后動(dòng)作優(yōu)先設(shè)備控制電路設(shè)計(jì)--課程設(shè)計(jì)

1、皖西學(xué)院本科課程設(shè)計(jì)后動(dòng)作優(yōu)先設(shè)備控制電路設(shè)計(jì) 摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷開展、生產(chǎn)工藝的不斷改良，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，新型控制策略的出現(xiàn)，不斷改變著電氣控制技術(shù)的面貌。在控制對(duì)象上主要是對(duì)電機(jī)的控制。本次設(shè)計(jì)對(duì)多種電氣器件的綜合運(yùn)用，使設(shè)計(jì)到達(dá)控制要求。為了能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的后啟動(dòng)優(yōu)先并保證前面已經(jīng)工作的電機(jī)自動(dòng)停止，設(shè)計(jì)時(shí)有意添加了互鎖環(huán)節(jié)?？紤]到電機(jī)在工作過程中可能會(huì)出現(xiàn)過載，所以在控制線路串接了熱繼電器，并且只對(duì)三臺(tái)電機(jī)中所過載的加以停車控制。此外還顧及到線路中有可能出現(xiàn)短路，故在主電路和控制電路都加了熔斷器。整個(gè)線路的設(shè)計(jì)遵守簡(jiǎn)便，完整和功能完善的根本原那么。關(guān)鍵詞：電氣控制技術(shù)，后啟動(dòng)

2、優(yōu)先，停車，過載，互鎖，熱繼電器，熔斷器。 引言 伴隨著電氣控制技術(shù)的迅猛開展，在控制原理上，從單一的有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)開展到以微處理器或微型計(jì)算機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)控制系統(tǒng)。近來國(guó)內(nèi)外的控制大都以PLC實(shí)現(xiàn)控制，此次的設(shè)計(jì)的題目網(wǎng)絡(luò)上也有相應(yīng)對(duì)應(yīng)，但是卻都是以PLC編寫的程序?yàn)橹?。而我們?shí)驗(yàn)室又不便提供，所以我們就采用有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)來設(shè)計(jì)的。 目 錄摘要引言1 設(shè)計(jì)方案介紹················&

3、#183;··············································41.1 設(shè)計(jì)題目及要求·&

4、#183;·················································&

5、#183;·········41.2設(shè)計(jì)分析·······································

6、;····························41.3設(shè)計(jì)方案概述····················&

7、#183;··········································42 單元電路的介紹·····

8、83;·················································

9、83;·····62.1電機(jī)的選擇···········································

10、······················62.2熔斷器的選擇··························&#

11、183;····································62.3熱繼電器的選擇···········

12、83;·················································82.

13、4主線路線、控制線路及地線的線徑選擇·········································92.5接觸器的選擇····&#

14、183;·················································&#

15、183;·······102.6刀開關(guān)的選擇········································

16、83;·····················102.7按鈕的選擇···························

17、;·····································112.8元器件配置清單表··········

18、3;···············································123 總電路·

19、83;·················································

20、83;················133.1方案一································&

21、#183;···································133.2方案二·············

22、;··················································

23、;·····154 調(diào)試及說明···········································&#

24、183;····················165 總結(jié)與心得····························

25、;····································166 致謝·············

26、;··················································

27、;·······167 參考文獻(xiàn)·········································

28、83;························161 設(shè)計(jì)方案介紹1.1 課程設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)要求：設(shè)備主電路有三臺(tái)電機(jī)構(gòu)成，每臺(tái)電機(jī)的功率分別為：5.5kw，5.5kw和3kw，無論三臺(tái)電機(jī)當(dāng)中的任一臺(tái)電機(jī)工作，只要按下任意一臺(tái)的啟動(dòng)按鈕前面已經(jīng)工作的電機(jī)自動(dòng)停止，而只有對(duì)應(yīng)啟動(dòng)按鈕下的電機(jī)工作。設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制電路完成上述過程的控制，同時(shí)利

29、用熱繼電器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過載保護(hù)。畫出控制連接圖，分析其工作原理；撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告、調(diào)試報(bào)告、設(shè)計(jì)心得。1.2 設(shè)計(jì)分析由于電機(jī)的功率不是太高所以在設(shè)計(jì)時(shí)可以采用直接啟動(dòng)而不去考慮其他方式的啟動(dòng)?？紤]到設(shè)計(jì)要求并未說明同一時(shí)間段電機(jī)工作的臺(tái)數(shù)，那么本次設(shè)計(jì)只允許同一時(shí)間段下有一臺(tái)電機(jī)工作。根據(jù)題目要求，只要按下相應(yīng)電機(jī)的啟動(dòng)按鈕那么該電機(jī)便啟動(dòng)而其他電機(jī)便停車。如此很容易聯(lián)想到接觸器的互鎖的設(shè)計(jì)不僅可以使得在任何情況下不會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)線圈得電而防止倆控制支路短路還可以相互抑制線圈得電而只使其中一個(gè)線圈得電，受此啟發(fā)，我們便通過設(shè)計(jì)互鎖來到達(dá)電機(jī)的后啟動(dòng)優(yōu)先。1.3設(shè)計(jì)方案的概述其實(shí)一開始我們毫無頭緒，只是

30、一再的對(duì)設(shè)計(jì)的要求琢磨，反復(fù)看設(shè)計(jì)報(bào)告才明白了“后啟動(dòng)優(yōu)先的意思。于是我們便開始通過理論課上上的?電氣控制與PLC?這一書翻閱，借以尋找靈感。在看到電機(jī)順序啟停這一設(shè)計(jì)段的描述后果不其然受到了感發(fā)，這才有了我們的起初的方案。這一的方案最終落定上段已經(jīng)描述。我們考慮到實(shí)驗(yàn)室里有的接觸器只有一個(gè)常開觸頭和一個(gè)常閉觸頭，所以我們的備選方案里添加了中間繼電器增加了觸頭彌補(bǔ)了這一缺乏。 開始主電路的設(shè)計(jì)輔助電路的設(shè)計(jì)采用含有多觸電的接觸器實(shí)現(xiàn)互鎖功能保護(hù)考慮結(jié)束開始主電路的設(shè)計(jì)輔助電路的設(shè)計(jì)采用中間繼電器增加觸點(diǎn)以彌補(bǔ)接觸器的觸電缺乏保護(hù)考慮結(jié)束 圖1 方案一的設(shè)計(jì)流程圖 圖 2 方案二的設(shè)計(jì)流程圖2

31、單元電路的介紹2.1 電機(jī)的選擇圖3 本次設(shè)計(jì)中M1、M2電機(jī)采用Y132S12型號(hào)，M3電機(jī)采用Y100L2型號(hào)?！?】其主要根本數(shù)據(jù)如下：額定功率：5.5KW 額定功率：3.0KW 滿載時(shí)：電流：11.1A 滿載時(shí)：電流：6.4A 轉(zhuǎn)速：2900r/min 轉(zhuǎn)速：2880r/min 效率：85.5% 效率：82% 功率因數(shù)：0.88 功率因數(shù)：0.87堵轉(zhuǎn)電流額定電流：7.0A 堵轉(zhuǎn)電流額定電流：7.0A堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩：2.0N.M 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩：2.2N.M最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩：2.3N.M 最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩：2.3N.M質(zhì)量：64kg 質(zhì)量：33kg【2】2.2 熔斷器的選擇熔斷器是

32、低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)中主要用作短路保護(hù)的電器。熔斷器主要由熔體、安裝熔體的熔管和熔座三局部組成。使用時(shí)，熔斷器應(yīng)串聯(lián)在被保護(hù)的電路中。正常情況下，熔斷器的熔體相當(dāng)于一段導(dǎo)線；而當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，熔體能迅速熔斷分?jǐn)嚯娐?，起到保護(hù)線路和電氣設(shè)備的作用。 熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)1額定電壓: 熔斷器長(zhǎng)期工作所能承受的電壓。2額定電流: 保證熔斷器能長(zhǎng)期正常工作的電流。3分?jǐn)嗄芰? 在規(guī)定的使用和性能條件下，在規(guī)定電壓下熔斷器能分?jǐn)嗟念A(yù)期分?jǐn)嚯娏髦怠?時(shí)間電流特性: 在規(guī)定的條件下，表征流過熔體的電流與熔體熔斷時(shí)間的關(guān)系曲線，如右圖所示。 【1】圖4 RC1A系列瓷插式熔斷器 圖5 熔斷器的結(jié)構(gòu)

33、：1-熔絲 2-動(dòng)觸頭 3-瓷蓋 4-空腔 5-靜觸頭 6-瓷座 特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，更換方便，使用時(shí)將瓷蓋插入瓷座，拔下瓷蓋便可更換熔絲 應(yīng)用 額定電壓380V及以下、額定電流為5200A的低壓線路末端或分支電路中，作線路和用電設(shè)備的短路保護(hù)，在照明線路中還可起過載保護(hù)作用 熔體額定電流的選用1對(duì)照明和電熱等的短路保護(hù)，熔體的額定電流應(yīng)等于或稍大于負(fù)載的額定電流。2對(duì)一臺(tái)不經(jīng)常啟動(dòng)且啟動(dòng)時(shí)間不長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，應(yīng)有： IRN (1.52.5)IN 3)對(duì)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的短路保護(hù)，應(yīng)有： IRN (1.52.5)INmax +IN 主電路里電機(jī)中最大的額定電流為12.6A，所以INmax

34、=12.6A×1.5=18.9A，故所選用的熔斷器的型號(hào)為RC1A30，其額定電流為30A【3】2.3 熱繼電器的選擇熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變到達(dá)一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。圖6 熱繼電器實(shí)物圖熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變到達(dá)一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、本錢低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。額

35、定電壓：熱繼電器能夠正常工作的最高的電壓值，一般為交流220V，380V，600V。額定電流：熱繼電器的額定電流主要是指通過熱繼電器的電流額定頻率：一般而言，其額定頻率按照4562HZ設(shè)計(jì)。整定電流范圍：整定電流的范圍有本身的特性來決定。它描述的是在一定的電流條件下熱繼電器的動(dòng)作時(shí)間和電流的平方成正比。熱繼電器的作用是：主要用來對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)，他的工作原理是過載電流通過熱元件后，使雙金屬片加熱彎曲去推動(dòng)動(dòng)作機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，從而將電動(dòng)機(jī)控制電路斷開實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)斷電停車，起到過載保護(hù)的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長(zhǎng)的時(shí)間，因此，熱繼電器不能用作短路保護(hù)，而只能用作

36、過載保護(hù)熱繼電器的符號(hào)為FR，【5】圖7 熱繼電器符號(hào)圖熱繼電器是用于電動(dòng)機(jī)或其它電氣設(shè)備、電氣線路的過載保護(hù)的保護(hù)電器。電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過程中，假設(shè)機(jī)械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動(dòng)機(jī)遇到過載，那么電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動(dòng)機(jī)的繞組溫度升高。假設(shè)過載電流不大且過載的時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的。但假設(shè)過載時(shí)間長(zhǎng)，過載電流大，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升就會(huì)超過允許值，使電動(dòng)機(jī)繞組老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)繞組燒毀。所以，這種過載是電動(dòng)機(jī)不能承受的。熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過載時(shí)切斷電

37、動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過載保護(hù)的保護(hù)電器。熱繼電器的選擇方法：熱繼電器主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過載，因此選用時(shí)必須了解電動(dòng)機(jī)的情況，如工作環(huán)境、啟動(dòng)電流、負(fù)載性質(zhì)、工作制、允許過載能力等。1、原那么上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動(dòng)機(jī)的過載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載和啟動(dòng)的瞬間，熱繼電器應(yīng)不受影響(不動(dòng)作)。2、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)長(zhǎng)期工作制或間斷長(zhǎng)期工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.951.05倍的電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，然后進(jìn)行調(diào)整。3、當(dāng)熱繼電器用于保護(hù)反復(fù)短時(shí)工作

38、制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性。如果短時(shí)間內(nèi)操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。4、對(duì)于正反轉(zhuǎn)和通斷頻繁的特殊工作制電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋入電動(dòng)機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護(hù)。所以熱元件的整定電流為電機(jī)額定電流的0.951.05倍，IRN=0.951.05×28=26.629.4A，那么熱繼電器選擇JR36632032A。2.4 主線路線、控制線路及地線的線徑選擇確定導(dǎo)線截面積的根本原那么應(yīng)保證供電系統(tǒng)平安、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，導(dǎo)線截面的選擇必需滿足以下條件：發(fā)熱條件，機(jī)械強(qiáng)度，電壓損失條件，經(jīng)濟(jì)電流密度，按熱穩(wěn)定最小

39、截面來校驗(yàn)，按導(dǎo)線的允許載流量選擇。通過相線的計(jì)算電流Ic不超過其允許載流量Ial，即 IcIal。                                     保護(hù)線PE線截面的選擇 1當(dāng)S16mm2時(shí)，SPES   

40、;  2當(dāng)16mm2S35mm2時(shí) SPE16mm2                                   3) 當(dāng)S35mm2時(shí) SPE0.5S        &#

41、160;                    保護(hù)中性線PEN線截面的選擇，因?yàn)镻EN線具有PE線和N線的雙重功能，所以選擇截面時(shí)按其中的最大值選取。由此可得本次設(shè)計(jì)的截面的選擇，當(dāng)環(huán)境溫度為30時(shí)，敷設(shè)銅芯橡膠線BX500型。由?電氣控制與PLC?附錄A查的：3.0kw電機(jī)滿載時(shí)I=7A，啟動(dòng)時(shí)：I30=5 7×7A=49A，Ial=54A>I30=49A滿足發(fā)熱條件，因此相線截面選Ay

42、=6mmN線截面的選擇按A00.5Ay，選A0=3mm【4】2.5 接觸器的選擇接觸器Contactor狹義上是指能頻繁關(guān)合、承載和開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關(guān)合裝置。它應(yīng)用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使觸頭閉合，以到達(dá)控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)鐵心，靜鐵心，電磁線圈觸頭系統(tǒng)常開觸頭和常閉觸頭和滅弧裝置組成?！?】【10】圖8 接觸器實(shí)物圖在電工學(xué)上，因?yàn)榭煽焖偾袛嘟涣髋c直流主回路和接觸器可頻繁地接通與大電流控制某些型別可達(dá)800安培電路的裝置，所以經(jīng)常運(yùn)用于電動(dòng)機(jī)做為控制對(duì)象也可用作控制工廠設(shè)備電熱器工作母機(jī)和各樣電力機(jī)組等電力負(fù)載，

43、接觸器不僅能接通和切斷電路，而且還具有低電壓釋放保護(hù)作用。接觸器控制容量大，適用于頻繁操作和遠(yuǎn)距離控制。是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要元件之一。在工業(yè)電氣中，接觸器的型號(hào)很多，電流在5A-1000A的不等，其用處相當(dāng)廣泛?？刂齐姍C(jī)時(shí)，可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：Ic=Pn×103/K×Un，K=11.4計(jì)算約等于39A，那么接觸器選擇的型號(hào)是CJ10-402.6刀開關(guān)的選擇刀開關(guān)又稱閘刀開關(guān)或隔離開關(guān)，它是手控電器中最簡(jiǎn)單而使用又較廣泛的一種低壓電器，如圖是最簡(jiǎn)單的刀開關(guān)手柄操作式單級(jí)開關(guān)示意圖?！?】圖9 三級(jí)單頭式刀開關(guān)本次設(shè)計(jì)用的是開啟式負(fù)荷開關(guān)HK1系列，開啟式負(fù)荷開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，安裝、使用、維修方便的優(yōu)點(diǎn)，它廣泛用作照明電路和小容量5.5KW及以下動(dòng)力電路不頻繁啟動(dòng)的控制開關(guān)。所用HK1開啟式負(fù)荷開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電流：60A，額定電壓：380V。2.7 按鈕的選擇按鈕，是一種常用的控制電器元件，常用來接通或斷開控制電路其中電流很小，從而到達(dá)控制電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備運(yùn)行目的的一種開關(guān)。按鈕工作原理：按鈕是一種人工控制的主令電器。主要用來發(fā)布操作命令，接通或開斷控制電路，控制機(jī)械與電氣設(shè)備的運(yùn)行。選用按鈕的型號(hào)：LA103H保護(hù)式【9】 圖10 按鈕的工作原理示意圖2.8元件配置清單表：元件名稱型號(hào)數(shù)量/個(gè)電動(dòng)機(jī)MY132S12；Y1