課程設(shè)計（論文）-攪動泵自動控制系統(tǒng)的設(shè)計.doc

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1、課程設(shè)計（論文）用紙摘要很多鐵質(zhì)零件在涂漆前其表面都涂有一層電泳漆，這樣既能防止氧化生銹，又能牢固地吸附涂在其表面上的油漆。而在鐵質(zhì)零件涂電泳漆時，電泳槽內(nèi)有一攪動泵時而運轉(zhuǎn)時而停止，這樣既經(jīng)濟(jì)又節(jié)能，還可以達(dá)到攪動電泳漆使之不沉淀的目的。關(guān)鍵詞：攪動泵；互鎖；自動控制目錄第1章 緒論 21.1 項目攪動泵自動控制系統(tǒng)的設(shè)計31.2 技術(shù)指標(biāo)31.3 論文的主要內(nèi)容4第2章 設(shè)計52.1設(shè)計原則52.2 元器件選型5第3章 操作說明 143.1攪動泵控制的操作143.2電路中部分接線的說明15結(jié)論17參考文獻(xiàn)18致謝 19第1章 緒論1.1項目攪動泵自動控制系統(tǒng)的設(shè)計很多鐵質(zhì)零件在涂漆前其表面

2、都涂有一層電泳漆，這樣既能防止氧化生銹，又能牢固地吸附涂在其表面上的油漆。而在鐵質(zhì)零件涂電泳漆時，電泳槽內(nèi)有一攪動泵時而運轉(zhuǎn)時而停止，這樣既經(jīng)濟(jì)又節(jié)能，還可以達(dá)到攪動電泳漆使之不沉淀的目的1.2 技術(shù)指標(biāo)及技術(shù)難點1.3.1設(shè)備技術(shù)指標(biāo)1、一臺水泵電機(jī)型號為Y132s2-2，額定功率為15kw；2、電機(jī)為全壓起動，單反方向交替旋轉(zhuǎn)；3、電機(jī)正轉(zhuǎn)2分鐘后，開始反轉(zhuǎn)交替20分鐘后停止15分鐘又開始新一輪的循環(huán)。4、運行的電機(jī)有運行指示燈顯示，電源同樣也有指示燈顯示。5、有總停控制和必要的短路、過載保護(hù)。1.3.2 技術(shù)難點由于設(shè)計過程中遇到的各種問題，綜合考慮各方面因素，技術(shù)難點大致有以下幾個方面

3、：1控制電壓按控制要求選擇，符合標(biāo)準(zhǔn)等級。在控制線路簡單，不需經(jīng)常操作，安全性要求不高時，可以直接采用電網(wǎng)電壓，即交流380V或220V。當(dāng)考慮安全要求時，應(yīng)采用控制變壓器將控制電路與主電路電氣上隔離開。顯示電路采用24V安全電壓。晶體管無觸點開關(guān)一般需要直流24V電壓?；诖?，要注重對電機(jī)、變壓器的選取。2選擇器件時，期間之間的兼容性，器件的規(guī)格、成本、維修、更換等都需要認(rèn)真考慮。3正常情況下，如何做到盡可能減少通電電氣數(shù)量，以利于節(jié)約能源，延長電氣元件壽命，減少故障也成為技術(shù)難點。4合理使用電器觸點。接觸器、時間繼電器往往觸點不夠用，可以增加中間繼電器來解決。5合理安排電器觸點。避免因電器

4、動作時間有差別，造成“觸點競爭”。避免因操作不當(dāng)，造成“誤動作”。避免因某個元器件損壞，造成“短路”。避免出現(xiàn)“寄生回路”。1.3 論文的主要內(nèi)容論文研究主要是針對項目設(shè)計中所遇到的各項難點問題進(jìn)行的，主要包括以下幾方面內(nèi)容：1、攪動泵自動控制的設(shè)計。2、攪動泵自動控制的操作說明。第2章 設(shè)計2.1設(shè)計過程中應(yīng)遵循的原則在電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，通常應(yīng)遵循以下幾個原則：1最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對電氣控制的要求。生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)的要求是電氣設(shè)計的依據(jù)，這些要求常常以工作循環(huán)圖、執(zhí)行元件動作節(jié)拍表、檢測元件狀態(tài)表等形式提供。對于有調(diào)速要求的場合，還應(yīng)給出調(diào)速技術(shù)指標(biāo)。其他

5、如起動、轉(zhuǎn)向、制動、照明、保護(hù)等要求，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要充分考慮。2在滿足控制要求的前提下，設(shè)計方案應(yīng)力求簡單、經(jīng)濟(jì)合理，不要盲目追求高指標(biāo)，造成不必要的高投資。3妥善處理機(jī)械與電氣關(guān)系。很多生產(chǎn)機(jī)械是采用機(jī)電結(jié)合控制方式來實現(xiàn)控制要求的，要從工藝要求、制造成本、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、使用和維護(hù)等方面協(xié)調(diào)處理好二者關(guān)系。4正確合理地選用電器元件，以實用為原則。選用新型號電器可以提高可靠性，減小體積，盡可能不要選用舊型號電器。5確保電氣設(shè)備安全性、可靠性高，兼顧設(shè)備使用和維護(hù)方便。2.2元器件選型元器件的選擇主要是對主電路及控制回路中必要的元器件進(jìn)行選擇，見下表：表2-1 主電路及控制電路所需的主要器件8V、

6、APA1233UA、PA888電壓表5-500V、直流接通7HL1-HL3XDT3-22U=380V;HL1、HL2綠;HL3紅電源指示6SB1、SB2LAY39SB1總停、紅;SB2啟動按鈕、綠5KA1、KA2JZ7-41觸頭額定發(fā)熱電流3A4FU1、FU2RT18-57X、RT15-60X熔體電流5A、60A3FR1、FR2JRS4-40353d額定電壓380V、額定電流調(diào)整范圍28-32A2KM1、KM2GSC1(CJX4-d)-40額定電壓380V、額定工作電流40A1M1Y160M2-2380V、15KW、29.5A序號代號規(guī)格型號備注2.2.1電動機(jī)為了合理選擇電動機(jī)的種類，應(yīng)同時

7、兩個方面的問題：一是電動機(jī)的性能，例如機(jī)械特性，起動性能和調(diào)速性能等；二是要知道生產(chǎn)工藝的特點，要使所選電動機(jī)的性能滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求。1）電動機(jī)的機(jī)械特性，是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系，即n=f（T），其中，轉(zhuǎn)矩T是指電磁轉(zhuǎn)矩。電動機(jī)的機(jī)械特性決定其穩(wěn)定運行、起動、制動和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的工作情況。2）電動機(jī)的起動性能，主要是指起動轉(zhuǎn)矩的大小。一些起動轉(zhuǎn)矩不高的，例如機(jī)床、小容量水泵、通風(fēng)機(jī)等，可以選用普通三相籠型異步電動機(jī)；但起動和制動頻繁而且起動和制動要求比較大的生產(chǎn)機(jī)械，就要選用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，例如起重機(jī)、礦井提升機(jī)、大容量水泵、壓縮機(jī)、皮帶運輸機(jī)、紡織機(jī)等。3）調(diào)速性能包括調(diào)

8、速范圍、調(diào)速的平滑性、調(diào)速系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型各方面，調(diào)速性能要求不高的各種機(jī)床、通風(fēng)機(jī)、船用錨機(jī)、船用起貨機(jī)等多選用普通三相籠型一步電動機(jī)。額定功率相同的電動機(jī)，額定轉(zhuǎn)速越高，電動機(jī)的體積越小，造價越低，一般來說，電動機(jī)的飛輪力矩GD2也就越小，因此選用高速電動機(jī)較為經(jīng)濟(jì)。但由于生產(chǎn)機(jī)械速度一定，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，拖動系統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)的速比也越大，機(jī)構(gòu)越復(fù)雜。另外，GD2、nN影響電動機(jī)過渡過程持續(xù)的時間及過渡過程中能量的損耗。電動機(jī)的GD2、nN值越小，過度過程越快，能量損失越小。因此，根據(jù)具體要求，綜合以上各因素，應(yīng)選擇Y系列小型三相籠型異步電動機(jī)，指標(biāo)先進(jìn)、噪聲低、振動小、防護(hù)性能好、安全可靠、維

9、護(hù)方便、外形美觀、啟動轉(zhuǎn)矩大、機(jī)械特性硬，即選擇Y160M2-2型號的電動機(jī)兩臺。表2-2 Y132m-4電動機(jī)的相關(guān)參數(shù)額定功率PN（KW）額定電流IN（A）額定電壓UN（V）額定轉(zhuǎn)速nN （r/min）堵轉(zhuǎn)電流I堵（A）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩T堵1529.538029307.02.0Tmax2.2.2電源開關(guān)低壓斷路器（Automatic Circuit Breaker）：斷路器，又稱自動空氣開關(guān)，除了斷開電路的作用外，還具有電 流過載、欠壓、短路保護(hù)的作用。斷路器類型有：框架式、塑料外殼式、限流式、手動操作式、電動操作式。選擇依據(jù)是：極數(shù)、額定電流、電壓類型、電壓等級、分?jǐn)嗄芰Α幼黝l繁程度等。.DZ

10、X2列塑料外殼式斷路器，其頻率為50Hz或60Hz，額定工作電壓為交流240-415V，其額定電流至100A。根據(jù)脫扣器的額定電流等，通過認(rèn)真選取，最終選擇了型號為DZX2-40的低壓斷路器，其相關(guān)參數(shù)如表2-3及表2-4所示：表2-3 DZX2-40低壓斷路器的相關(guān)參數(shù)殼架等級額定電流Imm（A）AC100額定工作電壓AC380分?jǐn)嗄芰sc(A)4500起始狀態(tài)冷態(tài)脫扣器額定電流（A）40斷路器額定電流In（A）1-40壽命操作頻率（次/小時）120電壽命（次）2000機(jī)械壽命（次）2000連接銅導(dǎo)線最大截面積（mm2）35表2-4 板前接線尺寸：（單位：mm，W、L分別為寬、高）WL極數(shù)

11、778032.2.3熔斷器熔斷器（Fuse）主要用于短路保護(hù)。熔斷器結(jié)構(gòu)上主要由熔斷器座、熔斷體（熔體）組成熔斷器分 插入式、螺旋式、填料封閉管式 等等。選擇依據(jù)是：形式、熔體額定電流（I FU）。對電流較為平穩(wěn)的負(fù)載（如照明、信號、熱電電路等），熔體額定電流就取線路的額定電流。對具有沖擊電流的負(fù)載（如電動機(jī)），熔體額定電流可按下式計取：單臺電機(jī)： I FU = 1.5 2.5 I e （2-1）多臺電機(jī)： I FU = 1.5 2.5 I Nmax + I e （2-2）式中I Nmax 功率最大電機(jī)的額定電流 I e 除去功率最大電機(jī)之外，其余電機(jī)額定電流之和輕載、起動時間短 取 1.5

12、；重載、起動時間長、起停頻繁則取 2.5。由于控制回路電流較小，基本位于幾安左右，且知道控制回路的中間繼電器線圈的額定發(fā)熱電流為5A，控制按鈕的控制電流為28A，所以選擇型號為RT15-57X的熔斷器，其熔體額定電流為5A，額定電壓為380V。由于主線路電流為29.5A,通過計算選60A的熔斷器較為合適，所以選型號為RT15-60X的熔斷器。2.2.4熱繼電器熱繼電器（Thermal over-load Relay）主要用于電機(jī)過載保護(hù)。熱繼電器分兩相式、三相式、三相帶缺相保護(hù)式 三種形式選擇依據(jù)是：形式、額定電流（I FR）。熱繼電器熱元件的整定電流可調(diào)， 范圍約為 0.8 1.2 I FR

13、（熱繼電器的額定電流）熱繼電器熱元件的整定電流一般按0.95 1.05 I e（電動機(jī)的額定電流）選用，對過載能力較差的電機(jī)可選得更小些。通過選取M，得型號為JRS4-40353d，其電流調(diào)整范圍為2832A，額定電壓為380V，因為電動機(jī)的額定電流為29.5A，所以選擇調(diào)整電流為32A的熱繼電器（整定電流中間幅值約為電動機(jī)額定電流），相關(guān)參數(shù)如表2-5所示：表2-5 JRS4-18321d熱繼電器的相關(guān)參數(shù)額定電流IPR（A）額定電壓UN（V）A（mm）B（mm）32380100782.2.5接觸器接觸器（Contactor）分直流接觸器、交流接觸器兩大類選擇依據(jù)是：主觸頭數(shù)、額定電流（I

14、KM）、線圈控制電壓的類型、等級等。對于電動機(jī)負(fù)載，可按下面的經(jīng)驗公式計算接觸器的額定電流： I KM = Pe / （K Ue） （2-3）式中Pe 電機(jī)的額定功率Ue 電機(jī)的額定線電壓K 經(jīng)驗系數(shù) ， 取1 1.4對于動作頻繁的工作情況，為了防止主觸點的燒壞/過早損壞，應(yīng)將I KM降低12等級使用?？紤]到接觸器與熱繼電器的配套使用，上述熱繼電器可插接的接觸器為GSC1（CJX4-d）32-40，選擇型號為GSC1（CJX4-d）-40的接觸器KM1、KM2，其額定工作電流為40A，額定電壓為380V，相關(guān)參數(shù)如表2-6所示：表2-6 GSC1（CJX4-d）-40接觸器的相關(guān)參數(shù)額定工作電

15、流IN （A）額定電壓UN（V）A（mm）B（mm）40380158832.2.6中間繼電器中間繼電器（Auxiliary Relay）：在結(jié)構(gòu)上是一個電壓繼電器，是用來轉(zhuǎn)換控制信號的中間元件。它輸入的是線圈的通電斷電信號，輸入信號為觸點的動作。其觸點數(shù)量較多，各觸點的額定電流相同。中間繼電器通常用來放大信號，增加控制電路中控制信號的數(shù)量，以及作為信號傳遞、連鎖、轉(zhuǎn)換以及隔離用。KA1、KA2，功能為將信號傳遞給有關(guān)控制元件（中間轉(zhuǎn)換作用），JZ7-41，觸頭額定發(fā)熱電流為2A，相關(guān)參數(shù)如表2-7所示：表2-7 JZ7-41中間繼電器的相關(guān)參數(shù)額定電壓UN（V）觸頭額定發(fā)熱電流AA（mm）B（

16、mm）380275342.2.7電流互感器及交流電壓表電流互感器選擇型號為LMZ1-1，一次額定電流為100A，一次安匝120，相關(guān)參數(shù)如表2-8所示：表2-8 LMZ1-1電流互感器的相關(guān)參數(shù)一次額定電流一次安匝穿孔尺寸（mm）一次匝數(shù)150A1503040（1匝）H（mm）b（mm）D（mm）d（mm）B（mm）10060872638交流電流表：PA888-91-131,尺寸為160160 mm2交流電壓表：量程為5500V，備注：直接接通,電表尺寸：160160mm22.2.8控制按鈕控制按鈕（Push-button）：是一種結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛的主令電器，在控制回路中用于遠(yuǎn)距離手動控制各

17、種電磁機(jī)構(gòu)，也可以用來轉(zhuǎn)換各種信號線路與電氣連鎖線路等。是一種用來短時接通/斷開小電流控制電路的主令電器選擇依據(jù)是：觸點對數(shù)、動作要求、結(jié)構(gòu)形式、顏色、是否自帶指示燈等；電壓等級、通流能力（1 8 A）。.一般 啟動按鈕 綠色 停止按鈕 紅色 緊急操作 蘑菇式按鈕SB1，總停蘑菇式按鈕開關(guān)，紅色LAY3901MJR,尺寸為24 mm；SB2，24mm，綠色，啟動開關(guān)，LAY3910MG。2.2.9指示燈指示燈選擇型號為XDJ3-22，額定工作電壓380V，電阻式圓球形，工作電流20mA，功耗0.9W，尺寸為24mm。兩個綠色的，作用指示電機(jī)正反轉(zhuǎn)；一個紅色的，作電源指示。2.2.10電纜及導(dǎo)線

18、的選擇1）電纜的選擇水泵電機(jī)的額定功率為15KW，根據(jù)需要系數(shù)法，查的需要系數(shù)Kd=0.70.8，cos=0.8，tan=0.75，算得，P30=KdPe=0.815KW=12KWS30=P30/ cos=6/0.8=7.5KVAI30=S30/UN （2-7）=15KW/（0.38KV）=22.8A所以要求所選擇的電纜線允許載流量IalI30。經(jīng)查表，XV系列（銅芯）橡皮絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜能夠滿足要求，該電纜的各型產(chǎn)品適用于固定敷設(shè)，交流50Hz，額定電壓500V及以下的輸配電線路中。其中型號為XV29（橡皮絕緣聚氯乙烯護(hù)套內(nèi)鋼帶鎧裝電力電纜），適宜敷設(shè)在地下、固定在室內(nèi)，能接受機(jī)械外

19、力作用，不能承受大的壓力的電纜為最佳，有1芯、2芯、3芯、4芯4種，截面范圍為1.5185mm2，取3芯電纜，截面積為7mm2的電纜，其通過最大允許電流恰好達(dá)29A，所以作為最終選擇。2）導(dǎo)線的選擇經(jīng)查表，BV，銅芯聚氯乙烯絕緣電線，用于交流500V及以下的電氣設(shè)備及電氣線路、可明敷、暗敷，且護(hù)套線可以直接埋地?？刂苹芈穼?dǎo)線取芯數(shù)為2，標(biāo)稱截面為2mm2的一種。2.2.11接線端子控制回路的電壓為380V，所以選擇額定電壓為380V的接線端子。TZ1系列接線端子，適用于額定電壓為380V的電力傳動控制屏、臺、柜、機(jī)床電氣控制、信號和各種自動化裝置中導(dǎo)線連接之用。其結(jié)構(gòu)特征為：接線端子采用標(biāo)準(zhǔn)的

20、32mmG高低槽基座，各種信號、各種規(guī)格的接線端子，可安裝在同一基座上，組裝后可以方便取下其中任何一節(jié)單獨的接線端子，而不影響相鄰的接線端子，具有裝卸方便，安裝穩(wěn)固等優(yōu)點。查的型號為TZ1-60普通型接線端子的額定電壓380V，額定工作電流60A，連接導(dǎo)線截面5mm2，較適合采用。其尺寸為b=40mm，c=10mm。第3章 操作說明3.1攪動泵激動控制的操作對照圖3-1，對控制電路以及主電路的操作運行如下：1、閉合低壓斷路器（又叫自動空氣開關(guān)），主電路和控制電路供電，指示燈HL3點亮。2、如圖所示，當(dāng)按下SB2后，線圈KM1得電，進(jìn)而KM1線圈自鎖、KT3開始計時，電動機(jī)M1運行。與此同時，K

21、M1輔助觸點閉合KT1開始計時、燈HL1點亮。2分鐘過后KT3常閉觸點斷開KM1斷電，電機(jī)停止運轉(zhuǎn)、燈HL1熄滅。與此同時KT3常開觸點閉合KM2得電，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)、KT4同時也開始計時，燈HL2點亮。2分鐘過后KT4常閉斷開，電機(jī)停止反轉(zhuǎn)，燈HL2熄滅。KT4常開閉合，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)以此循環(huán)。3、20分鐘過后KT1常閉斷開電機(jī)不能繼續(xù)正轉(zhuǎn).同時KT1常開觸點閉合，KT2得電開始計時。15分鐘后KT2常閉觸點斷開，同時常開觸點閉合，KM1得電同時自鎖、KT1、KT3也開始計時。依次循環(huán)達(dá)到攪動電泳漆使之不沉淀的目的。圖3-1（電纜截面：7 mm2 控制回路與指示回路：2 mm2）3.2電路中部分

22、接線的說明1、電動機(jī)的接地：為了保證工作人員的安全，將電動機(jī)的金屬外殼用導(dǎo)線接地，即保安接地。2、電路中涉及的接地裝置均接在PE線上，PE線是用來保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。結(jié)論本次課程設(shè)計為根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中設(shè)備的工藝要求設(shè)計電氣控制線路，計算并選擇電器元件。本文以兩臺Y160M2-2電動機(jī)的組合設(shè)計為例，所設(shè)計的電路能夠達(dá)到要求并能實現(xiàn)自動投切的功能。通過認(rèn)真的設(shè)計，可知道以下幾個問題需要特別注意：1設(shè)置必要的短路、過載保護(hù)，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。2設(shè)置必須的急?；蚩偼０粹o，以防萬一出現(xiàn)故障時，切斷整個控制回路，進(jìn)而切斷主電源。3設(shè)置必要的手動控制線路，方便設(shè)備調(diào)試和維修。4設(shè)置

23、必要的指示燈、電壓表、電流表，隨時反映系統(tǒng)運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障。參考文獻(xiàn)1 湯蘊璆，史乃編著電機(jī)學(xué)（第2版），機(jī)械工業(yè)出版社，20052李發(fā)海，王巖編著電機(jī)與 拖動基礎(chǔ)（第3版），清華大學(xué)出版社，20053吳曉君，楊向明編電氣控制與可編程控制器應(yīng)用，中國建材出版社，20044王仁祥編著常用低壓電器原理及其控制技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，20015工廠常用電器設(shè)備手冊（第2版），中國電力出版社，19986正泰電器產(chǎn)品選型手冊7天水213廠低壓電器產(chǎn)品選型手冊5呂厚雨工業(yè)電氣控制技術(shù)致謝首先感謝西安建筑科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院為了提供了這次課程設(shè)計的機(jī)會和條件。在指導(dǎo)老師董建圓老師的細(xì)心指導(dǎo)下，本人再經(jīng)過揣摩加工吸收，最終完成了此文。董老師不知疲倦的解惑以及認(rèn)真的解答給我?guī)砹四蟮膸椭?，在此?jǐn)向董老師表示誠摯的感謝，同時也感謝課設(shè)期間其他老師的悉心指導(dǎo)以及同學(xué)的幫助，在他們的指導(dǎo)與幫助下，我才更加順利的完成了此文的撰寫，完成了此次課程設(shè)計。-20-