水冷系统自动投切控制.docx
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水冷系统自动投切控制
一、设计背景………………………………………
(2)
二、设备简介………………………………………
(2)
三、工艺要求………………………………………
(2)
四、设计原则………………………………………
(2)
五、设计方案………………………………………
(2)
六、面板图….………………………………………(5)
七、布置图…………………………………………(6)
八、元器件选择……………………………………(7)
九、连接、调试及故障分析………………………(7)
一十、设计总结……………………………………(8)
一、设计背景
1.研究背景
近年来,随着我国国民经济的快速增长,电力、冶金、化工、家用电器等行业突飞猛进,特别是电脑的CPU、空调等必须要依靠散热系统进行散热。
上个世纪之前国外的超频发烧友曾经用水冷甚至油冷来给CPU散热,并且有很不俗的成绩公布,并且是一种物质享受的追求和高端的象征。
也正是这样的原因,中国还处于一种发展中的地区,所以,国内使用的还不是很多,这个和它的价格以及较为复杂的安装方式有关,并且发展不普及和大家的观念并没有改变之前,这些水冷产品还是属于一个宣传或者推广过程,并不是一个成熟过程。
其实,一套水冷散热系统是由散热器、水管及一个水泵组成。
配合不同的扣具,从586到酷睿、酷睿2、酷睿i5、酷睿i7等英特尔架构CPU都可以使用。
水冷散热器有一个进水口及出水口,散热器内部有多条水道,这样可以充分发挥水冷的优势,能带走更多的热量。
这就是水冷散热器的基本原理。
水冷散热与风冷散热其本质是相同的,只是液冷中利用循环液将CPU的热量从水冷块中搬运到换热器上再散发出去,由于换热器的散热面积和散热环境远远要好于一般的风冷散热器,所以液冷的降温效果非常明显。
2.发展趋势
水冷作为高必能散热系统正变得越来越流行。
水冷真正的优势在于它处理CPU瓦数的能力比任何风冷散热器都要高得多,并且不受机箱内高温的影响。
如果用于低功率CPU,水冷散热器在CPU降温上并不比优良的风冷散热器强多少。
但当你使用产生大量热量的高端或极度超频CPU的时候,就算一个小小的DIY水冷系统都将让CPU温度保持在相当低的水平。
水冷是超频玩家对于大功率芯片理想的散热解决方案。
当用于非玩家CPU的时候,水冷不会较高端风冷散热有巨大的性能提升,但能够在获得低温的同时产生比任何风冷方案小得多的噪音。
说到CPU水冷那还要追溯到上个世纪,早在1998、1999年左右台湾就开始流行CPU水冷散热了,DIY利用自己的条件制作出各式各样的水冷系统,但大多以开放式结构为主,在DIY看来,当时的CPU就已经是“发热量巨大”的怪物了。
大陆水冷制作相对要晚些,也大多集中在个人的制作水平上,曾经出现像杭州中裕的CoolMax等数款个人制作并销售的水冷产品,其中CoolMax水冷已经具备像样的包装和配套件,在宣传上也曾经有过动作,但由于市场响应有限,这些产品犹如过眼云烟,没有多长时间就从市场上彻底消失了。
到2003年,水冷又开始在大陆市场上活跃起来,其中以正规厂家中的澳柯玛和个人制作中的水冷王为主流,从市场推广和论坛宣传两个方面展开了水冷制作的新篇章。
新一代水冷与旧水冷相比原理并没有变化,但制作工艺却大幅度提升,大多注重全密闭式的设计,而且内地与港台个人DIY作品间的差别也越来越少,这与互联网的推广不无关系,上个世纪的水冷主要集中在少数能上网的
发烧友中,随着网络的普及,越来越多的能人义士纷纷出现,行业范围远远跨越了电脑及其相关行业,精通于金属加工的朋友不胜枚举,制作这种水冷散热器更加方便,而且更加美观、实用、可靠,此外,越来越多的喜欢水冷的朋友可以在各个论坛中各抒己见,这样也推动了水冷工艺的进步,显然是互联网促进了水冷产品的进步,同时也为产品的推广奠定了基础。
随着显卡技术的快速发展,显卡上的GPU已经能够发出与CPU相当的热量,因此水冷已经不再局限在CPU了,显卡、北桥、硬盘的水冷也不断涌出,彻底让大家进入水冷的新世界。
水泵让水在系统中流通循环,坚持不懈地把暖水换成冷的。
流过水道和散热器的水的体积是至关重要的,因为靠这个运动把热量一并带走,就像高速风扇可以更好的守成从常规散热片上带走热量的工作一样。
在市面上很容易找到不同功率和价位适合水冷的水泵。
用户在选择时优先考虑的应该是内嵌式水泵。
采用水箱一体化设计,输入输出两头配备软管,而不需要把整个东西再浸泡在蓄水池里。
蓄水池时代已经离我们越来越远了,且有溢出的风险。
水泵的性能可以从流速和扬程两个规格来看。
流速是指在没有东西制约水流的时候能够抽取的水量。
扬程是水泵向上喷水在垂直方向上能达到的高度。
扬程是最重要的数字,它体现了水泵克服水道和散热器阻力的能力。
现在大多数泵尾都带有专用的插头,可以直接与电源相连。
或其他小3PIN接口可直接插到主板上。
由此可知水泵的意义重大,为使系统能够正常运行,且可靠性增强,需要增补备用装置。
3.研究意义
在通风、吸尘、水泵、油泵、气泵等设备中,一旦电动机出现故障停止运转,就会影响到生产、生活秩序的正常进行,因此,对这些设备采取备用电动机自动投入运行是十分必要的。
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、设备简介
水冷系统用于大功率元器件如晶闸管的散热,其工作的可靠性非常重要。
一旦出现故障停止运行,需散热的大功率元器件将很快烧毁,对生产影响极大,一般采用两面三刀台水泵一台运行,另一台备用,实现自动投切,工作过程如下:
起动一台水泵电机,该水泵运行信号指示灯亮,另一台水泵备用信号指示灯亮,表示可以随时投入运行,当正在运转的水泵电机因过载、缺相、短路等原因停止运行时,备用水泵电机立即起动,自动投入运行(即自动投切)。
三、设备工艺要求
1、两台水泵电机型号为Y132S2-2,额定功率为7.5kw;
2、两台电机均为全压起动,单方向旋转;
3、一台电机因过载、缺相、短路等原因停转时,另一台电机立即投入运行,两台电机任意互相备用;
4、运行的电机有运行指示灯显示,备用的电机有备用指示灯显示,有电源电压、电流指示;
5、有总停控制和必要的短路、过载保护;
四、设计原则
1、最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求。
生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据,这些要求常常以工作循环图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供。
对于有调速要求的场合,还应给出调速技术指标。
其他如起动、转向、制动、照明、保护等要求,应根据生产需要充分考虑。
2、在满足控制要求的前提下,设计方案应力求简单、经济合理,不要盲目追求高指标,造成不必要的高投资。
3、妥善处理机械与电气关系。
很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的,要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用和维护等方面协调处理好二者关系。
4、正确合理地选用电器元件,以实用为原则。
选用新型号电器可以提高可靠性,减小体积,尽可能不要选用旧型号电器。
5、确保电气设备安全性、可靠性高,兼顾设备使用和维护方便。
五、设计方案
1、通过接触器的作用达到电机接通的接通要求。
先把总电源开关低压断路器合上,对整个系统进行供电,给控制回路供电。
为了好分析、使思路更加清晰,先让两台电动机M1、M2可同时运行,且两台电机所处的接线位置完全相同。
给两台电动机各设一个起动按钮SB1、SB2,接触器KM1(含自锁)、KM2(含自锁),分别于M1、M2串联,当按下SB1,接触器KM1线圈得电,电动机M1运行;再合上SB2,接触器KM2线圈得电,电动机M2运行,此时达到了两台电动机同时运行的效果。
2、通过电气互锁的作用,每次只有一台运行。
为使合上一台电动机运行,而另一台电动机不运行,可把KM1、KM2的常闭辅助触点分别与对方的接触器线圈串联起来,则任起动一个按钮,只有一台电动机运行,而另一台电动机处于断电状态。
3、借用中间继电器,达到一台运行,另一台备用的效果。
为使运行的电动机突然由于故障而失去作用,另一台通电运行,需要备用电机出的常闭辅助触点闭合时,立马通电,要达到这一点,需要借助中间继电器,中间继电器具有转换控制信号的作用,通过中间继电器,是备用电动机的起动按钮两侧具有电压。
此时,当运行电动机停止时,通过电气互锁以及中间继电器的作用,备用电动机开始运行。
4、防止电气互锁的失灵,添加机械互锁,确保系统的可靠性。
添加机械互锁,就是把起动按钮对应的常闭式按钮与对方的接触器线圈串联,当电气互锁失效时,机械互锁起到了作用。
5、根据电机的运行情况以及互锁的作用进行指示灯的添加。
备用指示灯选黄色,运行指示灯选绿色。
6、总停按钮的添加。
待两台电机都不需要运行,进行检修时,按下总停按钮SB,控制回路断电,电机停止转动。
经过认真思考、推敲,最终一个完整的电路图草图就绘制出来:
主电路
控制回路
六.面板图
七、布置图
八、元器件选择
元器件的选择主要是对主电路及控制回路中必要的元器件进行选择,见下表:
主电路及控制电路所需的主要器件
代号
名称
型号及要求
数量
M1、M2
电动机
Y132S2-2,额定功率7.5KW
2
KM1、KM2
交流接触器
CJX2-12220V50HZ
2
FR1、FR2
热继电器
JRS1-09~25
2
QF
空气开关
DZ47-60三极
1
FU
熔断器
D247-60
2
KA1、KA2
中间继电器
J2X-22F142
2
SB1—SB3
按钮
红黄绿三种不同颜色LAY37(PBC)
3
HL1—HL4
指示灯
HL1、HL3绿色,HL2、HL4黄色
4
九、连接、调试及故障分析
1.拟定调试步骤。
这项工作在施工图纸确定后开始,电控柜安装工作完成前结束。
根据工作原理写出调试步骤,包括通电前检查和通电后调试两部分。
通电前检查部分建议设计一个通电之前检查项目表,检查一项,打勾确认一项。
通电后调试部分要说明开关或按钮的名称、操作顺序,以及相应点亮的指示灯名称。
最后预计几种可能的故障现象和对应的解决措施,提高调试时故障排除效率。
要求:
步骤合理,项目齐全,书写工整。
2.通电前检查。
按调试步骤进行通电前检查,重点检查是否短路。
线路工作情况可以按下相应的按钮或接触器触点,在接线端子上测量各点通断情况。
要求:
短路检查项目不可缺少,其他检查项目要求合理。
3.通电调试。
按调试步骤进行通电调试,进行起动、停止操作,观察指示灯、电压表、电流表指示情况。
要求:
符合设计任务书规定的各项要求。
若有不符之处,能说明原因,并及时整改。
做好调试记录,尤其是记录故障现象和排除方法。
4.故障处理
①、对出现的故障对照设计图及安装图查找检测故障。
②、针对工作故障的情况,从原理上分析可能的故障原因,列出可能故障点,逐步测试查找并排除故障。
十、设计总结
通过这次的课程设计,我们真正的了解到实际操作的重要性,以及团结合作的必要性。
书上的东西永远是死的,只有通过自己的双手完成以后才会变成有用的东西,被自己吸收应用。
合作也是至关重要的一点,合作才能发现不足,最终完成任务。
这次课程设计我们学到了好多,最重要的就是学会了怎样设计,以及需要注意的几点:
1.控制电压按控制要求选择,符合标准等级。
在控制线路简单,不需经常操作,安全性要求不高时,可以直接采用电网电压,即交流380V或220V。
当考虑安全要求时,应采用控制变压器将控制电路与主电路电气上隔离开。
照明电路采用36V安全电压。
带指示灯的按钮采用6.3V电压。
晶体管无触点开关一般需要直流24V电压。
对于微机控制系统应注意弱电电源与强电电源之间的隔离,不能共用零线,以免引起电源干扰。
2.尽可能减少电气元件品种、规格与数量。
便于维修和更换,降低成本。
3.正常情况下,尽可能减少通电电气数量,以利于节约能源,延长电气元件寿命,减少故障。
4.合理使用电器触点。
接触器、时间继电器往往触点不够用,可以增加中间继电器来解决。
5.合理安排电器触点。
避免因电器动作时间有差别,造成“触点竞争”。
避免因操作不当,造成“误动作”。
避免因某个元器件损坏,造成“短路”。
避免出现“寄生回路”。
6.设置必要的短路、过载保护,防止故障进一步扩大。
7.设置必须的急停或总停按钮,以防万一出现故障时,切断整个控制回路,进而切断主电源。
8.设置必要的手动控制线路,方便设备调试和维修。
9.设置必要的指示灯、电压表、电流表,随时反映系统运行状态,及时发现故障。
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