电气控制技术设计及实践能力训练报告文档格式.docx
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1、方案一：
消防栓采用单一消防水泵自投入来实现消防任务。
2、方案二：
消防栓采用消防水泵两台一组，互投入实现消防任务。
3、方案对比：
方案一用到的电气器件少，电气控制电路简单，安装容易，但是系统的可靠性非常差，当系统出现故障后就不能再使用。
方案二的电气器件较多电气控制电路比较复杂，但是系统的可靠性非常好，当一组中的一个水泵出现故障今后，另外一个水泵立即投入使用。
经过比较，本设计采用两台水泵互投式工作来实现消防控制。
三、电路设计
1、电路图设计
1）、电路图：
两台消火栓用消防泵一用一备的电气控制电路
主电路图
控制电路图
2）、工作原理：
（1）电动机配置情况及其控制
该电路共配置两台电动机M1和M2，采用直接启动方式，由接触器KM1、KM2控制。
空气开关QF1、QF2分别作M1、M2的短路保护，热继电器FR1、FR2分别作M1、M2的长期过载保护。
（2）主要电气元件的作用
①万能转换开关的作用:
万能转换开关SA为消防泵工作状态选择开关，可使两台泵分别处在1#泵用2#泵备、2#泵用1#泵备或两台泵均为手动的工作状态。
②中间继电器KA的作用
电动机M1、M2的控制电路中都有KA的动合触头,只有KA得电吸合，其动合触头闭合，M1、M2才能得电。
（3）线路工作原理分析
①手动控制：
旋转SA使两台泵分别处在手动的工作状态。
按下启动按钮SB2，使中间继电器KA线圈得电，KA的常开触点吸合，形成自锁，启动指示灯HG亮。
同时接触器KM1或KM2得电吸合并自锁，其主触头KM1或KM2闭合，使电动机M1或M2得电启动运转，泵*1或泵*2运行。
KM1或KM2的辅助动合触头KM1或KM2闭合，KM1或KM2的辅助动断触头KM1或KM2断开，使得运行指示灯HG1或HG2亮，故障指示灯HY1或HY2灭。
当电动机过载时，热继电器FR1或FR2的动断触头FR1或FR2断开，KM1或KM2失电释放，M1或M2失电停转，使泵*1或泵*2停止工作。
按下停止按钮SB1，KM1或KM2失电释放，使泵*1或泵*2停止工作。
②自动控制：
将万能转换开关SA旋转至“1号泵工作，2号泵备用”档。
a、未发生火灾时的控制：
消防控制按钮SB1闭合、SB2打开，中间继电器KA无法得电，其动合触头KA断开，KM1或KM2不工作，泵*1、泵*2均停止工作。
KM1或KM2的辅助动合触头KM1或KM2断开，KM1或KM2的辅助动断触头KM1或KM2闭合，使得运行指示灯HG1或HG2灭，故障指示灯HY1或HY2亮。
b、发生火灾而1#泵正常工作时的控制：
当发生火灾时，打碎消防栓箱内消防专用按钮的玻璃片，按钮SB1按下，使KA得电电吸合，引起各电器的动作顺序为：
c、当发生火灾且1#泵出现故障时的控制：
由于1#泵出现故障，接触器KM1跳闸，引起各电器元件的动作顺序为：
2、电路主要参数的计算过程
1）、电机参数的计算：
电机型号：
据《高层民用建筑设计防火规范》要求，消防用数量为：
a、室外消火栓Q=30L/s，火灾延续3h；
b、室内消火栓Q=00L/s，火灾延续3h；
扬程方面，选用30米足够，可选选择：
Q>
=50L/S,H>
=10m
消防水泵电机的功率>
=9.8QH*/K1000=9.8*50*12/（0.9*1000）=6.533KW
加上可靠系数，则消防栓水泵最大选用7.5KW即可，当然订货时要根据泵的具体参数控制在上述范围即可，且需要消防池的数量小于500立方米只需一个水池即可。
P=1.732UIcosφ*机械因数
其中：
P=7.5KW、U=380V、cosφ=0.85、机械因数=0.9
选7.5KW的电机，额定电压380V
，额定电流15A，
额定频率50Hz。
选择空开20A，接触器选20A，时间继电器选20A，热继电器选16~18A
2）、导线横截面计算：
电缆线选用2.5平方毫米（可扩大到4平方毫米，电缆型号选用VV0.5/1-3X4+1X2.5）
3）、工作环境的选择：
选择室内消防设备。
3、电气元器件的工作原理，结构图及参数选择
1）、交流接触器：
a、原理:
当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。
当线圈断电时,吸力消失,动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。
交流接触器又可分为电磁式，永磁式和真空式三种。
b、结构图:
c、图形符号:
2）、热继电器：
它由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。
发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。
双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。
图中所示的双金属片，下层一片的热膨胀系数大，上层的小。
当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。
由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。
热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可复位。
（a）内部结构（b）图形符号
3）、空开：
脱扣方式有热动、电磁和复式脱扣3种。
当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩与锁扣脱开，将主触头分断，切断电源。
当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩绕转轴座向上转动与锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。
开关的脱扣机构是一套连杆装置。
当主触点通过操作机构闭合后，就被锁钩锁在合闸的位置。
如果电路中发生故障，则有关的脱扣器将产生作用使脱扣机构中的锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧的作用下迅速分断。
按照保护作用的不同，脱扣器可以分为过电流脱扣器及失压脱扣器等类型。
4）、熔断器（fuse）：
熔断器也被称为保险丝，IEC127标准将它定义为"
熔断体（fuse-link）"
。
它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。
熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。
利用金属导体作为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路。
熔断器结构简单，使用方便，广泛用于电力系统、各种电工设备和家用电器中作为保护器件。
熔断器主要由熔体、外壳和支座3部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。
熔体的形状分为丝状和带状两种。
熔断器的符号图
5）、按钮：
按钮是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。
按钮分为：
1、常开按钮——开关触点断开的按钮。
2、常闭按钮——开关触点接通的按钮。
3、常开常闭按钮——开关触点既有接通也有断开的按钮。
也称为按键，是一种电闸（或称开关），用来控制机械或程式的某些功能。
一般而言，红色按钮是用来使某一功能停止，而绿色按钮，则通可开始某一项功能。
按钮的形状通常是圆形或方形。
按钮是一种人工控制的主令电器。
主要用来发布操作命令，接通或开断控制电路，控制机械与电工设备的运行。
按钮的工作原理很简单（见下图）。
对于常开触头（图a）,在按钮未被按下前,电路是断开的,按下按钮后,常开触头被连通,电路也被接通；
对于常闭触头（图b），在按钮未被按下前，触头是闭合的，按下按钮后，触头被断开，电路也被分断。
由于控制电路工作的需要，一只按钮还可带有多对同时动作的触头（图c）。
6）、元件清单：
器件
型号
数量
三相电动机
7.5KW
2台
空气开关
DZ47型-32A
3个
接触器
CJx2-25A
2个
热继电器
JR36/63型14~22A
时间继电器
JSZ3DD
中间继电器
JZ2-44
1个
指示灯
AD17（红色）
AD17（绿色）
AD17（黄色）
万能转换开关
LW39B-16（定位）
熔断器
RT0
9个
常闭按钮
φ22LAY16-A2
常开按钮
接线
UL3321
4×
100m
螺丝、螺钉
φ5
若干
7）、成本核算表：
单价
电动机
900.00元
35.00元
37.00元
9.00元
22.00元
20.00元
AD17
6个
10.00元
70.00元
00.00元
2.00元/m
总预算
大约3000元
4、机柜设计
1）、机柜的选择及型号：
机柜材料选用304不锈钢机柜，表面处理为纳米粉末喷塑，机柜尺寸为：
宽：
800mm、深：
300mm、高：
600mm，选用型号为KL接线箱。
2）、机柜控制面板设计：
机柜控制面板材料选用红色胶木板，面板尺寸为：
长：
560mm、宽：
780mm、厚：
15mm，面板在机柜中用螺丝固定。
3）、电气元件布置图设计：
4）、电气接线图设计：
四、电路安装接线与调试（6学时）
1、电气施工组织设计：
第一步：
安装机柜面板。
根据电气元件布置图中各个电气元件的位置，按比例用铅笔在机柜控制面板上画出各电气元件的位置，画完后把机柜面板用螺丝固定在机柜上。
（1学时）
第二步：
安装固定电气元件。
将对应的电气元件安装在机柜面板上各自的位置上，固定，保证不松动。
第三步：
电气接线。
根据电气接线图压接导线，同时用套管给导线端编码。
（2学时）
第四步：
电路连接检查。
电气元件用导线连接好后，进行电路检查。
（1/2学时）
第五步：
通电调试。
电路检查无误
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