二次回路课程设计.doc

电气控制课程设计报告设计课题： 全自动增压给水设备课程设计 专业班级： 08电气（2）班 学生姓名： 钟凤强 学号： 0710617217 指导教师： 张伟亮 设计时间： 2011.06.24 目录一、设计任务、要求和目的31、设计任务：32、设备要求：33、设计目的：3二、方案设计与论证3三、单元电路设计与参数计算4四、设计思路及过程61、思路62、设计过程6五、系统工作原理8六、系统二次接线图8七、元件清单9八、心得体会10九、参考文献10全自动增压给水设备控制设计一、设计任务、要求和目的1、设计任务： 设计一个全自动增压给水设备，该设备通过水压罐压力表检测水箱压力。当水压不足时，自动向水箱加水。当水压足够时，自动停止加水，确保水压满足用户需要。当水泵启动加水一段时间后，水压仍不正常时，发出故障报警信号。2、设备要求： 1、水泵电机为三相异步电动机，功率11kw；2、全压直接起动，单方向旋转；3、水压罐压力表为具有上限与下限的电接点压力表；4、水压不足时，自动加水，水压达到要求后，自动停止加水；5、加水3分钟后，水压仍未达标时，点亮故障报警指示灯；6、压上、下限均有指示显示，加水时有水泵运行指示显示， 有电源电压、电流指示； 7、有全自动和手动两种控制方式；8、总停控制和必要的短路、过载保护。3、设计目的： 通过电气控制系统的设计实践，掌握电气控制系统的设计方法、电器元件和电气控制线路的安装过程、设计资料整理和电气绘图软件的使用方法。在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为综合素质全面提高及增强工作适应能力打下坚实的基础。 二、方案设计与论证 方案一：采用三极管、二极管等元件和继电器组成相当于控制电路的开关，根据三极管的饱和导通或截止来控制继电器的吸合或断开，来决定电路的导通或截止。A1、A2、A3为电极，A1、A3分别为压力的最高点和最低点，A2为距A1点20cm（具体视容器的大小决定）。当水位低于A2时，A1A3短路，V1、V2两晶体管饱和导通，高度灵敏继电器K吸合，K1、K2两常开触点闭合，继电器KM3得电，水泵开始运行；当水位上升至A1时，A1A2A3三电极导通，V1、V2晶体管截止，继电器K释放，K1、K2两常开触点断开，继电器KM3失电，水泵停止运行。如图2.1所示：图2.1 方案二：采用液位控制器，通过检测容器内的液压大小决定，决定液压开关的闭合或断开，来控制继电器的吸合或断开，如图2示，S2为高水位点。当水位到达最低允许水位S4时，报警装置报警，并有相应的指示，电机也随之启动；当水位到达最高允许水位S1时，相应的报警装置动作，指示灯亮，电机自动退出运行。 图2.2液位控制图 经比较，方案1结构比较复杂，采用的元器件较多，故障维修比较困难，而且不够可靠，相对来说经济性不高，而方案2只采用了液压控制器的某个液压开关，能反应出压力的大小，同时压力不达标时，不会误动，电路结构也非常简单，故障维修比较方便，故采用方案2。三、单元电路设计与参数计算电机的额定电流A,若采取全压启动，启动电流将达到额定电流47倍，启动电流将变得很大，如果发生漏电等事故对人身安全威胁很大。电机绕组呈星形接法时电流小，每个绕组承受220V，而呈三角形接法时，每个绕组承受380V。电机的额定功率为11KW，系统容量未知，故采用星形三角形降压启动，先星形启动，使用延时装置，待电机达到一定转速后，再换为三角形全压运行。采用熔断器作为线路的主保护，熔断器的额定电流按躲过电机启动的最大电流来整定，取4I,取120A，为防止电机出现过热，影响电机寿命，特装设热继电器保护。如图3.1所示：图3.1 电机星形三角形降压启动图手动和自动控制方式采用手动和自动切换开关，连接继电器，通过档位的转换控制继电器得电或失电，形成闭锁或断开来控制相应的电路。如图3.2所示：图3.2 手动自动控制方式转换示意图四、设计思路及过程1、思路 将电机控制方式、手自动转换控制和液位控制器相结合，通过液位控制器检测容器内压力的大小决定继电器的得电或释放，控制继电器触点的闭合或断开，从而决定电机的启动运行或停止，加以一定的延时、闭锁或自锁电路和报警指示电路就能构成一个简单的全自动增压给水设备设计的模型。2、设计过程(根据要求设计主电路 由于电机功率为11KW，所以应按照星形三角形降压启动设计。由于要求单方向运转，不需要换相，所以KM4直接连在电机的两侧。当水位达到最大值时，要求电机停止运转，所以在KM4前增设了KA1常闭触点，一旦水位达到最大，继电器KA1得电，其常闭触点断开，电机就停止运转。此外，要求装设电流表，单独一相用电流互感器接出，外加一个KC继电器，是为了二次回路控制更容易控制。此外，主电路保护装设了熔断器FU和热熔器FR。如图3.1所示。设计控制电路草图 考虑到液位不同，所以液位控制的控制也应增加相应的变化，S4为最低水位，所以装设有报警HAB2和指示灯2HR，同时加有低水位继电器KA3的常闭触点，一旦液位达到S3低水位，最低水位继电器KA4就会失电，低水位和高水位液位控制原理也相同，只要多加一个不相同的常闭触点。而最高液位的控制，则需要多加一个报警解除电路。实现最低水位时报警，并自动启动电机加水，低水位和高水位时继续加水，达到最高水位时，自动停止加水并给出指示。手动和自动启动方式，使用手动自动转换开关，自动档位时，要先检测水压，水压不足才需加水，所以在电机启动控制继电器KA5前加两个并联的KA4和KA3（最低水位和低水位）的常开触点，手/自转换开关前串一个KM3和KA6的常闭触点，是为了电机停止时开关全部断开。手动启动时，要加设一个按钮SB2。这里设计KM1、KM2依次得电后，电机才能开始启动。而星形三角形变换则是要延时，故在KM4继电器前加了时间继电器的延时闭合触点。手动和自动停止方式，也是使用手动和自动转换开关控制，和启动原理差不多。自动档位时，使用KC的常开触点来给继电器KA6供电从而实现电机的停止，手动时，则是使用一个按钮SB3来控制，并装设有相应的指示灯。草图如图4.1所示。图4.1设计草图检查并改进设计草图 图4.1在控制功能上基本上已经达到控制要求，但仔细检查发现时间继电器在星形三角形变换后就失电，影响电机的停止操作，故在KM2常开触点下并联KM4的常开触点，以使继电器保持得电状态。另在KA6常开触点下并联一个KM3的常开触点，以使继电器KM3得电闭锁。在KA1常开触点下并联一个KA6以使电机能够随时手动停止，方便检修或者是容器的清洗。如图6.1所示。总体校核 控制线路设计完毕，最后需要进行总体校核，检查是否存在不合理、遗漏或进一步简化的可能。检查内容包括：控制线路是否满足设计要求，触头使用是否超出允许范围，必要的连锁与保护，电路工作的可靠性，指示和报警显示及其他辅助控制要求进一步简化的可能性。五、系统工作原理 启动过程：先将系统调到自动档位，按下总电源开关SA，当检测到水位低时，低压液位开关S4或S3吸合，KA5继电器得电，继电器KM1得电，启动灯3HG点亮，KM1常开触点吸合，继电器KM2得电 ，KM2常开触点闭合，电机星形启动，时间继电器KT得电，其常开延时触点闭合，继电器KM4得电，KM4常闭触点断开，常开触点闭合，继电器KM2失电，KM2常开触点断开，电机转为三角形全压运行；若转手动，合上开关SB2，继电器KM1得电，启动灯3HG点亮，KM1常开触点吸合，继电器KM2得电 ，KM2常开触点闭合，电机星形启动，时间继电器KT得电，其常开延时触点闭合，继电器KM4得电，KM4常闭触点断开，常开触点闭合，继电器KM2失电，KM2常开触点断开，电机转为三角形全压运行。 停止过程：自动档位时，当水位达到最高水位时，液位开关动作，报警灯1HR点亮，报警装置HAB1报警提示，继电器KA1得电，其常闭触点断开，电机失电停止运行，KA1常开触点闭合，继电器KA6得电，KA6常开触点闭合，继电器KM3得电，KM3常闭触点断开，继电器KM1失电，其常开触点断开，停止指示灯3HR亮。此外装有报警解除装置，当电机停止了，而报警还在响，可按下停止按钮SB1;当处于手动档位时，合上按钮SB3，继电器KA6得电，其常开触点闭合，继电器KM3得电，停止指示灯亮，KM3常闭触点断开，继电器KM1失电，其常开触点断开，电机停止运行。六、系统二次接线图 如图6.1所示:图6.1 系统二次接线图七、元件清单根据电路的工作电压和电流，选取适当的元件，元件列表如下所示： 元件清单列表元件名型号数量时间继电器JS7A1信号继电器JSBXC-8501脉冲继电器TL1P16A3电流继电器DL306指示灯红、绿、黄6电铃MMF2开关SB3熔断器120A5手动自动转换开关J-SX-PM-12八、心得体会 通过此次课程设计，纠正了学习懒散不严谨的态度，又一次加深了对电气设备的了解，知道了如何使用电气绘图软件，如何查找和使用电气专业相关资料，也复习了所学知识，开阔了视野，为以后从事电气专业工作打下坚实的基础，能及时发现自己的不足，然后加以补充。在绘图的过程中遇到许多不懂的问题，通过查阅资料和请教他人得到逐步解决。九、参考文献1何永华.发电厂及变电站的二次回路M.中国电力出版社.2007年出版2刘宝林.电气设备选择.施工安装.设计.应用手册（上）M. 中国水利水电出版社.1998 年10月1日出版3温步瀛.电路工程基础M.中国电力出版社.2006年6月出版4方承远，张振国.工厂电气控制技术M.机械工业出版社.2010年1月出版5蜻蜓点水.星形三角形降压启动.百度文库J/OL. /view物理与电子信息工程系模拟电路课程设计成绩评定表专业：电气工程及其自动化班级：08电