[科普中国]-电-气复合控制系统

在实际自动控制系统中，电与气两种信号常常混合使用，这样可以取长补短，组成电-气复合控制系统，因而有各种电-气转换器及气-电转换器把电信号(0~10mADC或4~20mADC）与气信号20～100kPa进行相互转换。电-气转换器把电动变送器送来的电信号变为气压信号，送到气动调节器；也可把电动调节器输出的电信号变为气压信号去驱动气动调节阀。常用电-气阀门定位器，则具有电-气转换和气动阀门定位器两种作用。1

电-气转换器电-气转换器的结构原理如图1所示。它是按力矩平衡原理进行工作的。当直流0~10mA电流信号通入置于恒定磁场里的测量线圈时，所产生的磁通与磁钢在空气隙中的磁通相互作用而产生一个向下的电磁力(即测量力)，由于线圈固定在杠杆上，使杠杆绕支承点O偏转，于是装在杠杆一端的档板靠近喷嘴，使其背压升高。经过气动功率放大器后，一方面输出，一方面反馈到波纹管，建立起与测量力矩平衡的反馈力矩，反之亦然。于是输出气压信号的大小就与输入测量线圈电流成一一对应的关系。1

电-气阀门定位器电-气阀门定位器可将电动调节器输出的0~10mADC或4~20mADC信号转换成气压信号去操作气动执行机构。电-气阀门定位器如图2所示。

电-气阀门定位器是按力矩平衡原理工作的。当输入信号电流通入力矩线圈时，线圈与永久磁钢作用后对杠杆产生一个力矩，于是档板靠近喷嘴，经放大器放大后，送入薄膜气室，使杠杆向下移动，并带动反馈杆绕其支点向下转动，连在同一轴上的反馈凸轮也作顺时针方向转动，通过滚轮使小杠杆绕其支点偏转，拉伸反馈弹簧。当反馈弹簧对小杠杆的拉力与力矩马达作用在杠杆上的力相等的，两者力矩平衡，阀门定位器达到平衡状态，此时，一定的输入信号电流就对应于气动薄膜调节阀一定的阀门位置。1

系统具体功能为了保证一次设备运行的可靠与安全，需要有许多辅助电气设备为之服务，能够实现某项控制功能的若干个电器组件的组合，称为控制回路或二次回路。这些设备要有以下功能：

(1)自动控制功能。高压和大电流开关设备的体积是很大的，一般都采用操作系统来控制分、合闸，特别是当设备出了故障时，需要开关自动切断电路，要有一套自动控制的电气操作设备，对供电设备进行自动控制。

(2)保护功能。电气设备与线路在运行过程中会发生故障，电流(或电压)会超过设备与线路允许工作的范围与限度，这就需要一套检测这些故障信号并对设备和线路进行自动调整(断开、切换等)的保护设备。

(3)监视功能。电是眼睛看不见的，一台设备是否带电或断电，从外表看无法分辨，这就需要设置各种视听信号，如灯光和音响等，对一次设备进行电气监视。

(4)测量功能。灯光和音响信号只能定性地表明设备的工作状态(有电或断电)，如果想定量地知道电气设备的工作情况，还需要有各种仪表测量设备，测量线路的各种参数，如电压、电流、频率和功率的大小等。

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学