机电控制课程设计说明书.docx

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机电控制课程设计说明书

前言

从现代化生产的要求出发机电传动控制系统所要完成的任务从广义上讲就是要使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化从狭义上讲则专指控制电机驱动生产机械实现产品数量的增加、产品质量的提高、生产成本的降低工人劳动条件的改善以及能源的合理利用。

例如一些精密机床要求加工精度达百分之几毫米甚至几微米重型镗床为保证加工精度和控制表面粗糙度要求能在极慢的稳速下进给即要求能在很宽的范围内调速轧钢车间的可逆式轧机及其辅助操作频繁要求在不到一秒的时间内疚能完成从正转到反转的过程即要求能迅速地启动、制动和反转对于电梯和提升机要求启动和制动平稳能并能准确地停止在给定的位置上对于冷、热连轧机以及造纸机的各机架或各部分要求它们的转速保持一定的比例关系以便进行协调运转为了提高效率要求对由数台或数十台设别组成的生产自动线实行统一控制和管理。

诸如此类要求都是靠电动机及其控制系统和机械传动装置来实现的。

所以机电传动控制这门课对我们学机械设计制造及其自动化的学生来说是十分重要的一门课。

通过学习这门课我学到了电动机控制方面的理论，然后，我需要通过课程设计这个实践环节来实现对理论知识的运用。

在此次课设中需考虑如何选择不同的启动方法启动功率不同的电机，如何合理的安排各个电器元件之间的位置以保证施工的方便提高工作效率，如何在保证使用要求的情况之下选择成本较低的电器元件以降低花费等。

虽然本次课程设计时间紧迫又因为条件所限无法进行现场的施工，所作种种只不过是纸上谈兵，但是却给予了我们一次全面运用自己所学知识解决实际生产问题的机会。

由于本人水平有限设计中存在些许不足，还请老师批评指正！

姓名：

解飞

学号：

200900314318

日期：

2013年1月6日

目录

一、机电机电传动控制课程设计任务书3

二、原理图设计

2.1电动机启动方法选择4

2.2自耦变压器启动原理简述4

2.3星-三角降压启动原理简述5

2.4直接启动原理简述6

三、柜体设计及柜体说明

3.1柜体设计7

3.2柜体说明7

四、结束语8

参考文献8

附录1主电路电路图9

附录2控制电路电路图10

附录3元件清单11

附录4安装平面图及柜体设计12

一、机电机电传动控制课程设计任务书

1、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。

2、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，进一步明确设计任务中的各项要求，建立设计工作的整体概念，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，通过不断的调试和完善软硬件设计，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。

3、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；规定时间内完成课程设计任务；

（4）完成课程设计说明书。

4、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、设计说明书等。

3.课题要求及主要参数

序号

4级电机

控制对象（单位：

kw）

柜体型式

备注

8

3路

90+30+0.75

卧柜

注：

任务序号和学号尾数相同。

二、原理图设计

2.1电动机启动方法选择

本次课程设计我所要设计的三台电机的功率分别是90KW、30KW和0.75KW。

通常来说是根据电机功率大小选择不同的启动方法。

通常电机功率在55KW以上采用自耦变压器降压启动，电机功率在11KW一下采用直接启动，而电机功率位于两者之间的采用星-三角降压启动。

故对于本次课程设计的三台电机分别采用自耦变压器降压启动（90KW），星-三角降压启动（30）及直接启动（0.75KW）。

2.2自耦变压器启动原理简述

自耦变压器二次绕组有多个抽头，能输出多种电源电压，启动时能产生多种转矩，一般比Ｙ—Δ启动时的启动转矩大得多。

自耦变压器虽然价格较贵，而且不允许频繁启动，但仍是三相笼型异步电动机常用的一种降压启动装置。

图1为一种三相笼型异步电动机自耦变压器降压启动控制电路。

 其工作过程是：

合上隔离开关QS，按下SB2，KM1线圈得电，自耦变压器作Ｙ连接，同时KM2得电自保，电动机降压启动，KT线圈得电自保；当电机的转速接近正常工作转速时，到达KT的整定时间，KT的常闭延时触点先打开，KM1、KM2先后失电，自耦变压器Ｔ被切除，KT的常开延时触点后闭合，在KM1的常闭辅助触点复位的前提下，KM3得电自保，电机全压运转。

　电路中KM1、KM3的常闭辅助触点的作用是：

防止KM1、KM2、KM3同时得电使自耦变压器Ｔ的绕组电流过大，从而导致其损坏。

2.3星-三角降压启动原理简述

图2三相异步电动机Y—Δ降压启动控制线路图

按下启动按钮SB2后，电源通过热继电器FR的动断接点、停止按钮SB1的动断接点、Δ形连接交流接触器KM2常闭辅助触头，接通时间继电器KT的线圈使其动作并延时开始。

此时时间继电器KT虽已动作，接点应断开，但其延时接点是瞬间闭合延时断开的（延时结束后断开），同时通过此KT延时接点去接通Y形连接的交流接触器KM3的线圈回路，则交流接触器KM3带电动作，其主触头去接通三相绕组，使电动机处于Y形连接的运行状态；KM3辅助常开触头闭合去接通主交流接触器KM1的线圈。

主交流接触器KM1带电启动后，其辅助触头进行自保持功能（自锁功能）；而KM1的主触头闭合去接通三相交流电源，此时电动机启动过程开始。

c.当时间继电器KT延时断开接点（动断接点）KT的时间达到（或延时到）电动机启动过程结束时间后，时间继电器KT接点随即断开。

时间继电器KT接点断开后，则交流接触器KM3失电。

KM3主触头切断电动机绕组的Y形连接回路；同时接触器KM3的常闭辅助触头闭合，去接通Δ形连接交流接触器KM2的线圈电源。

当交流接触器KM2动作后，其主触头闭合，使电动机正常运行于Δ形连接状态；而KM2的常闭辅助触头断开使时间继电器KT线圈失电，并对交流接触器KM3联锁。

电动机处于正常运行状态。

启动过程结束后，电动机按Δ形连接正常运行。

2.4直接启动原理简述

图3三相异步电动机直接启动控制线路图

当按下启动按钮SB2后，电源U1相通过热继电器FR动断接点、停止按钮SB1的动断接点、启动按钮SB2动合接点及交流接触器KM的线圈接通电源V1相，使交流接触器线圈带电而动作，其主触头闭合使电动机转动。

同时，交流接触器KM的常开辅助触头短接了启动按钮SB2的动合接点，保持交流接触器线圈始终处于带电状态，这就是所谓的自锁（自保）。

与启动按钮SB2并联起自锁作用的常开辅助触头称为自锁触头（或自保触头）。

三、柜体设计及柜体说明

3.1柜体设计

控制柜三维图:

3.2柜体说明

该设备共有3个控制回路，分别是：

90KW、30KW、0.75KW电动机。

要求：

1.所有电器元件为正泰品牌。

所用电机均为380V，3相，50HZ。

喷塑喷漆；表面颜色为科技白，主电缆线必须压线鼻、沾锡锅，控制回路必须压线鼻，套打印线号。

2.控制要求：

A.面板要求：

电源指示、控制电源开关、急停按钮、设备启停按钮。

B.故障报警：

设备出现故障面板要有报警指示。

3.电控柜板厚A.2mm,门板大于1平方米内部应加筋板。

B.注意整个箱体防水性、防虫。

C.将控制面板直接安装在电柜上，并保证操控方便、安全；各个回路的接地线连接牢固可靠。

D.电控柜顶部装吊环，便于搬运安装。

4.控制面板保证操控方便、安全。

各个回路的接地线连接牢固可靠。

5.电控柜顶部装吊环，吊环固定于柜体的龙骨架上。

便于搬运安装。

四、结束语

通过这次实训课，我受益颇丰，学到了书本里根本学不到的东西，在为期一周的课设期间，一开始这门课设所散发出的强大的实践性与趣味性一下子就深深的吸引住了我。

起先在此次课程设计之前从未如此系统的接触过关于电学方面的从理论到实际全套的设计，故感到无从下手。

在元件的选择时，对于呈系列化的产品不知运用何种方法快速而准确的选出安全而花费最少的元件以保证使用和节约成本。

对于元件的安装和电柜的设计更是毫无头绪，所以对于电气设备的安装位置和电柜的外形及内部结构设计存在很多的不足需要在实际的工作工程中积累经验来弥补。

但通过老师同学的帮助以及自身的不断努力，最终完成了此次课设。

由于时间以及本人能力有限设计中仍存在许多不足，还望批评指出。

总的来说：

首先，我在这次的实习中学到了很多课堂上没有的知识。

其次，通过此次课设加强了我们的自学能力。

作为一名机械专业的大学生，基本的自学能力是一切工作和创造的基础和必要条件。

第三，在课程设计的这些日子里，培养了我们独立思考、勇于克服困难、认真学习的精神。

参考文献:

[1]邓星钟，等.机电传动控制[M].4版.武汉：

华中科技大学出版社，2007

[2]张海根.机电传动控制[M].北京：

高等教育出版社，2001

[3]郝用兴,等.机电传动控制[M].武汉：

华中科技大学出版社，2009

[4]刘志刚.电力电子学[M].北京：

清欢大学出版社，2004

[5]黄家善.电力电子技术[M].北京：

机械工业出版，2007

[6]赵永成,等.机电传动控制[M].北京：

中国计量出版社，2003

[7]程宪平,等.机电传动控制[M].2版.武汉：

华中科技大学出版社，2003

[8]周宏普,等.机电传动控制[M].北京：

化学工业出版社，2008

[9]杨天明,等.电机与拖动[M].北京：

北京大学出版社，2009

[10]刘金琪.机床电器自动控制[M].哈尔滨：

哈尔滨工业出版社，2009

附录1主电路电路图

附录2控制电路电路图

附录3柜体三视图

附录4元件清单

电机种类

原件型号

自耦变压器启动电机

（90KW）

星-三角降压启动电机

（30KW）

直接启动电机

（0.75KW）

断路器

NM1-400SP/33002

315AAC400V1台

NM1-63SP/33002

50AAC400V1台

DZ47-602PD10

1台

接触器

NC2-330AC380V50HZ2付

NC2-265AC380V50

HZ1付

NC2-115

AC380V50HZ3付

CJX2-1810AC380V50HZ1付

自耦减压变压器

QZB-J-190

370A

AC380V

时间继电器

JS14P-25

AC380V

50HZ

JS14P-99

AC380V

50HZ

电机综合保护护器

JD-5/400

AC380V

50HZ

热继电器

NR2-630250-400A1台

JR26-634063A1台

JR36-203.25.0A1台

熔断器

RT16-3/450A

RT28-63/50A

RT28N-32/3P