电气控制与电器装配线工程实践.docx

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电气控制与电器装配线工程实践

目录

一、实习目的-2-

二、任务与要求-3-

1、实习任务-3-

2、实习要求-3-

三、设计报告-4-

1、控制原理-4-

2、元件选型-4-

3、原理图设计-8-

4、柜体接线图设计-8-

5、柜内位置图设计-9-

6、操作面板图设计-10-

7、元件明细表-11-

四、实验报告-12-

六、控制柜操作报告-19-

七、实习总结-22-

八、参考文献-23-

一、实习目的

电气控制与电器装配工程实践是电气工程及其自动化专业的一门专业教育实践必修课程。

是学生在学习了电气控制与PLC技术、电机学、电机控制技术等课程基础上进行的一次综合性实践教学环节。

通过实践加强学生对电气控制技术和电气操作技能的学习和训练，强调学生安装和接线等动手能力的锻炼。

培养学生独立分析和解决工程实际问题的能力，形成对电气系统进行初步设计的能力，为学生毕业设计和毕业后在工业自动化领域从事工程设计工作打下良好基础。

二、任务与要求

1、实习任务

两处操作一台电动机控制线路设计（1.5W）

（1）设计任务

设计安装两处操作一台电动机的控制电路。

（2）设计要求

①一处控制电动机的正、反转连续运行；另一处正、反转电动控制。

②两处均有停止功能。

③正、反转要有互锁功能。

④有短路、过载保护。

2、实习要求

（1）要求实习者接到实习任务书后，认真收集相关资料，运用所学知识，选用设计方法，确定设计方案，综合运用电气控制课程中所学的理论知识完成项目设计。

（2）广泛查阅手册和文献资料，能够独立分析和解决实际问题。

（3）熟悉常用电器元件的类型和特性，并掌握合理选用的原则和方法。

（4）学会绘制电气控制原理图、控制面板、元件实际位置图和接线图。

（5）进行主要设备控制柜的工艺设计，学会电气控制柜的安装、配线技能。

（6）实践中安全、正确、规范使用相关工具、仪表等。

（7）要求学生具有严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

（8）认真和独立完成实践，认真撰写实习总结报告。

用精炼的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想，做到设计内容完整，叙述层次分明，条理清楚。

三、设计报告

1、控制原理

合上电源开关Q，按下正转按钮SB1，接触器线圈KM1得电，其常开主触点和辅助触点闭合，电动机得电，开始连续正转。

并且，常闭触点断开，实现互锁，这样即使按下反转按钮SB2电动机也不会启动。

按下停止开关SB3，电动机停止转动。

按下反转按钮SB2，接触器线圈KM2得电，其常开主触点和辅助触点闭合，电动机得电，开始连续反转。

并且，常闭触点断开，实现互锁，这样即使按下正转按钮SB1电动机也不会启动。

按住正转按钮SB5,接触器线圈KM1得电，其常开主触点和辅助触点闭合，电动机得电，开始正转。

并且，常闭触点断开，实现互锁，这样即使按住反转按钮SB6电动机也不会启动。

按住反转按钮SB6,接触器线圈KM2得电，其常开主触点和辅助触点闭合，电动机得电，开始正转。

并且，常闭触点断开，实现互锁，这样即使按下正转按钮SB5电动机也不会启动。

2、元件选型

2、1低压断路器的一般原则

正确选择机型器件的前提是对选用原则有正确的理解。

因此接下来先介绍低压电器的选用原则。

低压电器选型的一般原则：

（1）低压电器的额定电压应不小于回路的工作电压。

（2）低压电器的额定电流应不小于回路的计算工作电流。

（3）设备的遮断电流应不小于短路电流。

　（4）热稳定保证值应不小于计算值。

　（5）按回路起动情况选择低压电器。

如，熔断器和自动空气开关就需按起动情况进行选择。

2、2断路器的选择

断路器可进行过载、短路及欠电压保护，其一般选型原则为：

（1）断路器额定电压≥线路额定电压。

（2）断路器额定电流≥线路计算负荷电流。

（4）断路器极限通断能力≥线路中最大短路电流。

（5）线路末端单相对地短路电流不小于1.25倍的自动开关瞬时（或短延时）脱扣整定电流。

（6）断路器欠电压脱扣器额定电压等于线路额定电压。

经查找资料，断路器应选择DZ47-3P/5AD型号。

2、3熔断器的选择

熔断器的类型应满足电路要求；熔断器的额定电压应大于或等于电路的额定电压；熔断器的额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流。

熔体的额定电流可以有以下几种选择：

（1）对于阻性负载的保护，应使熔体的而定电流等于或稍大于电路的工作电流，即：

；

（2）对于一台电动机的短路保护，考虑到电动机的起动冲击电流的影响，可按下式选择：

；

（3）对于多台电动机应按下式计算：

；

使用熔断器时，对于螺旋式熔断器，将带色标的熔断管一端插入瓷帽，再将瓷帽连同熔管一起拧入瓷套，负载端接到金属螺纹壳的上接线端，电源线接到瓷座上的下接线端，并保证各处接触良好。

还应当考虑熔体材料，铅锡锌为低熔点材料，所制成的熔体不易熄弧，一般用在小电流电路中；银、铜、铝为高熔点材料，所制成的熔体容易熄弧，一般用在大电流电路中，当熔体已熔断或者已严重氧化，需要更换熔体时，还应该注意使新熔体和原来熔体的规格保持一致。

经查找资料，熔断器应选择RL1-15型号。

2、4热继电器的选择

一般情况下，可选用两相结构的热继电器；对电网电压严重不平衡、工作环境恶劣或较少有人照管的电动机，可选用三相式结构的热继电器；对于三角形接线的电动机，为了进行断相保护，可选用带断相保护的装置的热继电器。

工作时间较短、停歇时间较长的电动机，如机床的刀架或工作台快速移动所用的电机及恒定负载下长期运行的电动机（如风扇、油泵等），可不必设置热过载保护。

热继电器的具体选择如下：

（1）保护电动机的额定电流，一般选用热继电器额定电的0.95~1.05倍。

（2）根据需要的整流电流值选择热继电器热元件的编号和额定电流。

选择时应使热元件的整定电流等于电动机的额定电流，同时整定电流应留有一定限度的上、下调整范围。

在重载起动以及起动时间较长时，为防止热继电器误动作，可将热元件在起动期间予以短路。

经查找资料，热继电器应选择LR2-D型号。

2、5接触器的选择

正确选择接触器就是要使得所选用的接触器的技术数据，能满足控制线路对它提出的要求，选择接触器可按下列步骤进行：

（1）根据接触器的任务，确定用哪一系列的接触器；

（2）根据接触器所控制电路的额定电压确定接触器的额定电压。

（3）根据被控制电路的额定电流及接触器安装的条件确定接触器的额定电流。

如接触器在长期工作制下使用时，其负载能力应适当降低。

这是因为在长期工作制下，触点的氧化膜得不到清除，使接触电阻增大，因而必须降低电流值以保持触头的允许升温；

（4）一般情况下对于控制主电路为交流的应采用交流的控制电路。

电磁线圈的额定电压要与所接的电源电压相符，且要考虑安全和工作的可靠性。

交流电磁线圈的电压等级有：

36V、110V、127V、220V、和380V等；直流电磁线圈的电压等级有：

24V、48V、110V、220V和440V等；

（5）对于某些机械设备对接触器的固有吸合时间、固有释放电压所提出的要求也应予以考虑。

经查找资料，接触器应选择CJX2-0910型号。

2、6电动机的选择

电动机的选择分结构形式的选择和类型的选择。

电动机结构形式的选择：

1、在正常环境条件下，一般采用防护式电动机；在粉尘较多的工作场所，采用封闭式电动机；

2、在湿热带地区或比较潮湿的场所，尽量采用湿热带型电动机；

3、在露天场所使用，采用户外型电动机，若有防护措施，也可采用封闭式或防护式电动机；

4、在高温工作场所，应根据环境温度，选用相应绝缘等级的电动机，并加强通风改善电动机工作条件；

5、在有爆炸危险场所，必须选用防爆型电动机；

6、在有腐蚀气体的场所，应选用防腐式电动机。

电动机类型的选择:

1、不需要调速的机械装置应优先选用笼型异步电动机;

2、对于负载周期性波动的长期工作机械，宜用绕线型异步电动机；

3、需要补偿电网功率因数及获得稳定的工作速度时，优先选用同步电动机；

4、只需要几种速度，但不要求调速时，选用多速异步电动机，采用转换开关等来切换你所需要的工作速度；

5、需要大的起动转矩和恒功率调速的机械，宜选用直流电动机；

6、起制动和调速要求较高的机械，可选用直流电动机或带调速装置的交流电动机；

7、需要自动伺服控制的情况下，需要选择伺服电机。

经查找资料，电动机应选Y90S-2型号。

3、原理图设计

根据设计要求，两处操作一台电动机控制线路的原理图如图3.1所示。

图3.1两处操作一台电动机控制线路的原理图

4、柜体接线图设计

接线图的原则：

①接线关系分成两类：

直接法和间接标注法。

②同一元件的各个部件要画在一起。

③不同的控制柜连接在一起要用端子排。

④导线的规格、型号、穿管尺寸要标注。

根据接线图原则，两处操作一台电动机控制线路的柜体接线图如图3.2所示。

图3.2两处操作一台电动机控制线路的柜体接线图

5、柜内位置图设计

柜内电器位置图的原则：

①体积大、重量大的电器要放在下面。

②发热元件要放在通风处。

③元件的布置要利于散热和维修。

④外形尺寸一致的电器要放在一排。

⑤要满足对称原则。

根据柜内电器位置图原则，两处操作一台电动机控制线路的柜内位置图如图3.3所示。

图3.3两处操作一台电动机控制线路的柜内位置图

6、操作面板图设计

因为是两处操作所以要有两个下的控制面板，根据设计要求，一处控制电动机正、反转连续运行；另一处正、反转电动控制。

两处均有停止功能；正、反转要有互锁功能；有短路、过载保护。

所以，两处操作一台电动机控制线路的控制面板图如图3.4所示。

图3.4两处操作一台电动机控制线路控制面板图

7、元件明细表

两处操作一台电动机操作控制线路的元件明细表见表3.1所示。

表3.1两处操作一台电动机控制线路的元件明细表

四、实验报告

实验项目

三相异步电机控制线路

实验日期

2013.7.9

实验地点

实验室517

同组人数

2

试验台号

5

实验类型

√

验证性综合性设计性其他

一、实验目的

1、通过对三相异步电动机点动控制和自锁控制线路的实际安装接线，掌握有电气原理图变换成安装接线图的知识。

2、通过对三相异步电动机正反转控制线路的接线，掌握有电路原理图接成实际操作电路的方法。

3、掌握点动控制、正反转控制、接触器连锁正反转控制、按钮连锁正反转控制及按钮和接触器双重连锁正反转控制的不同接法，并熟悉在操作过程中有哪些不同之处。

二、实验仪器设备

DJ24三相鼠笼异步电动机（△/220V）1件、D61继电接触控制挂柜

（一）1件、D41三相可调电阻箱1件、D31安培表1件、导线若干。

三、实验原理

电气控制系统是以生产机械的驱动装置———电动机或电磁机构为主要控制对象，以微处理器为核心，以电力电子装置为执行机构的电力驱动自动化装置，广泛的应用于国防、能源、交通、船舶、冶金和化工等很多工业领域。

在电力拖动自动控制系统中，各种生产机械一般由电动机来拖动。

不同的生产机械，对电动机的控制要求是不同的。

电气控制电路能实现对电动机各种运行方式（启动、停止、点动、正反转、制动等）的控制及必要的保护，满足生产工艺要求，实现生产过程的简单自动化控制。

三相异步电动机具有结构简单，运行可靠，坚固耐用，价格便宜，维修方便等一系列优点。

与同容量的直流电动机相比，异步电动机还具有体积小，重量轻，转动惯量小的特点。

因此，在工矿企业中异步电动机得到了广泛的应用。

三相异步电动机的控制线路大多由接触器、热继电器、断路器、按钮等有触点电器组合而成。

四、实验内容和步骤

1、将控制屏左侧端面上的调压器旋钮旋至零位，下面“直流电机电源”的“电枢电源”开关及“励磁电源”开关调至在“关”断位置。

开启“电源总开关”，按下启动按钮，旋转调压器旋钮将三相交流电源输出端U、V、W的线电压调到220V。

再按下控制屏上的“关”按钮以切断三相交流电源。

2、按图1.1接线。

图中SB1、SB2、SB3、QA1、QA2、FR1选用D61件，电机选用DJ24（△/220V）。

经指导老师检查无误后，按下“开”按钮通电操作。

实际接线图如图1.2所示。

3、按下SB1，观察电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况，记录在表1.1中。

4、按下SB3，观察电动机M的运转状态、接触器各触点的吸断情况，记录在表1.1中。

5、再按下SB2，观察电动机M的转向、接触器自锁和联锁触点的吸断情况，记录在表1.1中。

图1.1三相异步电机控制线路接线图

图1.2三相异步电机控制线路实际接线图

5、数据表格（实验现象）

表1.1

电动机M的转向

接触器自锁触点

接触器联锁触点

按下SB1

正向旋转（逆时针方向）

接触器KM1触点自锁

接触器联锁触点

KM1断开

按下SB2

反向旋转（顺时针方向）

接触器KM2触点自锁

接触器联锁触点

KM2断开

按下SB3

停止转动

接触器KM1、KM2、

触点断开

接触器连锁触点

KM1、KM2闭合

六、实验结论（包括数据处理结果、实验结论、心得体会等）

通过由接触器、热继电器、断路器、按钮等有触点电器组成的控制线路，可以实现对三相异步电动机运行方式（正反转）的控制及相关的保护。

此次试验，了解了实验台上各模块的功能，并能熟练的运用，且已经通过实验台上的模块进行硬件的连接实现了该系统的部分功能：

模拟量的输入与输出、对变频器的控制、电动机的启停及调速。

经过这次试验，了解并掌握了实际工程系统在实验室下进行仿真测试的基本过程。

六、备注

指导教师签字：

年月日

教研室主任签字：

年月日

五、接线操作报告

1、安装时的要求

（1）板上安装的所有电气控制器件的名称、型号、工作电压参数，按钮的颜色等，都应正确无误，安装要牢固，在醒目处应贴上各器件的文字符号。

（2）连接导线可采用的颜色：

①接地保护导线（PE）必须采用黄绿双色线；

②三相电源U、V、W分别采用黄、绿、红三色；

③交流控制电路采用红色；直流控制电路采用蓝色。

（3）导线的绝缘和耐压要符合电路要求；进行控制板内部布线，要求走线横平竖直、整齐、合理，接点不得松动；进行控制板外部布线，对于可移动的导线应放适当的余量，使绝缘套管（或金属软管）在运动时不承受拉力。

（4）安装时按钮的相对位置及选择的颜色

①“停止”按钮应置于“启动”按钮的下方或左侧，当用两个“启动”按钮控制相反方向时，“停止”按钮可装在中间。

②“停止”和“急停”用红色，“启动”用绿色。

（5）安装指示灯的颜色

①红——危险或报警；

②黄——警告；

③绿——安全；

④白——电源开关接通。

2、安装后（在接通电源前的）质量检验

①再次检查控制线路中各元器件的安装是否正确和牢靠；各个接线端子是否连接牢固。

线头上的线号是否同电路原理图相符合，绝缘导线的颜色是否符合规定，保护导线是否已可靠连接。

②短接主电路、控制电路,用500V兆欧表测量导电部分与外壳（或地线）之间不得小于2兆欧。

3、实验

（1）操作所需电器元件，表2为电器元件明细。

表2电器元件

代号

名称

数量

备注

DZ01

电源控制屏

1

天煌教仪

D61

继电接触控制挂件

1

天煌教仪

D31

直流数字电压、毫安、安培表

1

天煌教仪

DJ24

三相鼠笼式异步电动机

1

天煌教仪

（2）电气原理图

低压断路器中装有用于过载保护的双金属片脱扣器,熔断器主要作短路保护。

该线路对于容量较小，起动不频繁的电动机来说,是经济方便的起动控制方法。

电路的工作原理如图5.1所示。

图5.1电路工作原理图

4、安装与接线

用螺丝将熔断器FU、开关QS及端子排XT等器件安装到网孔板上，熔断器FU安装时要将下接线座朝上，三个FU之间保持合理的间隔，拧螺丝时用力不要过猛，以免把熔断器拧坏；开关QS装在面板的右上方；电机M放置在桌面上。

按上图接线，并将电动机的x、y、z短接，A、B、C分别接到端子排的U、V、W。

将L1、L2、L3分别接电源控制屏的L1、L2、L3插座。

接线图如图5.1所示。

图5.2接线图

5、检测与调试

确认安装牢固、接线无误后,先接通三相总电源，再“合“上开关QS，电机应正常起动且平稳运转。

若熔丝熔断（可看到熔心顶盖弹出）则应“分”断电源，检查、分析并排除故障。

六、控制柜操作报告

1、基本思路 

电气控制柜设计的基本思路是一种逻辑思维，只要符合逻辑控制规律、能保证电气安全及满足生产工艺的要求，就可以说是一种好的的设计。

但为了满足电气控制设备的制造和使用要求，必须进行合理的电气控制工艺设计。

这些设计包括电气控制柜的结构设计、电气控制柜总体配置图、总接线图设计及各部分的电器装配图与接线图设计，同时还要有部分的元件目录、进出线号及主要材料清单等技术资料。

2、电气控制柜总体配置设计 

电气控制柜总体配置设计任务是根据电气原理图的工作原理与控制要求，先将控制系统划分为几个组成部分（这些组成部分均称作部件），再根据电气控制柜的复杂程度，把每一部件划成若干组件，然后再根据电气原理图的接线关系整理出各部分的进出线号，并调整它们之间的连接方式。

总体配置设计是以电气系统的总装配图与总接线图形式来表达的，图中应以示意形式反映出各部分主要组件的位置及各部分接线关系、走线方式及使用的行线槽、管线等。

电气控制柜总装配图、接线图（根据需要可以分开，也可并在一起）是进行分部设计和协调各部分组成为一个完整系统的依据。

总体设计要使整个电气控制系统集中、紧凑，同时在空间允许条件下，把发热元件，噪声振动大的电气部件，尽量放在离其它元件较远的地方或隔离起来；对于多工位的大型设备，还应考虑两地操作的方便性；控制柜的总电源开关、紧急停止控制开关应安放在方便而明显的位置。

总体配置设计得合理与否关系到电气控制系统的制造、装配质量，更将影响到电气控制系统性能的实现及其工作的可靠性、操作、调试、维护等工作的方便及质量。

3、电气控制柜组件的划分 

由于各种电器元件安装位置不同，在构成一个完整的电气控制系统时，就必须划分组件。

划分组件的原则是：

（1）把功能类似的元件组合在一起； 

（2）尽可能减少组件之间的连线数量，同时把接线关系密切的控制电器置于同一组件中；     

（3）让强弱电控制器分离，以减少干扰； 

  （4）为力求整齐美观，可把外形尺寸、重量相近的电器组合在一起； 

  （5）为了电气控制系统便于检查与调试，把需经常调节、维护和易损元件组合在一起。

4、连线方式

 在划分电气控制柜组件的同时要解决组件之间、电气箱之间以及电气箱与被控制装置之间的连线方式，电气控制柜各部分及组件之间的接线方式一般应遵循以下原则：

（1）开关电器、控制板的进出线一般采用接线端头或接线鼻子连接，这可按电流大小及进出线数选用不同规格的接线端头或接线鼻子； 

（2）电气柜、控制柜、柜（台）之间以及它们与被控制设备之间，采用接线端子排或工业联接器连接； 

 （3）弱电控制组件、印制电路板组件之间应采用各种类型的标准接插件连接； 

（4）电气柜、控制柜、柜（台）内的元件之间的连接，可以借用元件本身的接线端子直接连接，过渡连接线应采用端子排过渡连接，端头应采用相应规格的接线端子处理。

5、电器部件接线图的绘制

电气部件接线图是根据部件电气原理及电器元件布置图绘制的，它表示成套装置的连接关系，是电气安装、维修、查线 的依据。

接线图应按以下原则绘制：

（1）接线图相接线表的绘制应符合GB6988.6—1993中《控制系统功能表图的绘制》的规定； 

（2）所有电气元件及其引线应标注与电气原理图中相一致的文字符号及接线号。

原理图中的项目代号、端子号及导线号的编制分别应符合GB5094-1985《电气技术中的项目代号》、GB4026-1992《电器设备接线端子和特定导线线端的识别及应用字母数字系统的通则》及GB4884-1985《绝缘导线标记》等规定； 

（3）与电气原理图不同，在接线图中同一电器元件的各个部分（触头、线圈等）必须画在一起； 

（4）电气接线图一律采用细线条绘制。

走线方式分板前走线及板后走线两种，一般采用板前走线，对于简单电气控制部件，电器元件数量较少，接线关系又不复杂的，可直接画出元件间的连线；对于复杂部件，电器元件数量多，接线较复杂的情况，一般是采用走线槽，只要在各电器元件上标出接线号，不必画出各元件间连线；     

（5）接线图中应标出配线用的各种导线的型号、规格、截面积及颜色要求等； 

（6）部件与外电路连接时，大截面导线进出线宜采用连接器连接，其它应经接线端于排连接。

根据要求：

电控柜中元件布置图如图6.1所示。

图6.1电控柜中元件布置图

七、实习总结

通过这次设计实践。

让我更熟练的掌握电气控制装配线方法，对电气控制原理和使用方法也有了更深刻的理解。

在对理论的运用中，提高了我的专业基础。

通过这次实践加强了电气控制技术和电气操作技能的学习和训练，锻炼了安装和接线等动手能力。

培养了独立分析和解决工程实际问题的能力，形成对电气系统进行初步设计的能力，为以后的毕业设计和毕业后在工业自动化领域从事工程设计工作打下良好基础。

在设计的过程中我还得到了老师的帮助与意见。

在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法。

但是一味依靠他人解决问题并不能帮助自己提升，很多时候，自己还是通过查资料来解决毕业设计中遇到的问题。

通过自己亲自去查找资料，不仅将自己所学的知识都进行了复习、加深理解，而且和新学的的知识有效的结合了，提升了自己。

现在这次实习告一段落，可是我的学习之路还没有完，这次实习只是对我能力的一次小小测试。

这次实习教给了我在以后面对困难时的另一条道路——自己去寻求答案。

八、参考文献

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术,北京,北京航空航天出版社,2008,2.

[2]廖常初.现代电气控制原理及应用,北京,机械工业出版社,2008,1.

[3]徐国华.电工技能实训教程.北京.北京航空航天大学出版社.2007.

[4]曹海平.电工电子实训教程.北京.电子工业出版社.2010

[5]廖常初.电气控制应用技术问答,北京,机械工业出版社,2006,1

[6]胡学林.电气控制原理及应用,北京,电子工业出版社,2007,1.

[7]汪志峰.电气控制原理及应用,西安,电子科技大学出版社,2004,5.

[8]吴中俊.可编程序控制器原理及应用,北京,机械工业出版社,2004.

[9]郑晟.电气控制原理与应用,北京,科学出版社,2008.