電氣控制課程設計-時間繼電器控制的自耦降壓起動裝置.doc

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湖南農(nóng)業(yè)大學工學院 課程設計說明書 課程名稱： 電氣控制課程設計 題目名稱：時間繼電器控制的自耦降壓起動裝置 班 級：2009級 機電 專業(yè) 二 班 姓 名： 江宇 學 號： 200940614316 指導教師： 劉旭紅 評定成績： 教師評語： 指導老師簽名： 年 月 日 成績 評閱 教師 日期 目 錄 1、概述 2 1.1、設備簡介 2 1.2、設備設計要求 2 1.3、設計要求 2 2、工作原理 2 2.1、原理圖 3 2.2、工作原理 4 3、電器元件的選擇 4 3.1、交流接觸器 4 3.2、熱繼電器 4 3.3、時間繼電器 5 3.4、中間繼電器 5 3.5、熔斷器 5 3.6、電阻 6 3.7、按鈕 6 3.8、指示燈 7 4、元器件明細表 8 5、檢查、調(diào)試與安裝 9 6、結(jié)束語 9 參考文獻 10 時間繼電器控制的自耦降壓起動裝置 （工學院 09機電二班 學號：200940614316 學生：江宇 ） 摘 要：自耦降壓起動是常用的減小三相籠型異步電動機起動電流的啟動方法，在空載或輕載起動時常用。本文簡述了用時間繼電器控制的自耦降壓起動裝置的工作原理，并對其元器件作了說明，繪制其工作原理圖。 關鍵詞：時間繼電器、 自耦降壓起動、工作原理 1、概述 1.1、設備簡介 自耦降壓起動是常用的減小三相籠型異步電動機起動電流的啟動方法，在空載或輕載起動時常用。 1.2、設備設計要求 1）． 電動機銘牌數(shù)據(jù)：Y-315S-6，額定功率75KW,額定電壓380V、Δ聯(lián)接，額定電流170.8A,KI =IST / TN =7.0，KST =1.6，KT =2.0，nN =980r/min,cosΦN =0.87. 2）. 起動時，經(jīng)自耦降壓，起動完畢，自耦變壓器退出，電動機全壓運行，通過時間繼電器自動實現(xiàn)。 3）． 電機有相應的保護措施及總停控制； 4）． 系統(tǒng)要求有電源指示、運行指示。 1.3、設計要求 1）． 根據(jù)設計任務書制定控制方案； 2）． 設計電器控制原理圖，說明工作原理； 3）． 計算選擇電器元件，列出元器件明細表； 4）． 設計安裝圖（布置圖、接線圖、互連圖等）； 5）． 安裝調(diào)試說明； 6）． 編寫設計說明書。 2、 工作原理 2.1、時間繼電器控制的自耦降壓起動裝置原理圖 2.2、工作原理 合上電源開關Q，HL1燈亮，表明電源電壓正常。按下起動按鈕SB2,KM1、KT線圈同時通電并自保，將自耦變壓器接入，電動機定子繞組經(jīng)自耦變壓器供電作減壓起動，同時指示燈HL1滅，HL2亮，顯示電動機正作減壓起動。當電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，時間繼電器KT動作，其觸點KT閉合，使KA線圈通電并自保，觸電KA斷開，使KM1線圈斷電釋放；觸點KA斷開,使HL2斷電熄燈；而觸點KA閉合，使KM2線圈通電吸合，將自耦變壓器切除，電動機在額定電壓下正常運轉(zhuǎn)，同時HL3指示燈亮，表明電動機進入正常運轉(zhuǎn)。由于流過的自耦變壓器公共部分電流為一、二次電流之差，因此允許輔助觸點KM2接入。 3、元器件的選擇 根據(jù)對控制元件功能的要求，確定電氣元件的類型。比如，當元件用于通、斷功率較大的主電路時，應選用交流接觸器。若有延時要求，應選用延時繼電器；確定元件承載能力的臨界值及使用壽命。主要是根據(jù)電氣控制的電壓、電流及功 率大小來確定元件的規(guī)格；確定元器件預期的工作環(huán)境及供應情況。如防油、防 塵、貨源等；確定元件在供應時所需的可靠性等；確定用以改善元件失效率用的 老化或其它篩選實驗。采用與可靠性預計相適應的降額系數(shù)等。進行一些必要的計算和校核。 3.1 、交流接觸器的選用 交流接觸器按負荷種類一般分為一類、二類、三類和四類，分別記為AC1\AC2\AC3AC4。一類交流接觸器對應的控制對象是無感或微感負荷，如白熾燈、電阻爐；二類交流接觸器用于繞線式異步電動機的起動和停止；三類交流接觸器的典型用途是鼠籠型異步電動機的運轉(zhuǎn)和運行中斷；四類交流基礎器用于籠型異步電動機的起動、反接制動、反轉(zhuǎn)和點動。 根據(jù)電動機的額定功率為75KW,額定電壓為380V，確定電動機負載的輕重程度為重任務。由于電動機的功率超過20KW，又為籠型異步電動機，所以選用CJ12系列的接觸器。 查手冊，最后選用CJ12F-250/3. 3.2、熱繼電器的選用 熱繼電器主要用于電動機的過載保護。應使熱繼電器的安秒特性位于電動機的過載特性之下，并盡可能接近，以便充分發(fā)揮電動機的過載能力，同時對電動機在短時過載與起動瞬間不受影響。 1）、根據(jù)電動機的起動時間 選取6IN 下具有相應可返回時間的熱繼電器。通常在 6IN 下熱繼電器的可返回時間與動作時間有下列關系： t 1=(0.5~0.7)t2 2)、熱繼電器整定電流范圍的中間值為電動機的額定工作電流。使用時，熱繼電器應調(diào)到該額定值，否則將不能起到保護作用。 選用JR28-200-3B，其整定電流范圍是125~200A 3.3、時間繼電器的選用 時間繼電器選用注意：其線圈或電源的電流種類和電壓等級應與控制電路相同，按控制要求選擇延時方式和觸電方式；校核觸點數(shù)量和容量，若不夠時，可用中間繼電器進行擴展。 時間繼電器新系列產(chǎn)品JS14A\JS20系列半導體時間繼電器、JS14P系列數(shù)字式半導體繼電器等量具有體積小、延時精度高、壽命長、工作穩(wěn)定可靠、安裝方便、觸點輸出容大和產(chǎn)品規(guī)格全等優(yōu)點，廣泛用于電力拖動、順序控制及各種生產(chǎn)過程的自動控制中。 主要是選用作為交流電動機采用降壓起動過程中以電流或時間為函數(shù)自動控制起動電壓的轉(zhuǎn)換。 所以，選用DJ1-A時間繼電器 3.4、中間繼電器的選用 中間繼電器在電氣傳動和控制線路中經(jīng)常作為輔助繼電器使用，以增大被控線路的容量及允許“切斷”容量，選用中間繼電器時應考慮以下的參數(shù)： 1)觸頭容量：觸頭的額定電壓及額定電流應大于控制線路所使用的額定電壓及控制線路的工作電流。 2)觸頭的種類和數(shù)目應滿足控制線路的需要。 3)電磁線圈的電壓等級應與控制線路電源電壓相等。 4)應考慮繼電器使用過程中的操作頻率。 5)應適合使用系統(tǒng)的工作制(長期、間斷、反復工作制) 根據(jù)給定設備的條件，選用中間繼電器D2-52.。 3.5、熔斷器的選用 熔斷器的選擇主要包括熔斷器類型、額定電壓、熔斷器額定電流與熔斷器額定電流的確定。 1） 熔斷器類型與熔斷器電壓的選擇 根據(jù)負載保護特性和短路電流大小、各類熔斷器的適用范圍來選用熔斷器的類型。根據(jù)被保護電路的電壓來決定熔斷器的額定電壓。 2） 熔體與熔斷器額定電流的確定 熔體額定電流的大小與負載大小、負載性質(zhì)有關。對籠型異步電動機其熔斷體的額定電流為、 單臺電動機 INF=(1.5~2.5)INM 自耦降壓起動裝置是在空載或輕載起動時常用的，所以系數(shù)選取1.5。 熔斷器的額定電流大于或等于熔體額定電流。 3） 校核保護特性 對于選定的熔斷器類型級熔體額定電流，還須校核該熔斷器的保護特性曲線是否與保護對象的過載特性有良好的配合，使在整個范圍內(nèi)獲得可靠地保護。同時，熔斷器的極限分斷能力應大于或等于所保護電路可能出現(xiàn)的短路電流值，這樣才能得到可靠地短路保護。 4） 熔斷器上下級的配合 為滿足選擇性保護的要求，應注意熔斷器上下級之間的配合，一般要求上一級熔斷時間至少是下一級的3倍，不然將會發(fā)生越級動作，擴大停電范圍。為此，當上下級采用同一型號的熔斷器時，其電流等級以相差兩級為宜，若上下級所用的熔斷器型號不同，則應根據(jù)保護特性上給出的熔斷時間選取。 產(chǎn)品描述 NGT系列高分斷能力快速熔斷器采用GB13539、IEC60269、VDE0636標準! 適用于交流50Hz，額定電壓交流380/660/800/1000V，額定電流至1000A，作為半導體器件短路故障保護。 技術(shù)參數(shù) 額定電壓：500/750/1000V 分斷能力：50KA功能等級：aR/gR 序號 型號 額定電壓 電流等級 尺寸Dimension(mm) No. Type Rated Voltage(V) Class Rating(A) A B C D E F G H 350 NGT00 380/800 25-125 100 80 50 29 20 9 47.5 2.5 351 NGT1 380/660/1000 100-250 140 110 68 48 26 10.5 48 6 352 NGT2 380/660/1000 200-400 140 110 68 58 32 10.5 58 6 353 NGT3 380/660/1000 355-630 140 110 68 67 38 13.5 67 6 綜合，選用NGT1系列的熔斷器。 3.6、電阻的選用 根據(jù)原理圖可知電阻是接在制動回路里的，因此要選用一個大功率電阻。 3.7、按鈕的選用 顏色 顏色含義 典型應用 紅 急停出現(xiàn)時動作 急停 停止或斷開 1）總停 2）停止一臺或幾臺電動機 3）停止機床的一部分 4）停止循環(huán)（如果操作者在循環(huán)期間按此按鈕，機床在有關循環(huán)完成后停止） 5）斷開開關裝置 6）兼有停止作用的復位 黃 干預 排除反常情況或避免不希望的變化，如當循環(huán)尚未完成，把機床部件返回循環(huán)起點按壓黃色按鈕可以超越預選的其他功能。 綠 啟動或接通 1）總啟動 2）開動一臺或幾臺電動機 3）開動機床的一部分 4）開動輔助功能 5）閉合開關裝置 6）接通控制電路 藍 紅、黃、綠三種顏色未包含的特定含義 1）紅、黃和綠含義未包括的特殊情況，可以用藍色 2）藍色：復位 黑、灰、白 除專用“停止”功能按鈕外，可用于任何功能，如：黑色為點動，白色為控制與工作循環(huán)無直接關系的輔助功能 表一：按鈕顏色及其含義 根據(jù)表格SB1選用紅色，SB2選用綠色。 8、指示燈的選用 顏色 燈亮的含義 說明 典型應用 紅 危險或報警 警報潛在危險或要求立刻行動的情況 1） 潤滑系統(tǒng)壓力出現(xiàn)故障 2） 溫度超過規(guī)定（安全）極限 3） 命令立即停止機床（如因為過載） 4） 主要設備因保護器件動作而停止 5） 出現(xiàn)容易接觸的帶電或運動部件 的危險 黃 警告 情況發(fā)生變化或即將發(fā)生變化 1） 溫度（或壓力）不正常 2） 出現(xiàn)短時的有限過載 3） 自動循環(huán)正在運行 綠 安全 表示安全，授權(quán)開始工作，表示無障礙 1） 冷卻液循環(huán)正常 2） 機床準備就緒可以工作，所有必須的輔助工作完畢，各種機構(gòu)處于起動狀態(tài)，液壓或電動發(fā)電機輸出電壓在額定范圍內(nèi)等 3） 循環(huán)完畢，機床準備重新起動 藍 按情況需要賦予的特定含義 上述紅、黃、綠三色未包括的任何特定含義都可由藍表示 1） 遙控指示 2） 選著開關處于“整定狀態(tài)” 3） 裝置處于“正向”狀態(tài) 4） 刀架或裝置微量進給 白 未賦予特定含義 使用紅、綠、黃三色存在問題時，可以用白色，如作證明用 1） 開關電源接通 2） 正在選擇速度或轉(zhuǎn)向 3） 與工作循環(huán)無關的輔助設備正在工作 表二：指示燈的顏色及其含義 由原理圖可以知道，HL1為電源指示燈，HL2為減壓起動指示燈，HL3為正常運轉(zhuǎn)指示燈。所以HL1選用綠色，HL2選用藍色，HL3選用綠色。 4、元器件明細表 名稱 編號 型號 數(shù)量 備注 電動機 Y-315s-6 1 額定電壓380V 額定功率75KW 額定轉(zhuǎn)速980r/min 空氣開關 Q1 DZ-250 1 三相 380V 250A 熔斷器 FU NGT1 2 380V 電流等級100^250A 交流接觸器 KM CJ12F-250/3 2 380V 250A 熱繼電器 KR JR28-200-3B 1 整定電流范圍是 125^200A 時間繼電器 KT DJ1-A 1 (0.5~5s 380V 250A) 按鈕 SB1 紅色 1 急停 SB2 綠色 1 起動按鈕 指示燈 HL1 綠燈 1 電源指示燈 HL2 藍色 1 減壓起動指示燈 HL3 綠色 1 正常運轉(zhuǎn)指示燈 電阻 R 1 能耗制動 表三:元器件明細表 5、檢查、調(diào)試和安裝 電氣控制裝置安裝完成之后，在投入運行前，為了確保安全和可靠工作，必須進行認真細致的檢查、試驗與調(diào)整。主要步驟： 1)． 檢查接線圖 在配線前，根據(jù)原理圖，自習檢查接線圖是否準確無誤，特別要注意線路標號與接線板觸點標號是否一致。 2)． 檢查電器元件 對照電器元件明細表逐個檢查所裝電器元件的型號、規(guī)格是否相符，產(chǎn)品是否完好無損，特別要注意線圈額定電壓是否與工作電壓相等。 3)． 檢查接線是否正確 對照接線圖與電氣控制電路圖認真檢查線路是否正確。為判斷導線是否有短線或接觸是否良好，可借助萬用表上的歐姆檔在斷電情況下進行。 4)． 進行絕緣試驗 為了確保絕緣可靠，必須進行絕緣試驗。 5)． 檢查、調(diào)整電路動作的準確性 在上述檢查通過后，就可通電檢查電路動作情況，通電檢查可按控制環(huán)節(jié)一部分一部分進行。注意觀察各電器的動作順序是否正確，指示裝置指示是否正常，在各部分電路完全正確的基礎上才可進行整個電路的系統(tǒng)檢查，在這個過程中常伴有一些電器元件的調(diào)整，直至全部符合工藝和設計要求，這時控制系統(tǒng)的設計和安裝工作才算全部完成。 6、結(jié)束語 在本次課程設計的實踐環(huán)節(jié)中，我深刻地理解和掌握了電器控制的理論知識，參閱了一些的電器控制的書籍資料，使得課程設計的方案和數(shù)據(jù)更為翔實和準確，力求科學嚴謹，使本次的時間繼電器控制的自耦降壓起動裝置的課程設計精益求精。 經(jīng)歷一周的方案設計、比較、論證、探討等步驟，經(jīng)過不懈的努力和反復的驗證，積聚了同組同學的一致討論并通過，終于成功地完成了本次課程設計。但是，由于學識淺薄和資歷膚淺，對待解決問題還不成熟，望老師不吝糾正，深感謝意！ 參考文獻 [1] 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].3版.北京：高等教育出版社，2005. [2] 趙明.工廠電氣控制設備[M].2版.機械工業(yè)出版社，1996. [3] 方承遠.工廠電氣控制技術(shù).機械工業(yè)出版社，1992. [4] 成大先.機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2002.