低压电动机控制回路设计应注意的几个问题

低压电动机控制回路设计应注意的几个问题

摘要：就交流异步电动机的使用现状看，使用过程中的电能消耗较大，使用效

率较低。如何降低能耗，提高交流电动机的使用效率，是目前该领域亟须解决的

难点之一。为了进一步提高其运行效率，需要对低压电动机控制回路进行优化，

从而提高技术改造水平，以保证低压电动机运行质量。

关键词：低压电动机；控制回路；设计要点

1 引言

目前，很多领域内都普及了电动机的使用，然而其使用呈现了不同的特点。

而就全世界发动机的耗电量来看，我国目前排行仍居高不下。如何针对交流电动

机的不同特点采取不同的方式降低耗电量，不仅解决了能源消耗的问题，也从一

定程度上响应了“绿色发展”的号召。

2 控制回路概述

2.1 控制回路概念

在优化低压电动机系统时，需要采用控制回路的方式对模拟量进行操控，主

要是通过控制输入量，按标准规则与算法计算出输出量，通过输入与输出形成控

制回路。常见的控制回路为开环、闭环两种。开环控制主要是以参考量确定输出量，但输入量与输出量并无直接性的关系。在闭环回路中，则将输出回路与输入

回路相联系，输出后再由回路输入，通过设定定值进行比较，接受反馈信息，又

可称之为反馈控制，在常见的控制优化中，闭环回路控制为主要方式。

2.2 控制回路的分类

控制回路大体可分为两大类：常见的回路控制可分为两种，一种是有别于主

电路的独立控制电路，此时不需要进行带电连接主要是由低压设备、重要设备操

作回路之间进行独立控制。另一种是，采用电气连接的方式对主电路、控制电路

进行连接，以中小型电动机进行供电，作为原动力可以与不同主电路进行连接控制。在控制回路时，需要采用.24V、~220V和~380V等电路电压，较长控制线路，则需要考虑平衡线路电容电流、电压损失等问题，择优选择最佳的控制电压。

3 低压电动机控制回路优化技术

3.1 低压电动机的调试方法

第一，采用精密直流电桥进行电阻运行测试，确定电路电阻；第二，通过采

用低压变压器实现升压警示，连接电压高的一端、保护控制器同时与大地相连。

完成测试前需要控制放电间隙保证放电保护球充分发挥效能。此时试验数据偏于

理想化略低于实际工作电压，此时主要的工作流程包括：调试供应电流时，需要

调节操作台变压数值为零，保证各样式线路连接完好，防止出现工作人员发生触

电危险，做好绝缘工作；保证缓慢上升工作电压，确定稳定的电流指数，完成试

验后控制电压下降速度，及时切断电源，控制合理范围内的漏电。第三，利用指

针式测试万用表、按钮开关等进行绕组极性测试；使用直流低压对机内电池进行

测试，对E极到L极电流进行检测。再利用除法器完成绝缘电阻值测试，将结果

通过LCD形式展示。

3.2 PLC低压电机控制对策

3.2.1 非脉冲跳闸命令所出现的问题

对非脉冲跳闸命令进行回路优化，控制问题时，常见采用两种方式进行处理，一种方法是不通过脉冲信号发出跳闸命令进行处理，仅凭借低压柜的连锁保护措施，实现安全性的保护低压柜跳闸回路。另一种方式，使用常开结信号对低压柜

断路器进行分闸处理，使用PLC程序发布跳闸命令，开关柜接收到相关信号后，

及时完成跳闸步骤。对于上述两种方法，需要设计人员按照低压电动机的实际情

况进行处理，充分按图纸规定进行程序设计。

3.2.2 节点损坏所出现的问题

出现此类问题的主要原因是在设计PLC硬件时便出现了问题。需要在设计过

程中就对中间控制继电器进行合理优化，控制节点低压柜跳闸回路时，需要由中

间继电器对常闭节点进行控制，当其未发生“1'信号时需要发出”0“进行跳闸保护时，需要由继电器电常闭触电接通，实现跳闸保护的方式。在此类方式中，需要PLC本身具有一定的控制逻辑，虽未出现明显的控制逻辑变化，但却彰显出显著

的优势。此电路控制方式，可有效保护PLC输出节点，防止通讯中断、避免节点

损坏，当供电电源出现回路断线时，可及时进行跳闸保护。在进行低压电动机回

路设计时，需要充分合理的考量低压柜的需求减少事故发生率，在低压柜内放入

继电装置，当出现跳闸、断电问题时，可将中间装置由命令“1”变成了“0”，进而

实现在接触不良故障、断线故障中及时安全断开低压柜，远程保护线路。当PLC

供电、发生通讯故障时，PLC跳闸继电器失电、跳闸常闭节点等均可安全发出闭

合跳闸命令。

3.3 降低机械损耗

对交流电动机的使用来说，机械损耗是常见的，也是难以避免的，其主要包

括三种形式，主要是由不同部位的摩擦引起的。此外，还与通风等外部因素有关。目前来看，对交流电动机而言，应用比较广的降低机械损耗的方法主要是通过通

风及风扇的形式实现。然而，具体采用什么样的方法还要视情况而定。这主要取

决于气流与叶片接触的位置关系以及叶片本身的质量。为了尽力保证这一方法的

有效性，要更加注意对风扇的选择。一般可以尝试选择那些机座比较大的，或者

后倾的。另外，还要确保通风结构的设计具有一定的科学性和实效性。而对零部

件的选择来说，要注意轴承等部件的选择。经过全方位的考虑和配合，可以大幅

度地降低损耗，达到预期效果。

3.4 电动机材料机构的选择

电动机材料机构的选择主要是由固定损耗和可变损耗等情况来决定的。其中

起到关键作用的是电动机的定子。它在降低能耗方面具有重要且不可替代的作用。此外，对铁芯材料的选择也要视情况而定。这主要由电动机的功率决定。功率大

就意味着能耗多，掌握了这一点，就可以更换其铁芯的材质，从而达到降损的目的。除了功率以外，另一个决定铁芯材料的选择的是励磁电流。这个主要运用于

磁感应相关行业中。这种措施也有一个弊端，就是铁芯材质的问题，目前使用较

多的是普通硅钢片铁芯，不过鉴于交流电动机的特征和不同类型，这种铁芯难以

满足，使用率较低。

3.5 自适应常数位置控制器

位置控制器与P常数成正比。如果以定点运算实现，需要用位置误差e和控

制器输出（在这种情况下有要求的速度）来表示开关中的标度裕度。位置误差定

义为永磁直线同步电机的实际（测量）和要求（测量）机械位置之间的差异。当

使用浮点运算时，控制器输出（所需速度）表示为实际物理值。当使用定点时，

控制器输出和输入用整数表示。当P控制器采用定点算法时，需要以最小的精度

损失计算输出值。计算精度取决于：?输出控制器的位数?数学和算术计算的技术

当在位置控制器上使用定点算法时，如果没有p常数自适应，会引起位置偏移。

此偏移是由以下原因引起的：?速度和电流控制器量化（控制器输出对速度和q