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课设
长沙学院
课程设计说明书
题目
小型冷库的电气控制
系(部)
电信系
专业(班级)
电气控制及其自动化
姓名
学号
指导教师
起止日期
2014.12.1—2014.12.14
电气控制技术课程设计任务书
系(部):
电子信息与电气工程专业:
电气工程及其自动化指导教师:
张丹
课题名称
小型冷库的电气控制
设计内容及要求
某小型冷库配有22KW压缩式制冷机一台,采用水冷式冷凝器,相应配有冷却水泵一台和玻璃钢冷却塔一座。
水泵电动机功率为4KW,冷却塔风机电动机功率为1.1KW。
三台电动机单向连续运转;冷库内温度应在要求的上限与下限之间变化;应有温度指示;三台电动机停止与运行有指示装置;具有完善的联锁和保护、报警装置。
设计工作量
1、设计电气原理图。
2、选择电气元件,制订元件目录表。
3、设计电控柜安装布置图和控制台面板布置图。
4、设计电控柜安装接线图和控制台面板安装接线图。
5、列出参考资料目录。
6、编写设计说明和使用说明书,写出设计小结。
进度安排
起止日期(或时间量)
设计内容(或预期目标)
备注
第1~2天
收集材料,方案论证
第3~4天
电气原理图的设计,元器件选型和计算,制订元件目录表
第5~6天
设计电控柜安装布置图和控制台面板布置图
第7~8天
设计电控柜安装接线图和控制台面板安装接线图
第9~10天
编写设计说明和使用说明书
教研室
意见
年月日
系(部)主管领导意见
年月日
长沙学院课程设计鉴定表
姓名
学号
专业
电气工程及其自动化
班级
设计题目
小型冷库的电气控制
指导教师
指导教师意见:
评定等级:
教师签名:
日期:
答辩小组意见:
评定等级:
答辩小组长签名:
日期:
教研室意见:
教研室主任签名:
日期:
系(部)意见:
系主任签名:
日期:
说明
课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五类;
目录
一.发展背景以及技术要求5
二.电气控制原理图7
三.元器件的规格与选型9
3.1电动机的选择9
3.2断路器的选择9
3.3继电器的选择10
3.4接触器的选择11
3.5按钮、开关的选择11
3.6熔断器选择12
3.7其他13
四.电气控制元器件的布局图及接线图14
五.设计心得与总结16
六.参考文献17
第一章.发展背景以及技术要求
由于科学技术的不断发展、生产工艺的不断改进,特别是计算机技术的应用,新型控制策略的出现,不断改变着电气控制技术的面貌。
在控制方法上,从手动控制发展到自动控制;在控制功能上,从简单控制发展到智能化控制;在操作上,从笨重发展到信息化处理;在控制原理上,从单一的有触头硬接线继电器逻辑控制系统发展到以微处理器或微计算机为中心的网络化自动控制系统。
现代电气控制技术综合应用了计算机技术、微电子技术、检测技术、自动控制技术、智能技术、通信技术、网络技术等先进的科学技术成果。
2012年是我国“十二五”规划的开局之年,我国正处于工业转型升级的关键时期,目前国际控制市场也有一定好转。
在这种形势下,战略性新兴产业的培养发展和数控机床专项“十二五”计划的实施,为我国机床工具行业发展提供了新的机遇,也提出了更大挑战,只要我们充分利用国内外有利条件,牢牢把握科学发展观这个主题,抓住转变经济发展方式这条主线,做好行业和企业的发展规划,加快产业结构和产品结构调整,坚持自主创新,坚持对外开放,大力促进改革,机床工具行业一定会再迈上一个新的台阶,在新的一年,行业面貌也会有一个新的变化。
小型冷库在生活中应用越来越广泛,其控制技术取得了很大的进步。
国家正大力推广新技术的应用,为了配合学生学习掌握一定的电气控制知识,设计以电气控制为核心的冷库模拟装置,较好地把制冷技术与先进控制技术结合起来,电气控制技术是以各类电动机为动力的传动装置与系统为对象,以实现生产过程自动化的控制技术。
电气控制系统是其中的主干部分,在国民经济各行业中的许多部门得到广泛应用,是实现工业生产自动化的重要技术手段。
本装置采用电气控制技术,有手动与自动启动模式,可以故障及顺序启动报警,给学生在制冷装置的电路设计方面提供了学习平台。
随着制冷技术在人们生活中的应用越来越普遍,其中小型冷库在商品流通和储存中起到了重要作用。
因此,学习冷库的相关知识是从事制冷专业技术人员的重要内容。
一直以来,冷库在制冷系统方面的变化并不大,但在控制技术方面却取得了很大的进步,已由传统的继电器控制像程序化,数字化方向发展。
当前,我国正大力发展职业技能教育,积极推广新技术、新技能在生产、生活中的应用。
设计要求:
某小型冷库配有22KW压缩式制冷机一台,采用水冷式冷凝器,相应配有冷却水泵一台和玻璃钢冷却塔一座。
水泵电动机功率为4KW,冷却塔风机电动机功率为1.1KW。
三台电动机单向连续运转;冷库内温度应在要求的上限与下限之间变化;应有温度指示;三台电动机停止与运行有指示装置;具有完善的联锁和保护、报警装置。
此制冷系统虽然能体现制冷的原理,但选择的设备比较简单,还不能全面满足教学的要求,流程设计上也有待改进的地方;在控制系统中,故障报警还是不够完善,还需在运行中进行试验总结。
第二章.电气控制步骤
设计原理:
本小型冷库电气控制设计中需先明确各电机启动顺序,先启动冷水泵、水塔风机,然后启动压缩机。
这个设计采用三相电380V实行电力驱动,利用接触器、继电器、按钮开关等电气元件进行控制,可分为手动和自动控制方式。
在电气控制过程中,如果电机启动的顺序或电路运行中途有出入就会有故障报警,每个电动机的运行与停止都会有指示灯的指示。
还有,高低温之间的上下线控制,当温度过高或者过低时,冷库电机就会自动运行进行制冷处理,以维持冷库的中间温度。
在控制电路图中合上断路器开关QF,送进三相电,把转换开关SA打到自动档位置,按下SB2,KM1线圈得电,常开触头KM1闭合,实现KM1自锁,KM1主触头闭合,冷却水泵M1得电开始运转。
同时KA1线圈得电,为压缩机M3启动做好准备。
信号灯部分,由于KA1常开触头闭合,冷却水泵M1监测绿色信号灯HL2变亮,表示M1已正常运行。
按下SB4,KM2线圈得电,常开触头KM2闭合,实现KM2自锁,KM2主触头闭合,水塔风机M2得电开始运转。
同时KA2线圈得电,为压缩机M3启动做好准备。
信号灯部分,由于KA2常开触头闭合,水塔风机M2监测绿色信号灯HL4变亮,表示M2已正常运行。
此时KM3线圈得电,KM3主触头闭合,压缩机M3得电开始运转。
信号灯部分,由于KM3常开触头闭合,压缩机M3监测绿色信号灯HL6变亮,表示M3已正常运行。
从而实现了手动控制制冷。
把转换开关SA打到自动档位置,电机M1、M2启动和手动一样,只是它能实现温度自动控制,当温度控制器检测到温度达到上限时,上限中高与中之间的继电器触头闭合从而KA4线圈得电,KA4常开触头闭合,KA4实现自锁,从而控制KM3的KA4常开触头闭合,继而KM3线圈得电,KM3主触头闭合,压缩机M3得电开始运转,开始制冷。
当温度下降到下限值时,下限中中与低间的继电器触头闭合从而KA5线圈得电,其常开触头KM5断开,从而KA4线圈失电,控制KM3的常开触头断开,继而KM3线圈失电,KM3主触头断开,压缩机M3停止运行,停止制冷,从而实现了温度在上限与下限之间的自动控制。
第三章.元器件的规格与选型
3.1电动机的选择
根据设计的要求以及题目中的已知有P1=4KW,P2=1.1KW,P3=22KW,P1为水泵电机,P2为水塔风机,P3为压缩机。
图中的三相电动机均走在三根火线上,故电压选取380V。
选取P1型号为Y90L-6,选取P2型号为Y160M-8级,选取P3型号为Y2-200L2-6。
3.2断路器的选择
断路器的主要技术参数有:
额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型及其整定电流范围、分断能力、动作时间等。
在此电路原理图中,断路器用来起保护电路,防止其他元器件因电流过高而烧坏。
电流过大。
断路器就会自动断开,起到保护电路的作用。
根据P=0.9UIcosa公式可知,在这里选择DZ15-40/3910。
3.3继电器的选择
根据实际所需要的负载性质、负载量值的大小,选用合适的继电器产品尤为重要。
在小型控制系统中,由于机械作用,如振动、冲击、碰撞等应力作用要素;激励线圈输入参量,如电磁干扰等;触点输出(换接电路)参量,如电机负载、接触器线圈负载、阻性负载等等因素的影响,宜选用平衡衔铁机构的小型中间继电器。
故在此选用J27-22。
热继电器的选择
热继电器选型应等于或大于电动机的额定电流;热继电器的额定电流=(0.95-1.05)倍的电动机额定电流,对过载能力较差的电动机可选得更小些,其热继电器的额定电流应大于或等于热元件的额定整定电流值;对于电动机回路,热继电器的整定电流应等于电动机的额定电流;当热继电器周围的环境温度不为35℃时,应整定为:
(95-T)/60的商开平方T:
环境温度。
对于工作时间较短、停歇时间长的电动机,如机床的刀架或工作台的快速移动,以及虽长期工作但过载可能性很小的电动机如排风扇等,可以不设过载保护,除此以外,一般电动机都应考虑过载保护。
热继电器有两相式、三相式及三相带断相保护等形式。
在重要场合或容量较大的电动机,可选用半导体温度继电器来进行过载保护。
据上所述,此电路中选择的热继电器型号为JR20。
速度继电器的选择速度继电器这里选择JY-1,220V
3.4接触器的选择
接触器的额定电流或额定功率随使用场合及控制对象的不同、操作条件与工作繁重程度不同而变化。
接触器分直流和交流接触器两大类,交流接触器主要有CJ0及CJ10系列,直流接触器多用CZ0系列。
按规定,在接触器线圈已发热稳定时,加上85%的额定电压,衔铁应可靠地吸合;反之,如果工作中电网电压过低或者突然消失,衔铁亦应可靠地释放。
如某负载是380V的三相异步电动机,则应选380V的交流接触器。
额定电压和额定电流按以下公式选择
Ulmn—接触器的额定电压;Ucn—负载的额定线电压;Ilnm—接触器的额定电流;In—接触器的主触头的电流;Pmn—电动机的功率;Umn—电动机的额定线电压;K—经验参数。
这里取,Pmn=22KW,Ucn=380V,故KM1、KM2、KM3额定电流应大于54.72A,额定电压都取380V,线圈电压为220V。
鉴于此KM1、KM2、KM3选CJ20-63P型号。
3.5按钮、开关的选择
通常用来短时接通或断开小电流控制电路的一种主令电器。
选用依据主要是根据需要的触头对数、动作要求、结构形式、颜色以及是否需要带指示灯等要求。
目前,按钮产品有多种结构形式,多种触头组合以及多种颜色,供不同使用条件选用。
本控制电路中起动按钮选绿色,停止按钮选红色。
在此选择HZ10-10型号。
手动开关选择为LW5-15/5.5Q1.7型号
3.6熔断器选择
熔断器主要对电气设备起短路瞬时保护作用。
其主要类型有:
插入式、螺旋式、填料封闭管式等。
熔断器选择的主要内容是按类型、额定电压、熔断器额定电流等级与熔体额定电流。
熔断器的选择方法为;根据电路的特点及参数求出熔体电流,再根据熔体电流大小选择熔断器的额定电流来确定其规格型号。
对负载电流较为平稳的电气设备如照明、信号、电热电路可直接按负载额定电流来选取。
对具有冲击电流的电气设备如电动机,熔体额定电流可按下式计算值选取:
单台电机长期工作
多台电机长期共用一个熔断器保护
式中INmax——为容量最大一台电动机的额定电流;
∑IN——是除容量最大电动机之外,其余电动机额定电流之和。
综上所述,根据负载额定电流及负载电动机的特性,RL14-20型号比较合适。
3.7其他
控制电路中的蜂鸣器、速度继电器、温度控制器等均接在两相电路上,故都选择220V的电压参数等等。
在根据颜色及题目设计要求选取合适的运行停止指示灯。
第四章.电气控制元器件的布局图及接线图
布局接线图解说如下:
布局接线图中的标号均与原理图中的标号一致,从上往下依次布置为断路器QF、熔断器FU、接触器KM、热继电器FR、中间继电器KA、速度继电器KS、手自动开关SA、蜂鸣器HA、变压器、温度控制器XCT、端子排XT等均布置在左侧内部,外侧右部分别为按钮开关SB、指示灯HL。
图中接线均按标号来接,当通过电机或连接开关与指示灯时,均有通过端子排连接,图上标号均有显示。
连接线中实现表示连接在一起,虚线表示走线走在一起,不代表短路等等。
小型冷库电气控制接线标号图
第五章.设计心得与总结
在这次电气控制的小型冷库设计中,我不仅学习到了专业知识,更重要的是收获了经验与体会,这些使我一生受用不尽。
手脚勤快,热心帮助他人。
不管是不是自己的份内之事,都应该用心去完成,也许自己累点,但你会收获很多,无论是知识与经验还是别人的称赞与认可;多学多问,学会他人技能。
学问学问,无问不成学。
知识和经验的收获可以说与勤学好问是成正比的,要记住知识总是垂青那些善于提问的人;善于思考,真正消化知识。
有知到识,永远不是那么简单的事,当你真正学会去思考时,他人的知识才能变成你自己的东西;前人铺路,后人修路。
墨守陈规永远不会有新的建树,前人的道路固然重要,但是学会另辟蹊径更为重要;独立而不孤立。
学会独立思考,独立实验,但要记住与他人的交流也是非常重要的,实验和实验事永远不是你自己的;实事求是做实验。
不骗自己更不要骗他人;认真仔细地做好实验纪录。
不要当你真正用到它时才知它的重要所在。
课程设计的时间快而又短暂,不知不觉时间很快就过去了。
但是在短暂的时间中我却学习到了很多有用的知识,同时也非常感觉给予帮助的同学和老师。
第七章.参考文献
1.熊幸明主编,《工厂电气控制技术》.清华大学出版社,2005.10
2.方承远主编,《工厂电气控制技术》.北京:
机械工业出版社2007.7
3.许寥等主编,《电气控制与PLC控制技术》.北京:
机械工业出版社,2007
4.本书编写组编,《电气制图及图形符号国家标准汇编》.中国标准出版社
5.李天立主编,《小型制冷设备与维修》.上海交通大学出版社,1988.
6.龚仲华主编,《三菱FX/Q系列电气控制应用技术[M]》.北京:
人民邮电出版社,2006
7.熊幸命、张丹主编,《电气控制与PLC应用》.机械工业出版社,2011
元器件列表及其参数
序号
名称
符号
型号与规格
数量
备注
1
水塔风机
M2
Y90L-6
1
1.1KW
压缩机
M3
Y2-200L2-6
1
西玛Y2系列
水泵电机
M1
Y160M-8级
380V
1
4KW
2
接触器
KM
CJ10-40
3
380V/6A
3
中间继电器
KA
J27-22
4
380V/6A
4
断路器
QF
DZ15-40/3901
1
63A
5
热继电器
FR
JR20
3
4A
6
熔断器
FU
RL1-15
4
10A
7
绿色指示灯
HL
AD38-22A-01G
3
3W
8
红色指示灯
HL
AD38-22A-01R
3
3W
9
变压器
T
380V/36V
1
10
按钮开关
SB
HZ10-10
4
11
转换开关
SA
LW5-15/5.5Q1.7
1
12
速度继电器
KS
JY-1
3
220V
13
蜂鸣器
HA
220V
14
连接导线
若干
15
温度控制器
LC-15B
220V
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