浅谈机床电气回路保护应用

　　刘丹杜凤
　　摘要：本文对机床的电气回路保护要具有哪些技术条件以及实施方法做了简单的介绍，基本可以对机床的电气回路保护技术方面的问题给出一些指导和建议。希望可以找到一个定量的、最合理的方式，从而在不断提升工作效率和质量的同时不断加强机床的电路安全性。而且我们相信不断加强标准的应用，是机床研发者们不断进行技术创新的途径之一。
　　关键词：电气回路；保护技术；联结回路
　　机床电气控制电路的设计，主要注重功能的实现，即优先完成生产机械和生产工艺对控制的要求，然后完善控制电路的安全要求，使设计电路简单和运行可靠，并能使得设计成本最低化。而对电路的次生故障考虑相对较少，如果不对此类故障加以研究，注意避免，此类故障也能产生严重后果。在电气控制电路中，由于设计上的缺陷，可能会导致电气回路的出现。电气回路在正常情况下一般不会出现，在电路出现故障时才出现的特殊的闭合电路。电气回路可能使电气设备处在不正常运行状态，给正常运行操作提供错误的信息，给故障处理带来困难，甚至再次产生故障和事故，所以必须加以高度重视。
　　一、机床电气回路相关技术条件
　　目前，对于最常见的数控机床，它的电气设备通常由六部分组成，包括数控单元、人员和设备的操作单元、测量系统、伺服系统、可编程逻辑控制系统、必备的机床电气回路和电柜等。其中，动力电路、控制电路、保护联结电路又是机床电气回路中最常见的三种。动力电路和控制电路，顾名思义它的设计功能主要是为了满足机床的基本电气输送及控制，具体为机床电气设备的配电、加电、断电和电力紧急控制等。其主要组成要素有控制器件、保护器件、连接器、线缆和耗能器件。这些器件分别用来保护原件和线路、连接各原件、发出各种指令等。当电路出现短路或过载现象时，电气回路各器件将依照设计标准协同工作，自动切断电力输出。为了防止间接接触产生电击而连接在一起的保护导线称之为保护联结电路，而与此相关联的功能联结电路，是为了有效避免因电磁干扰引起的系统非正常运行而连接在一起的保护导线。两者的保护导线可独立排布，在电源引入端的保护接地排位置，可选择连接或不连接（有外部功能接地导体）在一起。其主要由电气外壳装置、用于固定原件的地板、保护接地汇流排和起保护作用的地线等组成。为了满足接地连续性，确保安全，保护联结电路通常都是依据GB5226。1标准，设计为树形（即Y形）排布连接。
　　二、机床电气回路保护应用
　　首先在以动力电路或控制电路为构成要素的各种机床电气回路，动力电路和控制电路主要为两种功能的电气回路提供保护，即为配电传输电能的电气回路和为实现功能通断、急停控制的电气回路。在电气回路保护过程中，如果发生过载或过流状况，保护器件可切断电路，保护能耗器件和电气回路，以避免危险发生，确保回路导线和能耗器件不损伤。另外，保护联结电路的主要功能是为了确保人和设备的安全，以及保护设备的电磁兼容性。在设计过程中，必须要满足保护连接的连续性和保护导体的截面积要求，才能够达到保护联结电路的设计目的。
　　（一）过载保护
　　过载保护原理可简单表述如下：假设电路允许的最小通过电流为Imin，最大电流为Imax，保护的器件电流为I，I2表示在规定时间范围内，保护器件有效工作的最小电流，那么我们可得出公式ImaxIImin1）I21。45Imin2）值得注意的是，多种因素都会对电流产生一定的影响，如温度、多芯电缆、机床设备的安装密度等，因此要想机床设备正常工作，必须要确保通过保护器件的电流大于最小电流，并在大于最大电流时执行保护。
　　（二）过流保护
　　过流保护公式可参考如下：T（KSI）？3）
　　其中，T表示切断负载电路所需时间；K表示绝缘铜导线系数；S表示导线的截面积；I表示短路时电流大小。通过以上三个公式我们可以清楚的看出，动力和控制电路在设计中首先考虑的是机床器件的额定电流和线路负载电流，之后确定机床中使用导体线缆的横截面积。当截容量达到1。45倍时是安全临界点，超过这个临界点时就会比较危险，要确保安全，必须在规定时间内通过。在达到Imax之前必须切断电源。2。3联结电路在选择保护导线时，我们通常要考虑整个设备供电线路的规格，最常见的材料是选择铜和铝。如果这两种材料仍不能满足电流负荷，一般就要采取其他措施，如增加附加保护导线。下表为保护导体（铜）的最小截面积参考值：
　　（三）操作方式
　　通过实践证明，首先要计算出机床的电气回路在负载条件下，负载电流的大小。根据负载电流从而得到保护器件的电流I，I必须要满足以上的三个公式。然后确定器件保护种类，根据机床设备的实际状况，计算相应参数。在此基础上判断公式2）是否成立，当此公式不成立时，可通过两种途径进行弥补，一是增大导体规格，另外还可调低细分额定值，之后再确定机床的导线保护器件是否同时满足公式1）和公式2）。最后可根据公式3）来计算时间，通常将时间控制在五秒之内。当时间大于五秒时，就要根据保护器的具体类型对短路类型进行判断。
　　三、结束语
　　在我国的装备制造业，机床电气设备技术必须遵循GB5226。1相关标准，它囊括了机械电气安全、机械电气设备、通用技术条件等多项标准规范。电气回路是最容易被忽视的隐患，一旦出现故障轻则导致机床设备停止运行，重则引起电击、火灾等重大事故，甚至造成人员伤亡和财产损失。所以在实际的机床电气设备生产过程中，必须明确机床的电气回路相关技术条件，以正确的方法运行设备，保证机床的整体安全稳定性。机床电气回路保护问题一直是行业内最常见也最容易被忽视的技术问题。本文通过重点介绍机床电气回路保护所需的技术条件以及实施方法，基本对此类问题做出一些指导和建议。机床电气回路保护问题涉及安全生产，应引起行业内的广泛重视。机床研发者应依据GB5226。1等标准，不断进行技术创新和突破。
　　参考文献：
　　〔1〕姜诗蒙。机床电气回路保护应用研究〔J〕，应用科技，2014（2）：123。
　　〔2〕何江涛。依据标准探讨机床电气回路保护应用〔J〕，行业标准及应用，2013（5）：140143。