水冷系统自动投切控制.docx
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水冷系统自动投切控制
一、设计背景………………………………………
（2）
二、设备简介………………………………………
（2）
三、工艺要求………………………………………
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四、设计原则………………………………………
（2）
五、设计方案………………………………………
（2）
六、面板图….………………………………………（5）
七、布置图…………………………………………（6）
八、元器件选择……………………………………（7）
九、连接、调试及故障分析………………………（7）
一十、设计总结……………………………………（8）
一、设计背景
1.研究背景
近年来，随着我国国民经济的快速增长，电力、冶金、化工、家用电器等行业突飞猛进，特别是电脑的CPU、空调等必须要依靠散热系统进行散热。
上个世纪之前国外的超频发烧友曾经用水冷甚至油冷来给CPU散热，并且有很不俗的成绩公布，并且是一种物质享受的追求和高端的象征。
也正是这样的原因，中国还处于一种发展中的地区，所以，国内使用的还不是很多，这个和它的价格以及较为复杂的安装方式有关，并且发展不普及和大家的观念并没有改变之前，这些水冷产品还是属于一个宣传或者推广过程，并不是一个成熟过程。
其实，一套水冷散热系统是由散热器、水管及一个水泵组成。
配合不同的扣具，从586到酷睿、酷睿2、酷睿i5、酷睿i7等英特尔架构CPU都可以使用。
水冷散热器有一个进水口及出水口，散热器内部有多条水道，这样可以充分发挥水冷的优势，能带走更多的热量。
这就是水冷散热器的基本原理。
水冷散热与风冷散热其本质是相同的，只是液冷中利用循环液将CPU的热量从水冷块中搬运到换热器上再散发出去，由于换热器的散热面积和散热环境远远要好于一般的风冷散热器，所以液冷的降温效果非常明显。
2.发展趋势
水冷作为高必能散热系统正变得越来越流行。
水冷真正的优势在于它处理CPU瓦数的能力比任何风冷散热器都要高得多，并且不受机箱内高温的影响。
如果用于低功率CPU，水冷散热器在CPU降温上并不比优良的风冷散热器强多少。
但当你使用产生大量热量的高端或极度超频CPU的时候，就算一个小小的DIY水冷系统都将让CPU温度保持在相当低的水平。
水冷是超频玩家对于大功率芯片理想的散热解决方案。
当用于非玩家CPU的时候，水冷不会较高端风冷散热有巨大的性能提升，但能够在获得低温的同时产生比任何风冷方案小得多的噪音。
说到CPU水冷那还要追溯到上个世纪，早在1998、1999年左右台湾就开始流行CPU水冷散热了，DIY利用自己的条件制作出各式各样的水冷系统，但大多以开放式结构为主，在DIY看来，当时的CPU就已经是“发热量巨大”的怪物了。
大陆水冷制作相对要晚些，也大多集中在个人的制作水平上，曾经出现像杭州中裕的CoolMax等数款个人制作并销售的水冷产品，其中CoolMax水冷已经具备像样的包装和配套件，在宣传上也曾经有过动作，但由于市场响应有限，这些产品犹如过眼云烟，没有多长时间就从市场上彻底消失了。
到2003年，水冷又开始在大陆市场上活跃起来，其中以正规厂家中的澳柯玛和个人制作中的水冷王为主流，从市场推广和论坛宣传两个方面展开了水冷制作的新篇章。
新一代水冷与旧水冷相比原理并没有变化，但制作工艺却大幅度提升，大多注重全密闭式的设计，而且内地与港台个人DIY作品间的差别也越来越少，这与互联网的推广不无关系，上个世纪的水冷主要集中在少数能上网的
发烧友中，随着网络的普及，越来越多的能人义士纷纷出现，行业范围远远跨越了电脑及其相关行业，精通于金属加工的朋友不胜枚举，制作这种水冷散热器更加方便，而且更加美观、实用、可靠，此外，越来越多的喜欢水冷的朋友可以在各个论坛中各抒己见，这样也推动了水冷工艺的进步，显然是互联网促进了水冷产品的进步，同时也为产品的推广奠定了基础。
随着显卡技术的快速发展，显卡上的GPU已经能够发出与CPU相当的热量，因此水冷已经不再局限在CPU了，显卡、北桥、硬盘的水冷也不断涌出，彻底让大家进入水冷的新世界。
水泵让水在系统中流通循环，坚持不懈地把暖水换成冷的。
流过水道和散热器的水的体积是至关重要的，因为靠这个运动把热量一并带走，就像高速风扇可以更好的守成从常规散热片上带走热量的工作一样。
在市面上很容易找到不同功率和价位适合水冷的水泵。
用户在选择时优先考虑的应该是内嵌式水泵。
采用水箱一体化设计，输入输出两头配备软管，而不需要把整个东西再浸泡在蓄水池里。
蓄水池时代已经离我们越来越远了，且有溢出的风险。
水泵的性能可以从流速和扬程两个规格来看。
流速是指在没有东西制约水流的时候能够抽取的水量。
扬程是水泵向上喷水在垂直方向上能达到的高度。
扬程是最重要的数字，它体现了水泵克服水道和散热器阻力的能力。
现在大多数泵尾都带有专用的插头，可以直接与电源相连。
或其他小3PIN接口可直接插到主板上。
由此可知水泵的意义重大，为使系统能够正常运行，且可靠性增强，需要增补备用装置。
3.研究意义
在通风、吸尘、水泵、油泵、气泵等设备中，一旦电动机出现故障停止运转，就会影响到生产、生活秩序的正常进行，因此，对这些设备采取备用电动机自动投入运行是十分必要的。
通过电气控制系统的设计实践，掌握电气控制系统的设计方法、电器元件和电气控制线路的安装过程、设计资料整理和电气绘图软件的使用方法。
在此过程中培养从事设计工作的整体观念，通过较为完整的工程实践基本训练，为综合素质全面提高及增强工作适应能力打下坚实的基础。
二、设备简介
水冷系统用于大功率元器件如晶闸管的散热，其工作的可靠性非常重要。
一旦出现故障停止运行，需散热的大功率元器件将很快烧毁，对生产影响极大，一般采用两面三刀台水泵一台运行，另一台备用，实现自动投切，工作过程如下：
起动一台水泵电机，该水泵运行信号指示灯亮，另一台水泵备用信号指示灯亮，表示可以随时投入运行，当正在运转的水泵电机因过载、缺相、短路等原因停止运行时，备用水泵电机立即起动，自动投入运行（即自动投切）。
三、设备工艺要求
1、两台水泵电机型号为Y132S2-2，额定功率为7.5kw；
2、两台电机均为全压起动，单方向旋转；
3、一台电机因过载、缺相、短路等原因停转时，另一台电机立即投入运行，两台电机任意互相备用；
4、运行的电机有运行指示灯显示，备用的电机有备用指示灯显示，有电源电压、电流指示；
5、有总停控制和必要的短路、过载保护；
四、设计原则
1、最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求。
生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据，这些要求常常以工作循环图、执行元件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供。
对于有调速要求的场合，还应给出调速技术指标。
其他如起动、转向、制动、照明、保护等要求，应根据生产需要充分考虑。
2、在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济合理，不要盲目追求高指标，造成不必要的高投资。
3、妥善处理机械与电气关系。
很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用和维护等方面协调处理好二者关系。
4、正确合理地选用电器元件，以实用为原则。
选用新型号电器可以提高可靠性，减小体积，尽可能不要选用旧型号电器。
5、确保电气设备安全性、可靠性高，兼顾设备使用和维护方便。
五、设计方案
1、通过接触器的作用达到电机接通的接通要求。
先把总电源开关低压断路器合上，对整个系统进行供电，给控制回路供电。
为了好分析、使思路更加清晰，先让两台电动机M1、M2可同时运行，且两台电机所处的接线位置完全相同。
给两台电动机各设一个起动按钮SB1、SB2，接触器KM1（含自锁）、KM2（含自锁）,分别于M1、M2串联，当按下SB1，接触器KM1线圈得电，电动机M1运行；再合上SB2，接触器KM2线圈得电，电动机M2运行，此时达到了两台电动机同时运行的效果。
2、通过电气互锁的作用，每次只有一台运行。
为使合上一台电动机运行，而另一台电动机不运行，可把KM1、KM2的常闭辅助触点分别与对方的接触器线圈串联起来，则任起动一个按钮，只有一台电动机运行，而另一台电动机处于断电状态。
3、借用中间继电器，达到一台运行，另一台备用的效果。
为使运行的电动机突然由于故障而失去作用，另一台通电运行，需要备用电机出的常闭辅助触点闭合时，立马通电，要达到这一点，需要借助中间继电器，中间继电器具有转换控制信号的作用，通过中间继电器，是备用电动机的起动按钮两侧具有电压。
此时，当运行电动机停止时，通过电气互锁以及中间继电器的作用，备用电动机开始运行。
4、防止电气互锁的失灵，添加机械互锁，确保系统的可靠性。
添加机械互锁，就是把起动按钮对应的常闭式按钮与对方的接触器线圈串联，当电气互锁失效时，机械互锁起到了作用。
5、根据电机的运行情况以及互锁的作用进行指示灯的添加。
备用指示灯选黄色，运行指示灯选绿色。
6、总停按钮的添加。
待两台电机都不需要运行，进行检修时，按下总停按钮SB，控制回路断电，电机停止转动。
经过认真思考、推敲，最终一个完整的电路图草图就绘制出来：
主电路
控制回路
六．面板图
七、布置图
八、元器件选择
元器件的选择主要是对主电路及控制回路中必要的元器件进行选择，见下表：
主电路及控制电路所需的主要器件
代号
名称
型号及要求
数量
M1、M2
电动机
Y132S2-2，额定功率7.5KW
2
KM1、KM2
交流接触器
CJX2-12220V50HZ
2
FR1、FR2
热继电器
JRS1-09~25
2
QF
空气开关
DZ47-60三极
1
FU
熔断器
D247-60
2
KA1、KA2
中间继电器
J2X-22F142
2
SB1—SB3
按钮
红黄绿三种不同颜色LAY37（PBC）
3
HL1—HL4
指示灯
HL1、HL3绿色，HL2、HL4黄色
4
九、连接、调试及故障分析
1．拟定调试步骤。
这项工作在施工图纸确定后开始，电控柜安装工作完成前结束。
根据工作原理写出调试步骤，包括通电前检查和通电后调试两部分。
通电前检查部分建议设计一个通电之前检查项目表，检查一项，打勾确认一项。
通电后调试部分要说明开关或按钮的名称、操作顺序，以及相应点亮的指示灯名称。
最后预计几种可能的故障现象和对应的解决措施，提高调试时故障排除效率。
要求：
步骤合理，项目齐全，书写工整。
2．通电前检查。
按调试步骤进行通电前检查，重点检查是否短路。
线路工作情况可以按下相应的按钮或接触器触点，在接线端子上测量各点通断情况。
要求：
短路检查项目不可缺少，其他检查项目要求合理。
3．通电调试。
按调试步骤进行通电调试，进行起动、停止操作，观察指示灯、电压表、电流表指示情况。
要求：
符合设计任务书规定的各项要求。
若有不符之处，能说明原因，并及时整改。
做好调试记录，尤其是记录故障现象和排除方法。
4．故障处理
①、对出现的故障对照设计图及安装图查找检测故障。
②、针对工作故障的情况，从原理上分析可能的故障原因，列出可能故障点，逐步测试查找并排除故障。
十、设计总结
通过这次的课程设计，我们真正的了解到实际操作的重要性，以及团结合作的必要性。
书上的东西永远是死的，只有通过自己的双手完成以后才会变成有用的东西，被自己吸收应用。
合作也是至关重要的一点，合作才能发现不足，最终完成任务。
这次课程设计我们学到了好多，最重要的就是学会了怎样设计，以及需要注意的几点：
1．控制电压按控制要求选择，符合标准等级。
在控制线路简单，不需经常操作，安全性要求不高时，可以直接采用电网电压，即交流380V或220V。
当考虑安全要求时，应采用控制变压器将控制电路与主电路电气上隔离开。
照明电路采用36V安全电压。
带指示灯的按钮采用6.3V电压。
晶体管无触点开关一般需要直流24V电压。
对于微机控制系统应注意弱电电源与强电电源之间的隔离，不能共用零线，以免引起电源干扰。
2．尽可能减少电气元件品种、规格与数量。
便于维修和更换，降低成本。
3．正常情况下，尽可能减少通电电气数量，以利于节约能源，延长电气元件寿命，减少故障。
4．合理使用电器触点。
接触器、时间继电器往往触点不够用，可以增加中间继电器来解决。
5．合理安排电器触点。
避免因电器动作时间有差别，造成“触点竞争”。
避免因操作不当，造成“误动作”。
避免因某个元器件损坏，造成“短路”。
避免出现“寄生回路”。
6．设置必要的短路、过载保护，防止故障进一步扩大。
7．设置必须的急停或总停按钮，以防万一出现故障时，切断整个控制回路，进而切断主电源。
8．设置必要的手动控制线路，方便设备调试和维修。
9．设置必要的指示灯、电压表、电流表，随时反映系统运行状态，及时发现故障。
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