一侧, 使该缸与输送管路连通, 开始泵送。 当该缸活塞前进到换向点时, 固定在该缸活塞杆后端的环形磁铁使干簧管闭合, 发出换向信号, 主液压缸和板阀同时换向, 使另一缸与输送管路连通, 继续泵送, 再按一下泵送按钮, 泵送停止。

2.1.2 反泵。 在泵机正常泵送的情况下, 直接按住反泵按钮, 主电液阀的两个电磁铁通断电状况予以转换 (与泵送时的得电情况正好相反) , 使与输送管连通的混凝土缸活塞向后运动, 与料斗连通的混凝土活塞向前运动, 当该缸活塞前进到换向点时, 固定在该缸活塞杆后端的环形磁铁使干簧管闭合, 发出投向信号, 主液缸和板阀同时换向, 维持反泵循环, 把输送管路内的混凝土吸回到料斗内。

2.1.3 试压。 当泵机处于泵停状态下, 直接按住反泵按钮, 干簧管的自动换向信号切断, 这时主电阀一侧电磁线圈仍然通电, 主液压泵仍然向一个主液压缸供油, 使活塞向前推送到终点无法再动, 主油路系统压力迅速升高, 直到主溢流阀持续溢流, 主油路压力表显示主油路调压数值。松开按钮, 试压解除。当把试压开关扳到另一个位置, 直接按住反泵按钮时, 则另个主液压缸进行试压, 松开反泵按钮, 试压解除。 由于试压时, 一个活塞被推送到前端极限位置, 往往超过由于簧管决定的正常推送行程终点, 故不能自动换向。 这时, 应在泵送状态下按一下反泵按钮, 使主液压缸活塞反向运动, 回到正常泵送行程范围内, 再松开反泵按钮, 即可恢复正常泵送循环。

2.1.4 板阀正反向。 a.正常泵送时, 板阀开关扳到正向位置。 b.反泵功能:在正常泵送时, 通断电状况被转换, 板阀摆到相反方向, 使料斗与向前推送的工作缸连通, 而输送管与吸入缸相通, 泵送时会处于反泵工况。 c.释放蓄能器能量:在电动机停止运转而控制电源仍然接通的情况下, 扳动开关可将蓄能器内的高压油液释放, 以保证停机清洗或检修泵机的安全。

2.1.5 料斗搅拌。 搅拌开关是三位开关, 在中间位置时无电, 搅拌轴不转。 正常泵送时, 搅拌开关扳到正向位置, 搅拌轴正转。 当搅拌轴因超径骨料或其他原因卡阻时, 搅拌油路压力升高, 这时应将搅拌轴反转, 即可消除卡阻现象, 稍微转动一会后再恢复正转。

2.2 HBTX50—6- 66 型混凝土输送泵电气系统的工作原理本系统采用380v、50Hz三相交流电三相四线制供电, 根据施工现场条件可实行接零保护或接地保护。 控制电源由380v电源经控制变压器TC变压获得, 交流接触器控制电源为交流220v, 泵机的各种动作控制电源为直流24v, 由TC二次交流26v经vc整流到空气断路器, 对控制回路实现短路及过载保护。

控制电路由PLC和各种按钮、开关等组成, 各种开关、按钮等元件完成各种操作指令及信号的输入工作, 从而大大简化了电路, 同时也提高了电气系统的性能和可靠性。 可编程序控制器上有显示灯, 方便调试及故障判断。 控制电源得电, 指示灯亮。 电动机的起动过程由一个起动/停止按钮操作, 经可编程序控制器控制交流接触器完成。 电动机运行后, 电动机工作指示灯亮, 如按下总停按钮, 电路恢复初始状态, 电动机失电, 停止运转。 电动机起动后, 泵机便可进行各种操作。

2.2.1 反泵。 在泵机正常泵送的情况下, 直接按住反泵按钮, 主电液阀的两个电磁铁通断电状况予以转换, 使与输送管连通的混凝土缸活塞向后运动, 与料斗连通的混凝土活塞向前运动, 当该缸活塞前进到换向点时, 固定在该缸活塞杆后端的环形磁铁使干簧管闭合, 发出换向信号, 主液压缸和板阀同时换向, 维持反泵循环, 把输送管路内的混凝土吸回到料斗内。

2.2.2 试压。 在泵停状态下, 按住试压按钮, 其中一个缸的干簧管自动换向信号切断, 主液压缸活塞向前推送到终点无法再动时, 主油路压力迅速升高, 直到主溢流阀持续溢流, 主油路压力表显示主油路调压数值。 松开试压按钮, 试压消除。 再按住试压按钮, 另一主液压缸试压, 松开按钮, 试压解除。 由于试压时, 一个活塞被推送到前端极限位置, 往往超过由于簧管决定的正常推送行程终点, 不能自动换向, 主油路仍在高压溢流。 这时, 应在泵送状态下, 按一下反泵按钮, 使主液压缸活塞反向运动, 回到正常泵送行程范围内, 再松开反泵按钮, 即可恢复正常泵送循环。

2.2.3 板阀正反向。 a.正常泵送时, 板阀开关扳到正向位置。 b.反泵功能:在正常泵送时, 扳阀开关扳到反向位置, 则通断电状况被转换, 扳阀摆到相反方向, 使料斗与向前推送的工作缸连通, 而输送管与吸入缸相通, 泵送时会处于反泵工况。 c.释放蓄能器能量:在电动机停止运转而控制电源仍然接通的情况下, 扳动开关可将蓄能器内的高压油液释放, 以保证清洗或检修泵机的安全。

2.2.4 料斗搅拌。 搅拌开关是二位开关, 在中间位置时, 搅拌电磁阀线圈无电, 搅拌轴不转。 扳到正向位置时, 搅拌轴正转, 扳到反向位置时, 搅拌轴反转。 正常泵送时, 搅拌开关扳到正向位置, 搅拌轴正转。 当搅拌轴因超径骨料或其他原因卡阻时, 搅拌油路压力升高, 这时应将搅拌轴反转, 即可消除卡阻现象, 稍微转动会后再恢复正转。

参考文献

[1]张惠生.HB60D混凝土输送泵控制系统设计[J].北京建筑工程学院学报, 2004, 20 (3) :34-38.