電解質(zhì)清理機自動控制系統(tǒng)設計說明書

畢業(yè)設計(論文)學生姓名學號專業(yè)班級指導教師學院答辯日期第1章緒論1.1電解質(zhì)清理機概述電解質(zhì)清理機是電解鋁工業(yè)生產(chǎn)線中陽極組裝車間的自動化設備，屬于特殊環(huán)境下特種機器。其核心技術長期為國外壟斷。本文根據(jù)機器人機構(gòu)學原理，提出了一種模擬人工清理的單炭塊電解質(zhì)清理機器人設計方案，并對在清理作業(yè)的機進行了自動化控制。電解質(zhì)清理機是電解鋁工業(yè)生產(chǎn)線中陽極組裝車間的自動化設備之一。大型預焙電解鋁生產(chǎn)常利用陽極炭塊組供應電解生產(chǎn)，并對消耗更換的陽極炭塊組進行清理、壓脫、破碎等處理，組裝澆注形成新的陽極炭塊組返回電解，從而形成陽極組裝生產(chǎn)工藝--11(如圖1．1)。 圖1．1陽極組裝生產(chǎn)工藝流程圖預焙電解槽更換后的陽極炭塊組在鋁電解生產(chǎn)上稱之為“殘極”，殘極可分為硬殘極與軟殘極。硬殘極受電解質(zhì)侵蝕較少，強度高，假比重大，比電阻較小。軟殘極受電解質(zhì)侵蝕較嚴重，各項性能次之。殘極鋼爪以下由氧化鋁燒結(jié)塊、電解質(zhì)及殘余陽極炭塊組成，這部分統(tǒng)稱為殘極電解質(zhì)。由于殘極表面電解質(zhì)中含有大量的微量元素，對炭陽極質(zhì)量和鋁液質(zhì)量危害很大，因此必須采用有效的方法將殘極清理干凈。由于硬殘極的強度、假比重較大，添加硬殘極塊作骨料時對陽極有好的影響，而且其加入的量越大，陽極的強度、假比重也越大。添加軟殘極則對陽極強度及假比重無明顯的影響，但是容易被氧化性氣體所侵蝕，造成極炭塊疏松。加入清潔后的硬殘極對提高炭陽極質(zhì)量有利。所以要將清理下來的電解質(zhì)進行回收。電解質(zhì)的自動化清理～般分兩次清理，第一次清理是將殘極上附著的較硬電解質(zhì)大塊的震打下來，一般稱為一級清理；第二次清理是將陽極炭塊表面附著的剩余的較軟電解質(zhì)再清理掉，一般稱為二級清理。在清理的過程中將電解質(zhì)回收再利用。早期的一次清理是以人工清理為主，工人用大錘敲碎電解質(zhì)，或者用風鎬鐵鏟將附著在殘極上的電解質(zhì)鏟碎。然而人工清理電解質(zhì)勞動強度極大，生產(chǎn)力低下，同時又造成車間的環(huán)境污染，危害職工健康。隨著電解鋁工業(yè)技術的迅猛發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，人工清理已經(jīng)大大地制約了生產(chǎn)的發(fā)展和規(guī)模的擴大，使用電解質(zhì)清理機器人來代替人工清理，安全、高效地處理陽極殘極已經(jīng)是一個發(fā)展趨勢。于此同時，殘極處理生產(chǎn)線和設備也正逐步向全面機械化和自動化的方向發(fā)展。電解質(zhì)清理機器人設備的需求將越來越大，運用將越來越廣泛。電解質(zhì)清理機器人在一次清理中的主要裝置就是鏟碎(破碎)清理裝置。它的作用就是代替人工，將殘極上較硬的電解質(zhì)大塊的振打下來，充當人工拿風鎬或者大錘將電解質(zhì)清理下來。同時，又要做到不破壞殘極本身，大塊的電解質(zhì)能順利掉下被回收利用，清理速度能適應不同的陽極組裝車間的生產(chǎn)速度。1.2電解質(zhì)清理機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀就電解質(zhì)清理機的發(fā)展，國內(nèi)和國外還是有相當大的差距。國外的電解質(zhì)清理機是由專業(yè)的機械設備制造商生產(chǎn)的全自動化或者半自動化的成套設他們以陽極組裝車間為主，系統(tǒng)化的生產(chǎn)整個陽極組裝生產(chǎn)線的所有成套自動化設備，其中電解質(zhì)清理機分別有適用于單炭塊(4爪單陽極)組裝陽極的單極電解質(zhì)清理機和適用于雙炭塊(6爪雙陽極)組裝陽極的雙極電解質(zhì)清理機。國內(nèi)的電解質(zhì)清理機中還只能做到半自動化，電解質(zhì)一次清理用人工，二次清理用自動化設備，這些半自動化設備的研發(fā)也僅限于中國鋁業(yè)公司等專門的跟鋁工業(yè)有關的企業(yè)，而沒有專業(yè)的機械設備企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)。當然也有一些鋁工業(yè)企業(yè)自行研發(fā)的一級清理的電解質(zhì)清理設備，但是也只能適用于他們自己的陽極車間的生產(chǎn)線，不能廣泛應用在國內(nèi)鋁工業(yè)生產(chǎn)線。全自動化的電解質(zhì)清理機器人主要還是進口國外設備。下面詳細介紹一下國內(nèi)外電解質(zhì)清理機器人的發(fā)展狀況：1.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀：自從Hall．Heronlt煉鋁法誕生以來，出于經(jīng)濟和效率上的考慮，人們不斷開發(fā)大電流的電解槽。而俗稱“電解之心臟”的陽極在電解槽中布置方式、數(shù)量也各有不同，如德國的VAW公司開發(fā)的300kA電解槽陽極是單炭塊；南非的海利塞德鋁廠AP30電解系列使用的陽極是帶兩塊炭塊的組裝陽極。所以在自動化電解質(zhì)清理技術上也要有分別適合單炭塊殘極清理(4爪單陽極)和雙炭塊殘極清理(6爪雙陽極)兩種不同的電解質(zhì)清理機器人。雙極電解質(zhì)清理機的工作原理：6爪雙陽極的組裝陽極炭塊是一個鋼爪上有兩排，一排3個爪腳，各帶一個陽極炭塊，也就是一個鋼爪上帶兩個陽極炭塊，兩個陽極炭塊間的間隙為200mm左右。殘極進入電解質(zhì)清理機系統(tǒng)后，首先進入電解質(zhì)的一次清理，將附著在兩個炭塊上表面的較硬電解質(zhì)振打下來，由于硬電解質(zhì)的硬度較高，需要大的驅(qū)動和鋒利又較硬的工具進行清理，而且要讓破碎的電解質(zhì)順利掉入回收裝置中，保證不能影響到固定在導桿上的陽極；其次就是進入電解質(zhì)的二次清理，將陽極表面附著的軟電解質(zhì)和全部清理下來，軟殘疾的顆粒較小，硬度也稍低，所以用較軟而又韌性高的工具細致的來清理，但要注意的是要把一個鋼爪上的兩炭塊間隙的電解質(zhì)清理下來。然后將清理下來的電解質(zhì)進行回收。單極電解質(zhì)清理機的工作原理：4爪單陽極的陽極炭塊是一個鋼爪上有4個爪腳，只帶一個陽極炭塊。殘極進入電解質(zhì)清理機系統(tǒng)后，首先進入電解質(zhì)一次清理，用硬度高，驅(qū)動力大的工具將附著在一個炭塊上表面其的較硬電解質(zhì)振打下來，而且要讓破碎的電解質(zhì)順利掉入回收裝置中，其中保證不能影響到固定在導桿上的陽極；其次進入電解質(zhì)的二次清理，用軟度高而又有韌性的工具細致的將陽極所有表明附著的軟電解質(zhì)全部清理下來，然后將清理下來的電解質(zhì)回收。目前國外電解質(zhì)清理機器人主要由奧托昆普技術公司(OutokumpuTechnology)19]和法國BROCHOT公司兩大公司研發(fā)并提供給全球各地電解鋁生產(chǎn)企業(yè)。它們的機器人現(xiàn)在主要針對雙陽極的電解質(zhì)清理，各有特點，但也存在著一些問題，尤其在我國的引進使用狀況并不理想。加拿大AISCO公司生產(chǎn)的清理機和TECHMO公司生產(chǎn)的清理站以及娜威海德羅銘業(yè)公司主要是針對單陽極的電解質(zhì)清理，我國也有進口它們公司的電解質(zhì)清理設備，效果比較理想。下面就這幾個公司的機器人的技術特點進行詳細的說明。1．奧托昆普技術公司(OutokumpuTechnology)研發(fā)的陽極組裝全自動化設備包括電解質(zhì)清理機等，已經(jīng)在世界各地的大型鋁廠投入使電解質(zhì)清理機設計及動態(tài)性能研究用。例如，印度科爾巴(Korba)Sterlite集團，南非BillitonHillside電解鋁廠，ComalcoBoyneIsland電解鋁廠，AlcanAlma的PechineyAP30組裝車間以及中國鋁業(yè)公司青海分公司等都引進了他們公司的陽極組裝全自動化設備。此機器人的信息由是Outokumpu技術公司供應給南非BillitonHillside電解鋁廠提供的，它是針對雙炭塊組裝陽極的(六爪雙陽極)，機器的循環(huán)速率是40塊陽極／d,時，由三個預破碎站組成的：殘陽極在進入預破碎站之前，由空中吊運車系統(tǒng)運送到某一停靠站點。一個殘陽極組被送入電解質(zhì)清理站。夾緊導桿防止其晃動。在進行預破碎碎操作的過程中，固定陽極組。液壓錘將堅硬的電解質(zhì)破碎為較小的粉塊，并沿著陽極的長度方向進行錘擊破碎。開啟導桿夾具，陽極組隨后被倒旋轉(zhuǎn)90度角。陽極組被送入第2個預破碎站，重復上述的清理流程。極組被送入傾斜清理站。夾緊導桿防止其晃動。在進行預破碎操作的過程中，固定陽極組。液壓錘將堅硬的電解質(zhì)破碎為較小的粉塊，并沿著陽極的寬度方向進行錘擊破碎。開啟導桿夾具。擺動的殘極支托被提升，以支撐殘極的側(cè)部。一套導桿夾具將導桿夾住。傾斜站將陽極從正常的懸垂方位(垂直方向)進行90度角的旋轉(zhuǎn)，使其回復到水平位置。壓撞擊機用來清除殘極表面(垂直面)，繼而將鋼爪之間區(qū)域的電解質(zhì)予以清除。兩個水平錘被分別安裝在殘極組的兩側(cè)，并從陽極末端進行清除作業(yè)，繼而將鋼爪之間區(qū)域的電解質(zhì)予以清除。陽極被恢復到正常的懸垂方位，隨后被送入第3次清理及清掃站。鼓風清掃系統(tǒng)用于吹掃殘陽極頂部的殘余電解質(zhì)。對于奧托昆普技術公司研發(fā)的這款電解質(zhì)清理機器人存在以下優(yōu)缺點：優(yōu)點：清理率達到95％以上，清理循環(huán)速率高，電解質(zhì)回收方便。缺點：結(jié)構(gòu)復雜，對陽極和導桿的質(zhì)量要求比較高，價格很高。2．法國BROCHOT公司研發(fā)的陽極組裝車間生產(chǎn)線成套設備也是世界各地鋁業(yè)公司的自動化設備供應商。他的銷售業(yè)績包括了世界各地共50多家電解鋁企業(yè)B0]。例如：哈薩克斯坦的NFC—PAVLODARAL．SM．中色．哈薩克斯坦巴甫洛達鋁廠，阿聯(lián)酋的DUBAL迪拜鋁業(yè)公司，印度BALCO巴拉特鋁廠，加拿大ALCAN阿爾瑪鋁廠以及中國蘭州鋁廠二期等。圖1-2蘭州鋁廠引進BRHOCHOT公司的電解質(zhì)清理機器人由蘭州鋁廠2期引進的BROCHOT公司的電解質(zhì)機器人(如圖12所示)。此套設備由全自動電解質(zhì)破碎清理設備，電解質(zhì)回收設備以及自動殘極拋丸清理機組成。它的破碎清理設備的鏟碎裝置如圖1．3所示。它是針對雙炭塊組裝陽極的(六爪雙陽極)。圖1-3BRHOCHOT電解質(zhì)清理機器人鏟碎裝置結(jié)構(gòu)圖殘極從裝卸站隨天車進入電解質(zhì)破碎清理設備中，夾具裝置夾緊導桿防止晃動，夾緊裝置向x方向移動到左右裝有鏟刀的鏟碎裝置中間，鏟碎裝置向中間移動鏟裂殘極兩側(cè)堅硬的電解質(zhì)，使其與殘極分離。然后夾緊裝置從X軸方向向Y軸方向旋轉(zhuǎn)45度角，由45度方向角的帶有鏟刀的鏟碎裝置由液壓驅(qū)動向殘極移動鏟碎清除殘極表面附著的電解質(zhì)，順便使已經(jīng)破碎的電解質(zhì)順利的掉入電解質(zhì)回收設備的運輸皮帶上。一級清理結(jié)束后夾緊裝置將殘極送回天車，由天車帶殘極進入自動殘極拋丸清理機組進行二級清理，將附著在殘極上未清理掉的殘極，軟電解質(zhì)清理干凈。對于法國博壽公司研發(fā)的這款電解質(zhì)清理機器人存在以下優(yōu)缺點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)相對簡單，清理循環(huán)速率高，較進口的雙陽極清理設備價格相對較低。缺點：鏟碎程度不高，對導桿陽極的質(zhì)量要求較高導致殘極塊容易被一起振下，結(jié)構(gòu)設計上導致鏟碎的電解質(zhì)塊不能順利掉下。3．加拿大AISCO公司生產(chǎn)的清理機和TECHMO公司生產(chǎn)的清理站。AISCO公司生產(chǎn)的清理機包括兩個部分，一次清理和二次清理，一次清理是通過液壓錘的交叉運動，松動、清理大部分的電解質(zhì)，二次清理是通過鏈條的縱向運動清理其余電解質(zhì)，該設備已在中鋁青海分公司85kt項目組裝部分使用。TECHMO公司生產(chǎn)的清理站由破碎和清理兩級組成，破碎和清理均采用類似錘滑動的機構(gòu)進行。工作步驟為：清理站從懸鏈系統(tǒng)接收殘極并處理這些殘極上的電解質(zhì)，首先一次清理清走碳素表面凝固的95％以上的電解質(zhì)然后將清理掉的電解質(zhì)導入設備下面的皮帶運輸機輸送到破碎系統(tǒng)去。最后將殘極送往二次清理站進行拋丸清理。他們主要針對的也是單極炭塊的陽極(4爪單陽極)。機器的循環(huán)速率為15組／d,時。以上兩款電解質(zhì)清理機器人的優(yōu)缺點如下：優(yōu)點：技術純熟，清理率在95％以上，對導桿和陽極質(zhì)量的要求較低。缺點：運行速度較低，運行費高，價格也相對較高。1.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)電解質(zhì)清理的狀況大致可分為三類：純?nèi)斯で謇?，人?設備半自動化清理及引進國外全自動設備清理。1．純?nèi)斯で謇恚簝?yōu)點：價格便宜，對于小型的鋁廠使用較理想。缺點：人工清理不僅存在安全隱患，而且清理過程中造成電解廠房工作環(huán)境粉塵量的超標．危害職工健康：從破碎后電解質(zhì)的使用情況來看，由于主要更換陽極后陽極的覆蓋和保溫，人工清理的電解質(zhì)顆粒過大，不利于保溫，陽極氧化嚴重，增加陽極的消耗量，不利于電解的生產(chǎn)在云南鋁廠設計中，電解質(zhì)處理僅為簡單的人工風鎬清理線，經(jīng)電解車間初次清理的殘極運來后由人工二次清理。按目前各廠對殘極的要求，這種方式完全能滿足電解質(zhì)清理的要求。同時電解質(zhì)清理裝置的投資大為減少，當然工人的勞動強度與工作環(huán)境均不如自動電解質(zhì)清理系統(tǒng)。2．人工+設備半自動化清理：優(yōu)點：部分減少了工人的勞動量，對于清理環(huán)境也有所改善，其中自動化部分的設備由國內(nèi)自行研制，價格也相對較低。缺點：不能做到全自動化，只有殘極的二次清理能做到自動化，而殘極的一次清理還是由人工清理為主，清理速度不能跟上現(xiàn)有的生產(chǎn)狀況和速度。中國鋁業(yè)股份有限公司在2006年研發(fā)的“電解殘極表面的電解質(zhì)清理系統(tǒng)”。殘極在進入清理系統(tǒng)之前拿大錘將較硬的電解質(zhì)砸碎脫落人后再進入這個電解質(zhì)清理系統(tǒng)。此系統(tǒng)的組成為(如圖1．6)：在密封室內(nèi)有上部清理機、下部清理機、下料口皮帶運輸機和收塵點，一次清理點與密封室連接，二次清理點在一次清理點之后；上部清理機安裝在殘極的上面，下部清理機安裝在殘極的下面；下料口皮帶運輸機位于下部清理機之下。其中，上、下部清理機采用變頻器控制，上部清理機的電機與清理滾筒一側(cè)連接，清理滾筒的另一側(cè)與支撐軸承連接；下部清理機的電機通過皮帶傳動與清理滾筒一側(cè)連接，清理滾筒兩側(cè)與支撐軸承連接；清理鋼絲繩穿過滾筒通孔、并通過螺紋孔將壓板固定在清理滾筒上。此款發(fā)明也是針對單極炭塊陽極(4爪單陽極)。圖1-4中國鋁業(yè)公司設計的內(nèi)部清理機結(jié)構(gòu)簡圖3．進口國外全自動化設備：優(yōu)點：自動化程度高，生產(chǎn)環(huán)境得到較大改善，更加適應現(xiàn)在的生產(chǎn)規(guī)模與速度。缺點：投入資金高，對導桿和陽極的質(zhì)量要求較高，不能廣泛在全國范圍的鋁廠運用。河南伊川鋁廠陽極組裝車間的電解質(zhì)清理設備是加拿大進口，此款設備是也是由奧托昆普技術公司(OutokumpuTechnology)研制的[201。它的工作原步驟如下：返回來的殘極由裝卸站上線，先經(jīng)電解質(zhì)清理機清理殘極上的大塊電解質(zhì)。電解質(zhì)清理機由二個預碎站、一個傾翻站，三個工作站自動清理六爪碳塊陽極，前兩個工作站通過液壓氣錘(沖擊錘)，使電解質(zhì)被破碎從陽極塊上去掉；最后一個工作站是通過一系列的推進頂桿，將鋼爪問的電解質(zhì)清理干凈，并經(jīng)過氣吹系統(tǒng)清理，再經(jīng)過殘極拋丸機清理附在殘極表面或滲透在軟殘極內(nèi)的電解質(zhì)，以及殘極底部電解質(zhì)。這套電解質(zhì)清理機器人是以20萬噸電解鋁產(chǎn)能為背景的，針對單極炭塊陽極(4爪單陽極)。機器的循環(huán)速率為30組／小時。1.3電解質(zhì)清理機現(xiàn)存在的問題電解質(zhì)清理機從國外的發(fā)展到國內(nèi)的發(fā)展還存在很多的問題。國外的機器性能好，基本做到了全自動化，代替了人工清理，而且分別有針對4爪單陽極的和6爪雙陽極的，適應了不同是陽極組裝生產(chǎn)線，在國外的應用也非常廣泛，使用情況也比較理想。但引進國外的針對6爪雙陽極的電解質(zhì)清理機在國內(nèi)的使用并不是很理想。由于國內(nèi)陽極質(zhì)量達不到其標準，在清理過程中經(jīng)常出現(xiàn)殘極砸落現(xiàn)象，清理效率受到影響。其鋼球與電解質(zhì)的分離，返回系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，導桿的質(zhì)量也達不到這種機器的要求，導致導桿變形等，這樣使得機器故障率高，維修量大，運行費也高。而且相對復雜的結(jié)構(gòu)導致所需的費也相當高[21-26]。從上述方面可以看出進口的雙極電解質(zhì)清理機器人并不適應國內(nèi)目前的陽極組裝生產(chǎn)線。對于國外進口的針對4爪單陽極的電解質(zhì)清理機器人，在國內(nèi)的使用情況是比較理想的，因為其清理難度相對雙極陽極來說較低，所以對于陽極質(zhì)量的標準要求也較低，再者其結(jié)構(gòu)也相對簡單，對于導桿以及其它陽極組裝生產(chǎn)線的硬件設備的影響也要低一些。但唯一的缺點是國外進口的電解質(zhì)清理機器人設備資金一次性投入還是太大?，F(xiàn)在國內(nèi)自主研發(fā)整套電解質(zhì)清理機的設備還沒有，而國內(nèi)能自主研發(fā)的機器一般都是電解質(zhì)清理機器人的一部分，而這一部分都集中在電解質(zhì)的二次清理自動化設備，電解質(zhì)的一次清理很多還是靠人工清理為主，部分鋁廠也有研發(fā)一次清理的自動化設備的，但只適用于他們的陽極組裝生產(chǎn)線，并未投放市場，也沒有相關資料記載。1.4電解質(zhì)清理機的發(fā)展趨勢以電解質(zhì)清理機等為代表的機器人技術已經(jīng)成為相關重大基礎裝備在國產(chǎn)化道路中進一步發(fā)展的技術瓶頸。機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術。它屬于多學科、多技術綜合運用的先進制造裝備的典型代表，其技術屬于核心競爭技術，對它的研究有利于掌握未來新的戰(zhàn)略性高技術，有利于形成未來新的經(jīng)濟增長點，對研究和發(fā)展國家需要的戰(zhàn)略性前沿核心技術與裝備具有重大的意義，新型機器人應用技術的重點則主要有具有更加自適應性和復雜工藝能力的各種機器人控制技術、視覺圖象處理技術、機器人動作規(guī)劃和軌跡補償技術、遠程監(jiān)控和具有工藝水平的離線編程技術等，新型機器人發(fā)展趨勢是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。而隨著機器人技術的不斷成熟電解質(zhì)清理機器人將向著提高清理率、提高清理速度、降低噪音、提高資源利用率、降低消耗、削減污染、提高產(chǎn)品質(zhì)量和國產(chǎn)化的方向發(fā)展。就電解質(zhì)清理機而言它的發(fā)展趨勢如下：1．國外電解質(zhì)清理機的發(fā)展水平已經(jīng)成熟，但是在滿足清理要求下結(jié)構(gòu)簡單，成本的降低，性能的優(yōu)化，以及隨著電解鋁產(chǎn)量的逐步提高，而跟上電解鋁生產(chǎn)的速度是其發(fā)展的趨勢。2．國內(nèi)要趕上國外的現(xiàn)有水平，就得自主研發(fā)成套的電解質(zhì)清理設備，逐步做到全自動化，用自動化設備代替人工操作。即電解質(zhì)清理機器人的逐步國產(chǎn)化。3．但從目前國內(nèi)陽極組裝生產(chǎn)線的情況看，雙極電解質(zhì)清理機器人顯然還并不能完全適用國內(nèi)陽極清理，當然隨著國內(nèi)電解鋁整個生產(chǎn)線技術的提高，陽極的質(zhì)量的提高，雙陽極的清理將會廣泛應用，但目前的情況來看，單極電解質(zhì)清理機器人還是更適合國內(nèi)的陽極組裝生產(chǎn)線。所以國產(chǎn)化的目標應該從單極電解質(zhì)的清理機器人入手，逐步向雙極電解質(zhì)清理機器人過渡。4．而從國內(nèi)國產(chǎn)化電解質(zhì)清理機器人的現(xiàn)狀來看，殘極的二次清理已有部分鋁廠研發(fā)了一些專利產(chǎn)品。而對于殘極的一次清理：鏟(破)碎裝置的研發(fā)還沒有任何資料記載，更沒有投放市場的機器出現(xiàn)，所以殘極的一次清理裝置的自主研發(fā)也是目前主要關注的部分。5．就是對于現(xiàn)在過于復雜的電解質(zhì)清理機器人，怎樣可以做到結(jié)構(gòu)簡單化來降低成本也是要考慮的發(fā)展方向。6．工作環(huán)境也要向著輕污染，無污染的方向發(fā)展。1.5本文設計的內(nèi)容電解質(zhì)清理機是電解鋁工業(yè)生產(chǎn)線中陽極組裝車間的自動化設備，屬特殊環(huán)境下特種機器。其核心技術長期為國外壟斷。國外電解質(zhì)清理機可靠性、自動化與智能化程度高，但結(jié)構(gòu)復雜、價格昂貴；國內(nèi)的電解質(zhì)清理主要以人工清理和引進國外全自動設備為主。尤其是電解質(zhì)一次清理機器人國內(nèi)基本完全依靠進口。我國對這方面的研究非常少，因此本文對電解質(zhì)一級清理機器人提出了新的設計的思路，并對其進行控制。證明這種設計思路的可行性，具體內(nèi)容如下：1．對課題的來源以國內(nèi)電解質(zhì)清理機的發(fā)展以及研究現(xiàn)狀進行了解。2．針對單炭塊電解質(zhì)的清理需求和技術發(fā)展現(xiàn)狀，控制一種結(jié)構(gòu)簡單的電解質(zhì)一次清理機。目標以節(jié)約成本，簡化結(jié)構(gòu)，提高他的控制精度。并且能完成清理效果跟上國內(nèi)鋁電解生產(chǎn)線的速率。

第二章系統(tǒng)方案設計2.1電解質(zhì)清理機的工藝流程電解質(zhì)清理機的清理步驟分為三步：首先由二個氣動錘將雙頭螺將兩側(cè)的電解質(zhì)錘松，這為粗清理，執(zhí)行此操作的機器人如圖2-1所示；而后進行二次精清理，第一次是用6個旋轉(zhuǎn)工具打掉殘極上各個部分的電解質(zhì)，執(zhí)行此操作的機器人如圖2-2所示；第二次是噴鋼砂處理，徹底清除殘極上的殘留電解質(zhì)。噴砂處理強度可通過鋼砂噴出量調(diào)節(jié)。這套電解質(zhì)清理機器人是針對單極炭塊陽極(4爪單陽極)。機器的循環(huán)速率為30塊／4,時。圖2-1青海鋁廠引進Hydra-Fab公司的單炭塊電解質(zhì)一次清理機圖2-2Hydra-Fab公司的單炭塊電解質(zhì)二次清理機這款電解質(zhì)清理機器人的優(yōu)缺點如下：優(yōu)點：全封閉的裝置通風裝置和過濾器降低了環(huán)境污染，高度自動化減少了工人和勞動量，行速度較高。缺點：返回系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，敲障率高，維修量大，價格相對較高2.2基于電氣控制系統(tǒng)的設計電氣控制系統(tǒng)設計的基本原則就是：在最大程度滿足生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運行安全、可靠、動作準確、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟，電動機及電氣元件選用合理，操作、安裝、調(diào)試和維修方便。電氣控制系統(tǒng)的設計是在傳動形式及控制方案選擇的基礎上進行的，式傳動形式與控制方案的具體化。其設計靈活多變，沒有固定的方法和模式，即使是同一個電路的功能結(jié)構(gòu)，不同人員設計出來的線路可能完全不同。因此，作為設計人員，應該隨時發(fā)現(xiàn)和總結(jié)經(jīng)驗，不斷豐富和拓寬思路，才能做出最為合理的設計。一般情況下，電氣控制系統(tǒng)的設計應滿足生產(chǎn)機械加工工藝的要求，線路要安全可靠，操作和維護方便，設備投資少等。因此，要求控制電路的設計必須正確，并能合理的選擇電器元件。一般在設計時應該滿足以下要求。1.最大限度的實現(xiàn)生產(chǎn)機械和工藝對電氣控制線路的要求首先對生產(chǎn)要求、機械設備的工作性能、結(jié)構(gòu)特點和實際加工情況有充分了解。生產(chǎn)工藝要求一般是由機械設計人員提供的，實際執(zhí)行時有些地方可能會有些差異，這就需要電氣設計人員深入現(xiàn)場對同類或接近的產(chǎn)品進行調(diào)差、分析和綜合，從而作為設計電氣控制線路的依據(jù)。并在此基礎上考慮控制方式，啟動、反響、制動及調(diào)速的要求，設置各種連鎖及保護裝置。2.在滿足生產(chǎn)要求的前提下，力求施工是線路簡單經(jīng)濟(1)盡量選用標準的，成熟的環(huán)節(jié)和線路。(2)盡量縮短連接導線的數(shù)量和線路。2.3基于可編程控制器的設計1．的主要特點(1)高可靠性①所有的I/O接口電路均采用光電隔離使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離②各輸入端均采用R-C濾波器其濾波時間常數(shù)一般10~20ms.③各模塊均采用屏蔽措施以防止輻射干擾④采用性能優(yōu)良的開關電源⑤對采用的器件進行嚴格的篩選⑥良好的自診斷功能一旦電源或其他軟硬件發(fā)生異常情況CPU立即采用有效措施以防止故障擴大⑦大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高2．豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號如交流或直流開關量或模擬量電壓或電流脈沖或電位強電或弱電等有相應的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備如按鈕行程開關接近開關傳感器及變送器直接連接另外為了提高操作性能它還有多種人-機對話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等。3．采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)，PLC的各個部件包括CPU電源I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4．編程簡單易學PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。5．安裝簡單維修方便PLC不需要專門的機房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行，使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接即可投入運行，各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障，由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復運行。2.4方案比較及選擇2.4.1與繼電器線路比較PLC的優(yōu)勢1．功能強，性能價格比高一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性能價格比?？善绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。2．硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標準化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。用戶能靈活方便的進行系統(tǒng)配置，組成不同的功能、不規(guī)模的系統(tǒng)。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有很強的帶負載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器。3．可靠性高，抗干擾能力強傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10--1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。4．系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設計時間比設計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。5．編程方法簡單梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。梯形圖語言實際上是一種面向用戶的一種高級語言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語言后再去執(zhí)行。6．維修工作量少，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的住處迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。7．體積小，能耗低對于復雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型PLC的體積相當于幾個繼電器大小，因此可將開關柜的體積縮小到原來的確1/2-1/10。PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時，可以減少大量費用。2.4.2方案選擇根據(jù)以上實際情況，該清理機系統(tǒng)的控制核心選擇采用可編程控制器，配置常規(guī)電氣控制系統(tǒng)。PLC與繼電器均可以用于開關量邏輯控制。PLC的梯形圖與繼電器電路圖都是用線圈和觸點來表示邏輯關系。PLC的控制功能主要是用軟件（即程序）實現(xiàn)的，繼電器控制系統(tǒng)的控制功能是用硬件繼電器和硬件接線實現(xiàn)的。PLC采用了計算機技術，具有順序控制、定時、計數(shù)、運動控制、數(shù)據(jù)處理、閉環(huán)控制和通信聯(lián)網(wǎng)等功能，比繼電器控制系統(tǒng)的功能強大得多。繼電氣系統(tǒng)的可靠性差，診斷與排除復雜的繼電器系統(tǒng)的故障非常困難。梯形圖程序中的輸出繼電器等是一種“軟繼電器”，它們的功能是用軟件來實現(xiàn)的，因此沒有硬件繼電器那樣的觸點易于接觸不良的缺點。PLC的可靠性高，故障率極低，并且很容易診斷和排除故障。而繼電器的控制功能被固定在線路中，其功能單一，不易修改，靈活性差。PLC的控制方式靈活，有很強的柔性，僅需修改梯形圖就可以改變控制功能。繼電器系統(tǒng)要在硬件安裝、接線全部完成后才能進行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題后修改電路花的時間也很多。PLC控制系統(tǒng)的開關柜制作、現(xiàn)場施工和梯形圖設計可以同時進行，梯形圖可以在實驗室模擬調(diào)試，發(fā)現(xiàn)問題后修改起來非常方便。一般來說，清理機的控制并不復雜，但對工藝過程卻有較為嚴格的要求。鋁生產(chǎn)車間電解質(zhì)具體特點，完成電解質(zhì)清理的PLC自動控制系統(tǒng)的設計。本設計通過激光傳感器定位，改變移動電機的速，增強了控制先進性和可靠性，清理過程的快速性。此套電解質(zhì)清理機控制系統(tǒng)的投入徹底改變了以前人工清理帶來的安全隱患，而且清理過程中造成電解廠房工作環(huán)境粉塵量的超標．危害職工健康：從破碎后電解質(zhì)的使用情況來看，由于主要用于更換陽極后陽極的覆蓋和保溫，人工清理的電解質(zhì)顆粒過大，不利于保溫，陽極氧化嚴重，增加陽極的消耗量，不利于電解的生產(chǎn)。第三章硬件設計3.1PLC主電氣接線原理圖主電氣接線圖如圖3-1所示，EM223為變頻器；QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6、QF7、QF8空氣斷路器，其控制和隔離電源的作用，QF1為控制控制變頻器的電源斷路器，QF2~QF7分別為控制六個清理電機的電源斷路器，QF8為控制除塵電機的電源斷路器。KM1~KM6分別為控制六個清理電機的交流接觸器，KM7為控制除塵電機的交流接觸器。FR1~FR6分別作為六臺清理電機的短路、缺相和過載保護繼電器。FR7為除塵電機的短路、缺相和過載保護繼電器。在正常工作的情況下，為了防止電機頻繁啟停導致電機損壞，除塵電機和清理電機保持一直運行。圖中變頻器主要負責控制移動電機的速度。移動電機分為三級速度控制，在從檔桿到進入封閉罩時，移動電機以中速正轉(zhuǎn)；在進入封閉罩開始清理時，為了清理干凈，移動電機需慢慢移動，以低速前進。到清理完畢時，移動電機反轉(zhuǎn)，以很快的速度返回到檔桿前，準備進入下一個陽極的清理過程。3-1硬件接線圖3-2硬件接線圖3.2變頻器3.2.1變頻器的接線變頻器主要負責控制移動電機的速度。移動電機分為三級速度控制，在從檔桿到進入封閉罩時，移動電機以中速正轉(zhuǎn)；在進入封閉罩開始清理時，為了清理干凈，移動電機需慢慢移動，以低速前進。到清理完畢時，移動電機反轉(zhuǎn)，以很快的速度返回到檔桿前，準備進入下一個陽極的清理過程。圖3-3變頻器接線圖3.2.2變頻器說明1.應用MICROMASTER440變頻器適用于各種變速驅(qū)動裝置。由于它具有高度的靈活性因而可以在廣泛的領域得到應用。它尤其適合用于吊車和起重系統(tǒng)、立體倉儲系統(tǒng)、食品、飲料和煙草工業(yè)以及包裝工業(yè)的定位系統(tǒng)。這些應用對象要求變頻器具有比常規(guī)應用更高的技術性能和更快的動態(tài)響應。變頻器的特點是設備性能面向用戶的需求，并且使用方便。它的輸入電源電壓范圍寬廣，適用于各地世界。設計MICROMASTER440采用模塊化設計。操作面板和各種模塊。2．主要特征調(diào)試簡單模塊化的結(jié)構(gòu)，因而其配置具有最大的靈活性6個可編程，帶隔離的數(shù)字輸入2個可標定的模擬輸入(0V至10V,0mA至20mA)，它們也可作為第7和第8個入2個可編程的模擬輸出(0mA至20mA)3個完全可編程的繼電器輸出(30V直流/5A，阻性負載；250V交流/2A，感性負載)當使用較高的開關頻率時，電機可以低噪音運行(在開關頻率較高的情況下，要降格使用)完善的變頻器和電動機保3．機械結(jié)構(gòu)的特點模塊化設計工作溫度0.12kW至75kW:-10°C~+50°C/90kW至200kW:0°C~+40°C結(jié)構(gòu)緊湊，單位空間00內(nèi)的變頻器kW數(shù)高。電纜連接方便，電源和電機連接線相互隔離，達到最佳電磁兼容性?？刹鹦兜牟僮髅姘?．控制性能的特點最新的IGBT技術數(shù)字微處理器控制高質(zhì)量的矢量控制系統(tǒng)磁通電流控制(FCC)改善動態(tài)響應，并且優(yōu)化電動機的控制線性V/F特性平方V/F特性多點v/f特性(可編程V/F特性)力矩控制捕捉再起動滑差補償在電源中斷或故障跳閘以后，自動再起動可以由用戶定義的自由功能塊，實現(xiàn)邏輯運算和算術運算的操作動態(tài)緩沖用于定位控制的減速斜坡函數(shù)曲線高品質(zhì)的PID控制器(具有參數(shù)自整定功能)，可用于一般的過程控制可編程的加速/減速斜坡函數(shù)，0秒至650秒斜坡起始段和結(jié)束段的平滑功能快速電流限制(FCL)功能，避免運行中不應有的跳閘快速、可重復的數(shù)字輸入響應時間使用兩個高分辨率的10位二進制模擬輸入，實現(xiàn)速度精調(diào)復合制動，實現(xiàn)快速制動控制集成的制動(斬波)器(僅限于0.12kW至75kW的變頻器)。4個跳轉(zhuǎn)頻率可拆卸的”Y”形鏈路電容器，可用于中性點不接地(IT)的電源系統(tǒng)(由中性點不接地的電源供電時，”Y”形鏈路電容器必須拆掉，并要安裝輸出電抗器)5．保護功能(1)過載能力①CT方式0.12kW至75kW:過載電流:1.5x額定輸出電流(即150%過載)，持續(xù)時間60S，重復周期時間300S，和2.0x額定輸出電流(即200%過載)，持續(xù)時間3S，重復周期時間300S。90kW至200kW:過載電流:1.36x額定輸出電流(即136%過載)，持續(xù)時間57S，重復周期時間300s。1.6x額定輸出電流(即160%過載)，持續(xù)時間3S，重復周期時間300S。①VT方式5.5kW至90kW:過載電流:1.4x額定輸出電流(即140%過載)，持續(xù)時間3S，重復周期時間300S，和1.1x額定輸出電流(即110%過載)，持續(xù)時間60S，重復周期時間300S。110kw至250kW:過載電流:1.5x額定輸出電流(即150%過載)，持續(xù)時間1S，重復周期時間300S，1.1額定輸出電流(即110%過載)持續(xù)時間59S，重復周期時間300S。(2)過壓/欠壓保護,變頻器過溫保護,使用PTC通過數(shù)字輸入實現(xiàn)電動機過熱保護,接地故障保護,短路保護,I2t電動機過熱保護,閉鎖電動機保護,防止電動機失速.3.2.3變頻器電路圖3-1硬件接線圖MM440變頻器的控制電路由CPU、模擬輸入（AN1、AN2）、模擬輸出（AOUT1、AOUT2）、數(shù)字輸入（DN1-DN6）、繼電器輸出（RL1、RL2、RL3）、操作板等組成，兩個模擬輸入回路也可以作為兩個附加的數(shù)字輸入DIN7和DIN8使用，當模擬輸入作為數(shù)字輸入時，電壓門限制如下：1.75（DC）=OFF、3.70（DC）=ON.端子1、2是變頻器為用戶提供的10V直流穩(wěn)壓電源。當采用模擬電壓信號輸入方式給定頻率時，為提高交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制精度，必須配備一個高精度的直流穩(wěn)壓電源作為模擬電壓信號輸入的直流電源。模擬輸入3、4和10、11端為用戶提供了兩隊模擬電壓輸入端，作為頻率給定信號，經(jīng)變頻器內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并傳輸給CPU來控制系統(tǒng)。數(shù)字輸入5、6、7、8、和16、17端為用戶提供了6個完全可編程的數(shù)字輸入端，數(shù)字信號經(jīng)光電隔離輸入CPU，對電動機進行正反轉(zhuǎn)、正反向電動、固定頻率設定值控制等。端子9和28是24V直流電源端。端子9（24V）在作為數(shù)字輸入使用時也可以用于驅(qū)動模擬輸入，要求端子2和28（0V）必須連在一起。輸入12、13和26、27端為兩對模擬輸出端；輸出18-25端為輸出繼電器的觸頭；輸入14、15端為電動機過熱保護輸入端；輸入29、30端為串行接口RS-485端。圖3-5變頻器端子接線圖3.2.4技術數(shù)據(jù)（1）額定參數(shù)的降格脈沖頻率（2）工作溫度（3）工作地點的海拔高度（4）允許的電源電壓，以最大允許電源電壓的%值表示3.2.5變頻器參數(shù)設置表3-1變頻器參數(shù)設置表參數(shù)號出廠值設置值說明P000312命令源選擇由端子排輸入P070022命令源選擇由端子排輸入P0701117選擇固定頻率P0702117選擇固定頻率P070312ON接通反轉(zhuǎn)，OFF停止P070411ON接通正轉(zhuǎn)，OFF停止P100023選擇固定頻率值設定P1001010設定固定頻率1(HZ)P1002520設定固定頻率2(HZ)P10031050設定固定頻率3(HZ)3.2.6采用變頻調(diào)速的主要優(yōu)點1.減小了靜差度由于采用了有反饋的矢量控制，電動機調(diào)速后的機械特性很“硬”，靜差度可不小于3%。2.具有轉(zhuǎn)矩限制功能下垂特性是指在電動機嚴重過載時，能自動地將電流限制在一定范圍內(nèi)，即使堵轉(zhuǎn)，也能將電流限制住，新系列的變頻器都具有“轉(zhuǎn)矩限制”功能，十分方便。3.“爬行”距離易控制各種變頻器在采用有反饋矢量控制的情況下，一般都具有“零速轉(zhuǎn)矩”，即使工作頻率為0Hz，也有足夠大的轉(zhuǎn)矩，使負載的轉(zhuǎn)速為0r/min從而有效控制了小車的爬行距離，使其不越位。4.節(jié)能效果可觀拖動系統(tǒng)的簡化使附加損失大為減少，采用變頻調(diào)速后，電動機的有效轉(zhuǎn)矩線十分貼近負載的機械特性，進一步提高了電動機的效率。所以，節(jié)能效果是十分可觀的。3.3電動機3.3.1三相異步電動機原理與單相異步電動機相比，三相異步電動機運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應用，其主要缺點是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設置了三相繞組并通過滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動機的起動性能和調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。當向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應電動勢（感應電動勢的方向用右手定則判定）。由于轉(zhuǎn)子導體兩端被短路環(huán)短接，在感應電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導體中將產(chǎn)生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。通過上述分析可以總結(jié)出電動機工作原理為：當電動機的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對稱交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)，并且電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。根據(jù)實際情況，選擇三相異步籠型電機。除塵電機選擇額定功率為1.5KW,清理電機選擇3KW，移動電機選擇2.2KW。3.3.2電動機參數(shù)表3-2電動機參數(shù)型號功率電流效率轉(zhuǎn)動慣量KWHP400V380V%(Kgm2)Y90S-21.523.263.43790.001Y90L-22.234.614.85810.001Y100L-2345.996.31830.003型號功率因數(shù)堵轉(zhuǎn)電流/額定電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩速度（r/min）Y90S-20.8462.72.32840Y90L-20.8562.52.32840Y100L-20.82870Y系列電動機是一般用途的低壓三相籠型異步電動機，它是我國普遍采用的基本系列。Y系列電動機的基本防護等級為IP23、IP44，絕緣等級為B級。該系列電機都具有效率高、節(jié)能、噪聲低、振動小、啟動轉(zhuǎn)矩高可靠性高、安裝維護方便等特點。電動機的功率等級、安裝尺寸、電氣性能均符合國家標準GB775-2000。3.3.3使用范圍

本系列電動機可用于驅(qū)動各種通用機械如壓縮機、通風機、水泵、切削機床、運輸機械及其它機械設備，在礦山、機械工業(yè)、石化工業(yè)、發(fā)工廠等各種工礦企業(yè)中作原動機使用。用以驅(qū)動大轉(zhuǎn)動慣量的鼓風機、磨煤機、軋鋼機、卷揚機、破碎機、皮帶機等機械的電動機應在訂貨時提供有關技術資料，簽定技術協(xié)議，作為電機特殊設計的依據(jù)，以確保電機可靠運行。

電動機正常工作基本條件：

A．海拔不超過1000m；

B．最高環(huán)境空氣溫度不超過去40oC；最低環(huán)境空氣溫度對滾動軸承的電動機為-15oC；對采用滑動軸承的電動機為5oC；對YKS、YRKS系列電動機為5oC；

C．對YKS、YRKS系列電動機，冷卻器入口處冷卻水溫度不超過33oC，最低溫度為5oC；

D．最濕月月平均最高相對濕度為90%，同時該月月平均最低溫度不高于25oC；

E．電源頻率為50HZ±1%；

F．額定電壓變化不大于5%；

G．電動機為連續(xù)工作制S1；3.3.4用電設備負荷計算1.用電設備容量及單臺計算負荷的確定：設備的設備容量PS:(1)指在長期工作制下的電動機的設備容量,是指其銘牌上的額定功率PN(2)成組用電設備的設備容量PSΣ=Σ(3)照明設備容量PS=AW(A建筑物面積W單位容量(4)單臺用電設備的計算負荷PjS1=PS(對于需要計及效率（η）的單臺用電設備，PjS1=PS2．用電設備計算負荷的確定:求出各用電設備的設備容量后,就可以按需要系數(shù)表上的分類方法詳細分若干個組,進行用電設備組的負荷計算。用電設備組的計算負荷的計算公式如下：有功計算負荷：Pjs2=KxPjs2(K無功計算負荷：Qjs2=Pjs2tan視在計算負荷：Sjs2=注：三相線路中單相設備的總?cè)萘坎怀^總?cè)萘康?5%時，單相設備可按三相負荷平衡計算。3．尖峰電流的計算：尖峰電流是指由電動機啟動、電壓波動等原因引起的單臺或多臺用電設備持續(xù)1s~2s的短時最大負荷電流。它與計算電流不同，它比計算電流大得多。計算尖峰電流的目的是選擇熔斷器、整定低壓斷路器、繼電保護裝置、計算電壓波動及檢驗電動機自起動條件等。尖峰電流就是用電設備的起動電流。尖峰電流的計算公式為：IPK=K×其中：IN——額定電流K（鼠籠型電動機取6~7，繞線式電動機取2~2.5，直流電動機取1.7。）4．本設計的負荷計算過程如下：①移動電機PC=Kd×QC=PC×SC=PC/IC=SC/UN=1.486/0.38×尖峰電流的計算：(其中INIPK=Ist=Kst②除塵電機PC=Kd×QC=PC×SC=PC/IC=SC/UN=0.92/0.38×尖峰電流的計算：(其中IN=3.43A)IPK=Ist=Kst③清理電機電機PC=Kd×QC=PC×SC=PC/IC=SC/UN=1.57/0.38×尖峰電流的計算：(其中IN=6.31A)IPK=Ist=Kst3.4光電傳感器3.4.1概述

光電開關是傳感器大家族中的成員，它把發(fā)射端和接收端之間光的強弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達到探測的目的。由于光電開關輸出回路和輸入回路是電隔離的（即電緣絕），所以它可以在許多場合得到應用。

采用集成電路技術和SMT表面安裝工藝而制造的新一代光電開關器件，具有延時、展寬、外同步、抗相互干擾、可靠性高、工作區(qū)域穩(wěn)定和自診斷等智能化功能。這種新穎的光電開關是一種采用脈沖調(diào)制的主動式光電探測系統(tǒng)型電子開關，它所使用的冷光源有紅外光、紅色光、綠色光和藍色光等，可非接觸，無損傷地迅速和控制各種固體、液體、透明體、黑體、柔軟體和煙霧等物質(zhì)的狀態(tài)和動作。

3.4.2光電開關的分類

(1)按檢測方式分

常用光電開關的分類方法：按檢測方式可分為反射式、對射式和鏡面反射式三種類型。對射式檢測距離遠，可檢測半透明物體的密度（透光度）。反射式的工作距離被限定在光束的交點附近，以避免背景影響。鏡面反射式的反射距離較遠，適宜作遠距離檢測，也可檢測透明或半透明物體。

(2)按結(jié)構(gòu)分類

光電開關按結(jié)構(gòu)可分為放大器分離型、放大器內(nèi)藏型和電源內(nèi)藏型三類。

放大器分離型是將放大器與傳感器分離，并采用專用集成電路和混合安裝工藝制成，由于傳感器具有超小型和多品種的特點，而放大器的功能較多。因此，該類型采用端子臺連接方式，并可交、直流電源通用。具有接通和斷開延時功能，可設置亮、音動切換開關，能控制6種輸出狀態(tài)，兼有接點和電平兩種輸出方式。

放大器內(nèi)藏型是將放大器與傳感一體化，采用專用集成電路和表面安裝工藝制成，使用直流電源工作。其響應速度局面（有0.1ms和1ms兩種），能檢測狹小和高速運動的物體。改變電源極性可轉(zhuǎn)換亮、暗動，并可設置自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示燈。兼有電壓和電流兩種輸出方式，能防止相互干擾，在系統(tǒng)安裝中十分方便。

電源內(nèi)藏型是將放大器、傳感器與電源裝置一體化，采用專用集成電路和表面安裝工藝制成。它一般使用交流電源，適用于在生產(chǎn)現(xiàn)場取代接觸式行程開關，可直接用于強電控制電路。3.4.3光電開關工作原理圖3-6所示是反射式光電開關的工作原理框圖。圖中，由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后，由發(fā)光管GL輻射出光脈沖。當被測物體進入受光器作用范圍時，被反射回來的光脈沖進入光敏三極管DU。并在接收電路中將光脈沖解調(diào)為電脈沖信號，再經(jīng)放大器放大和同步選通整形，然后用數(shù)字積分或RC積分方式排除干擾，最后經(jīng)延時（或不延時）觸發(fā)驅(qū)動器輸出光電開關控制信號。

光電開關一般都具有良好的回差特性，因而即使被檢測物在小范圍內(nèi)晃動也不會影響驅(qū)動器的輸出狀態(tài)，從而可使其保持在穩(wěn)定工作區(qū)。同時，自診斷系統(tǒng)還可以顯示受光狀態(tài)和穩(wěn)定工作區(qū)，以隨時監(jiān)視光電開關的工作。 圖3-6各種光電開關光線工作示意圖3.4.4光電開關的特點MGK系列光電開關是現(xiàn)代微電子技術發(fā)展的產(chǎn)物，是HGK系列紅外光電開關的升級換代產(chǎn)品。與以往的光電開關相比具有自己顯著的特點：具有自診斷穩(wěn)定工作區(qū)指示功能，可及時告知工作狀態(tài)是否可靠射式、反射式、鏡面反射式光電開關都有防止相互干擾功能，安裝方便；對ES外同步（外診斷）控制端的進行設置可在運行前預檢光電開關是否正常工作。并可隨時接受計算機或可編程控制器的中斷或檢測指令，外診斷與自診斷的適當組合可使光電開關智能化；響應速度快，高速光電開關的響應速度可達到0.1ms，每分鐘可進行30萬次檢測操作，能檢出高速移動的微小物體；采用專用集成電路和先進的SMT表面安裝工藝，具有很高的可靠性；體積?。ㄗ钚H20×31×12mm）、重量輕，安裝調(diào)試簡單，并具有短路保護功能。3.4.5使用光電開關可用于各種應用場合，圖3所示為光電開關在多種場合的應用例圖。另外，在使用光電開關時，還應注意環(huán)境條件，以使光電開關能夠正?？煽康墓ぷ?。1.避免強光源光電開關在環(huán)境照度較高時，一般都能穩(wěn)定工作。但應回避將傳感器光軸正對太陽光、白熾燈等強光源。在不能改變傳感器（受光器）光軸與強光源的角度時，可在傳感器上方四周加裝遮光板或套上遮光長筒。2.防止相互干擾

MGK系列新型光電開關通常都具有自動防止相互干擾的功能，因而不必擔心相互干擾。然而，HGK系列對射式紅外光電開關在幾組并列靠近安裝時，則應防止鄰組和相互干擾。防止這種干擾最有效的辦法是投光器和受光器交叉設置，超過2組時還拉開組距。當然，使用不同頻率的機種也是一種好辦法。HGK系列反射式光電開關防止相互干擾的有效辦法是拉開間隔。而且檢測距離越遠，間隔也應越大，具體間隔應根據(jù)調(diào)試情況來確定。當然，也可使用不同工作頻率的機種。3.鏡面角度影響當被測物體有光澤或遇到光滑金屬面時，一般反射率都很高，有近似鏡面的作用，這時應將投光器與檢測物體安裝成10～20°的夾角，以使其光軸不垂直于被檢測物體，從而防止誤動作。4.排除背景物影響使用反射式擴散型投、受光器時，有時由于檢出物離背景物較近，光電開關或者背景是光滑等反射率較高的物體而可能會使光電開關不能穩(wěn)定檢測。因此可以改用距離限定型投、受光器，或者采用遠離背景物、拆除背景物、將背景物涂成無光黑色、或設法使背景物粗糙、灰暗等方法加以排除。5.自診斷功能使用

在安裝或使用時，有時可能會由于臺面或背景影響以及使用振動等原因而造成光軸的微小偏移、透鏡沾污、積塵、外部噪聲、環(huán)境溫度超出范圍等問題。這些問題有可能會使光電開關偏離穩(wěn)定工作區(qū)，這時可以利用光電開關的自診斷功能而使其通過STABLITY綠色穩(wěn)定指示燈發(fā)出通知。高壓線、動力線和光電傳感器的配線不應放在同一配線管或用線槽內(nèi)，否則會由于感應而造成光電開關的誤動作或損壞，所以原則上要分別單獨配線。下列場所，一般有可能造成光電開關的誤動作，應盡量避開：(1)灰塵較多的場所；(2)腐蝕性氣體較多的場所；(3)水、油、化學品有可能直接飛濺的場所；(4)戶外或太陽光等有強光直射而無遮光措施的場所。(5)環(huán)境溫度變化超出產(chǎn)品規(guī)定范圍的場所；(6)振動、沖擊大，而未采取避震措施的場所。光電開關型號選擇：MGK-308443.5斷路器低壓斷路器：低壓斷路器又稱自動開關，它是一種既有手動開關作用，又能自動進行失壓、欠壓、過載、和短路保護的電器。它可用來分配電能，不頻繁地啟動異步電動機，對電源線路及電動機等實行保護，當它們發(fā)生嚴重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路，其功能相當于熔斷器式開關與過欠熱繼電器等的組合。而且在分斷故障電流后一般不需要變更零部件，一獲得了廣泛的應用。1)斷路器附件2)微型斷路器：微型斷路器，簡稱MCB，是建筑電氣終端配電裝置中使用最廣泛的一種終端保護電器3)塑殼斷路器：塑殼斷路器能夠自動切斷電流在電流超過跳脫設定后。塑殼指的是用塑料絕緣體來作為裝置的外殼，用來隔離導體之間以及接地金屬部分。塑殼斷路器通常含有熱磁跳脫單元，而大型號的塑殼斷路器會配備固態(tài)跳脫傳感器。4)框架斷路器5)智能型萬能斷路器1.接線方式斷路器的接線方式有板前、板后、插入式、抽屜式，用戶如無特殊要求，均按板前供貨，板前接線是常見的接線方式。(1)板后接線方式：板后接線最大特點是可以在更換或維修斷路器，不必重新接線，只須將前級電源斷開。由于該結(jié)構(gòu)特殊，產(chǎn)品出廠時已按設計要求配置了專用安裝板和安裝螺釘及接線螺釘，需要特別注意的是由于大容量斷路器接觸的可靠性將直接影響斷路器的正常使用，因此安裝時必須引起重視，嚴格按制造廠要求進行安裝。(2)插入式接線：在成套裝置的安裝板上，先安裝一個斷路器的安裝座，安裝座上6個插頭，斷路器的連接板上有6個插座。安裝座的面上有連接板或安裝座后有螺栓，安裝座預先接上電源線和負載線。使用時，將斷路器直接插進安裝座。如果斷路器壞了，只要拔出壞的，換上一只好的即可。它的更換時間比板前，板后接線要短，且方便。由于插、拔需要一定的人力。因此目前我國的插入式產(chǎn)品，其殼架電流限制在最大為400A。從而節(jié)省了維修和更換時間。插入式斷路器在安裝時應檢查斷路器的插頭是否壓緊，并應將斷路器安全緊固，以減少接觸電阻，提高可靠性。(3)抽屜式接線：斷路器的進出抽屜是由搖桿順時針或逆時針轉(zhuǎn)動的，在主回路和二次回路中均采用了插入式結(jié)構(gòu)，省略了固定式所必須的隔離器，做到一機二用，提高了使用的經(jīng)濟性，同時給操作與維護帶來了很大的方便，增加了安全性、可靠性。特別是抽屜座的主回路觸刀座，可與NT型熔斷路器觸刀座通用，這樣在應急狀態(tài)下可直接插入熔斷器供電。由于分勵脫扣器、欠電壓脫扣器，電動操作機構(gòu)和閉鎖電磁鐵具有不同的電壓等級和交流、直流不同的電源，用戶在訂貨時加以說明，同時用戶在選用時不可能用單一的附件，如需兩臺斷路器電氣聯(lián)鎖(當一臺合閘時，另一臺必須分閘)則可選用輔助觸頭和分勵脫扣器或電動操作機構(gòu)，在進行板前和板后接線時一定要把螺釘緊固，以免燒壞斷路器。交流斷路器可以派生為直流電路的保護，但必須注意三點改變：2.過載和短路保護(1)過載長延時保護。采用熱動式(雙金屬元件)作過載長延時保護時，其動作源為I2R，交流的電流有效值與直流的平均值相等，因此不需要任何改制即可使用。但對大電流規(guī)格，采取電流互感器的二次側(cè)電流加熱者，則因互感器無法使用于直流電路而不能使用。如果過載長延時脫扣器是采用全電磁式(液壓式，即油杯式)，則延時脫扣特性要變化，最小動作電流要變大110%—140%，因此，交流全電磁式脫扣器不能用于直流電路(如要用則要重新設計)。(2)短路保護。熱動—電磁型交流斷路器的短路保護是采用磁鐵系統(tǒng)的，它用于經(jīng)濾波后的整流電路（直流)，需將原交流的整定電流值乘上一個1．3的系數(shù)。全電磁型的短路保護與熱動電磁型相同。3.低壓斷路器的選擇本設計中選擇的斷路器是具有過載和短路功能的塑料外殼式自動空氣斷路器，該斷路器又稱裝置式自動開關，選擇這種斷路器后不用再選擇熱繼電器了。(1)過電流脫扣器動作電流的整定——式中，為可靠系數(shù)，對動作時間在0.02s以上的斷路器=1.35。(2)熱脫扣器動作電流的整定——式中，取1.1。移動電機=1.35×33.95=45.83A=1.1×2.27=2.497A故選型號：C65N-D6A/2P②除塵電機=1.35×9.81=13.24A=1.1×1.402=1.542A故選型：C65N-D10A/2P清理電機＝1.35×44.7=60.345A=1.1×2.45=2.695A故選型號為：C65N-D4A/2P圖3-7C65斷路器選型表3.6接觸器交流接觸器是廣泛用作電力的開斷和控制電路。它利用主接點來開閉電路，用輔助接點來執(zhí)行控制指令。主接點一般只有常開接點，而輔助接點常有兩對具有常開和常閉功能的接點，小型的接觸器也經(jīng)常作為中間繼電器配合主電路使用。交流接觸器的接點，由銀鎢合金制成，具有良好的導電性和耐高溫燒蝕性。1．基本組成交流接觸器主要有四部分組成:(1)電磁系統(tǒng),包括吸引線圈、動鐵芯和靜鐵芯；(2)觸頭系統(tǒng),包括三組主觸頭和一至兩組常開、常閉輔助觸頭,它和動鐵芯是連在一起互相聯(lián)動的；(3)滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器都設有滅弧裝置,以便迅速切斷電弧,免于燒壞主觸頭；(4)絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動機構(gòu)、短路環(huán)、接線柱等。2．工作原理當線圈通電時,靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力,將動鐵芯吸合,由于觸頭系統(tǒng)是與動鐵芯聯(lián)動的,因此動鐵芯帶動三條動觸片同時運行,觸點閉合,從而接通電源。當線圈斷電時,吸力消失,動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開,切斷電源。3．使用接法(1)一般三相接觸器一共有8個點，三路輸入，三路輸出，還有是控制點兩個。輸出和輸入是對應的，很容易能看出來。如果要加自鎖的話，則還需要從輸出點的一個端子將線接到控制點上面。(2)首先應該知道交流接觸器的原理。他是用外界電源來加在線圈上，產(chǎn)生電磁場。加電吸合，斷電后接觸點就斷開。知道原理后，你應該弄清楚外加電源的接點，也就是線圈的兩個接點，一般在接觸器的下部，并且各在一邊。其他的幾路輸入和輸出一般在上部，一看就知道。還要注意外加電源的電壓是多少（220V或380V），一般都標得有。并且注意接觸點是常閉還是常開。如果有自鎖控制，根據(jù)原理理一下線路就可以了。4．交流接觸器選型交流接觸器的選用，應根據(jù)負荷的類型和工作參數(shù)合理選用。具體分為以下步驟：(1)．選擇接觸器的類型在電工學上。接觸器是一種用來接通或斷開帶負載的交直流主電路或大容量控制電路的自動化切換器，主要控制對象是電動機，此外也用于其他電力負載，如電熱器，電焊機，照明設備，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。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。通用接觸器可大致分以下兩類。①交流接觸器。主要由電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。常用的是CJ10、CJ12、CJ12B等系列。②直流接觸器，一般用于控制直流電器設備，線圈中通以直流電，直流接觸器的動作原理和結(jié)構(gòu)基本上與交流接觸器是相同的。但現(xiàn)在接觸器的型號都重新劃分了。都是AC系列的了。AC-1類接觸器是用來控制無感或微感電路的.AC--2類接觸器是用來控制繞線式異步電動機的啟動和分斷的.AC-3和AC--4接觸器可用于頻繁控制異步電動機的啟動和分斷2．選擇接觸器的額定參數(shù)根據(jù)被控對象和工作參數(shù)如電壓、電流、功率、頻率及工作制等確定接觸器的額定參數(shù)。(1)接觸器的線圈電壓，一般應低一些為好，這樣對接觸器的絕緣要求可以降低，使用時也較安全。但為了方便和減少設備，常按實際電網(wǎng)電壓選取。(2)電動機的操作頻率不高，如壓縮機、水泵、風機、空調(diào)、沖床等，接觸器額定電流大于負荷額定電流即可。接觸器類型可選用CJl0、CJ20等。(3)對重任務型電機，如機床主電機、升降設備、絞盤、破碎機等，其平均操作頻率超過100次/min，運行于起動、點動、正反向制動、反接制動等狀態(tài)，可選用CJl0Z、CJl2型的接觸器。為了保證電壽命，可使接觸器降容使用。選用時，接觸器額定電流大于電機額定電流。(4)對特重任務電機，如印刷機、鏜床等，操作頻率很高，可達600～12000次/h，經(jīng)常運行于起動、反接制動、反向等狀態(tài)，接觸器大致可按電壽命及起動電流選用，接觸器型號選CJl0Z、CJl2等。(5)交流回路中的電容器投入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中切除時，接觸器選擇應考慮電容器的合閘沖擊電流。一般地，接觸器的額定電流可按電容器的額定電流的1.5倍選取，型號選CJ10、CJ20等。(6)用接觸器對變壓器進行控制時，應考慮浪涌電流的大小。例如交流電弧焊機、電阻焊機等，一般可按變壓器額定電流的2倍選取接觸器，型號選CJl0、CJ20等。(7)對于電熱設備，如電阻爐、電熱器等，負荷的冷態(tài)電阻較小，因此起動電流相應要大一些。選用接觸器時可不用考慮(起動電流)，直接按負荷額定電流選取。型號可選用CJl0、CJ20等。(8)由于氣體放電燈起動電流大、起動時間長，對于照明設備的控制，可按額定電流1.1～1.4倍選取交流接觸器，型號可選CJl0、CJ20等。(9)接觸器額定電流是指接觸器在長期工作下的最大允許電流，持續(xù)時間≤8h，且安裝于敞開的控制板上，如果冷卻條件較差，選用接觸器時，接觸器的額定電流按負荷額定電流的110%～120%選取。對于長時間工作的電機，由于其氧化膜沒有機會得到清除，使接觸電阻增大，導致觸點發(fā)熱超過允許溫升。實際選用時，可將接觸器的額定電流減小30%使用。3．接觸器選擇的有關計算：本設計選用CJ系列交流接觸器。該系列交流接觸器的功能很強大，其輔助設備也是很完備，主要用于交流電動機的起動和控制。具體選擇如下：（1）除塵電機Ic=PN/KUN=1.5kW/1×380=3.95A選型：由于該電動機不是經(jīng)常啟動；也不用使其正、反轉(zhuǎn)工作；它們的功率也是很小。故選擇型號：CJ10—10輔助觸頭數(shù)量:一常分（2）清理電機Ic=PN/KUN=3kW/1×380=7.89A選型：由于該電動機不是經(jīng)常啟動；也不用使其正、反轉(zhuǎn)工作；它們的功率也是很小。故選擇型號：CJ10—10輔助觸頭數(shù)量:一常分3.7繼電器3.7.1熱繼電器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(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點在生產(chǎn)中得到了廣泛應用。1．熱繼電器的主要技術參數(shù)(1)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。(2)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(3)額定頻率：一般而言，其額定頻率按照45~62HZ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(gòu)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，電路符號如3-8圖圖3-8熱繼電器2．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況，如工作環(huán)境、啟動電流、負載性質(zhì)、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0.95~1.05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(diào)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(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)對于正反轉(zhuǎn)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電動機。3．工作原理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電器。電動機在實際運行中，如拖動生產(chǎn)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(zhuǎn)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