電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)--水冷系統(tǒng)自動(dòng)投切控制的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　上個(gè)世紀(jì)之前國(guó)外的超頻發(fā)燒友曾經(jīng)用水冷甚至油冷來(lái)給CPU散熱，并且有很不俗的成績(jī)公布，并且是一種物質(zhì)享受的追求和高端的象征。</p><p>　　水泵的性能可以從流速和揚(yáng)程兩個(gè)規(guī)格來(lái)看。流速是指在沒(méi)有東西制約水流的時(shí)候能夠抽取的水量。揚(yáng)程是水泵向上噴水在垂直方向上能達(dá)到的高度。揚(yáng)程是最重要的數(shù)字，它體現(xiàn)了

2、水泵克服水道和散熱器阻力的能力?，F(xiàn)在大多數(shù)泵尾都帶有專用的插頭，可以直接與電源相連?；蚱渌?PIN接口可直接插到主板上。</p><p>　　由此可知水泵的意義重大，為使系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，且可靠性增強(qiáng)，需要增補(bǔ)備用裝置。</p><p>　　水冷系統(tǒng)用于大功率元器件如晶閘管的散熱，其工作的可靠性非常重要。一旦出現(xiàn)故障停止運(yùn)行，需散熱的大功率元器件將很快燒毀，對(duì)生產(chǎn)影響極大，一般采用兩面三

3、刀臺(tái)水泵一臺(tái)運(yùn)行，另一臺(tái)備用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切，工作過(guò)程如下：起動(dòng)一臺(tái)水泵電機(jī)，該水泵運(yùn)行信號(hào)指示燈亮，另一臺(tái)水泵備用信號(hào)指示燈亮，表示可以隨時(shí)投入運(yùn)行，當(dāng)正在運(yùn)轉(zhuǎn)的水泵電機(jī)因過(guò)載、缺相、短路等原因停止運(yùn)行時(shí)，備用水泵電機(jī)立即起動(dòng)，自動(dòng)投入運(yùn)行（即自動(dòng)投切）。本文以兩臺(tái)7.5KW的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)為例，利用有關(guān)互鎖作用對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，從而達(dá)到一用一備，自動(dòng)投切的控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：水冷；互鎖；自動(dòng)投

4、切</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第1章 緒論 ………………………………………………………2</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景介紹…………………………………………………2</p><p>　　1.2 項(xiàng)目——水冷系統(tǒng)自動(dòng)投切控制的設(shè)計(jì)……………………4</p><p

5、>　　1.3 技術(shù)指標(biāo)………………………………………………………5</p><p>　　1.4 論文的主要內(nèi)容………………………………………………6</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)過(guò)程 …………………………………………………7</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)原理………………………………………………………7</p><p>　　2.2

6、 元器件選型……………………………………………………12</p><p>　　第3章 操作說(shuō)明 …………………………………………………22</p><p>　　3.1自動(dòng)投切控制電機(jī)的操作……………………………………22</p><p>　　3.2電路中部分接線的說(shuō)明………………………………………24</p><p>　　結(jié)論……………………

7、……………………………………………25</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………26</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景介紹</p><p>　　1.1.1 研究背景</p><p>　　近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)

8、的快速增長(zhǎng)，電力、冶金、化工、家用電器等行業(yè)突飛猛進(jìn)，特別是電腦的CPU、空調(diào)等必須要依靠散熱系統(tǒng)進(jìn)行散熱。上個(gè)世紀(jì)之前國(guó)外的超頻發(fā)燒友曾經(jīng)用水冷甚至油冷來(lái)給CPU散熱，并且有很不俗的成績(jī)公布，并且是一種物質(zhì)享受的追求和高端的象征。 </p><p>　　也正是這樣的原因，中國(guó)還處于一種發(fā)展中的地區(qū)，所以，國(guó)內(nèi)使用的還不是很多，這個(gè)和它的價(jià)格以及較為復(fù)雜的安裝方式有關(guān)，并且發(fā)展不普及和大家的觀念并沒(méi)有改變之前，這

9、些水冷產(chǎn)品還是屬于一個(gè)宣傳或者推廣過(guò)程，并不是一個(gè)成熟過(guò)程。 </p><p>　　其實(shí)，一套水冷散熱系統(tǒng)是由散熱器、水管及一個(gè)水泵組成。配合不同的扣具，從586到酷睿、酷睿2、酷睿i5 、酷睿i7 等英特爾架構(gòu)CPU都可以使用。 </p><p>　　水冷散熱器有一個(gè)進(jìn)水口及出水口，散熱器內(nèi)部有多條水道，這樣可以充分發(fā)揮水冷的優(yōu)勢(shì)，能帶走更多的熱量。這就是水冷散熱器的基本原理。 <

10、/p><p>　　水冷散熱與風(fēng)冷散熱其本質(zhì)是相同的，只是液冷中利用循環(huán)液將CPU的熱量從水冷塊中搬運(yùn)到換熱器上再散發(fā)出去，由于換熱器的散熱面積和散熱環(huán)境遠(yuǎn)遠(yuǎn)要好于一般的風(fēng)冷散熱器，所以液冷的降溫效果非常明顯。</p><p>　　1.1.2 發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　水冷作為高必能散熱系統(tǒng)正變得越來(lái)越流行。水冷真正的優(yōu)勢(shì)在于它處理CPU瓦數(shù)的能力比任何風(fēng)冷散熱器都要

11、高得多，并且不受機(jī)箱內(nèi)高溫的影響。如果用于低功率CPU，水冷散熱器在CPU降溫上并不比優(yōu)良的風(fēng)冷散熱器強(qiáng)多少。但當(dāng)你使用產(chǎn)生大量熱量的高端或極度超頻CPU的時(shí)候，就算一個(gè)小小的DIY水冷系統(tǒng)都將讓CPU溫度保持在相當(dāng)?shù)偷乃健?</p><p>　　水冷是超頻玩家對(duì)于大功率芯片理想的散熱解決方案。當(dāng)用于非玩家CPU的時(shí)候，水冷不會(huì)較高端風(fēng)冷散熱有巨大的性能提升，但能夠在獲得低溫的同時(shí)產(chǎn)生比任何風(fēng)冷方案小得多的噪音

12、。</p><p>　　說(shuō)到CPU水冷那還要追溯到上個(gè)世紀(jì)，早在1998、1999年左右臺(tái)灣就開(kāi)始流行CPU水冷散熱了，DIY利用自己的條件制作出各式各樣的水冷系統(tǒng)，但大多以開(kāi)放式結(jié)構(gòu)為主，在DIY看來(lái)，當(dāng)時(shí)的CPU就已經(jīng)是“發(fā)熱量巨大”的怪物了。 </p><p>　　大陸水冷制作相對(duì)要晚些，也大多集中在個(gè)人的制作水平上，曾經(jīng)出現(xiàn) 像杭州中裕的Cool Max等數(shù)款個(gè)人制作并銷售的水冷產(chǎn)

13、品，其中Cool Max水冷已經(jīng)具備像樣的包裝和配套件，在宣傳上也曾經(jīng)有過(guò)動(dòng)作，但由于市場(chǎng)響應(yīng)有限，這些產(chǎn)品猶如過(guò)眼云煙，沒(méi)有多長(zhǎng)時(shí)間就從市場(chǎng)上徹底消失了。</p><p>　　到2003年，水冷又開(kāi)始在大陸市場(chǎng)上活躍起來(lái)，其中以正規(guī)廠家中的澳柯瑪和個(gè)人制作中的水冷王為主流，從市場(chǎng)推廣和論壇宣傳兩個(gè)方面展開(kāi)了水冷制作的新篇章。 </p><p>　　新一代水冷與舊水冷相比原理并沒(méi)有變化，但

14、制作工藝卻大幅度提升，大多注重全密閉式的設(shè)計(jì)，而且內(nèi)地與港臺(tái)個(gè)人DIY作品間的差別也越來(lái)越少，這與互聯(lián)網(wǎng)的推廣不無(wú)關(guān)系，上個(gè)世紀(jì)的水冷主要集中在少數(shù)能上網(wǎng)的發(fā)燒友中，隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，越來(lái)越多的能人義士紛紛出現(xiàn)，行業(yè)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)跨越了電腦及其相關(guān)行業(yè)，精通于金屬加工的朋友不勝枚舉，制作這種水冷散熱器更加方便，而且更加美觀、實(shí)用、可靠，此外，越來(lái)越多的喜歡水冷的朋友可以在各個(gè)論壇中各抒己見(jiàn)，這樣也推動(dòng)了水冷工藝的進(jìn)步，顯然是互聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)了水冷產(chǎn)品

15、的進(jìn)步，同時(shí)也為產(chǎn)品的推廣奠定了基礎(chǔ)。 </p><p>　　隨著顯卡技術(shù)的快速發(fā)展，顯卡上的GPU已經(jīng)能夠發(fā)出與CPU相當(dāng)?shù)臒崃浚虼怂湟呀?jīng)不再局限在CPU了，顯卡、北橋、硬盤的水冷也不斷涌出，徹底讓大家進(jìn)入水冷的新世界。</p><p>　　水泵讓水在系統(tǒng)中流通循環(huán)，堅(jiān)持不懈地把暖水換成冷的。流過(guò)水道和散熱器的水的體積是至關(guān)重要的，因?yàn)榭窟@個(gè)運(yùn)動(dòng)把熱量一并帶走，就像高速風(fēng)扇可以更好的

16、守成從常規(guī)散熱片上帶走熱量的工作一樣。 </p><p>　　在市面上很容易找到不同功率和價(jià)位適合水冷的水泵。用戶在選擇時(shí)優(yōu)先考慮的應(yīng)該是內(nèi)嵌式水泵。采用水箱一體化設(shè)計(jì)，輸入輸出兩頭配備軟管，而不需要把整個(gè)東西再浸泡在蓄水池里。蓄水池時(shí)代已經(jīng)離我們?cè)絹?lái)越遠(yuǎn)了，且有溢出的風(fēng)險(xiǎn)。 </p><p>　　水泵的性能可以從流速和揚(yáng)程兩個(gè)規(guī)格來(lái)看。流速是指在沒(méi)有東西制約水流的時(shí)候能夠抽取的水量。揚(yáng)程

17、是水泵向上噴水在垂直方向上能達(dá)到的高度。揚(yáng)程是最重要的數(shù)字，它體現(xiàn)了水泵克服水道和散熱器阻力的能力?，F(xiàn)在大多數(shù)泵尾都帶有專用的插頭，可以直接與電源相連。或其他小3PIN接口可直接插到主板上。</p><p>　　由此可知水泵的意義重大，為使系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，且可靠性增強(qiáng)，需要增補(bǔ)備用裝置。</p><p>　　1.1.3 研究意義</p><p>　　在通風(fēng)、吸塵、

18、水泵、油泵、氣泵等設(shè)備中，一旦電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障停止運(yùn)轉(zhuǎn)，就會(huì)影響到生產(chǎn)、生活秩序的正常進(jìn)行，因此，對(duì)這些設(shè)備采取備用電動(dòng)機(jī)自動(dòng)投入運(yùn)行是十分必要的。</p><p>　　通過(guò)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)踐，掌握電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、電器元件和電氣控制線路的安裝過(guò)程、設(shè)計(jì)資料整理和電氣繪圖軟件的使用方法。在此過(guò)程中培養(yǎng)從事設(shè)計(jì)工作的整體觀念，通過(guò)較為完整的工程實(shí)踐基本訓(xùn)練，為綜合素質(zhì)全面提高及增強(qiáng)工作適應(yīng)能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

19、。</p><p>　　1.2項(xiàng)目——水冷系統(tǒng)自動(dòng)投切控制的設(shè)計(jì)</p><p>　　水冷系統(tǒng)用于大功率元器件如晶閘管的散熱，其工作的可靠性非常重要。一旦出現(xiàn)故障停止運(yùn)行，需散熱的大功率元器件將很快燒毀，對(duì)生產(chǎn)影響極大，一般采用兩面三刀臺(tái)水泵一臺(tái)運(yùn)行，另一臺(tái)備用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切，工作過(guò)程如下：起動(dòng)一臺(tái)水泵電機(jī)，該水泵運(yùn)行信號(hào)指示燈亮，另一臺(tái)水泵備用信號(hào)指示燈亮，表示可以隨時(shí)投入運(yùn)行，當(dāng)正在運(yùn)

20、轉(zhuǎn)的水泵電機(jī)因過(guò)載、缺相、短路等原因停止運(yùn)行時(shí)，備用水泵電機(jī)立即起動(dòng)，自動(dòng)投入運(yùn)行（即自動(dòng)投切）。</p><p>　　1.3 技術(shù)指標(biāo)及技術(shù)難點(diǎn)</p><p>　　1.3.1設(shè)備技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　1、兩臺(tái)水泵電機(jī)型號(hào)為Y132m-4，額定功率為7.5kw；</p><p>　　2、兩臺(tái)電機(jī)均為全壓起動(dòng)，單方向旋轉(zhuǎn)；</p

21、><p>　　3、一臺(tái)電機(jī)因過(guò)載、缺相、短路等原因停轉(zhuǎn)時(shí)，另一臺(tái)電機(jī)立即投入運(yùn)行，兩臺(tái)電機(jī)任意互相備用；</p><p>　　4、運(yùn)行的電機(jī)有運(yùn)行指示燈顯示，備用的電機(jī)有備用指示燈顯示，有電源電壓、電流指示；</p><p>　　5、有總停控制和必要的短路、過(guò)載保護(hù)。</p><p>　　1.3.2 技術(shù)難點(diǎn)</p><p&g

22、t;　　由于設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的各種問(wèn)題，綜合考慮各方面因素，技術(shù)難點(diǎn)大致有以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1．控制電壓按控制要求選擇，符合標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)。在控制線路簡(jiǎn)單，不需經(jīng)常操作，安全性要求不高時(shí)，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(shí)，應(yīng)采用控制變壓器將控制電路與主電路電氣上隔離開(kāi)。顯示電路采用24V安全電壓。晶體管無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)一般需要直流24V電壓。基于此，要注重對(duì)電機(jī)、變壓器的選取。

23、</p><p>　　2．選擇器件時(shí)，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。</p><p>　　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(zhǎng)電氣元件壽命，減少故障也成為技術(shù)難點(diǎn)。</p><p>　　4．合理使用電器觸點(diǎn)。接觸器、時(shí)間繼電器往往觸點(diǎn)不夠用，可以增加中間繼電器來(lái)解決。</p><p

24、>　　5．合理安排電器觸點(diǎn)。避免因電器動(dòng)作時(shí)間有差別，造成“觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)”。避免因操作不當(dāng)，造成“誤動(dòng)作”。避免因某個(gè)元器件損壞，造成“短路”。避免出現(xiàn)“寄生回路”。</p><p>　　1.4 論文的主要內(nèi)容</p><p>　　論文研究主要是針對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)中所遇到的各項(xiàng)難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行的，主要包括以下幾方面內(nèi)容：</p><p>　　1、自動(dòng)投切控制裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程。

25、</p><p>　　2、自動(dòng)投切控制裝置的操作說(shuō)明。</p><p><b>　　第2章 設(shè)計(jì)過(guò)程</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)原理</b></p><p>　　2.1.1設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)遵循的原則</p><p>　　在電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常應(yīng)遵循以

26、下幾個(gè)原則：</p><p>　　1．最大限度滿足生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制的要求。生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)工藝對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求是電氣設(shè)計(jì)的依據(jù)，這些要求常常以工作循環(huán)圖、執(zhí)行元件動(dòng)作節(jié)拍表、檢測(cè)元件狀態(tài)表等形式提供。對(duì)于有調(diào)速要求的場(chǎng)合，還應(yīng)給出調(diào)速技術(shù)指標(biāo)。其他如起動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)、照明、保護(hù)等要求，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)需要充分考慮。</p><p>　　2．在滿足控制要求的前提下，設(shè)計(jì)方案應(yīng)力求簡(jiǎn)單

27、、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。</p><p>　　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(lái)實(shí)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。</p><p>　　4．正確合理地選用電器元件，以實(shí)用為原則。選用新型號(hào)電器可以提高可靠性，減小體積，盡可能不要選用舊型號(hào)電器。</p><p&

28、gt;　　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。</p><p><b>　　2.1.2設(shè)計(jì)過(guò)程</b></p><p>　　1、通過(guò)接觸器的作用達(dá)到電機(jī)接通的接通要求。先把總電源開(kāi)關(guān)低壓斷路器合上，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，給控制回路供電。為了好分析、使思路更加清晰，先讓兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2可同時(shí)運(yùn)行，且兩臺(tái)電機(jī)所處的接線位置完全相同。給兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)各設(shè)

29、一個(gè)起動(dòng)按鈕SB1、SB2，接觸器KM1（含自鎖）、KM2（含自鎖）,分別于M1、M2串聯(lián)，當(dāng)按下SB1，接觸器KM1線圈得電，電動(dòng)機(jī)M1運(yùn)行；再合上SB2，接觸器KM2線圈得電，電動(dòng)機(jī)M2運(yùn)行，此時(shí)達(dá)到了兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行的效果。如圖2-1所示： </p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　2、通過(guò)電氣互鎖的作用，每次只有一臺(tái)運(yùn)行。為使合上一

30、臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，而另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)不運(yùn)行，可把KM1、KM2的常閉輔助觸點(diǎn)分別與對(duì)方的接觸器線圈串聯(lián)起來(lái)，則任起動(dòng)一個(gè)按鈕，只有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，而另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)處于斷電狀態(tài)。如圖2-2所示：</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　3、借用中間繼電器，達(dá)到一臺(tái)運(yùn)行，另一臺(tái)備用的效果。</p><p>　　為使運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)突然由

31、于故障而失去作用，另一臺(tái)通電運(yùn)行，需要備用電機(jī)出的常閉輔助觸點(diǎn)閉合時(shí)，立馬通電，要達(dá)到這一點(diǎn)，需要借助中間繼電器，中間繼電器具有轉(zhuǎn)換控制信號(hào)的作用，通過(guò)中間繼電器，是備用電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)按鈕兩側(cè)具有電壓。此時(shí)，當(dāng)運(yùn)行電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，通過(guò)電氣互鎖以及中間繼電器的作用，備用電動(dòng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行。如圖2-3所示：</p><p><b>　　圖2-3</b></p><p>　　4、防

32、止電氣互鎖的失靈，添加機(jī)械互鎖，確保系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　添加機(jī)械互鎖，就是把起動(dòng)按鈕對(duì)應(yīng)的常閉式按鈕與對(duì)方的接觸器線圈串聯(lián)，，當(dāng)電氣互鎖失效時(shí)，機(jī)械互鎖起到了作用。如圖2-4所示：</p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　5、根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行情況以及互鎖的作用進(jìn)行指示燈的添加。備用指示燈選黃色，運(yùn)行指示燈

33、選綠色。</p><p>　　6、總停按鈕的添加。待兩臺(tái)電機(jī)都不需要運(yùn)行，進(jìn)行檢修時(shí)，按下總停按鈕SB，控制回路斷電，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　7、有事后為方便控制回路應(yīng)急檢修，需在控制回路加上一個(gè)組合開(kāi)關(guān)SA，以對(duì)控制回路進(jìn)行通斷電的控制。</p><p>　　經(jīng)過(guò)認(rèn)真思考、推敲，最終一個(gè)完整的電路圖（見(jiàn)圖2-5）草圖就繪制出來(lái)了。然后再根據(jù)具體要求，進(jìn)

34、行相關(guān)元器件的選取。</p><p><b>　　a）主電路</b></p><p><b>　　b）控制回路</b></p><p><b>　　圖2-5</b></p><p><b>　　2.2元器件選型</b></p><p&g

35、t;　　元器件的選擇主要是對(duì)主電路及控制回路中必要的元器件進(jìn)行選擇，見(jiàn)下表：</p><p>　　表2-1 主電路及控制電路所需的主要器件</p><p><b>　　2.2.1電動(dòng)機(jī)</b></p><p>　　為了合理選擇電動(dòng)機(jī)的種類，應(yīng)同時(shí)兩個(gè)方面的問(wèn)題：一是電動(dòng)機(jī)的性能，例如機(jī)械特性，起動(dòng)性能和調(diào)速性能等；二是要知道生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，要使

36、所選電動(dòng)機(jī)的性能滿足生產(chǎn)機(jī)械的工藝要求。</p><p>　　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(dòng)機(jī)，指標(biāo)先進(jìn)、噪聲低、振動(dòng)小、防護(hù)性能好、安全可靠、維護(hù)方便、外形美觀、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、機(jī)械特性硬，即選擇Y132m-4型號(hào)的電動(dòng)機(jī)兩臺(tái)。</p><p>　　表2-2 Y132m-4電動(dòng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)</p><p><b>　　2

37、.2.2電源開(kāi)關(guān)</b></p><p>　　低壓斷路器（Automatic Circuit Breaker）：斷路器，又稱自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)，除了斷開(kāi)電路的作用外，還具有電流過(guò)載、欠壓、短路保護(hù)的作用。</p><p>　　斷路器類型有：框架式、塑料外殼式、限流式、手動(dòng)操作式、電動(dòng)操作式。</p><p>　　選擇依據(jù)是：極數(shù)、額定電流、電壓類型、電壓等級(jí)、

38、分?jǐn)嗄芰?、?dòng)作頻繁程度等。.</p><p>　　DZ20系列塑料外殼式斷路器，其額定絕緣電壓為交流500V，頻率為50Hz或60Hz，額定工作電壓為交流380V及以下或直流額定電壓220V及以下，其額定電流至1250A。一般作為配電用，額定電流為200A及以下。根據(jù)脫扣器的額定電流等，通過(guò)認(rèn)真選取，最終選擇了型號(hào)為DZ20G-100P/3的低壓斷路器，其相關(guān)參數(shù)如表2-3及表2-4所示：</p>

39、<p>　　表2-3 DZ20G-100P/3低壓斷路器的相關(guān)參數(shù)</p><p><b>　　2.2.3熔斷器</b></p><p>　　熔斷器（Fuse）主要用于短路保護(hù)。</p><p>　　熔斷器結(jié)構(gòu)上主要由熔斷器座、熔斷體（熔體）組成</p><p>　　熔斷器分 插入式、螺旋式、填料封閉管式 等等

40、。</p><p>　　選擇依據(jù)是：形式、熔體額定電流（I FU）。</p><p>　　對(duì)電流較為平穩(wěn)的負(fù)載（如照明、信號(hào)、熱電電路等），熔體額定電流就取線路的額定電流。</p><p>　　對(duì)具有沖擊電流的負(fù)載（如電動(dòng)機(jī)），熔體額定電流可按下式計(jì)?。?lt;/p><p><b>　　單臺(tái)電機(jī)： </b></p>

41、;<p>　　I FU = 1.5 ~ 2.5 I e （2-1）</p><p><b>　　多臺(tái)電機(jī)： </b></p><p>　　I FU = 1.5 ~ 2.5 I Nmax + ∑ I e （2-2）</p><p>　　式中I Nm

42、ax—— 功率最大電機(jī)的額定電流</p><p>　　∑ I e—— 除去功率最大電機(jī)之外，其余電機(jī)額定電流之和</p><p>　　輕載、起動(dòng)時(shí)間短 取 1.5 ；重載、起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、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2~8A，所以選擇型號(hào)為RT0（NAT0）-30的熔斷器，其熔體額

43、定電流為30A，額定電壓為380V。其尺寸為A=106mm，F(xiàn)=26mm。</p><p><b>　　2.2.4熱繼電器</b></p><p>　　熱繼電器（Thermal over-load Relay）主要用于電機(jī)過(guò)載保護(hù)。</p><p>　　熱繼電器分兩相式、三相式、三相帶缺相保護(hù)式 三種形式</p><p>

44、;　　選擇依據(jù)是：形式、額定電流（I FR）。</p><p>　　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（熱繼電器的額定電流）</p><p>　　熱繼電器熱元件的整定電流一般按0.95 ~ 1.05 I e（電動(dòng)機(jī)的額定電流）選用，對(duì)過(guò)載能力較差的電機(jī)可選得更小些。</p><p>　　通過(guò)選取FR1、FR2，得型號(hào)為JRS4-

45、18321d，其電流調(diào)整范圍為12~18A，額定電壓為380V，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的額定電流為15.4A，所以選擇調(diào)整電流為18A的熱繼電器（整定電流中間幅值約為電動(dòng)機(jī)額定電流），相關(guān)參數(shù)如表2-5所示：</p><p>　　表2-5 JRS4-18321d熱繼電器的相關(guān)參數(shù)</p><p><b>　　2.2.5接觸器</b></p><p>　　接

46、觸器（Contactor）分直流接觸器、交流接觸器兩大類</p><p>　　選擇依據(jù)是：主觸頭數(shù)、額定電流（I KM）、線圈控制電壓的類型、等級(jí)等。</p><p>　　對(duì)于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，可按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算接觸器的額定電流：</p><p>　　I KM = Pe / （K× Ue） （2-3）</p>

47、<p><b>　　式中</b></p><p>　　Pe —— 電機(jī)的額定功率</p><p>　　Ue —— 電機(jī)的額定線電壓</p><p>　　K —— 經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ， 取1 ~ 1.4</p><p>　　對(duì)于動(dòng)作頻繁的工作情況，為了防止主觸點(diǎn)的燒壞/過(guò)早損壞，應(yīng)將I KM降低1~2等級(jí)

48、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）-18~32，選擇型號(hào)為GSC1（CJX4-d）-18的接觸器KM1、KM2，其額定工作電流為18A，額定電壓為380V，相關(guān)參數(shù)如表2-6所示：</p><p>　　表2-6 GSC1（CJX4-d）-18接觸器的相關(guān)參數(shù)</p><p>　　2.2.6中間繼電器</p><p

49、>　　中間繼電器（Auxiliary Relay）：在結(jié)構(gòu)上是一個(gè)電壓繼電器，是用來(lái)轉(zhuǎn)換控制信號(hào)的中間元件。它輸入的是線圈的通電斷電信號(hào)，輸入信號(hào)為觸點(diǎn)的動(dòng)作。其觸點(diǎn)數(shù)量較多，各觸點(diǎn)的額定電流相同。中間繼電器通常用來(lái)放大信號(hào)，增加控制電路中控制信號(hào)的數(shù)量，以及作為信號(hào)傳遞、連鎖、轉(zhuǎn)換以及隔離用。KA1、KA2，功能為將信號(hào)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5A，相關(guān)參數(shù)如表2-7所示：</p

50、><p>　　表2-7 JZ7-41中間繼電器的相關(guān)參數(shù)</p><p>　　2.2.7電流互感器及交流電壓表</p><p>　　電流互感器選擇型號(hào)為L(zhǎng)MZ1-0.5，一次額定電流為150A，一次安匝150，相關(guān)參數(shù)如表2-8所示：</p><p>　　表2-8 LMZ1-0.5電流互感器的相關(guān)參數(shù)</p><p>　　

51、交流電流表：1C2T-（10/5A-800/5A）,尺寸為160m×160m</p><p>　　交流電壓表：量程為5~600V，備注：直接接通，1T1、1C2、1D1型電表尺寸：160×160mm2</p><p><b>　　2.2.8控制按鈕</b></p><p>　　控制按鈕（Push-button）：是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

52、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(dòng)控制各種電磁機(jī)構(gòu)，也可以用來(lái)轉(zhuǎn)換各種信號(hào)線路與電氣連鎖線路等。是一種用來(lái)短時(shí)接通/斷開(kāi)小電流控制電路的主令電器</p><p>　　選擇依據(jù)是：觸點(diǎn)對(duì)數(shù)、動(dòng)作要求、結(jié)構(gòu)形式、顏色、是否自帶指示燈等；</p><p>　　電壓等級(jí)、通流能力（1 ~ 8 A）。.</p><p>　　一般 啟動(dòng)按鈕 ——

53、 綠色</p><p>　　停止按鈕 —— 紅色</p><p>　　緊急操作 —— 蘑菇式按鈕</p><p>　　SA，HZZ-60 05 （轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，0檔和1檔，中間要擰60o），C防護(hù)式，尺寸為27×39mm2 ；</p><p>　　SB，總停開(kāi)關(guān)，紅色，LA19-A/D，單橋式，指示燈型，相關(guān)參數(shù)為： Φ33m

54、m，UN=380V，額定控制容量PN=300W；</p><p>　　SB1、SB2，Φ33mm，綠色，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，LA19- A/D。</p><p><b>　　2.2.10指示燈</b></p><p>　　指示燈選擇型號(hào)為XDJ3-22/40，額定工作電壓24V，電容式圓球形，工作電流≦20mA，功耗0.36W，尺寸為Φ27mm。兩個(gè)黃色

55、的，作備用指示；兩個(gè)綠色的，作運(yùn)行指示。</p><p>　　2.2.11 變壓器</p><p>　　主變壓器容量ST應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷S30的需要，即ST≈SN.T≧S30</p><p>　　由需要系數(shù)法，查的Kd=0.8，cosφ=0.9，tanφ=0.8，</p><p>　　又 Pe=4×P

56、燈 ， （2-4）</p><p>　　算得， P30=KdPe （2-5）</p><p>　　S30=P30/ cosφ=KdPe/ cos （2-6）</p><p>　　=（0.8×4×0.36）

57、/0.9=1.28V·A。</p><p>　　所以選擇額定容量為40V·A的變壓器。其型號(hào)為JBK1-40，相關(guān)參數(shù)如表2-9所示：</p><p>　　表2-9 JBK1-40變壓器的相關(guān)參數(shù)</p><p>　　2.2.12接線端子</p><p>　　控制回路的電壓為380V，所以選擇額定電壓為380V的接線端子。

58、TZ1系列接線端子，適用于額定電壓為380V的電力傳動(dòng)控制屏、臺(tái)、柜、機(jī)床電氣控制、信號(hào)和各種自動(dòng)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32mmG高低槽基座，各種信號(hào)、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(dú)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(diǎn)。查的型號(hào)為TZ1-20普通型接線端子的額定電壓380V，額定工作電流20A，連接導(dǎo)線截面2.5mm2，較適合采用。其

59、尺寸為b=40mm，c=10mm。</p><p><b>　　第3章 操作說(shuō)明</b></p><p>　　3.1自動(dòng)投切控制電動(dòng)機(jī)的操作</p><p>　　對(duì)照?qǐng)D3-1，對(duì)控制電路以及主電路的操作運(yùn)行如下：</p><p>　　1、閉合低壓斷路器（又叫自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)），主電路供電；閉合SA，對(duì)控制回路供電。</

60、p><p>　　2、如圖所示，當(dāng)按下SB1后，KM1線圈得電，進(jìn)而KM1線圈自鎖，電動(dòng)機(jī)M1運(yùn)行。與此同時(shí)，KM1的輔助常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，燈HL2亮，顯示電動(dòng)機(jī)M1正常運(yùn)行。進(jìn)而中間繼電器K2線圈得電，隨后K2自鎖，K2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，與SB2并聯(lián)的K2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合后，SB1兩端有了電壓且燈HL3亮，以顯示M2備用；</p><p>　　3、當(dāng)電動(dòng)機(jī)M1遇到過(guò)載、缺相、短路等故障停止

61、運(yùn)行時(shí)，KM1線圈斷電，此時(shí)KM1的常閉觸點(diǎn)閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，且KM2接通，并進(jìn)行自鎖，此時(shí)燈HL2、HL3熄滅，HL4燈亮，表示燈M2運(yùn)行起來(lái)。</p><p>　?。ㄗⅲ篐L1、HL2分別表示M1的備用與運(yùn)行，HL3、HL4分別表示M2的備用與運(yùn)行。）</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　3.2電路中部分接線

62、的說(shuō)明</p><p>　　1、電動(dòng)機(jī)的接地：為了保證工作人員的安全，將電動(dòng)機(jī)的金屬外殼用導(dǎo)線接地，即保安接地。</p><p>　　2、電路中涉及的接地裝置均接在PE線上，PE線是用來(lái)保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)為根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中

63、設(shè)備的工藝要求設(shè)計(jì)電氣控制線路，計(jì)算并選擇電器元件。本文以兩臺(tái)Y132m-4電動(dòng)機(jī)的組合設(shè)計(jì)為例，所設(shè)計(jì)的電路能夠達(dá)到要求并能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切的功能。通過(guò)認(rèn)真的設(shè)計(jì)，可知道以下幾個(gè)問(wèn)題需要特別注意：</p><p>　　1．設(shè)置必要的短路、過(guò)載保護(hù)，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。</p><p>　　2．設(shè)置必須的急?；蚩偼０粹o，以防萬(wàn)一出現(xiàn)故障時(shí)，切斷整個(gè)控制回路，進(jìn)而切斷主電源。</p>

64、<p>　　3．設(shè)置必要的手動(dòng)控制線路，方便設(shè)備調(diào)試和維修。</p><p>　　4．設(shè)置必要的指示燈、電壓表、電流表，隨時(shí)反映系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 湯蘊(yùn)璆，史乃編著《電機(jī)學(xué)》（第2版），機(jī)械工業(yè)出版社，2005</p><p&g

65、t;　　[2]李發(fā)海，王巖編著《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》（第3版），清華大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[3]吳曉君，楊向明編《電氣控制與可編程控制器應(yīng)用》，中國(guó)建材出版社，2004</p><p>　　[4]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，2001</p><p>　　[5]《工廠常用電器設(shè)備手冊(cè)》（第2版），中國(guó)電力出版社，1998