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电气控制课程设计说明书
电气控制课程设计说明书
指导教师系专业班级学号姓名
1.设计范围3
2.依据规范3
3.设计要求3
4.运行方式和控制要求4
5.控制线路动作顺序说明和工作过程4
6.保护措施7
7.计算过程8
8.元件和导线的选型依据和过程9
9.使用说明和注意事项10
十.元件布置11
十一.接线图11
十二.结束语11
十三.心得体会11
十四.参考文献13
、设计范围
我国的工业及生产逐步趋于标准化规范化。
“通用技术”是机床电气线路的设计、安装与检修等工作中不可缺少的指导性文件及准则。
实施“通用技术”的目的是:
保障人身和设备的安全;保证机床和电气设备的可靠性;便于机床及其电气设备的使用和维修。
首先要根据各个电机的功率、电压计算出电机的电流,然后根据电流选择主、控制、辅助电路上的元件型号。
根据电机的容量考虑其启动方式,并考虑各电机之间的关系(互锁、联锁等)。
再结合工艺要求进行组合(注意不能发生干扰或歧路)画出完整的电路原理图。
要有保护措施(过流、过压、欠压、过热保护)。
最后写一份两千字的实训体会。
二、依据规范
根据建筑电气设计规范规定:
1、用电单位受电端供电电压的偏差允许值,应符合下列要求:
(1)10kV及以下三相供电电压允许偏差应为标称系统电压的±7%;
(2)220V单相供电电压允许偏差应为标称系统电压的+7%、一10%;
(3)对供电电压允许偏差有特殊要求的用电单位,应与供电企业协议确定。
安全技术防范系统的设计应根据建筑物的使用功能、性质、安全防范管理要求及建设标准,构成技术先进、安全可靠、经济适用、灵活有效的安全技术防范体系。
2、系统设计应以用户提出的安全防范要求为主要依据,有条件时应对现场进行勘查
一、二级工程必须进行初步设计和方案论证,待相应主管部门批准后,方可进行正式设计。
3、本章适用于民用建筑工频交流电压1000V及以下的低压配电设计。
4、低压配电系统的设计应符合下列规定:
(1)变压器二次侧至用电设备之间的低压配电级数不宜超过三级;
(2)各级低压配电屏或低压配电箱宜根据发展的可能留有备用回路;
(3)由市电引入的低压电源线路,应在电源箱的受电端设置具有隔离作用和保护作用的电器;
(4)由本单位配变电所引入的专用回路,在受电端可装设不带保护的开关电器;
对于树干式供电系统的配电回路,各受电端均应装设带保护的开关电器。
三、设计要求
我国的工业及生产逐步趋于标准化规范化。
“通用技术”是机床电气线路的设计、安装与检修等工作中不可缺少的指导性文件及准则。
实施“通用技术”的目的是:
保障人身和设备的安全;保证机床和电气设备的可靠性;便于机床及其电气设备的使用和维修。
摇臂钻床作为机床的一种,其电气控制系统必须符合机床机床技术的通用要求。
因此该设计满足以下要求:
(一)警告符号、标志、项目代号
1.控制装置的标志控制装置必须在其门或盖板装上数据铭牌。
铭牌的内容为:
制造厂名称或其商标;电源额定电压、相数和频率耗电总容量或满载电流总和;总电源短路保护器件的断流能力或熔断器的额定电流;设备的防护等级;设备的编号。
2.项目代号和线路标记(线号)
电气设备中每一个元件、器件,必须有与原理图上一致的项目代号必须用耐久的方法标注在元、器件的附近或其上。
所有的接线端子、电缆和导线耐久的、与原理图上相应接点一致的线号。
(二)技术要求
1所有元、器件在制造厂所规定的范围内使用。
如电压、电流、温度等极限值以及冷却
和预防冲击、振动、油雾、蒸汽等方面的技术要求。
2本控制系统根据用户指定的电源电压和频率设计,电动机工作电压为50HZ/380V,控
制线路50HZ/220V。
3把摇臂钻床电气设备联接到一个电源上。
照明用电设立变压器引出单独电源,电源电
压为交流36V。
除摇臂钻床电气设备与供电系统采用插销连接外,电源线应直接联到电源切断开关的电
源端子上。
接地方式采用外部保护导线(P日并接机壳端子。
四、运行方式和控制要求
(一)运动行式:
1主运动主轴旋转;
2进给运动主轴垂直运动;
3辅助运动一一摇臂沿外立柱垂直移动,主轴箱沿摇臂径向水平移动,摇臂与外立柱一起相对于内立柱的回转运动。
(二)控制要求
1摇臂钻床运动部件较多,因此采用多电机拖动。
通常设有主轴电动机、摇臂升降电动机、液压泵电动机及冷却泵电动机。
2摇臂钻床为适应多种形式的加工,要求具有多种切削速度,主轴的旋转和进给速度的控制一般由机械方法实现。
主轴的旋转运动与进给运动由一台电动机拖动。
3为了加工螺纹,主轴要求正反转。
摇臂钻床主轴正反转也可以由液压系统实现。
4摇臂沿外立柱的升降由电动机的正反转实现。
外立柱绕內立柱的旋转靠人力作用实现。
5应具有必要的连锁与保护。
电动机的选择及要求见表
电动机
功率
电压
作用
M1四极电动机
10KW
380V
带动主轴旋转和进给运动
M2四极电动机
5KW
380V
带动摇臂运动
M3四极电动机
3.5KW
380V
带动液压系统
M4四极电动机
1.5KW
220V
带动冷却泵
要求:
1.主轴电动机的控制
双向旋转启动和停止。
2.摇臂升降控制
摇臂的升降与摇臂的松开、夹紧是一套连贯的动作。
摇臂升降为点动控制,释放升降按钮
1〜3s后,夹紧机构工作,将摇臂夹紧,整套动作结束。
五、控制线路动作顺序说明和工作过程
控制原理图
一、主电路
————
主电路
J■
LLJ
主轴电动机M1由接触器KM5、KM6控制实现正反转。
升降电动机M2由接触器KM3、KM4控制实现正反转。
M3为液压泵电动机,由接触器KM1控制,由热继电器对其过载
保护,电动机只作单向运动。
M4为冷却泵电动机,由接触器KM2控制。
二、控制电路
手动
手动
形投入
手动正转
手动正转
手动反转
手动反转
自动形投入
冷却泵
液压泵
摇臂升降电机
主轴
电机
1、M1主轴电动机的控制
按下启动按钮SB6,它的动断触头先断开,接触器KM6通电吸合,同时接触器KM8通电吸合,KM8的主动合触头闭合,使电机定子三相绕组接成Y形,电机接电源Y形正
转启动,KM8辅助动合触头闭合使时间继电器KT通电延时,接触器KM9通电吸合,KT
经过整定时间其动断触头断开使KM8断电释放,KM8主动合触头断开使电机退出Y形
接法,KT动合触头闭合使接触器KM7通电吸合,KM7主动合触头闭合使电机接成△形接法运行,KM7辅助动断触头断开使KT退出运行。
按下停止按钮SB8电机停转。
2、M2摇臂升降电动机的控制
按下启动按钮SB4,SB4的动断触头先断开,接触器KM3通电吸合,KM3的主动合触头闭合,电机反转。
按下启动按钮SB5,SB5的动断触头先断开,使KM3断电释放,KM3的主动合触头断开,使电机退出反转,接触器KM5通电吸合,KM5的主动合触头闭合,电机反转。
按下停止按钮SB3,电机停转。
3、M3液压泵电动机的控制
按钮SB1、SB2与接触器KM1构成电动机单向旋转控制电路,控制电机的单向旋转启动和停止。
4、M4冷却泵电动机的控制
按钮SB9、SB10与接触器KM2构成电动机单向旋转控制电路,控制电机的单向旋
转启动和停止。
三、辅助电路
电机运行时红灯亮,停止时绿灯亮。
六、保护措施
1.电气设备的保护电气设备在正常工作和事故情况下,具备保护人身安全防止电击能力。
自动切断电源的防护。
本控制系统防护方法采用:
把裸露导体零件接到保护电路上和采用漏电自动切断电源的保护开关。
2.短路保护要求
(1)总保护该总保护器件无脱扣机构时,允许电动机有最长的起动时间。
如果总保护器件具有瞬时切断功能,瞬时动作电流的整定值,至少等于由它负责同时联接、起动或控制的所有电动机和装置的峰值电流总和的110%。
(2)电路和支路的保护所有导线必须用短路保护器件作保护,该熔断器的额定电流和
其他短路保护器件的整定电流,尽可能选小些。
但必须满足电动机起动电流和变压器合闸电流的要求。
所有的动力导线必须设置短路电流探测和切断器件。
短路保护采用熔断器,具体计算与选用见相关内容。
3.过载保护要求
(1)对1kW以上的、连续工作电动机每台电动机有过载保护。
过载保护采用热继电器,计算与选用见后相关内容。
经常起动的电动机,配合过载保护很困难,因为时间常数与被保护的绕组的时间常数(例如快速移动、锁紧、快速退回等的电动机)相差太大。
因此本控制系统中只配备短路保护。
(2)电动机过载保护部件复原后,必须手动复位,电动机才能重新启动。
4.失压保护要求
在电源中断又恢复后,电动机重新自行开动可能危及人身、摇臂钻床,因此采用失压保护,防止重新开动。
5.欠压保护要求
由于电压降低会引起电气设备误动作,从而对人身、摇臂钻床和正在加工的工作有潜在危险时,给设备配上最低电压保护器,以确保在预定电平上起到保护作用。
6.对急停开关和电源开关要求
摇臂钻床电气设备必须具备下述电器,即出现险情时停止摇臂钻床控制系统工作,以脱离危险;断开电气设备电源的开关。
(1)急停开关当出现险情时,操作急停开关,必须能尽快地停止摇臂钻床故障部分,
或者整台摇臂钻床的工作。
因此采用急停开关切断出现险情的电路。
急停开关复位后,摇臂钻床的任何部分不能自行开始动作。
急停开关的操纵按钮为红色,手柄或按钮底部面板上必须衬托以黄色,使得容易识别。
必须使得事先动作的所有操作件在人工复位后,才能重新开摇臂钻床。
(2)电源开关电源开关的操作件为手动。
在清冼、维修和长期停车期间,电源开关必须
能把摇臂钻床的全部电气设备的电源切断。
电源开关满足下列要求:
只能有一个断开位置和一个接通位置;看得见的间隔或位置指示;有外部操作手柄。
在断开位置上,有能锁住的机构;能切断电源电路的所有带电导线,为黑
色,急停开关为红色。
七、计算过程
根据下表计算各电机的电流,
电动机
功率
电压
作用
M1四极电动机
10KW
380V
带动主轴旋转和进给运动
M2四极电动机
5KW
380V
带动摇臂运动
M3四极电动机
3.5KW
380V
带动液压系统
M4四极电动机
1.5KW
220V
带动冷却泵
(一)电气控制电路设计中元器件的选择
摇臂砖床主电动机的功率P=0.064D
主拖动和进给拖动用一台电动机的场合,按主拖动电动机的功率计算。
对于采用单独的
进给拖动电动机,出于其不仅拖动进给运动外还拖动工作台的快速移动,应按快速移动所需
功率来选择。
快速移动所需功率,一般按经验数据来选择,可查阅有关资料。
机床进给拖动的功率一般较小。
按经验,车床、钻床的进给拖动功率为主拖动功率的0.03-0.05倍,而铳床的进给拖动功率为主拖动功率0.2-0.25倍。
电动机额定电压的选择
1、交流电动机额定电压应与供电电网电压一致。
中小型异步电动机额定电压为220V/390V(三角形/Y联结)及380V/660V(三角形/Y
联动)两种,后者可用Y/三角形起动;
当电动机功率较大时,可选用相应电压的高压电动机。
2、直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。
(二)电动机额定转速的选择
对于额定功率相同的电动机,额定转速愈高,电动机尺寸、重量愈小,成本愈低,选用高速电动机较为经济。
由于生产机械所需转速一定,电动机转速愈高,转动机构转速比愈大,转动机构愈复杂。
因此应通过综合分析来确定电动机的额定转速。
(三)电动机结构型式的选择
电动机的结构型式按其安装位置的不同可分为卧室(轴是水平的)和立式(轴是垂直的)两种,应以电动机与工作机构的连接方便、紧凑为原则来选择
电动机具有不同的防护型式,如防护式、封闭式、防爆式等,具体要依据电动机的工作条件来选择。
根据公式I=P/.3U和lst=l*e得:
M1:
I1=10KW/(380*■.3)V=15.19A
Ist1=l1*4=60.7A
f-
M2:
I2=5KW/(380*3)V=7.6A
Ist2=I2*7=53.2A
M3:
I3=3.5KW/(380*■3)V=5.3A
Ist3=I3*7=37.1A
M4:
I4=1.5KW/220V=6.82A
Ist4=I4*7=47.74A
八、元件和导线的选型依据和过程
根据求得的电流查电工手册得到各电气元件和导线的规格型号,见下表:
熔断器
热继电器
接触器
空气开关
导线
M1
KL1-100/80
JR20-63
CJ20-80
DZX10-100
前:
BV/16/380
后:
BV500-3X25+1X16
M2
KL1-100/60
JR20-80
CJ20-80
DZX10-100
前:
BV/10/380
后:
BV500-3X25+1X16
M3
KL1-60/40
JR20-80
CJ20-50
DZX10-100
前:
BV/6/380后:
BV500-3X10+1X16
M4
KL1-60/50
JR20-50
CJ20-63
DZX10-100
前:
BV/10/220
所选设备型号
代号
名称
型号与规格
件数
备注
M1
主轴电动机
Y160M1-2
1
2930r/m
M2
摇臂升降电动机
Y132S1-2
1
2900r/m
M3
液压泵电动机
Y112M-2
1
2890r/m
M4
冷却泵电动机
Y90S-2
1
2840r/m
FU1
熔断器
RL1-100/80
3
容体80A
FU2
熔断器
RL1-100/60
3
容体60A
FU3
熔断器
RL1-60/40
3
容体40A
FU4
熔断器
RL1100-60/50
1
容体50A
FU5
熔断器
RT15-315/250
3
容体250A
FR1
热继电器
JR20-80
1
额定电流80A
FR2
热继电器
JR20-80
1
额定电流80A
FR3
热继电器
JR20-50
1
额定电流50A
Q
刀开关
Q2D-200
1
板后接线
QF
空气开关
DZX10-100
1
额定电流100A
KM1~KM8
交流接触器
CJ20-63
8
工作电压36V
KA1~KA6
中间继电器
JZ7-22
6
工作电压36V
KT
时间继电器
Tst-1A
1
工作电压24V
HL1~HL6
指示灯
LA18-22
6
红灯
HLG1~HLG4
指示灯
LA18-22
4
绿灯
SBSB1~SB9
按钮
LA18-22
11
额定直流电压440V
所选导线型号
线路代号
线路部位
型号
L1
M1控制柜内
BVR/16/380
截面积16m怦额定电压380V
L2
M1控制柜外
BV500-3X25+1XI
6
3根截面积25mm21根16mm2额疋电压
380V
L3
M2控制柜内
BVR/10/380
截面积10mm额定电压380V
L4
M2控制柜外
BV500-3X25+1X
6
3根截面积25mm2
1根16mm额定电压380V
L5
M3控制柜内
BVR/6/380
截面积6mm额定电压380V
L6
M3控制柜外
BV500-3X10+1X5
3根截面积10mm2
1根6mm额定电压380V
L7
M4电动机控制线
BVR/10/220
截面积10mm额定电压220V
L8
总路导线
BV500-3X150+1X
95
3根截面积150mm21根95mm2额疋电压
380V
L9
控制电路线
CJ20-60QZ1.5
型号CJ20-60截面积1.5mm
L10
辅助电路线
BV1.5-12
1.5mm2
九、使用说明和注意事项
1、在满足生产要求的前提下,控制线路应力求简单、经济
(1)、正确选择线路和环节
尽量选用标准的、常用的,或经过实际考验过的线路和环节。
(2)、尽量缩短连接导线的数量和长度
注意电气柜、操作台和限位开关之间的连接线。
(3)、正确选用电器
尽量缩减电器的数量,采用标淮件,并尽可能选用相同型号。
⑷、应减少不必要的触点以简化线路
在控制线路图设计完成后,宜将线路化成逻辑代数式计算,以得到最简化的线路。
2、力求操作维护、检修方便
电气控制设备:
操作简单,维护检修安全方便。
1)操作回路数较多,应采用主令控制器,而不能用许多个按钮。
2)检修方便,应设隔离电器,避免带电操作。
3)为调试方便,应加方便的转换控制方式,如从自动控制转换到手动控制。
设多点控制,以便于对生产机械进行调试。
3、注意对设计完的线路的审核:
能否满足工艺要求、多余环节、多余电器、
寄生电路、产生误动作、保护环节是否完善、设备事故和人身事故、处理故障是否安
全方便、必要时要进行实验模拟负裁实验。
十、元件布置
控制元件KT、KM1KM2KM3KM4KM5变压器、熔断器、刀开关等安装在控制柜中;阀及照明灯安装在设备机身相应位置;按钮安装在操作箱上;行程开关安装相应运动部位。
元件部署示意图如下图
卜一、接线图
根据要求,接线图按接线分为元件接线图、箱体与机身之间的接线图。
元件接线图如图相同线号的接线端接在一起。
走线要符合标准,达到安装方便,整齐美观的效果。
十二、结束语
简单的开关量操作面板,能够尽可能减少伤及人身安全、破坏设备等事故发生。
本设计达到生产要求,布局合理,整体结构紧凑美观,符合工艺要求,工作可靠,施工合理方便,满足现场安装和调试的要求。
十三、心得体会
电气控制课程设计实训心得体会
建设备09-1班陈洁200930034
忙碌的一星期建筑供配电实训完成后,又迎来了第二周的电气控制课程设计实训。
这次的实训没有之前的那么繁琐,但对于我们还是充满挑战的。
这几天真的是非常的热,可是我们还是坚持来到机房里实训。
为了赶快完成实训,我们
是从早忙到晚,午饭晚饭都是打包到机房来吃的。
经过了这几天的努力,我们终于完成了电气控制课程设计实训。
对于这次实训,我有很多体会。
这次的电气控制课程设计实训主要是设计摇臂钻床的电气控制。
电气控制系统设计的要求是熟悉控制对象的总体技术要求及工作过程,弄清对电气控制系统的技术要求,了解设备的现场工作条件、供电情况及测量仪表的种类等,通过技术经济分析,选择最佳传动方案和控制方案,设计出简单合理、工作可靠、维护方便的电器控制电路。
进行模拟试验,验证控制电路能满足控制对象的工艺要求,保证使用的安全性。
电气控制方式主要有时间控制、速度控制、电流控制和行程控制等等。
在确定控制方式时,需要根据具体控制参数及现场工作情况来决定,还要考虑负载变化的因素。
可以采用直接参量控制,也可采用间接参量控制。
比如,在控制过程中需要利用行程进行控制,若现场工作条件允许安置行程开关,则采用行程直接控制;但若现场不允许安置行程开关,则可以将行程位置转换成时间物理量,采用时间间接控制。
又如,某些压力、流量等物理量,若检测不易,则可通过转换变成电流物理量或时间物理量等,再利用电流或时间等间接控制。
应
注意,对于那些负载变化或转速变化的场所,则不宜用时间控制方式,因为时间控制方式是一种恒加速控制,并不因负载的变化而使时间作相应的改变。
电气控制设计还需要一些保护措施。
1电气设备的保护,电气设备在正常工作和事故情况下,具备保护人身安全防止电击能力。
自动切断电源的防护。
本控制系统防护方法采用:
把裸露导体零件接到保护电路上和采用漏电自动切断电源的保护开关。
2.短路保护要求:
(1)总保护:
该总保护器件无脱扣机构时,允许电动机有最长的起动时间。
如果总保护器件具有瞬时切断功能,瞬时动作电流的整定值,至少等于由它负责同时联接、起动或控制的所有电动机和装置的峰值电流总和的110%。
(2)电路和支路的保护:
所有导线必须用短路保护器件作保护,该熔断器的额定电流和其他短路保护器件的整定电流,尽可能选小些。
但必须满足电动机起动电流和变压器合闸电流的要求。
所有的动力导线必须设置短路电流探测和切断器件。
短路保护采用熔断器,具体计算与选用见相关内容。
3.过载保护要求
(1)对1kW以上的、连续工作电动机每台电动机有过载保护。
过载保护采用热继电器,计算与选用见后相关内容。
经常起动的电动机,配合过载保护很困难,因为时间常数与被保护的绕组的时间常数(例如快速移动、锁紧、快速退回等的电动机)相差太大。
因此本控制系统中只配备短路保护。
(2)电动机过载保护部件复原后,必须手动复位,电动机才能重新启动。
4.
失压保护要求,在电源中断又恢复后,电动机重新自行开动可能危及人身、摇臂钻床,因此
采用失压保护,防止重新开动。
5.欠压保护要求,由于电压降低会引起电气设备误动作,从而对人身、摇臂钻床和正在加工的工作有潜在危险时,给设备配上最低电压保护器,以确保在预定电平上起到保护作用。
在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这学期来所学知识的单纯总结,但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。
课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。
自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。
通过这次课程设计,我才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不断的学习,努力提高自己知识和综合素质。
实训也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我的同学。
总之,不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多,真是万事开头难,不知道如何入手。
最后终于做完了有种如释重负的感觉。
此外,还得出一个结论:
知识必须通过应用才能实现其价值!
有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
在此要感谢张老师和曹老师对我们悉心的指导,感谢张老师和曹老师给我的帮助。
在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。
在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
虽然这个设计做的也不太好,但是
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