2x40kW汽车电站电控柜设计 毕业设计论文.docx
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2x40kW汽车电站电控柜设计毕业设计论文
毕业设计（论文）题目
2x40kW汽车电站-电控柜设计
课题内容性质
工程设计
课题来源性质
设计/论文
校内（外）指导教师
职称
工作单位及部门
联系方式
一、题目说明（目的和意义）
通过毕业设计，学习系统地综合运用所学的知识和技能解决实际工程的本领，巩固和加深对所学知识的理解，并且通过毕业设计的实践扩大和补充知识，使认识提高到一个新的水平。
通过毕业设计的实践，培养调查研究的习惯和工作能力，练习查阅资料和有关标准，查阅工具书或参考书，熟练掌握机械制图的使用，熟练运用AUTOCAD，合理选择设计公式，正确计算，并能以图纸和说明书表达设计的思想和结果。
通过毕业设计，不但要提高解决问题的独立工作能力，具体动脑动手能力，而且应建立正确的设计和科研思想,加强科学性,牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。
二、设计（论文）要求（工作量、内容）：
内容和要求：
1总要求：
：
应用CAD，CAXA软件及PROTEL软件等相关国家相关标准，通过对电站的开发和设计使学生对产品的总体设计和部套设计有了全面的了解和感性认识。
2给定要求和条件
a.应用相关资料提供给学生。
主要有：
机组的三大件：
油机、电机、汽车二类底盘；产品的设计依据《40kW汽车电站设计任务书》为模板。
b.应用CAD等软件，绘制图纸。
c.熟悉现在厂矿单位设计人员的设计思路和设计流程。
3确定总体方案
了解并分析产品造型及设计方法，结合设计任务拟定总体方案，并对总体方案进行分析比较和论证，得出简单的设计计算书,最后确定总体方案。
绘制总体图一张。
要求0#图一张。
4设计电控柜的原理图，要求用0#图纸
5设计电控柜的装配图，零件图
6撰写设计说明书。
三、进度表
日期
内容
11.2912.5（1周）
12.612.12（1周）
12.1312.26（2周）
12.271.2（1周）
1.31.9（1周）
2011.2.213.5（2周）
绘制总体方案图
设计电控柜的原理图
设计电控柜的装配图
设计电控柜的零件图
编写说明书
毕业答辩
完成日期
2011.1.9
答辩日期
2011.2.212011.3.5
四、主要参考文献、资料、设备和实习地点及翻译工作量：
1.《2x40kW汽车电站设计任务书》
2.GJB235A-97《军用交流移动电站通用规范》
3.GJB79A-94《厢式车通用规范》
4.GJB1488-92《军用内燃机电站通用试验方法》
5.马大猷《噪声与振动手册》
6.机械零件设计手册
7.机电一体化系统设计
指导老师签字
教研室主任签字
主管系领导签字
年月日
年月日
年月日
注：
本任务书要求一式两份，一份系部留存，一份报教务处实践教学科。
摘要
本设计的目的是提供出高效可靠，使用方便的电源车辆系统。
本设计的过程中主要包括了电控柜总成，控制面板设计，电气原理图设计。
通过本次设计系统的掌握汽车电站电控柜的设计理念。
电控柜主要由Q235通过焊接而成。
40kw低噪声汽车电站主要有柴油发电机组，低噪声车厢，进排风降噪声系统，电站控制系统等部分组成。
主要完成的任务是电控柜的的设计。
关键词：
汽车电站；控制面板；电控柜
Abstract
Thisdesignisdesignedtoprovideahighefficientandreliable,easytousepowervehiclesystem.Thisdesignprocessmainlyincludeselectriccontrolcabinetassembly,thecontrolpaneldesign,electricalschematicdiagramdesign.Throughthisdesignsystemmasterautomobilehydropowerelectriccontrolcabinetdesignidea.ElectriccontrolcabinetconsistsmainlyofQ235throughwelded.
40kwlownoiseautopowerstationsaremainlydieselgeneratingsets,lownoise,airexhaustdropintothecompartmentnoisesystem,powerstationcontrolsystemcomponents.Maintaskisthedesignofelectriccontrolcabinet.
Keywords:
autopowerstation;controlpanel;electriccontrolcabinet.
第1章绪论
1.1汽车电站的前景
随着科技的发展，社会的发展，生活质量的提高一切都趋向于快捷、便利、高质量，高效率，提出了开发节能、环保、安全、便利的新型供能方式，各大公司都研发制造了符合这种条件的汽车电站。
作为新能源汽车产业链上的重要一环，充电设施网络建设对电动汽车产业发展起着实质性的推动作用。
全国水电供应因多方原因出现了严重紧缺，用电受到一定程度限制，而近几年，正是我国工业经济快速发展的时期，众多企业都纷纷加足马力投入大规模生产;其次是前两年众多厂家购买发电机是为了应急，在购买时没有长远打算，而事过境迁所购的小型发电机已适应了新需求，在此情况下，更新换代的发电机也占了很大一部分;再者就是机电产品每年的出口量都在递增，水泵和发电机的市场空间在近几年内还会很大。
正是在三方因素的促进下，五金城水泵和发电机市场又一次迎来了新的发展机遇。
我国自70年代后期，从法国、德国等国引进及仿制的箱式变电站，从结构上采用高、低压开关柜，变压器组成方式，这种箱变称为欧式箱变，形象比喻为给高、低压开关柜、变压器盖了房子。
供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。
电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。
没有电力，就没有国民经济的现代化。
现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。
因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。
故，作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。
1.2供配电技术的发展
供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求：
（1）安全——在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。
（2）可靠——应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。
（3）优质——应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。
（4）经济——应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。
供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。
电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。
没有电力，就没有国民经济的现代化。
现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。
因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。
故，作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。
供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求：
（1）安全——在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。
（2）可靠——应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。
（3）优质——应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。
（4）经济——应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。
另外，在供配电工作中，还应合理的处理局部和全局，当前与长远的关系，即要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，能照顾大局，适应发展。
1.3供配电系统设计的规范要点
供配电系统设计应贯彻执行国家的经济技术指标，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理。
在设计中，必须从全局出发，统筹兼顾，按负荷性质、用电容量、工程特点，以及地区供电特点，合理确定设计方案。
还应注意近远期结合，以近期为主。
设计中尽量采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。
1.4汽车电站的发展
从90年代起，我国引进美国箱式变电站，在结构上将负荷开关，环网开关和熔断器结构简化放入变压器油箱浸在油中。
避雷器也采用油浸式氧化锌避雷器。
变压器取消油枕，油箱及散热器暴露在空气中，这种箱变称为美式箱变，形象比喻为变压器旁边挂个箱子。
从体积上看，欧式箱变由于内部安装常规开关柜及变压器，产品体积较大。
美式箱变由于采用一体化安装体积较小。
从保护方面，欧式箱变高压侧采用负荷开关加限流熔断器保护。
发生一相熔断器熔断时，用熔断器的撞针使负荷开关三相同时分闸，避免缺相运行，要求负荷开关具有切断转移电流能力。
低压侧采用负荷开关加限流熔断器保护，美式箱变高压侧采用熔断器保护，而负荷开关只起投切转换和切断高压负荷电流的功能，容量较小。
当高压侧出现一相熔丝熔断，低压侧的电压就降低，塑壳自动空气开关欠电压保护或过电流保护就会动作，低压运行不会发生。
从产品成本看，欧式箱变成本高。
从产品降价空间看，美式箱变还存在较大降价空间，一方面美式箱变三相五柱铁心可改为三相三柱铁心，另一方面，美式箱变的高压部分可以改型后从变压器油箱内挪到油箱外，占用高压室空间。
40kw低噪声汽车电站主要有柴油发电机组，低噪声车厢，进排风降噪声系统，电站控制系统等部分组成。
主要完成的任务是骨架的设计，控制噪音设计，电控柜设计。
随着我国汽车电站市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必
将成为业内企业关注的焦点。
了解国内外汽车电站生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。
1.5汽车电站用途和范围
40GQS1低噪声汽车电站具有重量轻、寿命长、噪音低、机动性好等优点。
适合于部队、影视行业等野外用电单位使用。
1.5.1电站的结构
电站为低噪声汽车电站，外形尺寸为7810×2460×3094mm（长×宽×高），电站由东风汽车公司生产的EQ2102J.201型汽车二类底盘、低噪声厢体、东风汽车公司柴油机厂生产的两台6BT5.9G发动机、无锡新时代交流发电机有限公司生产的两台UC224C发电机、排烟消声系统、进排风道等组成。
其中，厢体的所有面均经过消声处理，电站右侧设一扇进舱门，一扇进风门，一扇电缆门。
左面设一进风门，一扇进舱门，一扇输出门。
后面设有一扇机组进出门。
隔壁设有一扇机组进出门，前端顶部设有排风上翻门。
1.5.2电站工作环境条件
①在下列条件下输出额定功率
a.海拔高度：
1000m；
b.环境温度：
40℃
c.相对湿度：
60%
②在下列条件下应能输出规定功率并可靠工作
a.海拔高度:
海拔高度5000m
b.环境温度:
-40℃～＋55℃;
c.相对湿度:
5％～95％
d.空气中有凝露、霉菌和盐雾
2技术参数
a额定功率40KwX2
b额定电压：
400/230V;
c额定电流：
135A；
d额定频率：
50Hz；
e功率因数：
0.8滞后；
f电站接线方式：
三相四线制Y型接线。
G噪声指标:
≤75dB（A）
3.发电机组用柴油箱容量为150升。
1.5.3电站的规范使用
本电站的使用必须严格按照使用说明书，包括各配套件（柴油发电机组、汽车）的相关说明书的有关规定合理使用，这样才能避免事故，可靠运行和延长寿命。
电站经过长途运输或长期存放后，再次使用前应做好下列准备工作，如使用间隔很短，可视具体情况进行准备。
1.清除电站内、外各部分的灰尘和污垢
2.检查各联接紧固件的紧固情况，检查电气线路的连接有无松动，如有松动，应紧固或更换。
3.检查柴油机油箱底壳，机油的品质和油面高度是否合乎要求。
4.检查燃油油箱内的柴油是否充满。
5.检查油管接头及各部件连接是否可靠。
6.排除燃油供给系统中的空气。
7.检查风扇皮带是否松紧适度。
8.检查蓄电池电量是否充足，接线是否正确。
9.检查电站电气回路的绝缘电阻符合规定的数值，并满足电机运行要求，如发电机受潮在使用前必须进行干燥处理。
10.检查各电气仪表是否完好，指针是否在正确位置。
11.发电机组的启动
（1）将“舱盖开/关”旋钮转至“开”位置，转动启动钥匙至启动位置，启动电动机带动柴油机转动，启动成功后松开启动钥匙。
机组怠速运行一段时间后，将“高/低速”旋钮转至“高速”位置，机组处于正常运行状态，运转过程中，观察机组油压、水温及交流电压表、频率表均有指示，且处于正确位置。
转动“供/断电”旋钮至“供电”位置，供电指示灯亮，此时机组处于供电状态。
（2）在供电过程中，应随时注意：
油压、频率、电压和电流的变化情况，电压和频率应保持在额定值，任何两相电流之差不大于额定值的25%，其最大电流不得超过额定电流。
检查控制屏上其它各仪表的指示是否正常，其数值是否在允许范围，检查电站的运行情况，看有无不正常的振动、噪声、发热、柴油机有无漏油、漏气现象及各安装连接有无松动现象。
如无特殊情况，应尽量避免负载的突加突减。
若发现油压低、水温高时应停机检查，排除故障后，方可恢复使用。
停机
（3）将“供/断电”旋钮转至“断电”位置，待负载全部卸去后，将“高/低速”旋钮转至“低速”位置，机组怠速运行一段时间后将电钥匙转至停机位置直至停机，关闭舱盖。
（4）电站的输出电缆长度为100米，两个电缆绞盘各承载50米电缆，他们之间由插头座联结。
1.5.4汽车电站的维护及故障排除
维护
1）经常要擦干车的各部分，保持清洁、不允许有积尘和浊污。
2）发电机组在连续工作或短期停放期间，应每周或定期做一次维护、保养，对于长期停放的要每月进行一次启动保养。
3）应经常检查电气元件、导线、电缆的连接情况，排除接触不良、短路、断接等故障。
4）检查发电机组等的各机械连接部位是否牢固，对各部件应涂油保养。
5）应定期检查电线路的绝缘电阻。
6）油箱要定期检查和清洗，油箱放油阀在车底下，非放油时严禁开关放油阀。
7）汽车电站对不同自然条件下的维护保养有不同要求，应按其成套设备如：
汽车底盘、柴油发电机组、蓄电池等附件各自的使用维护说明书上的要求，根据当时当地的环境条件进行维护保养。
故障与排除
1）发电机组的故障与排除：
见发动机、发电机使用说明书。
2）汽车的故障与排除：
见EQ2102J.201使用说明书。
1.6本章小结
本章详细讲述了汽车电站的发展、前景、用途和范围，以及供配电技术的发展。
随着科技的发展，社会的发展，生活质量的提高一切都趋向于快捷、便利、高质量，高效率，提出了开发节能、环保、安全、便利的新型供能方式，各大公司都研发制造了符合这种条件的汽车电站。
低噪声汽车电站具有重量轻、寿命长、噪音低、机动性好等优点。
适合于部队、影视行业等野外用电单位使用。
随着我国汽车电站市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为业内企业关注的焦点。
了解国内外汽车电站生产核心技术的研发动向、工艺设备、技术应用及趋势对于企业提升产品技术规格，提高市场竞争力十分关键。
通过详细的了解汽车的发展史及其他的用途以后，我们就可以根据它相关的工作环境和要求来做出更好设计方案，从而设计与条件相符合的汽车电站，从容达到满足要求。
第2章电站的总体设计
2.1柴油发电机组
发电机组是一种小型发电设备，是以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。
整套机组一般由柴油机、发电机、电控柜、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。
整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。
柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。
若使用者需要长时间不间断使用，则需要配置常用型发电机组，也就是应机组应该要考虑到长时间工作机组功率下降这一点了。
常用功率和备用功率的关系是：
比如用户需要100KW柴油发电机组，常用100KW柴油发电机组备用功率为100KW*110%=110KW。
也就是备用100KW的柴油发电机组的常用功率为90KW。
尽管柴油发电机组的功率较低，但由于其体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和维护，所以广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门，作为备用电源或临时电源。
柴油机驱动发电机运转，将柴油的能量转化为电能。
在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。
柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为“作功”。
各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。
将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
柴油发电机组属自备电站交流供电设备的一种类型，是一种小型独立的发电设备，以内燃机作动力，驱动同步交流发电机而发电。
现代柴油发电机组由柴油机，三相交流无刷同步发电机、控制箱（屏）、散热水箱、联轴器、燃油箱、消声器及公共底座等组件组成钢性整体。
柴油机的飞轮壳与发电机前端盖的轴向采用凸肩定位直接连接构成一体，并采用圆柱型的弹性联轴器由飞轮直接驱动发电机的旋转，其联接方式由螺钉固定在一起，使两者联接成一钢体，保证了柴油机的曲轴与发电机转子的同心度在规定的范围内。
柴油发电机组是由内燃机和同步发电机组合而成的，内燃机的最大功率受零部件的机械负荷和热负荷的限制，称为额定功率，交流同步发电机的额定功率是指在额定转速下，长期连续运转时，输出的额定功率，通常把柴油机输出额定功率与同步交流发电机输出的额定功率之间，称为匹配比。
2.2柴油发电机组额定参数
在柴油发电机组选购的过程中，掌握柴油发电机组额定参数显得尤其重要。
下面我们就来了解一下柴油发电机组的额定参数：
（1）额定功率（pe）：
指柴油发电机组在额定运行情况时所能输出的最大有功功率，单位为千瓦（kW）或兆瓦（MW）。
（2）额定功率因数（cosφ）：
指电机额定运行时的功率因数。
（3）额定电压（Ue）：
指柴油发电机组在正常运行时的线电压，单位为伏（V）或千伏（kW）。
（4）额定电流（Ie）：
指柴油发电机组在额定状态运行时的线电流，单位为安（A）或千安（kA）。
（5）额定转速（nc）：
柴油发电机组为了维持交流电的频率为50Hz时所需要的转速，单位为转/分（r/min）。
（6）额定效率（ηe）：
指柴油发电机组在额定状态运行时的效率。
（7）额定频率（fe）：
我国规定额定频率为50Hz。
（8）额定温升：
运行中柴油发电机组定子绕组和转子绕组允许比环境温度升高的度数。
我国规定环境温度以40℃计算。
（9）空载电压要求。
机组的空载电压整定范围不小于95%-105%标定电压。
（10）接自控或遥控的启动指令后，柴油发电应能自动启动。
（11）机组自动启动后第3次失败时，应发出启动失败信号；设有备用机组时，程序启动系统应能自动地将 启动指令传递给另一台备用机组。
（12）从自动启动指令发出至向负载供电的时间应不超过3min
（13）柴油发电机自动启动成功后，首次加载量应不低于50%标定负载。
（14）接自控或遥控的停机指令后，机组应能自动停机；对于与市电电网并用的备用机组，当电网恢复正常后，柴油发电机应能自动切换或自动停机，其停机方式停机延迟时间应符合产品技术条件规定。
在柴油发电机组汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在柴油发电机组活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。
柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为“做功”。
柴油发电机组各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。
这样柴油发电机就完成了一个工作循环。
随着一个又一个工作循环重复进行,柴油发电机组连续运转。
柴油机的控制核心是通过控制喷油泵来调节和稳定转速,一般分为机械调速和电子调速。
电子调速器采用双闭环控制,用转速传感器检测柴油机转速,把检测结果转换成比例的电信号,将之与给定的标准转速信号比较,得出偏差信号,再与柴油发电机组执行器的位置反馈信号相加,以合成后的信号作为执行器动作的输入信号,通过控制柴油发电机组喷油泵齿杆位置来调节供油量,从而达到调速稳速的目的。
目前国外柴油机也引用了先进的发动机的“电喷”控制技术,在带载特性、节约燃油和环保排放以及降低噪音等方面性能卓越。
发电机组的有功调节就是对柴油发电机转速的调节。
柴油发电机组是由内燃机和同步发电机组合而成的，内燃机的最大功率受零部件的机械负荷和热负荷的限制，称为额定功率，交流同步发电机的额定功率是指在额定转速下，长期连续运转时，输出的额定功率，通常把柴油机组输出额定功率与同步交流发电机输出的额定功率之间，称为匹配比。
柴油发电机组属自备电站交流供电设备的一种类型，是一种小型独立的发电设备，以内燃机作动力，驱动同步交流发电机而发电。
将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油发电机组的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。
作为一种小型发电设备，柴油发电机组是以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的。
整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。
柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。
如果使用者需要长时间不间断使用，则需要配置常用型发电机组，也就是应机组应该要考虑到长时间工作机组功率下降这一点了。
柴油发电机组常用功率和备用功率的关系是：
比如用户需要100KW柴油发电机组，常用100KW的柴油发电机组备用功率为100KW*110%=110KW。
也就是备用。
100KW的柴油发电机组的常用功率为90KW。
2.3柴油发电机组容量的确定
柴油发电机组容量可按供电变压器容量的10%-20%估算。
计算方法有
P∑=k∑Pi（2.1）
式中P∑为发电机总负荷计算功率（kw）；Pi为发电机所接设备的计算功率（kw）；k为需要系数与同时系数。
一般取k=1。
因为发电机的功率为40kw，所以发电机的总负荷为40kw。
功率匹配：
柴油机与发电机功率之可取1:
6:
1。
转速匹配：
同步发电机的额定转速有3000、150、750r/min。
组装柴油发电机时，应使柴油机的转速与发电机的转速一致。
柴油发电机：
与柴油发电机配套的发电机大多采用同步交流发电机。
2.4柴油发电机组的工作原理
在柴油发电机组汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在柴油发电机组活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。
柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为“作功”。
柴油发电机组各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。
这样柴油发电机就完成了一个工作循环。
随着一个又一个工作循环重复进行,柴油发电机组
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