后動作優(yōu)先設備控制電路設計課程設計

1、后動作優(yōu)先設備控制電路設計 摘要：隨著科學技術的不斷發(fā)展、生產工藝的不斷改進，特別是計算機技術的應用，新型控制策略的出現(xiàn)，不斷改變著電氣控制技術的面貌。在控制對象上主要是對電機的控制。本次設計對多種電氣器件的綜合運用，使設計達到控制要求。為了能實現(xiàn)電機的后啟動優(yōu)先并保證前面已經(jīng)工作的電機自動停止，設計時有意添加了互鎖環(huán)節(jié)?？紤]到電機在工作過程中可能會出現(xiàn)過載，所以在控制線路串接了熱繼電器，并且只對三臺電機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。整個線路的設計遵守簡便，完整和功能完善的基本原則。關鍵詞：電氣控制技術，后啟動優(yōu)先，停車，過載，互鎖

2、，熱繼電器，熔斷器。 引言 伴隨著電氣控制技術的迅猛發(fā)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)發(fā)展到以微處理器或微型計算機為中心的網(wǎng)絡化自動控制系統(tǒng)。近來國內外的控制大都以PLC實現(xiàn)控制，此次的設計的題目網(wǎng)絡上也有相應對應，但是卻都是以PLC編寫的程序為主。而我們實驗室又不便提供，所以我們就采用有觸頭硬接線繼電器邏輯控制系統(tǒng)來設計的。 目 錄摘要引言1 設計方案介紹··················

3、·············································41.1 設計題目及要求···

4、··················································

5、········41.2設計分析········································

6、3;··························41.3設計方案概述······················

7、·········································42 單元電路的介紹·······&#

8、183;·················································&#

9、183;···62.1電機的選擇·············································

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

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

12、183;···············································82.4主線路線、控制線路及

13、地線的線徑選擇·········································92.5接觸器的選擇······&

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

15、#183;·····102.6刀開關的選擇··········································&#

16、183;···················102.7按鈕的選擇····························

17、3;···································112.8元器件配置清單表············

18、83;·············································123 總電路···&#

19、183;·················································&#

20、183;··············133.1方案一··································

21、··································133.2方案二··············

22、3;·················································

23、3;···154 調試及說明·············································&

24、#183;··················165 總結與心得·····························

25、3;··································166 致謝··············

26、3;·················································

27、3;·····167 參考文獻···········································&#

28、183;······················161 設計方案介紹1.1 課程設計題目及設計要求：設備主電路有三臺電機構成，每臺電機的功率分別為：5.5kw，5.5kw和3kw，無論三臺電機當中的任一臺電機工作，只要按下任意一臺的啟動按鈕前面已經(jīng)工作的電機自動停止，而只有對應啟動按鈕下的電機工作。設計要求：設計相應的控制電路完成上述過程的控制，同時利用熱繼電器實現(xiàn)電機的過

29、載保護。畫出控制連接圖，分析其工作原理；撰寫設計報告、調試報告、設計心得。1.2 設計分析由于電機的功率不是太高所以在設計時可以采用直接啟動而不去考慮其他方式的啟動?？紤]到設計要求并未說明同一時間段電機工作的臺數(shù)，那么本次設計只允許同一時間段下有一臺電機工作。根據(jù)題目要求，只要按下相應電機的啟動按鈕則該電機便啟動而其他電機便停車。如此很容易聯(lián)想到接觸器的互鎖的設計不僅可以使得在任何情況下不會出現(xiàn)兩個線圈得電而避免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線圈得電，受此啟發(fā)，我們便通過設計互鎖來達到電機的后啟動優(yōu)先。1.3設計方案的概述其實一開始我們毫無頭緒，只是一再的對設計的要求琢磨，

30、反復看設計報告才明白了“后啟動優(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。在看到電機順序啟停這一設計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。我們考慮到實驗室里有的接觸器只有一個常開觸頭和一個常閉觸頭，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了這一不足。 開始主電路的設計輔助電路的設計采用含有多觸電的接觸器實現(xiàn)互鎖功能保護考慮結束開始主電路的設計輔助電路的設計采用中間繼電器增加觸點以彌補接觸器的觸電不足保護考慮結束 圖1 方案一的設計流程圖 圖 2 方案二的設計流程圖2 單元電路的介紹2.1 電機

31、的選擇圖3 本次設計中M1、M2電機采用Y132S12型號，M3電機采用Y100L2型號?！?】其主要基本數(shù)據(jù)如下：額定功率：5.5KW 額定功率：3.0KW 滿載時：電流：11.1A 滿載時：電流：6.4A 轉速：2900r/min 轉速：2880r/min 效率：85.5% 效率：82% 功率因數(shù)：0.88 功率因數(shù)：0.87堵轉電流（額定電流）：7.0A 堵轉電流（額定電流）：7.0A質量：64kg 質量：33kg【2】2.2 熔斷器的選擇熔斷器是低壓配電網(wǎng)絡和電力拖動系統(tǒng)中主要用作短路保護的電器。熔斷器主要由熔體、安裝熔體的熔管和熔座三部分組成。使用時，熔斷器應串聯(lián)在被保護的電路中。正

32、常情況下，熔斷器的熔體相當于一段導線；而當電路發(fā)生短路故障時，熔體能迅速熔斷分斷電路，起到保護線路和電氣設備的作用。 熔斷器的主要技術參數(shù)（1）額定電壓: 熔斷器長期工作所能承受的電壓。（2）額定電流: 保證熔斷器能長期正常工作的電流。（3）分斷能力: 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斷的預期分斷電流值。（4）時間電流特性: 在規(guī)定的條件下，表征流過熔體的電流與熔體熔斷時間的關系曲線，如右圖所示。 【1】圖4 RC1A系列瓷插式熔斷器 圖5 熔斷器的結構：1-熔絲 2-動觸頭 3-瓷蓋 4-空腔 5-靜觸頭 6-瓷座 特點 結構簡單，價格低廉，更換方便，使用時將瓷蓋插入瓷座，拔

33、下瓷蓋便可更換熔絲 應用 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，作線路和用電設備的短路保護，在照明線路中還可起過載保護作用 熔體額定電流的選用（1）對照明和電熱等的短路保護，熔體的額定電流應等于或稍大于負載的額定電流。（2）對一臺不經(jīng)常啟動且啟動時間不長的電動機的短路保護，應有： IRN (1.52.5)IN （3)對多臺電動機的短路保護，應有： IRN (1.52.5)INmax +IN 主電路里電機中最大的額定電流為12.6A，所以INmax=12.6A×1.5=18.9A，故所選用的熔斷器的型號為RC1A30，其額定電流為30A【3】2.3 熱

34、繼電器的選擇熱繼電器是由流入熱元件的電流產生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當形變達到一定距離時，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實現(xiàn)電動機的過載保護。圖6 熱繼電器實物圖熱繼電器是由流入熱元件的電流產生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當形變達到一定距離時，就推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實現(xiàn)電動機的過載保護。繼電器作為電動機的過載保護元件，以其體積小，結構簡單、成本低等優(yōu)點在生產中得到了廣泛應用。額定電壓：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

35、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設計。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作時間和電流的平方成正比。熱繼電器的作用是：主要用來對異步電動機進行過載保護，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動作機構來帶動觸點動作，從而將電動機控制電路斷開實現(xiàn)電動機斷電停車，起到過載保護的作用。鑒于雙金屬片受熱彎曲過程中，熱量的傳遞需要較長的時間，因此，熱繼電器不能用作短路保護，而只能用作過載保護熱繼電器的符號為FR，【5】圖7 熱繼電器符號圖熱繼電器是用于電動機或其它電氣設備、電氣線路的過載保護的保護

36、電器。電動機在實際運行中，如拖動生產機械進行工作過程中，若機械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動機遇到過載，則電動機轉速下降、繞組中的電流將增大，使電動機的繞組溫度升高。若過載電流不大且過載的時間較短，電動機繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的。但若過載時間長，過載電流大，電動機繞組的溫升就會超過允許值，使電動機繞組老化，縮短電動機的使用壽命，嚴重時甚至會使電動機繞組燒毀。所以，這種過載是電動機不能承受的。熱繼電器就是利用電流的熱效應原理，在出現(xiàn)電動機不能承受的過載時切斷電動機電路，為電動機提供過載保護的保護電器。熱繼電器的選擇方法：熱繼電器主要用于保護電動機的過載，因此選用時必須了解電動機的情

37、況，如工作環(huán)境、啟動電流、負載性質、工作制、允許過載能力等。（1）、原則上應使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動機的過載特性，或者在電動機的過載特性之下，同時在電動機短時過載和啟動的瞬間，熱繼電器應不受影響(不動作)。（2）、當熱繼電器用于保護長期工作制或間斷長期工作制的電動機時，一般按電動機的額定電流來選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.951.05倍的電動機的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動機的額定電流，然后進行調整。（3）、當熱繼電器用于保護反復短時工作制的電動機時，熱繼電器僅有一定范圍的適應性。如果短時間內操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。（4）

38、、對于正反轉和通斷頻繁的特殊工作制電動機，不宜采用熱繼電器作為過載保護裝置，而應使用埋入電動機繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護。所以熱元件的整定電流為電機額定電流的0.951.05倍，IRN=（0.951.05）×28=26.629.4A，則熱繼電器選擇JR3663（2032A）。2.4 主線路線、控制線路及地線的線徑選擇確定導線截面積的基本原則應保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質、經(jīng)濟地運行，導線截面的選擇必需滿足下列條件：發(fā)熱條件，機械強度，電壓損失條件，經(jīng)濟電流密度，按熱穩(wěn)定最小截面來校驗，按導線的允許載流量選擇。通過相線的計算電流Ic不超過其允許載流量Ial，即 IcIal。 &#

39、160;                                   保護線（PE線）截面的選擇 （1）當S16mm2時，SPES     （2）當16mm2S35mm2時 SPE16mm2  

40、0;                                （3) 當S35mm2時 SPE0.5S                

41、             保護中性線（PEN線）截面的選擇，因為PEN線具有PE線和N線的雙重功能，所以選擇截面時按其中的最大值選取。由此可得本次設計的截面的選擇，當環(huán)境溫度為30時，敷設銅芯橡膠線BX500型。由電氣控制與PLC附錄A查的：3.0kw電機滿載時I=7A，啟動時：I30=5 7×7A=49A，Ial=54A>I30=49A滿足發(fā)熱條件，因此相線截面選Ay=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（Co

42、ntactor）狹義上是指能頻繁關合、承載和開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關合裝置。它應用于電力、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生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。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。【6】【10】圖8 接觸器實物圖在電工學上，因為可快速切斷交流與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800安培）電路的裝置，所以經(jīng)常運用于電動機做為控制對象也可用作控制工廠設備電熱器工作母機和各樣電力機組等電力負載，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作用。接觸器控制容量大，

43、適用于頻繁操作和遠距離控制。是自動控制系統(tǒng)中的重要元件之一。在工業(yè)電氣中，接觸器的型號很多，電流在5A-1000A的不等，其用處相當廣泛。控制電機時，可按下列經(jīng)驗公式計算：Ic=（Pn×103）/（K×Un），K=（11.4）計算約等于39A，則接觸器選擇的型號是CJ10-402.6刀開關的選擇刀開關又稱閘刀開關或隔離開關，它是手控電器中最簡單而使用又較廣泛的一種低壓電器，如圖是最簡單的刀開關（手柄操作式單級開關）示意圖。【7】圖9 三級單頭式刀開關本次設計用的是開啟式負荷開關HK1系列，開啟式負荷開關具有結構簡單，價格低廉，安裝、使用、維修方便的優(yōu)點，它廣泛用作照明電路和小容量（5.5KW及以下）動力電路不頻繁啟動的控制開關。所用HK1開啟式負荷開關的主要技術數(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?。瑥亩_到控制電動機或其他電氣設備運行目的的一種開關。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，控制機械與電氣設備的運行。選用按鈕的型號：LA103H（保護式）【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