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plc实训指导书

任务三热风炉控制系统主要低压元器件的选型

任务目标

认知目标

1、了解热风炉控制系统中主要低压电器的选择原则；

2、熟知热风炉控制系统中主要低压电器选型的计算公式。

能力目标

1、能够根据相关低压电器的选择原则，选择适合热风炉控制系统的低压电器的类型；

2、能够根据相应的计算公式，通过计算，选择热风炉控制系统中低压电器的具体型号；

3、掌握查阅相关低压元器件的图书资料、相应低压元器件的产品手册和相关工具书的能力。

情感目标

1、培养对陌生事物探究的意识；

2、善于利于网络资源搜索元器件信息的意识。

任务描述

对热风炉控制系统低压元器件的选型，能够实现如下要求：

1、知道热风炉控制系统中低压元器件的一般选用原则；

2、根据负载参数，计算各元件需要的相关参数；

3、根据计算的相关参数，选择所选要元器件的相关型号。

任务分析

利用相关书籍和网络资料及规范查找热风炉系统中低压电器的选择原则，知道在实际应用中根据相关原则如何选择相应的低压电器，此外通过负载参数能够根据相关公式，确定相应低压电器的具体型号。

任务实施

一．鼓风机控制电路中低压电器的选型

在鼓风机控制系统中，负载鼓风机的功率为3kW，我们选用三相鼠笼式异步电机的型号为YD100L-2，其参数如下：

型号

功率

马力

电流

转速

效率

功率因数

堵转转矩

堵转电流

重量

YD100L-2

3kW

4

4.4A

2880r/min

82.0%

0.87

2.2倍

7.0倍

37kg

1.1低压断路器的选型

1.1.1低压断路器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=4.4A；

Un=380V；

启动电流倍数n=7.0；

安全系数K=1.7

额定电压Ue≥Un；

尖峰电流Ip=n×In；

额定动作电流Ie≥Ip；

电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流In≥K×Ip；

Ue≥380V;

Ip=30.8A;

Ie≥30.8A;

In≥52.36A；

1.1.2低压断路器的选择

在鼓风机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，低压断路器应满足额定电压大于等于380V，额定电流应大于等于30.8A，脱扣整定电流应大于等于52.36A。

所以根据相关产品手册，DZ系列的DZ47-60C32满足要求。

1.2熔断器的选型

1.2.1熔断器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=4.4A；

Ip=30.8A;

Un=380V；

额定电压Ue≥Un；

额定电流等级Ie≥Ip/2.5；

熔体的额定电流Ie`=2.0In

Ue≥380V;

Ie≥12.32A;

Ie`=8.8A

1.2.2熔断器的选择

在鼓风机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，熔断器应满足额定电压大于等于380V，额定电流应大于等于12.32A，熔体额定电流为8.8A。

所以根据相关产品手册，RT系列的RT28-32，熔体为RT14/1810A满足要求。

1.3接触器的选型

1.3.1接触器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=4.4A；

Un=380V；

Pn=3kW;

η=82%；

cosφ=0.87；

线圈额定电压U线=220V

额定电压Ue≥Un；

额定电流Ie=Pn/（1.732×Uncosφη）；

Ue≥380V;

Ie=6.39A;

U线=220V

1.3.2接触器的选择

在鼓风机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，交流接触器应满足额定电压大于等于380V，额定电流为6.39A，线圈额定电压为220V。

所以根据相关产品手册，CJ系列的CJ20-10满足要求。

1.4热继电器的选型

1.4.1热继电器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=4.4A；

Un=380V；

热元件整定电流I=（1.1~1.5）×In

额定电压Ue≥Un；

额定电流Ie≥In；

I=1.3×In；

Ue≥380V;

Ie≥4.4A;

I=5.72A;

1.4.2热继电器的选择

在鼓风机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，热继电器应满足额定电压大于等于380V，额定电流大于等于4.4A，热元件整定电流为5.72A。

所以根据相关产品手册，JR系列的JRS2-63/F满足要求。

1.5控制按钮的选型

1.5.1控制按钮的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=4.4A；

Un=380V；

额定电压Ue≥Un；

额定电流Ie≥In;

Ue≥380V;

Ie≥4.4A;

1.5.2控制按钮的选择

在鼓风机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，控制按钮应满足额定电压大于等于380V，额定电流大于等于4.4A。

所以根据相关产品手册，LA系列的LA38/203209B满足要求。

1.6指示灯的选型

1.6.1指示灯的计算

相关参数

计算公式

计算结果

Un=220V；

额定电压Ue≥Un

额定电压Ue=220V;

1.6.2指示灯的选择

在鼓风机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，指示灯应满足额定电压大于等于220V。

所以根据相关产品手册，AD系列的AD16-16C满足要求。

二．上煤机控制电路中低压电器的选型

在上煤机控制系统中，负载上煤机的功率为1.5kW，我们选用三相鼠笼式异步电机的型号为Y90S-2，其参数如下：

型号

功率

马力

电流

转速

效率

功率因数

堵转转矩

堵转电流

重量

Y90S-2

1.5kW

2

3.4A

2840r/min

78.0%

0.85

2.2倍

7.0倍

22kg

2.1低压断路器的选型

2.1.1低压断路器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=3.4A；

Un=380V；

启动电流倍数n=7.0；

安全系数K=1.7

额定电压Ue≥Un；

尖峰电流Ip=n×In；

额定动作电流Ie≥Ip；

电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流In≥K×Ip；

Ue≥380V;

Ip=23.8A;

Ie≥23.8A;

In≥40.46A；

2.1.2低压断路器的选择

在上煤机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，低压断路器应满足额定电压大于等于380V，额定电流应大于等于23.8A，脱扣整定电流应大于等于40.46A。

所以根据相关产品手册，DZ系列的DZ47-60C25满足要求。

2.2熔断器的选型

2.2.1熔断器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=3.4A；

Ip=23.8A;

Un=380V；

额定电压Ue≥Un；

额定电流等级Ie≥Ip/2.5；

熔体的额定电流Ie`=2.0In

Ue≥380V;

Ie≥9.52A;

Ie`=6.8A

2.2.2熔断器的选择

在上煤机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，熔断器应满足额定电压大于等于380V，额定电流应大于等于9.52A，熔体额定电流为6.8A。

所以根据相关产品手册，RT系列的RT28-32，熔体为RT14/188A满足要求。

2.3接触器的选型

2.3.1接触器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=3.4A；

Un=380V；

Pn=1.5kW;

η=78%；

cosφ=0.85；

线圈额定电压U线=220V

额定电压Ue≥Un；

额定电流Ie=Pn/（1.732×Uncosφη）；

Ue≥380V;

Ie=3.44A;

U线=220V

2.3.2接触器的选择

在上煤机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，交流接触器应满足额定电压大于等于380V，额定电流为3.44A，线圈额定电压为220V。

所以根据相关产品手册，CJ系列的CJ20-10满足要求。

2.4热继电器的选型

2.4.1热继电器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=3.4A；

Un=380V；

热元件整定电流I=（1.1~1.5）×In

额定电压Ue≥Un；

额定电流Ie≥In；

I=1.3×In；

Ue≥380V;

Ie≥3.4A;

I=4.42A;

2.4.2热继电器的选择

在上煤机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，热继电器应满足额定电压大于等于380V，额定电流大于等于3.4A，热元件整定电流为4.42A。

所以根据相关产品手册，JR系列的JRS2-63/F满足要求。

2.5控制按钮的选型

2.5.1控制按钮的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=3.4A；

Un=380V；

额定电压Ue≥Un；

额定电流Ie≥In;

Ue≥380V;

Ie≥3.4A;

2.5.2控制按钮的选择

在上煤机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，控制按钮应满足额定电压大于等于380V，额定电流大于等于3.4A。

所以根据相关产品手册，LA系列的LA38/203209B满足要求。

相关参数

计算公式

计算结果

型号

In=3.4A；

Un=380V；

额定电压Ue≥Un；

额定电流Ie≥In;

Ue≥380V;

Ie≥3.4A;

LA38/203209B

2.6指示灯的选型

2.6.1指示灯的计算

相关参数

计算公式

计算结果

Un=220V；

额定电压Ue≥Un

额定电压Ue=220V;

2.6.2指示灯的选择

在上煤机控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，指示灯应满足额定电压大于等于220V。

所以根据相关产品手册，AD系列的AD16-16C满足要求。

三、引风机与鼓风机顺序控制电路的选型

在鼓风机与引风机顺序控制系统中，负载引风机的功率为4.0kW，鼓风机的功率为3.0kW，鼓风机控制线路前面我们已对其进行选型，这里我们将对引风机控制线路进行选型。

这里我们选用三相鼠笼式异步电机的型号为Y112M-2，其参数如下：

型号

功率

马力

电流

转速

效率

功率因数

堵转转矩

堵转电流

重量

Y112M-2

4.0kW

5.5

8.2A

2890r/min

85.5%

0.87

2.2倍

7.0倍

46kg

3.1低压断路器的选型

3.1.1低压断路器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=8.2A；

Un=380V；

启动电流倍数n=7.0；

安全系数K=1.7

额定电压Ue≥Un；

尖峰电流Ip=n×In；

额定动作电流Ie≥Ip；

电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流In≥K×Ip；

Ue≥380V;

Ip=57.4A;

Ie≥57.4A;

In≥97.58A

3.1.2低压断路器的选择

在鼓风机与引风机顺序控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，低压断路器应满足额定电压大于等于380V，额定电流应大于等于57.4A，脱扣整定电流应大于等于97.58A。

所以根据相关产品手册，DZ系列的DZ158-12563满足要求。

3.2熔断器的选型

3.2.1熔断器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=8.2A；

Ip=57.4A;

Un=380V；

额定电压Ue≥Un；

额定电流等级Ie≥Ip/2.5；

熔体的额定电流Ie`=2.0In

Ue≥380V;

Ie≥22.96A;

Ie`=16.4A

3.2.2熔断器的选择

在鼓风机与引风机顺序控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，熔断器应满足额定电压大于等于380V，额定电流应大于等于22.96A，熔体额定电流为16.4A。

所以根据相关产品手册，RT系列的RT28-32，熔体为RT14/1820A满足要求。

3.3接触器的选型

3.3.1接触器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=8.2A；

Un=380V；

Pn=4.0kW;

η=85.5%；

cosφ=0.87；

线圈额定电压U线=220V

额定电压Ue≥Un；

额定电流Ie=Pn/（1.732×Uncosφη）；

Ue≥380V;

Ie=8.17A;

U线=220V

3.3.2接触器的选择

在鼓风机与引风机顺序控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，交流接触器应满足额定电压大于等于380V，额定电流为8.17A，线圈额定电压为220V。

所以根据相关产品手册，CJ系列的CJ20-10满足要求。

3.4热继电器的选型

3.4.1热继电器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=8.2A；

Un=380V；

热元件整定电流I=（1.1~1.5）×In

额定电压Ue≥Un；

额定电流Ie≥In；

I=1.3×In；

Ue≥380V;

Ie≥8.2A;

I=10.66A;

3.4.2热继电器的选择

在鼓风机与引风机顺序控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，热继电器应满足额定电压大于等于380V，额定电流大于等于8.2A，热元件整定电流为10.66A。

所以根据相关产品手册，JR系列的JRS2-63/F满足要求。

3.5时间继电器的选型

3.5.1时间继电器的计算

相关参数

计算公式

计算结果

型号

Un=220V；

Un≥Ue;

Ue≥220V;

JSZ3A-A

3.5.2时间继电器的选择

在鼓风机与引风机顺序控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，时间继电器应满足额定电压大于等于220V。

所以根据相关产品手册，JR系列的JSZ3A-A满足要求。

3.6控制按钮的选型

3.6.1控制按钮的计算

相关参数

计算公式

计算结果

In=8.2A；

Un=380V；

额定电压Ue≥Un；

额定电流Ie≥In;

Ue≥380V;

Ie≥8.2A;

3.6.2控制按钮的选择

在鼓风机与引风机顺序控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，控制按钮应满足额定电压大于等于380V，额定电流大于等于8.2A。

所以根据相关产品手册，LA系列的LA38/203209B满足要求。

3.7指示灯的选型

3.7.1指示灯的计算

相关参数

计算公式

计算结果

型号

Un=220V；

Un≥Ue;

Ue≥220V;

AD16-16C

3.7.2指示灯的选择

在鼓风机与引风机顺序控制电路中，根据上面的计算结果可以看出，指示灯应满足额定电压大于等于220V。

所以根据相关产品手册，AD系列的AD16-16C满足要求。

背景知识

1．低压断路器的选择原则

（1）低压断路器的额定电压不小于线路的额定电压；

（2）低压断路器的额定电流不小于线路的计算负载电流；

（3）低压断路器的极限通断能力不小于线路中最大的短路电流；

（4）热脱扣器的整定电流应与所控制电动机的额定电流或负载额定电流一致；

（5）欠压脱扣器的额定电压等于线路的额定电压；

（6）电磁脱扣器的瞬时脱扣整定电流等于安全系数下的尖峰电流。

2．熔断器的选择原则

（1）种类选择：

由电控系统整体设计确定；

（2）额定电压：

不小于实际电路的工作电压；

（3）额定电流：

不小于实际电路的工作电流；

（4）熔体电流：

电路上、下两级都装设熔断器时，为使两级保护相互配合良好，两级熔体额定电流的比值不小于1.6:

1；

（5）保护一台异步电动机时，考虑电动机冲击电流的影响，熔体的额定电流IfN≥（1.5~2.5）In，式中，IN为电动机额定电流；

（6）保护多台异步电动机时，若各台电动机不同时启动，则IfN≥（1.5~2.5）INmax+ΣIn，式中：

INmax为容量最大的一台电动机的额定电流，ΣIN为其余电动机额定电流的总和。

3．接触器的选择原则

（1）接触器的使用类别应与负载性质相一致。

即控制交流负载应选用交流接触器，控制直流负载则选用直流接触器；

（2）主触点的额定工作电压应大于或等于负载电路的电压；

（3）主触点的额定工作电流应大于或等于负载电路的电流；

（4）接触器主触点的额定工作电流是在规定条件下（额定工作电压、使用类别、操作频率等）能够正常工作的电流值，当实际使用条件不同时，这个电流值也将随之改变；

（5）吸引线圈的额定电压应与控制回路电压相一致。

并且接触器在线圈额定电压85％及以上时应能可靠地吸合；

（6）主触点和辅助触点的数量应能满足控制系统的需要。

4．热过载继电器的选择原则

（1）热继电器的类型选择一般场所可选用不带断相保护装置的热继电器，但作为电动机的过载保护时应选用带断相保护装置的热继电器；

（2）热继电器的额定电流及型号选择根据热继电器的额定电流应大于电动机的额定电流，来确定热继电器的型号；

（3）热元件的额定电流选择热继电器的热元件额定电流应略大于电动机的额定电流；

（4）热元件的整定电流选择根据热继电器的型号和热元件额定电流，能知道热元件电流的调节范围。

一般将热继电器的整定电流调整到等于电动机的额定电流；对过载能力差的电动机，可将热元件整定值调整到电动机额定电流的0.6~0.8倍；对启动时间较长、拖动冲击性负载或不允许停车的电动机，热元件的整定电流应调整到电动机额定电流的1.1~1.15倍。

5．时间继电器的选择原则

选用时间继电器时，要考虑的最主要的因素是延时范围、延时类型、延时精度和工作条件。

当然也不会忽略一些基本因素，比方说额定工作电压，额定工作电流的选用。

（1）时间继电器在相应触点的额定工作电压Ue和额定工作电流Ie下工作；

（2）接着就是使用类别的选择，是用交流还是用直流；

（3）最后使用条件限制。

如周围环境，温度，污染等级，海拔高度，振动等等因素，具体可以看相应时间继电器产品的使用说明书。

6．控制按钮的选择原则

主要根据所需要的常开或常闭触头对数、控制功率、使用场合和颜色等要求来进行选择。

7．指示灯的选择原则

主要根据工作电压使用场合和颜色等要求来进行选择。

拓展实训

1、某车床负载电机参数如下表。

依照负载电机参数计算、选择相对应的低压元器件，包括低压断路器，熔断器，交流接触器，热继电器，控制按钮的选择。

表1某机床电机参数

功率

电流

转速

效率

功率因数

0.75kW

1.8A

2825r/min

75.0%

0.84

提示：

（1）根据相关元器件的选择原则，通过公式，计算出所需要低压元器件的参数；

（2）根据计算出的相应元器件的参数，通过查找相应低压元器件的产品手册，选择合适的型号。

2、在热风炉控制系统中，出渣机通过间歇控制，使其在一定时间内将燃烧后的渣滓运出炉外。

出渣机的参数如下表：

表2出渣机的参数

型号

功率

马力

电流

转速

效率

功率因数

堵转转矩

堵转电流

重量

Y90L-2

2.2kW

3

4.8A

2840r/min

80.5%

0.86

2.2倍

7.0倍

27kg

根据出渣机的参数，选择其电路中低压断路器、熔断器、交流接触器、热继电器、时间继电器、控制按钮等低压元器件。

提示：

（1）根据相关元器件的选择原则，通过公式，计算出所需要低压元器件的参数；

（2）根据计算出的相应元器件的参数，通过查找相应低压元器件的产品手册，选择合适的型号。