电气控制课程设计-时间继电器控制的自耦降压起动装置.doc

湖南农业大学工学院课程设计说明书 课程名称： 电气控制课程设计 题目名称：时间继电器控制的自耦降压起动装置班 级：2009级 机电 专业 二 班姓 名： 江宇 学 号： 200940614316 指导教师： 刘旭红 评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 年 月 日成绩评阅教师日期 目 录1、概述21.1、设备简介21.2、设备设计要求21.3、设计要求22、工作原理22.1、原理图32.2、工作原理43、电器元件的选择43.1、交流接触器43.2、热继电器43.3、时间继电器53.4、中间继电器53.5、熔断器53.6、电阻6 3.7、按钮63.8、指示灯74、元器件明细表85、检查、调试与安装96、结束语9参考文献10 时间继电器控制的自耦降压起动装置（工学院 09机电二班 学号：200940614316 学生：江宇 ）摘 要：自耦降压起动是常用的减小三相笼型异步电动机起动电流的启动方法，在空载或轻载起动时常用。本文简述了用时间继电器控制的自耦降压起动装置的工作原理，并对其元器件作了说明，绘制其工作原理图。关键词：时间继电器、 自耦降压起动、工作原理 1、概述 1.1、设备简介自耦降压起动是常用的减小三相笼型异步电动机起动电流的启动方法，在空载或轻载起动时常用。1.2、设备设计要求1） 电动机铭牌数据：Y-315S-6，额定功率75KW,额定电压380V、联接，额定电流170.8A,KI =IST / TN =7.0，KST =1.6，KT =2.0，nN =980r/min,cosN =0.87.2）. 起动时，经自耦降压，起动完毕，自耦变压器退出，电动机全压运行，通过时间继电器自动实现。3） 电机有相应的保护措施及总停控制；4） 系统要求有电源指示、运行指示。1.3、设计要求1） 根据设计任务书制定控制方案；2） 设计电器控制原理图，说明工作原理；3） 计算选择电器元件，列出元器件明细表；4） 设计安装图（布置图、接线图、互连图等）；5） 安装调试说明；6） 编写设计说明书。2、 工作原理2.1、时间继电器控制的自耦降压起动装置原理图 2.2、工作原理合上电源开关Q，HL1灯亮，表明电源电压正常。按下起动按钮SB2,KM1、KT线圈同时通电并自保，将自耦变压器接入，电动机定子绕组经自耦变压器供电作减压起动，同时指示灯HL1灭，HL2亮，显示电动机正作减压起动。当电动机转速接近额定转速时，时间继电器KT动作，其触点KT闭合，使KA线圈通电并自保，触电KA断开，使KM1线圈断电释放；触点KA断开,使HL2断电熄灯；而触点KA闭合，使KM2线圈通电吸合，将自耦变压器切除，电动机在额定电压下正常运转，同时HL3指示灯亮，表明电动机进入正常运转。由于流过的自耦变压器公共部分电流为一、二次电流之差，因此允许辅助触点KM2接入。3、元器件的选择 根据对控制元件功能的要求，确定电气元件的类型。比如，当元件用于通、断功率较大的主电路时，应选用交流接触器。若有延时要求，应选用延时继电器；确定元件承载能力的临界值及使用寿命。主要是根据电气控制的电压、电流及功率大小来确定元件的规格；确定元器件预期的工作环境及供应情况。如防油、防尘、货源等；确定元件在供应时所需的可靠性等；确定用以改善元件失效率用的老化或其它筛选实验。采用与可靠性预计相适应的降额系数等。进行一些必要的计算和校核。3.1 、交流接触器的选用 交流接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，分别记为AC1AC2AC3AC4。一类交流接触器对应的控制对象是无感或微感负荷，如白炽灯、电阻炉；二类交流接触器用于绕线式异步电动机的起动和停止；三类交流接触器的典型用途是鼠笼型异步电动机的运转和运行中断；四类交流基础器用于笼型异步电动机的起动、反接制动、反转和点动。根据电动机的额定功率为75KW,额定电压为380V，确定电动机负载的轻重程度为重任务。由于电动机的功率超过20KW，又为笼型异步电动机，所以选用CJ12系列的接触器。查手册，最后选用CJ12F-250/3.3.2、热继电器的选用 热继电器主要用于电动机的过载保护。应使热继电器的安秒特性位于电动机的过载特性之下，并尽可能接近，以便充分发挥电动机的过载能力，同时对电动机在短时过载与起动瞬间不受影响。1）、根据电动机的起动时间 选取6IN 下具有相应可返回时间的热继电器。通常在 6IN 下热继电器的可返回时间与动作时间有下列关系： t 1=(0.50.7)t2 2)、热继电器整定电流范围的中间值为电动机的额定工作电流。使用时，热继电器应调到该额定值，否则将不能起到保护作用。 选用JR28-200-3B，其整定电流范围是125200A3.3、时间继电器的选用 时间继电器选用注意：其线圈或电源的电流种类和电压等级应与控制电路相同，按控制要求选择延时方式和触电方式；校核触点数量和容量，若不够时，可用中间继电器进行扩展。 时间继电器新系列产品JS14AJS20系列半导体时间继电器、JS14P系列数字式半导体继电器等量具有体积小、延时精度高、寿命长、工作稳定可靠、安装方便、触点输出容大和产品规格全等优点，广泛用于电力拖动、顺序控制及各种生产过程的自动控制中。 主要是选用作为交流电动机采用降压起动过程中以电流或时间为函数自动控制起动电压的转换。 所以，选用DJ1-A时间继电器3.4、中间继电器的选用 中间继电器在电气传动和控制线路中经常作为辅助继电器使用，以增大被控线路的容量及允许“切断”容量，选用中间继电器时应考虑以下的参数：1)触头容量：触头的额定电压及额定电流应大于控制线路所使用的额定电压及控制线路的工作电流。2)触头的种类和数目应满足控制线路的需要。3)电磁线圈的电压等级应与控制线路电源电压相等。4)应考虑继电器使用过程中的操作频率。5)应适合使用系统的工作制(长期、间断、反复工作制)根据给定设备的条件，选用中间继电器D2-52.。3.5、熔断器的选用 熔断器的选择主要包括熔断器类型、额定电压、熔断器额定电流与熔断器额定电流的确定。1） 熔断器类型与熔断器电压的选择根据负载保护特性和短路电流大小、各类熔断器的适用范围来选用熔断器的类型。根据被保护电路的电压来决定熔断器的额定电压。2） 熔体与熔断器额定电流的确定熔体额定电流的大小与负载大小、负载性质有关。对笼型异步电动机其熔断体的额定电流为、 单台电动机 INF=(1.52.5)INM 自耦降压起动装置是在空载或轻载起动时常用的，所以系数选取1.5。 熔断器的额定电流大于或等于熔体额定电流。3） 校核保护特性对于选定的熔断器类型级熔体额定电流，还须校核该熔断器的保护特性曲线是否与保护对象的过载特性有良好的配合，使在整个范围内获得可靠地保护。同时，熔断器的极限分断能力应大于或等于所保护电路可能出现的短路电流值，这样才能得到可靠地短路保护。4） 熔断器上下级的配合 为满足选择性保护的要求，应注意熔断器上下级之间的配合，一般要求上一级熔断时间至少是下一级的3倍，不然将会发生越级动作，扩大停电范围。为此，当上下级采用同一型号的熔断器时，其电流等级以相差两级为宜，若上下级所用的熔断器型号不同，则应根据保护特性上给出的熔断时间选取。产品描述 NGT系列高分断能力快速熔断器采用GB13539、IEC60269、VDE0636标准! 适用于交流50Hz，额定电压交流380/660/800/1000V，额定电流至1000A，作为半导体器件短路故障保护。 技术参数 额定电压：500/750/1000V 分断能力：50KA功能等级：aR/gR序号型号额定电压电流等级尺寸Dimension(mm)No.TypeRated Voltage(V)Class Rating(A)ABCDEFGH350NGT00380/80025-12510080502920947.52.5351NGT1380/660/1000100-25014011068482610.5486352NGT2380/660/1000200-40014011068583210.5586353NGT3380/660/1000355-63014011068673813.5676综合，选用NGT1系列的熔断器。3.6、电阻的选用 根据原理图可知电阻是接在制动回路里的，因此要选用一个大功率电阻。 3.7、按钮的选用颜色颜色含义典型应用红急停出现时动作 急停停止或断开1）总停 2）停止一台或几台电动机 3）停止机床的一部分 4）停止循环（如果操作者在循环期间按此按钮，机床在有关循环完成后停止） 5）断开开关装置 6）兼有停止作用的复位 黄 干预排除反常情况或避免不希望的变化，如当循环尚未完成，把机床部件返回循环起点按压黄色按钮可以超越预选的其他功能。 绿启动或接通 1）总启动 2）开动一台或几台电动机 3）开动机床的一部分 4）开动辅助功能 5）闭合开关装置 6）接通控制电路 蓝红、黄、绿三种颜色未包含的特定含义1）红、黄和绿含义未包括的特殊情况，可以用蓝色 2）蓝色：复位黑、灰、白 除专用“停止”功能按钮外，可用于任何功能，如：黑色为点动，白色为控制与工作循环无直接关系的辅助功能 表一：按钮颜色及其含义 根据表格SB1选用红色，SB2选用绿色。 8、指示灯的选用 颜色灯亮的含义 说明典型应用红危险或报警警报潜在危险或要求立刻行动的情况1） 润滑系统压力出现故障2） 温度超过规定（安全）极限3） 命令立即停止机床（如因为过载）4） 主要设备因保护器件动作而停止5） 出现容易接触的带电或运动部件的危险黄警告情况发生变化或即将发生变化1） 温度（或压力）不正常2） 出现短时的有限过载3） 自动循环正在运行绿安全表示安全，授权开始工作，表示无障碍1） 冷却液循环正常2） 机床准备就绪可以工作，所有必须的辅助工作完毕，各种机构处于起动状态，液压或电动发电机输出电压在额定范围内等3） 循环完毕，机床准备重新起动蓝按情况需要赋予的特定含义上述红、黄、绿三色未包括的任何特定含义都可由蓝表示1） 遥控指示2） 选着开关处于“整定状态”3） 装置处于“正向”状态4） 刀架或装置微量进给白未赋予特定含义使用红、绿、黄三色存在问题时，可以用白色，如作证明用1） 开关电源接通2） 正在选择速度或转向3） 与工作循环无关的辅助设备正在工作 表二：指示灯的颜色及其含义由原理图可以知道，HL1为电源指示灯，HL2为减压起动指示灯，HL3为正常运转指示灯。所以HL1选用绿色，HL2选用蓝色，HL3选用绿色。4、元器件明细表名称编号型号数量备注电动机Y-315s-61额定电压380V 额定功率75KW 额定转速980r/min空气开关Q1DZ-2501三相 380V 250A熔断器FUNGT12380V 电流等级100250A交流接触器KMCJ12F-250/32380V 250A热继电器KRJR28-200-3B1整定电流范围是 125200A时间继电器KTDJ1-A1(0.55s 380V 250A)按钮SB1红色1急停SB2绿色1起动按钮指示灯HL1绿灯1电源指示灯HL2蓝色1减压起动指示灯HL3绿色1正常运转指示灯电阻R1能耗制动 表三:元器件明细表5、检查、调试和安装 电气控制装置安装完成之后，在投入运行前，为了确保安全和可靠工作，必须进行认真细致的检查、试验与调整。主要步骤：1) 检查接线图 在配线前，根据原理图，自习检查接线图是否准确无误，特别要注意线路标号与接线板触点标号是否一致。2) 检查电器元件 对照电器元件明细表逐个检查所装电器元件的型号、规格是否相符，产品是否完好无损，特别要注意线圈额定电压是否与工作电压相等。3) 检查接线是否正确 对照接线图与电气控制电路图认真检查线路是否正确。为判断导线是否有短线或接触是否良好，可借助万用表上的欧姆档在断电情况下进行。4) 进行绝缘试验 为了确保绝缘可靠，必须进行绝缘试验。5) 检查、调整电路动作的准确性 在上述检查通过后，就可通电检查电路动作情况，通电检查可按控制环节一部分一部分进行。注意观察各电器的动作顺序是否正确，指示装置指示是否正常，在各部分电路完全正确的基础上才可进行整个电路的系统检查，在这个过程中常伴有一些电器元件的调整，直至全部符合工艺和设计要求，这时控制系统的设计和安装工作才算全部完成。6、结束语在本次课程设计的实践环节中，我深刻地理解和掌握了电器控制的理论知识，参阅了一些的电器控制的书籍资料，使得课程设计的方案和数据更为翔实和准确，力求科学严谨，使本次的时间继电器控制的自耦降压起动装置的课程设计精益求精。经历一周的方案设计、比较、论证、探讨等步骤，经过不懈的努力和反复的验证，积聚了同组同学的一致讨论并通过，终于成功地完成了本次课程设计。但是，由于学识浅薄和资历肤浅，对待解决问题还不成熟，望老师不吝纠正，深感谢意！参考文献1 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M.3版.北京：高等教育出版社，2005.2 赵明.工厂电气控制设备M.2版.机械工业出版社，1996.3 方承远.工厂电气控制技术.机械工业出版社，1992.4 成大先.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2002.