机电控制技术课程设计1.docx
《机电控制技术课程设计1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电控制技术课程设计1.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机电控制技术课程设计1
中原工学院
机电控制技术课程设计
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
目录
一、课程设计指导思想1
二、课程设计的目的1
三、课程设计的基本要求1
四、课程设计任务2
（1）设计内容2
（2）设计要求2
（3）课题要求及主要参数2
五、设计内容2
1.电机控制原理2
1）M1电动机功率4kw3
2）M2电动机功率30kw3
3）M3电机功率185kw5
2.元件的选取6
六、控制柜的设计7
1、柜体说明7
2、柜体布置8
七、总结与感想8
参考文献10
一、课程设计指导思想
课程设计在整个教学过程中，是一个非常重要的实践性教学环节，尤其在掌握机电传动控制技术时，仅仅了解工作原理和控制的指令系统是远远不够的。
为最大限度的满足生产工艺和机械设备的要求，就需要结合机电传动控制和应用技术的特点，进行初步的工程训练。
二、课程设计的目的
机电传动控制得课程设计的主要目的，是通过对某个简单的自动化生产设备、某条简单的自动化生产线、某些简单的工艺过程的调查研究，使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。
根据这些要求，进行基本的原理设计、工艺设计设计，使学生在课程设计的全过程中，明确设计任务中的各项要求，建立工程设计的整体概念，从工程环境、实现手段和操作方式的各个环节入手来设计控制系统，最终能够满足这些要求。
课程设计以培养工程应用能力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行多方面能力的培养和提高，为毕业设计以及毕业后的工作能力打下良好的基础。
三、课程设计的基本要求
课程设计以学生独立工作为主，教师的辅导为辅。
要充分调动学生得积极性，培养学生得自主性和创新意识。
学生要独立完成的工作：
（1）明确设计任务，详细了解各种设计要求和设计指标；
（2）确定设计方案，明确设计内容；
（3）拟定工作进度计划；
（4）规定时间内完成课程设计任务；
（5）完成课程设计说明书。
四、课程设计任务
（1）设计内容
本次课程设计要求完成电机基本控制的设计，包括控制原理设计，元器件选型，控制柜设计等内容。
（2）设计要求
完成控制原理图、元件选型、元件布置图、柜体设计（选作）及设计说明书等。
（3）课题要求及主要参数
表1主要参数
序号
电机控制
控制对象（单位：
kw）
柜体型式
备注
2
3路
185+30+4
立柜或卧柜
五、设计内容
1.电机控制原理
要求采用继电器-接触器控制电机的启停。
控制电压380v，频率50hz。
根据电机功率大小选择不同的启动方法（通常55kw及以上采用自耦变压器启动，18.5kw以下采用直接启动，之间采用星-三角启动）。
功率4kw，30kw，,185kw分别选用M1，M2，M3三款电动机。
1）M1电动机功率4kw
该电动机选用直接启动，其主电路和控制电路原理如图1所示：
图1M1启动原理图
控制过程
（1）按下SB2，线圈KM1通电，常开按钮KM1闭合，实现自锁，电动机转动；
（2）按下SB1，线圈KM1断电，常开按钮KM1断开，电动机停止。
2）M2电动机功率30kw
该电动机选用Y-△降压启动，其主电路和控制电路原理如图2所示：
图2M2电动机起动原理图
控制过程：
上图所示为一种星-三角形降压启动控制线路，这个线路是靠时间继电器KT1实现星-三角形转换的。
（1）按下按钮SB4，线圈KM2、KM3、KT同时得电，KM2、KM3主触点闭合，控制线路使电动机接成星形；
（2）经过一段时间延时后，线圈KM3断电，其主触点打开，同时线圈KM4得电，KM4主触点闭合，则电动机就实现降压启动，而后再自动转换到正常速度运行；
（3）KM3和KM4的动断触点是保证线圈KM3与KM4不会同时通电，以防电源短路，KM4的动断触点同时也使时间继电器KT断电。
3）M3电机功率185kw
该电机采用自耦变压器降压启动，其主电路和控制电路原理如图3所示：
图3M3电机启动原理图
线路工作过程如下：
合上电源开关
（1）降压启动：
按下SB6后，KM7、KT线圈得电，KM7自锁触头闭合，KM6线圈得电，KM6主触头闭合，KM6连锁触头分断对KM7连锁。
电动机M3降压启动；
（2）全压运转：
当电动机转速上升到接近额定转速时，KT2延时结束，KT2常开触头闭合，常闭触头断开，KM7线圈失电，KM7常开触头断开，常闭触头闭合，KM5线圈得电，KM5常闭触头断开，自锁触头闭合自锁，主触头闭合，电动机M接成全压运行；
（3）停止时按下SB5即可。
2.元件的选取
根据以上所设计绘制的主回路和控制回路，其中所用到的元件有：
熔断器FU、断路器QF、交流接触器KM、自耦变压器QSA、时间继电器KT、热继电器FR和按钮开关元件等。
根据电动机的功率和电路工作额定电流对各元件进行选取。
取功率因数
为0.85效率
为0.85
则有自耦降压启动额定电流
星-三角型降压启动额定电流
直接启动额定电流
表2元器件选择
原件分类
185KW
自耦变压器降压起动
I=2P=378.5A
30KW
Y-△降压起动
I=2P=63.1A
4kw
直接启动
I=2P=8.4A
断路器
QF:
DZ20Y-370
QF:
DZ15-63
QF:
DZ108-6
接触器
KM1:
CJ60-630/380
KM2:
CJ-630/380
KM3:
CJ-630/380
KM1:
CJX2-95/11
KM2;CJX2-95/11
KM3:
CJX2-80/11
KM:
CJX2-18/11
继电器
FR:
JR36-500A
KT:
JS14P-200/380
KA:
JZCA-22
FR1:
JR36-160A
KT:
JS14P-99/380V
FR:
JR36-20A
电源电路
QSA:
QAB-J-225
熔断器
FU:
RT28（N）-32/16
FU:
RT28（N）-32/16
FU:
RT28（N）-32/16
按钮
SB1:
NP4-10GN/4
SB2:
NP4-01GN/3
SB1:
NP4-10GN/4
SB2:
NP4-01GN/3
SB1:
NP4-10GN/4
SB2:
NP4-01GN/3
六、控制柜的设计
1、柜体说明
（1）在设计柜体时，必须充分考虑柜体运输和使用的环境和条件：
a）柜体的密封需要满足运输和使用环境的要求；
b）设计柜体时必须有效防止灰尘和有机溶液的进入，防止对设备造成伤害；
c）需保证柜体内的温度上升时和柜外的温度差不超过一定的温度；
d）还必须考虑到尽量降低噪声，并且要将元件合理的布局，尽量减少元件间的相互干扰情况等。
（2）由于各种电器元件安装位置不同，在构成一个完整的电器控制系统时，就必须划分组件。
划分组件的原则是：
a）把功能类似的元件组合在一起；
b）尽可能减少组件之间的连线数量，同时把接线关系密切的控制电器置于同一组件中；
c）让强弱电控制器分离以减少感染；
d）为力求整齐美观，可把外形尺寸重量相近的电器组合在一起；
e）为了控制系统便于检查与调试，把需经常调节、维护和易损元件组合在一起。
（3）柜体总体布置设计
控制柜体配置设计任务是根据电气原理图的工作原理与控制要求，先将控制系统划分为几个组成部分，再根据控制柜的复杂程度，把每一部件划成若干组件，然后再根据电气原理图的接线关系整理出各部分的进出线号，并调整它们之间的连接方式。
2、柜体布置
七、总结与感想
通过这次机电传动控制课程设计，我更多的学习了交流电动机的工作原理和启动特性，其中三相异步电动机的启动特性是很重要的知识点，电动机的起动过程是在交流传动系统中,当异步电动机投入电网时,其转速由零开始上升,转速升到稳定转速的全过程。
如不采用任何起动装置的情况下,直接加额定电压到定子绕组启动电动机时,电机的启动电流可达额定电流的4倍～8倍,其转速也在很短时间内由零上升到额定转速，同时三相感应电动机起动时的转矩冲击较大,一般可达额定转矩的2倍以上。
而过大的电流和过大的转矩冲击将造成机械应力冲击,影响电动机本身及其拖动设备的使用寿命因此,通常总是力求在较小的启动电流下得到足够大的起动转矩,为此就要选择合适的启起动方法。
异步电动机的启动方法主要有
（1）直接启动
（2）定子回路串接对称三相电阻或电抗器降压启动（3）Y-△降压启动（4）自耦变压器降压启动（5）软启动。
本次课程设计主要用到了直接启动、Y-△降压启动、自耦变压器降压启动，Y-△降压启动是对于电动机正常运行时定子绕组接成三角形的笼型异步电动机，在启动时将定子绕组接成星型，这时定子每相绕组上的电压为正常运行时定子每相绕组的电压的0.58倍，起到了降压的作用；待转速上升到一定程度后再将定子绕组接成三角形，电动机启动过程完成而转入正常运行。
自耦变压器降压启动是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。
待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动。
课程设计是把理论与实践结合起来的重要教学环节，通过课程设计，我对电路原理有了更深的认识，同时也遇到了一些难点，例如设计电路时要根据电动机功率判断额定电流，启动电流，然后根据电流选择合适的电器元件，不过最终还是解决了。
这次课程设计锻炼了我自己分析问题以及解决问题的能力，也为我毕业设计打下良好的基础。
参考文献
[1] 郝用兴，苗满香，罗小燕主编， 机电传动控制[M]. 武汉 ：
华中科技大学出版社，2006.
[2]王丰等，机电传动控制，清华大学出版社，2011
[3]李正吾、赵文瑜等，新电工手册（上册），安徽科学技术出版社，2003.
[4]周小群等，简明电工使用手册，安徽科学技术出版社，2006
升级会员 