后動作優(yōu)先設(shè)備控制電路設(shè)計 課程設(shè)計

1、<p>　　后動作優(yōu)先設(shè)備控制電路設(shè)計 </p><p>　　摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝的不斷改進，特別是計算機技術(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。在控制對象上主要是對電機的控制。本次設(shè)計任務(wù)是在多臺相同設(shè)備中，當有一臺設(shè)備工作，而要啟動另外一臺設(shè)備，但要求先前工作的設(shè)備停止工作，這就需要用到后動作優(yōu)先控制電路。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

2、自動停止，本次設(shè)計時添加了互鎖環(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(shè)計遵守簡便，完整和功能完善的基本原則。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電氣控制技術(shù)，后啟動優(yōu)先，停車，過載，互鎖，熱繼電器，熔斷器。</p><p><b>　

3、　引言</b></p><p>　　伴隨著電氣控制技術(shù)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(luò)化自動控制系統(tǒng)。近來國內(nèi)外的控制大都以PLC實現(xiàn)控制，此次的設(shè)計的題目網(wǎng)絡(luò)上也有相應(yīng)對應(yīng)，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(shè)計的。 </p><p&

4、gt;<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　一 設(shè)計方案介紹············&#

5、183;····································

6、··············4</p><p>　　1.1 設(shè)計題目及要求·················

7、;····································

8、83;·······4</p><p>　　1.2設(shè)計分析························

9、····································

10、3;······4</p><p>　　1.3設(shè)計方案概述·························

11、;····································

12、83;·4</p><p>　　二 元器件的選擇與配置·····························&

13、#183;··························6</p><p>　　2.1元器件配置清單····&

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

15、;····················6</p><p>　　2.2電機的選擇···········&

16、#183;····································

17、;·················6</p><p>　　2.3熔斷器的選擇··············

18、····································

19、3;············6</p><p>　　2.4熱繼電器的選擇··················

20、3;····································&#

21、183;·····8</p><p>　　2.5主線路線、控制線路及地線的線徑選擇·······················

22、3;·················9</p><p>　　2.6接觸器的選擇··············

23、;····································

24、83;···········10</p><p>　　2.7刀開關(guān)的選擇···················

25、83;····································&

26、#183;·····10</p><p>　　2.8按鈕的選擇·························&#

27、183;····································

28、··11</p><p>　　三 設(shè)計方案與原理·····························

29、;······························12</p><p>　　3.1方案一·&#

30、183;····································

31、······························12</p><p>　　3.2方案二·

32、83;····································&

33、#183;·····························14</p><p>　　四 調(diào)試··

34、;····································

35、83;······························16</p><p>　　五 總結(jié)·&

36、#183;····································

37、;·······························16</p><p>　　致謝·

38、····································

39、3;···································16</p

40、><p>　　參考文獻·································&

41、#183;···································17<

42、;/p><p><b>　　一 設(shè)計方案介紹</b></p><p>　　1.1 課程設(shè)計題目及設(shè)計要求：</p><p>　　設(shè)備主電路有三臺電機構(gòu)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(yīng)啟動按鈕下的電機工作。</p>

43、;<p>　　設(shè)計要求：設(shè)計相應(yīng)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)電機的過載保護。畫出控制連接圖，分析其工作原理；撰寫設(shè)計報告、調(diào)試報告、設(shè)計心得。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計分析</b></p><p>　　由于電機的功率不是太高所以在設(shè)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(shè)計要求并未說明同一時間段電機工

44、作的臺數(shù)，那么本次設(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)計互鎖來達到電機的后啟動優(yōu)先。</p><p>　　1.3設(shè)計方案的概述</p><p>　　其實

45、一開始我們毫無頭緒，只是一再的對設(shè)計的要求琢磨，反復(fù)看設(shè)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(shè)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。</p><p&

46、gt;　　圖1 方案一的設(shè)計流程圖 圖 2 方案二的設(shè)計流程圖</p><p>　　二 單元電路的介紹</p><p>　　2.1 元件配置清單</p><p>　　2.2 電機的選擇</p><p>　　圖3 本次設(shè)計中M1、M2電機采用Y132S1—2型號，M3電機采用Y100L—2型號?！?】</p>

47、<p>　　其主要基本數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　額定功率：5.5KW 額定功率：3.0KW </p><p>　　滿載時：電流：11.1A 滿載時：電流：6.4A</p><p>　　轉(zhuǎn)速：2900r/min

48、 轉(zhuǎn)速：2880r/min</p><p>　　效率：85.5% 效率：82%</p><p>　　功率因數(shù)：0.88 功率因數(shù)：0.87</p><p>　　堵轉(zhuǎn)電流（額定電流）：7.0A 堵轉(zhuǎn)電流（額定電流）：7.0A</p>&l

49、t;p>　　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</p><p>　　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</p><p>　　質(zhì)量：64kg 質(zhì)量：33kg【2】</p><p>　　2.3 熔斷器的選擇&

50、lt;/p><p>　　熔斷器是低壓配電網(wǎng)絡(luò)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(yīng)串聯(lián)在被保護的電路中。正常情況下，熔斷器的熔體相當于一段導(dǎo)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(shè)備的作用。 </p><p>　　熔斷器的主要技術(shù)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

51、: 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(yù)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(guān)系曲線，如右圖所示。</p><p><b>　　【1】</b></p><p>　　圖4 RC1A系列瓷插式熔斷器 </p><p>　　圖5

52、 熔斷器的結(jié)構(gòu)：1-熔絲 2-動觸頭 3-瓷蓋 4-空腔 5-靜觸頭 6-瓷座 </p><p><b>　　熔體額定電流的選用</b></p><p>　?。?）對照明和電熱等的短路保護，熔體的額定電流應(yīng)等于或稍大于負載的額定電流。</p><p>　?。?）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(yīng)有：</

53、p><p>　　IRN ≥(1.5～2.5)IN </p><p>　?。?)對多臺電動機的短路保護，應(yīng)有： </p><p>　　IRN ≥(1.5～2.5)INmax +∑IN </p><p>　　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RC1A—30，其

54、額定電流為30A【3】</p><p>　　2.4 熱繼電器的選擇</p><p>　　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。</p><p>　　圖6 熱繼電器實物圖</p><p>　　熱繼電器是

55、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(yīng)用。</p><p>　　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。</p><p>　　額

56、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</p><p>　　額定頻率：一般而言，其額定頻率按照45~62HZ設(shè)計。</p><p>　　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。</p><p>　　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

57、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，</p><p><b>　　【5】</b></p><p>　　圖7 熱繼電器符號圖</p><p&g

58、t;　　熱繼電器是用于電動機或其它電氣設(shè)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，嚴重時甚至?xí)闺妱訖C繞組燒毀

59、。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(yīng)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。</p><p>　　熱繼電器的選擇方法：</p><p>　　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。</p><p>　?。?）、原則上

60、應(yīng)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(yīng)不受影響(不動作)。</p><p>　?。?）、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。</p>

61、;<p>　?。?）、當熱繼電器用于保護反復(fù)短時工作制的電動機時，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)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。</p><p>　　（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(yīng)使用埋入電動機繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來保護。</p><p>　　所以熱元件的整定電流為電機額定電流的0.

62、95～1.05倍，IRN=（0.95～1.05）×28=26.6～29.4A，則熱繼電器選擇JR36—63（20—32A）。</p><p>　　2.5 主線路線、控制線路及地線的線徑選擇</p><p>　　確定導(dǎo)線截面積的基本原則應(yīng)保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，導(dǎo)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

63、，按導(dǎo)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 Ic≤Ial。                              

64、60;      </p><p>　　保護線（PE線）截面的選擇 </p><p>　?。?）當Sφ≤16mm2時，SPE≥Sφ     </p><p>　?。?）當16mm2＜Sφ≤35mm2時 SPE≥16mm2    

65、0;                              </p><p>　?。?) 當Sφ≥35mm2時 SPE≥0.5Sφ&

66、#160;                            </p><p>　　保護中性線（PEN線）截面的選擇，因為PEN線具有PE線和

67、N線的雙重功能，所以選擇截面時按其中的最大值選取。</p><p>　　由此可得本次設(shè)計的截面的選擇，當環(huán)境溫度為30℃時，敷設(shè)銅芯橡膠線BX—500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=6mm</p><p>　　N線截面的選擇按A0≥0.

68、5Ay，選A0=3mm【4】</p><p>　　2.6 接觸器的選擇</p><p>　　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，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

69、?！?】</p><p><b>　　【10】</b></p><p>　　圖8 接觸器實物圖</p><p>　　在電工學(xué)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(shè)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

70、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。</p><p>　　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。</p><p>　　控制電機時，可按下列經(jīng)驗公式計算：Ic=（Pn×10^3）/（K×Un），K=（1～1.4）計算約等于39A，則接觸器選擇的型號是

71、CJ10-40</p><p><b>　　2.7刀開關(guān)的選擇</b></p><p>　　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(guān)（手柄操作式單級開關(guān)）示意圖。</p><p><b>　　【7】</b></p><p>　　圖9 三級

72、單頭式刀開關(guān)</p><p>　　本次設(shè)計用的是開啟式負荷開關(guān)HK1系列，開啟式負荷開關(guān)具有結(jié)構(gòu)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(guān)。</p><p>　　所用HK1開啟式負荷開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　額定電流：60A，額定電壓：380V。</p>&

73、lt;p>　　2.8 按鈕的選擇</p><p>　　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?。?，從而達到控制電動機或其他電氣設(shè)備運行目的的一種開關(guān)。</p><p>　　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(shè)備的運行。</p><p>　　選用按鈕的型號：LA

74、10—3H（保護式）</p><p><b>　　【9】</b></p><p>　　圖10 按鈕的工作原理示意圖</p><p>　　三 設(shè)計方案與原理</p><p><b>　　3.1 方案一</b></p><p>　　圖11 方案一總電路</p>

75、<p><b>　　線路工作過程如下：</b></p><p><b>　?。?）起動</b></p><p>　　KM1自鎖觸頭閉合；</p><p>　　按下SB1→KM1線圈得電KM1主觸頭閉合→電動機M1起動；</p><p>　　KM1常閉觸頭斷開→保證KM2、KM3線圈無

76、電</p><p>　　KM2自鎖觸頭閉合；</p><p>　　按下SB2→KM2線圈得電KM2主觸頭閉合→電動機M2起動；</p><p>　　KM2常閉觸頭斷開→KM1線圈失電，主觸頭斷開，電機M1停車。</p><p>　　KM3自鎖觸頭閉合；</p><p>　　按下SB3→KM3線圈得電KM3主觸頭閉合

77、→電機M3起動；</p><p>　　KM3常閉觸頭斷開→KM2線圈失電，主觸頭斷開，電機M2停車。</p><p>　　再按任意起動按鈕都將遵循上述線路的過程動作。</p><p>　　若按下SB則所運行的電機停止運行。</p><p>　?。?）保護裝置的運行</p><p>　　若主電路發(fā)生短路則電流會超過熔斷器

78、的熔斷閾值，那么熔絲就會熔斷，這樣便起到了短路保護。如果電機發(fā)生過載狀況，那么熱繼電器的線路中所增加的電流流過發(fā)熱元件熱量使檢測元件受熱彎曲，進而推動機構(gòu)動作而使該過載電機停車。</p><p><b>　　3.2 方案二</b></p><p>　　圖12 方案二的控制電路圖</p><p>　　（1）線路過程的如下：</p>

79、;<p>　　再按任意起動按鈕都將遵循上述線路的過程動作。</p><p>　　若按下SB則所運行的電機停止運行。</p><p>　　（2）保護裝置運行如上</p><p><b>　　四 調(diào)試</b></p><p>　　由于本次課程設(shè)計所用的某些器件實驗室無法提供，所以也就沒有調(diào)試這一環(huán)節(jié)。<

80、/p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　兩周的課程設(shè)計即將結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。 本次課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實

81、踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。通過本次課程設(shè)計加深了我對電氣控制技術(shù)的理解，并對電氣控制系統(tǒng)設(shè)計有了基本的了解。以前學(xué)的幾門有關(guān)的課程讓我感到枯燥無味，然而這次的課程設(shè)計讓我重新翻開了那幾本書，讓我主動的尋求我所需要的知識點，這種學(xué)習(xí)方法起到了事半功倍的效果，學(xué)到了跟多知識，理解的也更加透徹了，感到理工的學(xué)習(xí)也可以是如此的輕松與快樂，顛覆了我以前的看法，讓我懂得了如何自主學(xué)習(xí)。</p><p

82、><b>　　致謝</b></p><p>　　在此，首先要感謝我的母校：皖西學(xué)院，沒有她，也就沒有參加這次課程設(shè)計的機會，也就沒有這樣一個鍛煉自己的平臺，也就沒有這段美好的經(jīng)歷；然后要感謝我的父母，這三年來是你們在我身后默默的付出與支持。最后要感謝我的指導(dǎo)老師張斌老師，你嚴謹細致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)中的榜樣；你循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；同時也要感謝對我?guī)?/p>

83、助過的同學(xué)們，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)友誼的偉大。由于本人的設(shè)計能力有限，在設(shè)計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評與指正，本人將萬分感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】熊幸明主編的《電氣控制與PLC》—北京：機械工業(yè)出版社，2011.1/第26頁</p><p

84、>　　【2】陳伯時主編的《電力拖動自動控制系統(tǒng)》—北京：機械工業(yè)出版社，2003.7/第28頁</p><p>　　【3】劉介才主編的《工廠供電》—北京：機械工業(yè)出版社，2009.12/第206頁</p><p>　　【4】劉介才主編的《工廠供電》—北京：機械工業(yè)出版社，2009.12/第182頁</p><p>　　【5】熊幸明主編的《電氣控制與PLC》—北

85、京：機械工業(yè)出版社，2011.1/第21頁</p><p>　　【6】熊幸明主編的《電氣控制與PLC》—北京：機械工業(yè)出版社，2011.1/第13頁</p><p>　　【7】熊幸明主編的《電氣控制與PLC》—北京：機械工業(yè)出版社，2011.1/第33頁</p><p>　　【8】熊幸明主編的《電氣控制與PLC》—北京：機械工業(yè)出版社，2011.1/第367附錄&l