配电盘的组装三相异步电动机的控制电路

皖西学院课程设计 1 29 一 配电盘的总体组装设计方案 2 1 1 引言 2 1 2 部分原件介绍 3 1 3 配电盘整体设计方案 9 1 3 1 配电盘的设计要求 9 1 3 2 配电盘技术及参数 10 1 3 3 三相四线制供电设备整体设计方案选择与概述 10 二 组装三相异步电动机的控制电路 11 2 1 三相异步电动机的旋转方向 11 2 2三相异步电动机正反转控制原理 11 2 2 1 控制线路 11 2 2 2 控制原理 12 2 2 3 互锁原理 12 2 3 点动按钮开关接法 13 2 4 对控制电路调试 13 2 4 1 安装接线 13 2 4 2 控制实验 14 2 4 3 实验结束并拆除线路 14 三 调试报告 15 四 课程设计心得 16 皖西学院课程设计 2 29 参考文献 16 附录 17 一 配电盘的总体组装设计方案 皖西学院课程设计 3 29 1 1 引言 配电盘又名配电柜 是集中 切换 分配电能的设备 配电盘一般由柜体 开关 断路器 保护装置 监视装置 电能计量表 以及其他二次元器件组成 安装在发电站 变电站以及用电量较大的电力客户处 按照电流可以分为交 直 流配电盘 按照电压可分为照明配电盘和动力配电盘 或者高压配电盘和低压 配电盘 而本次电工实训所组装的低压配电盘是指供低压系列照明 动力开关 箱柜设备 用以降低输电电压 直接用于低压设备电器等 我国输电线路电压 一般是根据输送电能距离的远近 采用不同的输电电压 从我国现在的电力情 况来看 送电距离在 200 300 公里时采用 220 千伏的电压输电 在100 公 里左右时采用 110 千伏 50 公里左右采用 35 千伏 在 15 公里 20 公里时采 用 10 千伏 有的则用 6600 伏 输电电压在110 千伏以上的线路 称为超 高压输电线路 在远距离送电时 我国还有 500 千伏的超高压输电线路 我国 一般低压用电在220V 380V 两个档次 低压配电盘安装 3 相电流表及 1 个 电压表 带换档电压开关 是必须的 三相总开关最好选用失相自动断路器 DW10 型 各相装置低压壁雷器 配电盘中 以防线路被雷击 设置一个电容器自 动补偿盘以提高功率因数 低压配电室的耐火等级不应低于三级 配电室 的窗 应有防雨雪 防水 防小动物进入的措施 高 低压配电装置同在一室时 它 们之间的距离应不小于 1 米 皖西学院课程设计 4 29 1 2 部分原件介绍 1 CJX2 0910 交流接触器交流接触器 一 适用范围 CJX2 系列交流接触器适用于交流 50Hz 或 60Hz 电压至 660V 电流至 95A 的电 皖西学院课程设计 5 29 路中 供远距离接通与分断电路 频繁起动 控制交流电动机 接触器还可组 装成积木式辅助触头组 空气延时头 机械联锁机构等附件 组成延时接触器 可逆接触器 星三角起动器 并可与适当的产品符合 IEC60947 4 1 和 GB14048 4 标准 二 正常工作条件和安装条件 3 1 周围空气温度为 5 40 24 小时内其平均值不超过 35 3 2 海拔高度 不超过 2000m 3 3 大气条件 在 40 时空气相对湿度不超过 50 在较低温度下可以有较高 的相对湿度 最湿月的月平均最低温度不起过 25 该月的月平均最大相对湿 度不超过 90 并考虑因温度变化发生在产品上的凝露 3 4 污染等级 3 级 3 5 安装类别 类 3 6 安装条件 安装面与垂直面倾斜度不大于 5 3 7 冲击振动 产品应安装和使用在无显著摇动 冲击和振动的地方 2 DZ47 63 高分断微型断路器 空气开关 皖西学院课程设计 6 29 适用于保护线路的短路和过载 适用于照明配电系统或电动机的配电系统 外型美观小巧 重量轻 性能优良可靠分断能力较高 脱扣迅速 导轨安装 壳体和部件采用高阻燃及耐冲击塑料 使用寿命长 主要用于交流 50Hz 额定 电压至 400V 额定电流至 63A 线路的过载 短路保护 同时也可以在正常情况 下不频繁地通断电器装置和照明线路 3 TYPE JSz3 时间继电器 皖西学院课程设计 7 29 JSZ3 系列时间继电器具有体积小 重量轻 结构紧凑 延时范围广 延时精 度高 可靠性好 寿命长等特点 适用于机床自动控制 成套设备自动控制等 要求高精度 高可靠性的自动控制系统作延时控制元件 漏电断路器 皖西学院课程设计 8 29 4 漏电断路器 DZ47LE C16 适用范围 皖西学院课程设计 9 29 皖西学院课程设计 10 29 5 继电器 JR36 20 皖西学院课程设计 11 29 JR36 系列双金属片式热过载继电器 以下简称热继电器 适用于交流 50Hz 工作电压至 690V 电流 0 25A 160A 的长期工作或间断长期工作的一般交流电动机的过载和断相保护 继电器具有过载和断相保护 温度补偿 动作灵活性检查 有手动复位和自动复位 是替代 JR16B 系列的新一代较为理想的产品 皖西学院课程设计 12 29 6 行程开关 ME 8108 一 适用范围 ME 系列行程开关适用于交流 40 60Hz 交流电压到 500V 直流电压至 600V 电流至 10 安的控制电路中 将机械信号转变为电气信号 用来控制运动 机械的行程及速度或作程序控制之用 二 工作及安装条件 1 安装地点的海拔不超过 2000m 2 周围空气温度为 5 40 3 在最高温度为 40 时 空气的相对湿度不超过 50 4 开关污染等级为 3 级 5 垂直安装于无强烈振动和冲击的场所 6 外壳防护等级为 IP62 7 开关的安装类别为 皖西学院课程设计 13 29 特点 高标准 符合 IEC60947 2 和 IEC60947 4 1 标准的要求 功能齐全 具有隔离 短路保护 过载保护 缺相保护和直接控制功能 具有欠压脱扣 分励脱扣 故障显示 测试等辅助功能 IP55 外壳 具有双重绝缘 防水 防尘等功能 门控旋钮 具有断电开门 ON OFF 可以锁定等功能 1 3 配电盘整体设计方案 1 3 1 配电盘的设计要求 图 1 小车往返控制 1 按下启动按钮 SB1 小车前进 到 SQ1 处停止 并返回 2 至 SQ2 处停止 延时 5s 返回 往复运动 3 按下 SB2 立即后退 4 按下 SB3 小车立即停止 皖西学院课程设计 14 29 1 3 2 配电盘技术及参数 1 此配电盘是电机三相供电设备 2 选用各电器 仪器型号规格必须能满足额定电压 220V 380V 3 选用各电器 仪器型号规格必须能满足额定电流 16A 4 选用各电器 仪器型号规格必须能满足额定功率 500W 1 3 3 三相四线制供电设备 整体设计方案选择与概述 图 2 三相四线制供电入户电气示意图 首先是对电源的进户端进行布线 因为本次使用的是 DZ47LZ 型的漏电断路 器 故先将进线端接入 QS 上部接线端子1 3 5 并由下部出线端子 2 4 6 引出 并分别串接低压熔断器 完成三相电进线部位设计 皖西学院课程设计 15 29 图 3 三相四线制照明 动力两用供电整体电气原理图 其次 此配电盘设计要求是电机三相的供电设备 所以对于动力部分则要 求额定电压为 380V 并满足额定电流 16A 额定功率 500W 即三相供电 A B C 三相分引出三根线接入三相异步电动机的接线盒中 至此完成了三相 供电设备配电盘的整体设计 二 组装三相异步电动机的控制电路 2 1 三相异步电动机的旋转方向 三相异步电动机的旋转方向是取决于磁场的旋转方向 而磁场的旋转方向 又取决于电源的相序 所以电源的相序决定了电动机的旋转方向 任意改变电 源的相序时 电动机的旋转 方向也会随之改变 皖西学院课程设计 16 29 2 2三相异步电动机正反转控制原理 2 2 1 控制线路 三相异步电动机接触器联锁的正反转控制的电气原理图如图 3 所示 线路 中采用了两个 CJX20910 交流接触器 即正转用的接触器 KM1 和反转用的接触 器 KM2 它们分别由正转按钮 SB2 和反转按钮 SB3 控制 这两个接触器的主触 头所接通的电源相序不同 KM1 按 A B C 相序接线 KM2 则对调了两相的相序 控制电路有两条 一条由按钮 SB2 常开 SB3 常闭和 KM1 线圈等组成的正转控 制电路 另一条由按钮 SB3 常开 SB2 常闭和 KM2 线圈等组成的反转控制电 路 图 3 三相异步电动机接触器联锁的正反转控制的电气原理图 2 2 2 控制原理 当按下正转启动按钮 SB1 绿 后 电源相通过 SB3 红 常闭触点 皖西学院课程设计 17 29 SQ1 右 常闭限位开关的动断接点 FR 热继电器使 正转交流接触器线圈 KM1 得电 使正转接触器 KM1 带电而动作 其主触头闭合使电动机正向转动运行 并通过接触器 KM1 的常开辅助触头自保持运行 反转启动过程与上面相似 只是接触器 KM2 动作后 调换了两根电源线 A C 相 即改变电源相序 从 而达到反转目的 当再闭合 SQ2 左 常开触点的限位开关 时间继电器会延 时 5s 返回 往复运动 2 2 3 互锁原理 交流接触器 KM1 和 KM2 的主触头决不允许同时闭合 否则造成两相电源 短路事故 为了保证一个接触器得电动作时 另一个接触器不能得电动作 以 避免电源的相间短路 就在正转控制电路中串接了按钮 SQ1 的常闭辅助触头和 SB2 的常闭触头 而在反转控制电路中串接了按钮 SQ2 和 SB1 的常闭辅助触头 这样当接触器 KM1 通过控制限位开关得电动作时 串在反转控制电路中的 SQ2 或 SB1 的常闭触头分断 切断了反转控制电路 保证了 KM1 主触头闭合时 KM2 的主触头不能闭合 同样 当接触器 KM2 得电动作时 SQ1 或 SB2 的常 闭触头分断 切断了正转控制电路 可靠地避免了两相电源短路事故的发生 这种在一个接触器得电动作时 通过按钮常闭辅助触头使另一个接触器不能得 电动作的作用叫联锁 或互锁 实现联锁作用的常闭触头称为联锁触头 或互 锁触头 2 3 点动按钮开关接法 接时注意 SB3 接常闭触头 SB2 SB1 接常开和常闭触头 和限位开关 SQ1 SQ2 的接法 皖西学院课程设计 18 29 图 5 三相电机供电配电盘元件布局图 2 4 对控制电路调试 2 4 1 安装接线 检查电器元件质量 应在不通电的情况下 用万用表检查各触点的分 合情况是否良好 检查 接触器时 应拆卸灭弧罩 用手同时按下三副主触点并用力均匀 同时应检查 接触器线圈电压与电源电压 是否相符 安装电器元件 在木板上将电器元件摆放均匀 整齐 紧凑 合理 并用螺丝进行安装 注意组合开关 熔断器的受电端子应安装在控制板的外侧 并使熔断器的受电 端为底座的中心端 紧固各元 件时应用力均匀 紧固程度适当 皖西学院课程设计 19 29 板前明线布线 主电路采用A 黄色 B 绿色 C 红色 布线 接地线采用 N 蓝 色 布线时要符合电气原理图 先将主电路的导线配完后 再配控制回路 的导线 布线时还应符合平直 整 齐 紧贴敷设面 走线合理及接点不得松动 等要求 具体注意以下几点 a 走线通道应尽可能少 同一通道中的沉底导线 按主 控电路 分类集中 单层平行密排 并紧贴敷设面 b 同一平面的导线应高低一致或前后一致 不能交叉 当必须交 叉时 该根导线应在接线端子引出时 水平架空跨越 但必须属于走线 合理 c 布线应横平竖直 变换走向应垂直 d 导线与接线端子或线桩连接时 应不压绝缘层 不反圈及不露 铜过长 并做到同一件 同一回路的不同接点的导线间距离保持一致 e 一个电器元件接线端子上的连接导线不得超过两根 每节接线 端子板上的连接导线一般只允许连接一根 f 布线时 严禁损伤线芯和导线绝缘 g 布线时 不在控制板上的电器元件要从端子排上引出 按图3检验控制板布线正确性 实验线路连接好后 应先自行进行认真仔细的检查 特别是二次接线 一般可采用万用 表进行校线 以确认线路连接正确无误 2 4 2 控制实验 1 接电源 电动机等控制板外部的导线 经教师检查后 先试照明电 路再通电试车 皖西学院课程设计 20 29 2 通电源 即合上电源开关QS 3 正转启动实验 按下启动按钮 SB1 观察线路和电动机运行有无 异常现象 并观察电动机控制电器的动作情况和电动机的旋转方向 4 停止运行 按下停止按钮SB3 接触器KM1线圈失电 KM1 自锁触头分断解除自锁 且KM1 主触头分断 电动机M失电停转 5 反转启动实验 按下反转启动按钮 SB2 同时观察电动机控制电器 的动作情况和电动机的旋转方向的改变 6 停止运行 按下停止按钮SB3 接触器KM2线圈失KM2自锁 触头分断解除自锁 且KM2 主触头分断 电动机M失电停转 7 断开电源 即断开电源开关QS 实验结束 2 4 3 实验结束并拆除线路 实验工作结束后 应切断电动机的三相交流电源 拆除控制线路 主电路和有关实验电器 将各电气设备和实验物品按规定位置安放整齐 皖西学院课程设计 21 29 图 6 三相四线制照明 动力两用供电整体电气实物 三 调试报告 这次我们对配电盘的组装暨三相异步电动机的控制电路的调试是相当圆满 的 对线路进行最后的连接与检查后 接通主电源 合上漏电断路器QS 后 首先是对照明电路的控制调试 当合上照明电路控制开关S 时 白炽灯L 被点亮 再断开S 时 L 熄灭 由此可见我们的照明电路系统设计及安装是 成功的 其次是对动力系统的控制调试 也就是对三相异步电动机的正反转控 制的调试 先按绿色按钮SB2 经观察发现电动机为正转 再按黑色按钮 SB3 经观察发现电动机为反转 最后按红色按钮SB1 电动机成功的停 车 综上所述 各项调试均是成功的 皖西学院课程设计 22 29 四 课程设计心得 通过本次实训 让我们很好的锻炼了理论联系实际 与具体课题相结合开 发 设计产品的能力 既让我们懂 得了怎样把理论应用于实际 又让我们懂得 了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决 在本 次设计涉及到大量的以前没有 学到过的知识 于是图书馆和网络成了我们很好的助手 在查阅资料的过程中 要判断优劣 取舍相关知识 不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的 锻炼 本次电工实训由于时间的仓促 自己知识水平有限 一定存在不足之处 恳请老师给予指导与帮助 最后再次对本次实训中的几位老师表示感谢 感谢您们的帮助与指导 皖西学院课程设计 23 29 参考文献 1 顾绳谷 电机与拖动基础 机械工业出版社 1980 2 方承远 工厂电气控制技术 北京 机械工业出版社 2002 3 齐占庆 机床电气控制设备 机械工业出版社 1987 4 杨玉娟 机床电气控制 机械工业出版社 1986 5 赵秉衡 工厂电气控制设备 冶金工业出版社 2001 6 李仁 电器控制 北京 机械工业出版社 1998 7 赵明 工厂电气控制设备 北京 机械工业出版社 19 85 8 陈远龄 机床电气自动控制 重庆 重庆大学出版社 1999 9 工厂常用电气设备手册 北京 中国电力出版杜 1998 10 陈本孝 电器与控制 武汉 华中理工大学出版社 1996 皖西学院课程设计 24 29 附录 器件 名称 符 号 型 号 元 器 件 功 能 电压 等级 断路 器 QFDZ47LE C16 1 控