探讨电气控制线路中的保护环节
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摘要：生产机械的安全运行，要求电气控制线路具有完善的保护，才能消除在其工作不正常或误操作时所带来的不利影响，避免事故的发生。电气控制线路的保护常按电流型保护和电压型保护来选择配套的保护装置。本文就对电气控制线路的保护环节进行分析、探究。
关键词：电气控制；线路；保护环节
中图分类号：F407文献标识码： A
引言
在工矿企业使用着各种各样的生产机械，大都以电动机作为动力进行拖动，电气控制系统在满足生产工艺控制要求的同时，还需要有控制线路的保护环节，这是考虑生产过程中有可能发生故障或不正常情况，引起电流增大，电压和频率降低或升高，致使生产过程中电气设备和工艺指标失衡，破坏正常工作，或导致生产设备的损坏。在电气控制线路中主要的保护环节有短路保护、过电流保护、零电压保护、过载保护和欠压保护等。
一、过电流保护
（一）过电流的应用
过电流就是用电设备在超过其额定电流的状态下运行，过电流一般要比短路电流小，一般不超过额定电流的6倍。在生产过程中，电机出现过电流的原因，主要还是不正确地启动和负载转矩过大。电机在运行过程中发生过电流的可能性较大，尤其在生产工艺要求频繁启动和正反转、重复短时工作情况下，电动机运转过电流也是如此。在生产实践中过电流保护通常采用过电流继电器、低压断路器、电动机保护器等，其动作值的整定要躲过正常运转的电流值。
（二）在控制线路中
过电流继电器与接触器配合使用，将过电流继电器线圈串联在被保护电路中，电路电流达到其整定值时，过电流继电器动作，切断电源。我们应该知道，过电流继电器不同于熔断器和低压断路器，低压断路器是把测量元件和执行元件装在一起，熔断器的熔体本身就是测量和执行元件，而过电流继电器只是一个测量元件，过电流保护要通过执行元件接触器来完成。在设计安装时，为避免电动机的启动电流使过电流继电器动作，需要时间继电器与过电流继电器配合。设定时间继电器延时闭合常开点，使过流继电器的线圈接入保护电路，在运行当中起保护作用。
二、电流型保护
电气控制线路的各种电器设备或电器元件的损坏主要是绕组过热或绝缘性能降低引起的，而绕组的过热通常是流经绕组的电流过大引起的。对电气控制线路的各种电器设备或电器元件保护主要有电流型保护。电流型保护主要包括短路保护、过电流保护、过载保护、欠电流保护、断相保护等。电流型保护的的基本原理是；通过保护电器取样电流信号，电流信号经过变换或放大后去控制被保护对象，当电流达到整定值时保护电器动作。
三、短路保护
在生产实践中，三相交流电力系统最常见和最危险的故障是短路。当出现线路或电气绝缘遭到破坏、操作或接线错误、控制回路或电器设备故障等引发短路事故时，发现线路中产生的瞬时故障电流为额定电流的几倍到几十倍，过大的短路电流会使电气设备急剧发热，致使电气设备或配电线路的绝缘降低，严重时引起火灾。所以当线路出现短路电流时，必须快速、可靠地切断电源，这种瞬时特性就是在线路中安装短路保护装置。短路保护主要采用熔断器、低压断路器和专用的短路保护装置。在三相供电系统中主电路中必须采用短路保护。在主电路容量较小的线路中使用熔断器，同时可以作为控制回路的短路保护，在主电路容量较大的线路中，主电路一定要单独设置短路保护熔断器，控制回路单独设置熔断器作为短路保护。
四、电压保护
用电设备是在一定的额定电压范围内才能正常工作，过高的电压或过低的电压以及生产过程中非人为原因出现的突然停电，都可能造成生产事故，所以在设计电气控制回路时需要设置失电保护和欠压保护。
（一）失压保护
在生产过程中电动机正常运转，出现突然停电致使电动机断电停转，相应的机械部分也随之停止工作，如果在电源自行恢复时，电动机能够自行启动，有可能造成机械设备事故或人身事故，也有可能致使电气部分过负荷引发火灾，为此装设防止电压恢复电气传动自行启动而设置的保护称之为失压保护。在生产中电气设备的主回路和控制回路是通过接触器和按钮控制电动机的启动和停止，那么控制回路中的自锁环节就具有失电压保护作用。在电气控制中若有不能自动复位的手动开关或行程开关控制接触器，就必须设计零压继电器，工作过程中，若出现失电，零压继电器释放，其控制回路自锁也释放，当供电系统恢复正常时，主回路就不会导通，设备也就不会自行投入工作。
（二）欠电压保护
供电系统中出现电压降低时，用电设备如电动机在欠电压下依然运行，在负载一定的情况下，由于额定电压下降，导致线路中的电流增大，这个电流增大但不足以使熔断器、过电流继电器或热继电器动作，维持电机在欠电压状态下运行，这样不仅影响产品工艺指标，还会造成机械设备损坏而停产，同时在控制回路中的接触器、继电器既不释放又不能可靠地吸合接触，出现触头抖动噪声增大、线圈电流增大，触点升温造成电器元件或电动机的烧毁。如果能在供电系统电压下降到额定电压以下的80%，控制回路能够自动切除主回路电源使用电设备停止工作，这就是失电保护。欠电压保护采用欠电压继电器来实现，其线圈跨接在电源上，常开触点串接在接触器控制回路中，当供电电压下降到继电器的整定值时，触点释放，切断控制回路从而实现欠电压保护。
五、电气控制系统保护环节实现的有效措施和方法
（一）设置保护软环节例如告警指示、人机界面、智能判断修复等较复杂的保护环节设计，当然，这些可以应用在大中型生产的电气控制系统，或要求精度等级特别高的产品生产线上，一般小型控制系统没必要投入费用很高的保护环节。
（二）对特殊部分做重点强调或详细说明在设计保护环节时，必要情况下要对特殊部分做重点强调或详细说明，避免在施工过程中忽视。
（三）设备标识要清晰准确在实践维护过程中，设备标识要清晰准确,维护人员要准确掌握电气控制原理和保护环节，避免在更换电气元件时出现错误。在检查作业时应遵循以下步骤：总观全局，从用电设备的主电路查起，不要遗漏环节。对保护对象进行独立分析，选择适宜的保护设备。再总观系统查看额定参数，是否与工艺要求相符。
（四）进行定期检验和更换根据实际情况，制定保护电器设备定期检修维护计划，对其进行定期检验和更换，保证保护电器的完好。
结束语
电气控制线路的保护通常还与其控制方式有一定关系，即保护中有控制，控制中有保护。如三相电动机直接起动时，往往产生4―7倍额定电流的起动电流。若由接触器或断路器来控制，则电器的触头应能承受起动电流的接通和分断考核，即使是可频繁操作的接触器也会引起触头磨损加剧，以致损坏电器；对塑料外壳式断路器，即使是不频繁操作，也很难达到要求。因此，使用中往往与起动器串联在主回路中一起使用，此时由起动器中的接触器来承载接通起动电流的考核，而其他电器只承载通常运转中出现的电动机过载电流分断的考核，至于保护功能，由配套的保护装置来完成。在电气控制保护中，具体选用时应合理，主电路有熔断器，控制回路也设有熔断器作为短路保护，热继电器用作过载保护，过流节电器用作过电流保护，在电动机的控制中设计连锁保护，从而保护电气和生产设备的正常工作。所以，控制电路的保护环节是现代自动化控制系统中不可或缺的重要组成部分。
参考文献：
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