电气控制回路设计中的竞争与冒险问题

摘要: 通过对电气控制回路中竞争与冒险问题的实例分析，揭示了问题的隐蔽性和可能产生的后果，提醒电气从业人员对该问题应引起足够重视，及时总结经验，改进设计原理，提高电气控制系统的可靠性工作效率和质量。

　　0 引言

　　电气控制回路中如果存在竞争与冒险问题，就会直接危及人机安全，造成重大事故，后果不堪设想，因此，在电气控制回路的设计应用中应引起高度重视。在电子线路的设计中，竞争与冒险的问题处于重要的位置，因为该问题的存在关系到系统是否能可靠地工作。另外，由于强电构成的电气控制一般比较直观，易于识读，很少出现竞争与冒险问题，易被忽视。如果在设计中考虑不周或生产、检修过程中控制回路接线错误，都会产生该问题。

　　1 电路分析

　　软起动器起动电机旁路运行后，电机自由停车和延时停机的控制原理图如图1 所示，电机的起动通过中间继电器继电器

　　继电器是我们生活中常用的一种控制设备，通俗的意义上来说就是开关，在条件满足的情况下关闭或者开启。继电器的开关特性在很多的控制系统尤其是离散的控制系统中得到广泛的应用。从另一个角度来说，由于为某一个用途设计使用的电子电路，最终或多或少都需要和某一些机械设备相交互，所以继电器也起到电子设备和机械设备的接口作用。 [全文]

KA1 的吸合来实现;起动达速后中间继电器中间继电器

　　中间继电器(intermediate relay)：用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。 它用于在控制电路中传递中间信号。新国标对中间继电器的定义是K，老国标是KA。一般是直流电源供电，少数使用交流供电。 [全文]

KA2 吸合，旁路接触器接触器

　　接触器是一种应用广泛的开关电器。接触器主要用于频繁接通或分断交、直流主电路和大容量的控制电路，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制及各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器、照明、电焊机、电容器组等。 [全文]

KM 得电，电机旁路运行;SB1 按下时，KA2、KM 线圈断电，电机自由停车;当按下SB2 时，时间继电器时间继电器

　　时间继电器是利用电磁原理与机械动作原理实现触点延时闭合或延时断开的自动控制电器。时间继电器是自动控制系统中常用的一种低压电器，用于电力系统二次回路的继电保护及工业控制系统时间逻辑配合与整定。在得到接通或断开信号以后，输出电路要经过规定的准确时间以后才发生变化。 [全文]

KT线圈得电，常开触点瞬时闭合并自保持，直至KT的延时断开的常闭触点打开，将KA2、KM 线圈断电，电机停止。该回路从控制原理上分析无问题，但仔细观察会发现延时停止回路存在问题。如果中间继电器KA2 和时间继电器KT 采用不同类型的产品时( 如一个采用电磁式继电器，另一个为电子式继电器)，由于线圈动作时间相差较大，KA1 和KT 在动作上存在抢时间的问题，即当按下SB2 时，KT 得电并自保持，但当KT 延时断开的常闭触点打开瞬间，KT 的线圈断电，自锁触点打开，KT 的延时断开常闭触点又会瞬时闭合;在KT 延时断开的常闭触点从延时打开到瞬时闭合的时间中，如果KA2 断开，则电机能够停止;否则，电机无法延时停止( 因为还没等KA2 断开，KT 的延时断开常闭触点又闭合了，导致KA2 无法断电)。这种延时停车有时成功，有时失败，其结果是控制回路不能可靠工作，就是典型的竞争与冒险问题。如果KT 是电子式时间继电器( 如ST3PC-D)，而KA2 又是电磁式中间继电器( 如JZC3 -22 d) ，这时，由于KT总是先完成动作，而KA2 又由于线圈存在剩磁而释放较慢，造成KA2无法可靠断电。若将KT、KA2 改为同一类型继电器(如该例中的KT 改为JSK4-224d)，则可解决此类问题。

图1 电机自由停车和延时停机控制原理。

　　2 改进设计

　　图2 为未改进前的联络柜控制电路图。图2中，联络柜中的手动、自动控制的框架式断路器断路器

去消由于原理设计缺陷，转换开关开关

　　开关是最常见的电子元件，功能就是电路的接通和断开。接通则电流可以通过，反之电流无法通过。在各种电子设备、家用电器中都可以见到开关。 [全文]

在自动档时，欠压线圈Q 与合闸线圈X 得电时出现竞争与冒险问题，造成断路器不能可靠合闸。为了突出主要问题，将其他辅助回路略去，在储能电机已储能时，如果300#线得电，欠压线圈Q 先吸合，则自动合闸成功，否则就失败，即是造成自动合闸有时成功、有时失败的原因。

　　为了能使断路器可靠合闸，线路中增加延时继电器延时继电器

BSJ，如图3 所示。当300#线路得电时，欠压线圈Q 得电动作，合闸线圈X 通过通电延时继电器BSJ 延时吸合后得电动作，断路器合闸。

图2 联络柜控制电路图。

图3 增加BSJ 后的联络柜控制电路图。

　　3 结语

　　电气控制回路中的竞争与冒险问题具有一定的隐蔽性，在电气控制原理的设计中常常会遇到，设计人员应仔细考虑控制原理的每一个细节，避免此类情况的发生。如果对新设计的控制原理存在疑问，最好能通过试验手段验证。

　　总之，电气控制回路中的竞争与冒险问题对人机安全危害极大，要尽量避免。