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  PLC动力配电柜设计 摘 要 本次毕业设计主要是针对“动力配电柜设计”的要求，在满足各种参数要求的前提下，拿出一个具体实际可行的方案，因此从实际出发，认真的思考与筛选，经过两个多月的努力终于有了现在的收获。 按照设计的具体实际的要求，把设计的重点放在电动机的启动方式、过载保护、短路保护、缺相保护等，并且能异地控制。电器元件安装排列有序，导线及母线安排的布置符合各自的工艺技术要求。还有柜体满足使用功能及工艺技术要求。 经过控制方案的分析确定了自耦变压器减压启动。为了能够更好的保证电力拖动控制管理系统中电动机、各种电器和控制电路的正常运行，消除可能出现的危险因素，并在出现电器故障时进可能的缩小故障范围，对电力拖动控制管理系统设置各种连锁和保护环节。与对应的主电路要考虑到有关保护外，还要对主电路的电流的大小应有指示。根据控制要求和主电路的设计的具体方案设计控制电路。柜体的满足尺寸要求、功能要求和工艺技术要求。从总体上选择元气件，导线等。 关键词：可编程序控制器， 自耦变压器， 电气布置图， 配电柜 LC POWER DISTRIBUTION ARK DESIGN ABSTRACT The graduation design is mainly aimed at power distribution ark design requirement, in various parameters, under the premise of take out a specific practical feasible scheme, so we from reality, serious thinking and selecting, after more than two months to finally have the right now. According to the specific requirements of the design, we focus on the design of the motor start-up manner and overload protection, short circuit protection, phase, and different control. The electrical components installed orderly, wire and the layout accord with their respective bulbar arrangement of the technological requirements. Still meet the cabinet put oneself in anothers position and the requirement of technology function. Through the analysis of the control scheme determined the transformer decompression. In order to guarantee the electrical towage control system, various electric motor and control circuit of normal operation, eliminate possible risk factors, and electrical breakdown into the narrow scope of fault may drag on electric control system, various chain and protection setting. The main circuit with corresponding to consider the protection of the relevant to the main circuit, the current size should be instructions. According to the requirements of the main circuit and control circuit design scheme design control. The cabinet put oneself in anothers position; function request meets size and technical requirements. From the overall selection, wire etc element. Keywords: Programmable, Controller, Self, coupling, Transformer, electrical, Distribution, ark, arrangement 目录 前 言 1 第1章 控制方案分析 3 1.1启动方法的确定 3 1.1.1降压启动 3 1.2连接和保护环节 4 1.3 电机的控制原则 7 第2章 原理图设计 8 2.1主电路设计 8 2.2控制电路设计 9 2.3控制电路原理分析 10 2.3.1电动机起动 10 2.3.2电动机停止 11 2.3.3控制电路的互锁保护 11 2.4 PLC原理分析 11 2.4.1 PLC控制特点 11 2.4.2 PLC程序执行过程分析 12 第3章 元器件选择 16 3.1 导线熔断器、指示灯和按钮的选择 17 3.4 热继电器的选择 18 3.5自耦变压器的选择 19 3.6 接触器的选择 19 3.6.1 触电系统 20 3.6.2 电磁机构 20 3.6.3 灭弧机构 20 3.6.4 其它部分 20 3.7 低压断路器的选择 23 3.7.1 框架式断路器 24 3.7.2 塑料外壳式低压断路器 24 3.8 电流互感器与电流表的选择 26 3.9时间继电器和中间继电器的选择 26 第4章 接线 端子的表示方法 31 4.1.3 导线 单元接线章 电气布置图及柜体的设计 33 5.1 柜体设计原则 33 5.1.1 尺寸要求 33 5.1.2 功能要求 33 5.1.3 机柜的工艺性要求 33 5.2 低压电器电控设备的布置原则 34 5.2.1 接触器、继电器的布置 34 5.2.2 操纵器件的布置 35 5.2.3 其他器件的布置 35 5.3 设计布置图 35 结 论 37 谢 辞 38 参考文献 39 外文资料翻译 40 前 言 可编程序控制器简称PLC，是70年代以来在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业自动控制装置，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。它不仅充分的利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，丢弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器体形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观，方便易学，且调试和查错都容易。它不但可以取代以继电、接触器为主的顺序控制器，而且大范围的应用于大规模的生产的全部过程控制。它具有通用性强，程序可变，编程容易，可靠性高，使用维护方便等优点。 由于数控技术的发展和电子计算机的应用，电力拖动自动控制又发展到一个新的水平，向着生产的全部过程自动化的方向发展，这是今后电力拖动自动控制的发展趋势。尽管如此，在当前的生产实践中，电力拖动断续和连续控制仍是大量的，常见的同时也是基本的。在工矿企业中普遍的使用的生产设备仍由断续和连续控制管理系统进行控制。 在电力拖动方式的演变过程中，电力拖动的控制方式也由手动控制逐步向自动控制方向发展。手动控制是利用刀开关、控制器等手动控制电器，由人力操纵实现电动机启动、停止或正反转；自动控制是利用自动控制器来控制电动机，人在控制过程中只发出信号，监视生产机械的运转情况。自动控制是在手动控制基础上发展起来的，最初的自动控制是用数量不多的继电器，接触器及保护元件组成的继电-接触器控制，通常简称继电器控制。这种控制是有操作者通过主令电器接通继电器接触器电路，进而控制电动机，实现电动机的起动、制动、反向、调速与停机的控制。这种控制方式简单，工作稳定，成本低，在一定范围内使用单机和生产自动线的需要，在工矿企业中仍广泛应用。但次种控制具有使用的单一性，即一台控制装置只能针对某一种固定的设备，一旦程序有所改动，就得重新配线。对控制要求比较复杂的设备或控制程序经常发生变化的设备不能采用此系统来进行控制。这种电器控制其输入和输出信号只有通和断两种状态，因而这种控制是断续的，不能连续反映信号的变化，故称为断续控制。 为了使控制系统获得更好的静态和动态特性，完成更复杂的控制任务，现在广泛地采用反馈控制系统。反馈控制系统是由连续控制元件组成的，它不仅能反映信号的通或断，而且能反映信号的数值大小和变化，这种由连续控制元件组成的反馈控制系统，称为连续控制系统。用作连续控制元件，以前普遍采用电机放大和磁放大器，随着半导体器件和晶体管元件的发展，越来越多地采用晶体管作为控制元件的晶体管控制系统。 电气控制技术是一门实用性很强的技术科学，用以实现生产过程中自动化的控制技术，它以各类电动机的传动装置和系统为对象。已广泛应用于各个工业部门及凡是需要动力的场合中。电器控制线路的实现，可以的继电器-接触器逻辑控制方法，可编程逻辑控制器控制方法及计算机控制方法等。而继电器接触器逻辑控制方法仍然是基本的方法。 第1章 控制方案分析 1.1启动方法的确定 对于两台40KW三相异步电动机 ，在经过负荷分析和电源允许的启动倍数的实际情况下，我们不能直接启动。如果直接启动，启动电流将使电网电压发生较大的波动而影响其他电动机或电器的正常工作，所以我们这里需采用降压启动。 三相异步电动机常用的降压方法有：定子电路串电阻（或电抗器）降压启动法；星形-三角形（Y—△）降压启动法；自耦变压器降压启动法等几种。 1.1.1降压启动 降压启动的主要目的是为了限制启动电流，但问题是在限制启动电流的同时，启动转矩也受限制，因此它只使用于在轻载或空载情况下启动。 1.定子电路串电阻降压启动控制电路 电动机启动时在三相电路中串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，启动结束后再将电阻短接，电动机在额定电压下正常运行，电动机定子串电阻降压由于不受电动机接线形式的限制，设备简单因而在中小型生产机械中应用广泛。机床中也常用这种串电阻降压方式来限制启动及制动电流。但是，由于串电阻启动时，启动转矩较小，仅适用于对启动转矩要求不高的生产机械上。另外，由于启动电阻一般采用电阻丝绕制的版式电阻或铸铁电阻，使控制柜体积增大，电能损耗增大，所以大容量电机往往采用定子绕组串接电抗器启动。 2.Y—△降压启动控制道路 凡是正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，常采用Y—△降压启动方法达到限制启动电流的目的。 Y—△换接启动只使用于锭子绕组为△形连接，且每组绕组都有两个引出端子的三相笼型异步电动机。 Y—△换接的降压原理是：电动机在正常运行时（△连接），加在每相绕组的电压是线电压，而启动时为Y连接，则加在每相绕组的电压是相电压它为额定电压的根号三分之一，故为降压启动。当启动完毕，把锭子三相绕组有换接（恢复）成△连接。 三相鼠笼式异步电动机采用Y—△降压启动时，定子绕组星形连接状态下起动电压为三角形连接直接起动的三倍。起动转距与起动电压的平方成正比，因而起动转距为三角形直接起动转距的1／3，与其他降压起动相比，Y—△降压起动投资少、线路简单，操作方便，动作可靠，使用寿命长，但起动转距小。这种起动方式只适用与空载和轻载状态下起动，且只适用于正常运转时定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机。 3.自耦变压器降压起动控制电路 在自耦变压器降压起动的控制电路中，电动机电流的限制，是依靠自耦变压器的降压作用来实现的。电动机起动的时候，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，一旦起动结束，自耦变压器便被切除，额定电压通过接触器直接加于定子绕组，电动机进入全压的正常工作。 自耦变压器降压起动常适用于电机容量较大的场合，因无大容量的热继电器，故可采用电流互感器后使用小容量的热继电器来实现过载保护。 在本例中，因电动机的接线方式是Y形，所带负载又为重载，根据各种起动方法的特点，我们选择自耦变压器降压起动法起动。 1.2连接和保护环节 为了保证电力拖动控制系统中电动机、各种电器和控制电路能正常运行，消除可能出现的危险因素，并在出现电器故障时，尽可能缩小故障范围，保障人身和设备的安全，必须对电力拖动控制系统设置各种连锁和保护环节。 1.连锁环节 在控制电路中，常用的连锁有自锁环节、互锁环节、顺序动作环节和机械连锁等，以保证生产工艺要求的实现与电路安全可靠的工作。 2.电动机的保护环节 电动机常采用的保护环节有短路保护、过载保护、热保护、零电压和欠电压保护、弱磁保护及超速保护等。 （1） 短路保护 电机电器及导线的绝缘损坏或线路发生故障时，都可能造成短路事故。很大的短路电流和电动力可能致使电器设备损坏。因此，在发生短路故障时，保护电器必须立即动作，迅速将电源切断。为扩大保护范围，在电路中熔断器应安装在靠近电源端，通常安装在电源开关下边。 （2） 过载保护 当电动机负载过大，起动操作频繁或缺相运行时，会使电动机的工作电流长时间超过其额定电流，电动机绕组过热，温升超过其允许值，导致电动机的绝缘材料变脆，寿命缩短，严重时会使电动机损坏，因此，当电动机过载时，保护电器应动作，切断电源，使电动机停转，避免电动机在过载下运行。 常用的过载保护元件的热继电器，由于热惯性的原因，热继电器不会受到电动机短时过载冲击电流的影响而瞬时动作，所以在使用热继电器做过载保护的同时，还必须有短路保护，并且选为短路保护的熔断器熔体的额定电流不应超过4倍热继电器发热元件的额定电流。 （3） 过流保护 如果在直流电动机和交流绕线式异步电动机起动或制动时，限流电阻被短接，将会造成很大的起动或制动电流。另外，负载的加大也会导致电流的增加，过大的电流将会使电动机或机械设备损坏，因此。对直流电动机或绕线式异步电动机常采用过流保护。 过流保护常用电磁式过电流继电器实现。当电动机过流达到电流继电器的动作值时，继电器动作，使串接在控制电路中的常闭触头断开，切断控制电路，电动机随之脱离电源并停转，达到了过流保护的目的。一般过电流的动作值为起动电流的1.2倍。 短路、过流、过载保护虽然都是电流保护，但由于故障电流、动作值及保护特性、保护要求和使用元件的不同，它们之间是不可能相互取代的。 （4） 欠压保护 当电网电压降低时电动机便在欠压下运行，由于电动机的负荷没有改变，所以欠压电动机转速下降，定子绕组中的电流增加。因为电流增加的幅度不足以使熔断器和热继电器动作，所以两种电器起不到保护作用。如不采取保护措施，时间一长将会使电动机过热损坏。另外，欠电压将引起一些电器释放，使电路不能正常工作。因此，应避免电动机在欠压下运行。 实现欠压保护的电器是接触器和电磁式电压继电器。在机床电器控制线路中，只有少数线路专门设了电磁式电压继电器。而大多数控制线路，由于接触器已兼有欠压保护功能，所以不再加设欠压保护器，一般当电网降低到额定电压的85%以下时，接触器线圈的磁通则变的很弱，电磁吸力不足，动铁心在反作用弹簧的作用下释放，自锁触电断开，失去自锁，同时主触电也断开，电动机停转，得到了保护。 （5） 零压保护（失压保护） 生产机械工作时，如果由于某种原因发生电网突然停电，那么在电源电压恢复时，电动机便会自行起动运转，导致人身和设备事故，并引起电网过电流和瞬时网络电压下降。为了防止在此种情况下出现电动机自行起动而实施的保护叫做零压保护。 常用的失压保护电器是接触器和中间继电器。当电网停电时，接触器和中间继电器触头复位，切断主电路和控制电源。当电网恢复时，若不重新按下起动按钮，电动机就不会自行起动，实现失压保护。 电力拖动中，根据不同的工作情况，对电动机设置一种或几种保护措施。该例中要求有过载、缺相、短路等保护，确定保护元件如下：断路器、热继电器和熔断器。 1.3 电机的控制原则 在电动机的起动、调速、反向与制动过程中，按不同参数的变化来实现自动控制，称为电力拖动自动控制原则。选择控制原则时，应考虑电力控制系统提出的基本要求、安全可靠、操作维修等因素。 根据各种控制原则的特点，综合考虑选用时间原则来控制。 第2章 原理图设计 2.1主电路设计 在设计主电路时除要考虑有关保护外，对主电路中的电流大小还应有指示。根据以上的方案分析以及设计要求，设计两台电动机控制线千瓦三相交流电动机线控制电路设计 根据控制要求和主电路的设计方案设计控制电路。设计时应注意： 1.在起动过程中应保证KM3、KM6不能得电； 2.起动结束后应将自耦变压器T1、T2切除。所设计得控制电路如图2-2所示。 图2-2 两台40千瓦三相交流异步电动机线控制电路原理分析 鉴于两台电动机控制电路原理相同，现选取其中一台电动机（M1）进行分析。 2.3.1电动机起动 按下SB3—＞KM1得自锁-----KM2得电-----HL5\HL6熄灭----KT1得电且延时----电动机启动----KT1延时时间到----KA1得电自锁----KM1,KM2失电----HL3,HL4熄灭----KM3得电----KT1,KT2失电----电动机正常运行----HL1,HL2亮.2#电动启动过程也如此。 2.3.2电动机停止 按下SB1或SB2后，KM3 失电,电动机停止。用PLC控制的电机中，按下PLC外围的操作按钮同样达到相同的操作目的。2#电机的控制过程也如此。 2.3.3控制电路的互锁保护 KM1得电时，其串在KM3线圈支路上的常闭触头断开，保证了KM3不能得电；KM3得电的前提是KA1得电，KM1的常闭触头又会将KM1切断保护电动机在全压运行是，KM1，KM2线圈处于断电状态，因而将自耦变压器T1切除。 另外，该控制电路中，点划线框中的元件，设在异地控制箱内。 2.4 PLC原理分析 2.4.1 PLC控制特点 可编程控制器在继电器控制和计算机技术的基础上发展起来，它以微处理器为核心，集微电子技术，自动化技术，计算机技术，通信技术为一体，以工业自动化控制为目标的新型控制装置。 可编程控制器的主要特点： 1.可靠性 可靠性指的是可编程控制器平均无故障工作时间。可靠性既反映了用户的要求，有是可编程控制器生产厂家追求的技术指标。目前各生产厂家的PLC平均无故障安全运行时间都远大于国际电工委员会（IEC）规定的10万小时的标准。 2.控制功能强 可编程控制器不但具有对开关量和模拟的控制能力，还具有数值运算、PID调节、数据通信、中断处理的功能。PLC具有扩展灵活的特点，还具有功能的可组性。 3.组成灵活 可编程控制器的品种很多。小型PLC为整体结构，并可外接I/O扩展机箱构成PLC控制系统。中大型PLC采用分体模块式结构，设有各种专用功能模块供选用和组合，由各种模块组成大小和要求不同的控制系统。 4. 操作方便 PLC提供了多种面向用户的语言，如常用的梯形图LAD，指令语句STL，控制系统流程图CSF等。PLC的最大优点之一就是采用易学易懂的梯形语言，它是以计算机软件技术构成人们惯用的继电器模型，直观易懂，极易被现场电气工程技术人员掌握。 2.4.2 PLC程序执行过程分析 我们这里使用S7-200系列PLC，它支持SIMATIC和IEC1131-3两种基本类型的指令集，编程时可任意选择。这里我们采用梯形图编辑器（LAD），建立与电器原理图相类似的程序，梯形图是PLC编程的最高语言，很容易被工作人员和技术人员所掌握。程序执行按段扫描，清晰的短结构有利于程序的阅读和理解及运行调试。LAD图形指令有三种基本的形式：触电、指令盒、线圈。触电表示输入条件。线圈表示输出结果，指令盒表示负责的功能指令，例如定时器、计时器或数学运算指令。 我们现在列出PLC的电器原理图2-3所示。 图2-3 两台40千瓦三相交流电动机PLC电器原理图 从上图中我们发现其控制电路简单，两台电机的控制原理相同，程序执行从开始到结束完成程序控制，且以后的循环扫描中其电路参数不再变化。我们来分析一下其工作过程就会知道PLC的输出从Q0.0到Q0.4为1#电机的控制输出，它们连接到相应的接触器和指示灯上就完成电动机的启动运行和控制。2#电动机的原理与此相同。 我们来看一下图2-4两台40千瓦三相交流电动机PLC流程图，从图中我们看出PLC对电动机的控制过程，先接入自耦变压器对1#电动机进行降压启动，2.5秒后启动完成，自耦变压器退出运行。1#电动机启动成功，开始正常工作。紧接着启动2#电机，控制过程如1#电机所述。 图2-4 两台40千瓦三相交流电动机PLC流程图 以上的PLC流程图是根据所要完成的电机控制功能做出的，这里我们可以看出使用PLC控制的优点和可靠性，采用传统的继电器装置做出的控制电路需要很多的继电器及大量的接线，而我们是使用PLC控制可以省去这些，而大大提高可靠性。传统的继电器做出的配电柜的功能单调，且不容易修改其功能设置。 以下是PLC的梯形图程序，如图2-5所示。 图2-5 两台40千瓦三相交流电动机线路的PLC控制程序 第3章 元器件选择 3.1 导线、母线和接线端子的选择 导线主要分为两个部分：连接主电路用导线和连接控制电路用导线。 电控装置中控制电路的导线截面，应按规定的截流量选择。但考虑到机械强度的需要，对于低压电控设备的辅助线路，应选用截面不小于的单芯铜绝缘线，或不小于的多芯铜绝缘线。导线的额定绝缘电压应于电路的额定工作电压相适应。故选用绝缘电压为交流的铜芯塑料硬线作为控制电路的连接线，截面积为。该线环境温度为时允许截流量为，考虑导线成捆或载行线槽中步线是按允许截流量作为实际截流量得计算、也达到实际负载电流。 主电路中导线一般截面较大，不考虑机械强度而只按允许截流量选择。在这里主电路中电流按电动机达最大功率时满载电流来选择，选用绝缘电压为380V的BVR铜芯塑料软线作为主电路的连接线m㎡.该线在环境温度为时允许载流量打134A，肯定满足要求。对于主电路中电流表、回路的连接线A，所以可选用截面为的BVR铜芯塑料绝缘软线 母线的选择 母线的材料主要有铜和铝，一般用铜材料的较多。母线截面形状的选择应考虑集肤效应、临近效应、电磁波渗透度等因素的影响，并要求散热良好、机械强度高、安装简单和连接方便。成套开关设备用母线一般选用矩形，再根据母线的灾流量，通过查阅手册，选用截面积为30mm×3mm的铜排作为母线型端子。同样，控制电路的接线型，此端子连接导线㎡。 刀开关按极数分为单级、双级和三级；操作方式分为直接手柄方式、杠杆操作机构式和电动操作机构式；按刀开关转换方向可以分为单投和双投等。 因电路电压为交流380V，电动机的工作电流为71.2A，在考虑控制电路中个电器线圈的工作电流（一般为几十毫安至几百毫安）。可选额定电压为交流380V，额定电流为200A的HD13系列3极刀开关，型号为HD13BX—200/31。 3.3熔断器、指示灯和按钮的选择 熔断器是一种最简单有效的保护电器，在使用时，熔断器川接在所保护的电路中，作为电路及用电设备的短路和严重过载保护，熔断器主要作为控制电路的短路保护，选择时主要从额定电压、额定电流和和额定分断能力等三方面考虑。 1.熔断器的额定电压必须不小于熔断器工作点的电压（380） 16KA） 控制电路再工作时，最多有两个线圈同时吸合以及两个指示灯同时工作，估算其最大负载电流为10A，故所选熔断器应大于此值。另外为方便安装，所选熔断器应能插在安装端子的导轨槽中，主义我们可以选用RT18-32型熔断器。溶体的额定电流为16A。 6只指示灯，选择指示灯，主要是根据其工作电压以及使用场合来确定其型号和颜色。在此我们选用AD11型系列的指示灯，七型号为AD11-22/41-5G，额定电压为380V。 GB26681-81的规定，选定为：HL1、HL2为绿色；HL3、HL4为黄色；HL5、HL6为红色。 该控制电路用了4只按钮。按钮选择的主要参数有按钮的类型、触头数量、额定电压与颜色等。大部分按钮额定电流达到5A就能满足要求。根据控制电路电压，按钮触头数，选定各按钮型号为LA18-22A（即有2对常开，2对常闭，形式为一般式，额定电压为交流380V）。 GB26681-81的规定为：停止按钮SB1、SB2为红色。起动按钮SB3、SB4为绿色。 为保护电动机不会因缺相而烧坏，所选热继电器除具有过载保护作用外，还应具备缺相保护的功能。所以我们可选用JR16系列的热继电器。 一般情况下，热继电器元件的整定电流I可按下式选取： I=（0.95—1.05）Im （3-1） 式中Im电动机额定电流，单位是A. 取上式系数为1.0，则热继电器元件的整定电流为71.2，再根据热元件等级，最后确定热元件额定电流为85A，所以确定选用JR16B-150/3D型热继电器，其额定电流为150A。整定电流调节范围为53A-70A-85A. 3.5自耦变压器的选择 选择自耦变压器主要是选择其型号与功率。对于起动用自耦变压器型号主要有QZB1和ZOB10两种，在此我们选用QZB1系列的自耦变压器；对于功率，原则上应于所控制的电动机的功率相同，但由于市场上并没有40KW这个功率等级的自耦变压器出售，所以我们选用40KW，即QZB1-40.其外形尺寸为380mm×297mm。 3.6 接触器的选择 接触器是一种用来频率接通和断开交，直流主电路及大容量控制电路的自动切换器.它具有低压释放保护功能，可进行频繁操作，实现原距离控制，是电力拖动自动控制线路中使用最广泛的电器元件.因为不具备短路保护作用，常和熔断器、热继电器等保护电器配合使用。 交流接触器主要有触电系统、电磁机构和灭弧装置等组织。 3.6.1 触电系统 触点是接触器的执行元件，用来接通和断开电路。交流接触器一般采用双断点桥式触电，两个触电串联于同一电路中，同时接通或断开。接触器的触电有主触点和辅助触点之分，主触点用以通电主电路，辅电路，用于通断控制电路。 3.6.2 电磁机构 电磁机构的作用是将电磁能转换成机械能，操纵触点的闭合或断开。交流接触器一般采用衔铁绕组转动的拍合式电磁机构和衔铁作直线 灭弧机构 交流接触器分断电流时，往往会在动、静触点之间产生很强的电弧。电弧一方面会烧伤触电，另一方面会使电路切断时间延长，甚至会引起其他事故。因此，灭弧是接触器的主要任务之一。 3.6.4 其它部分 交流接触器的其它部分有底座、压力弹簧、缓冲弹簧、触点压力弹簧、转动机构和接线系列交流接触器的主要技术所示： 表3-1 CJ20系列交流接触器的主要技术参数 型号 额定工作电压（V） 额定工作电流（A） 使用类别下的额定控制功率 （KW） 约定发热电流（A） 结构特征 CJ20—10 220 10 2.2 10 辅助触点10A 2动合 2动断 380 10 4 660 5.8 7.5 CJ20—16 220 16 4.5 16 380 16 7.5 660 13 11 CJ20—25 220 25 5.5 32 390 25 11 660 14.5 13 CJ20?40 220 40 11 55 380 40 22 660 25 22 CJ20?63 220 63 18 80 380 63 30 660 40 35 CJ20?100 220 100 28 125 380 100 50 660 63 50 CJ20?160 220 160 48 200 380 160 85 660 100 85 CJ20?160/11 1140 80 85 CJ20?250 220 250 80 315 辅助触点 16A其组 合形式为： 4动合 2动断 3动合 3动断 2动合 4动断 380 250 132 CJ20—250/06 660 200 190 CJ20—400 220 400 115 400 380 400 200 CJ20—400/06 660 250 220 CJ20—630 220 630 175 630 380 630 330 该控制线路使用了三只交流接触器，因控制电路的电压为交流380V，故三只接触器的线V。又因控制的是三相笼型异步电动机的启动与停止，故选用的类别均为AC-3。 由于电路电压为380V，故所选接触器的额定电压不小于380V。因三个接触器KM1，KM2，KM3在工作时流过主接头的电流大小不一样，所以应分别选择。因接触器KM3是在电动机正常运行时才工作，流过主触头的电流为电动机的额定电流71.2A，根据接触器的选择原则，可选择额定电流为100A的CJ20-100型接触器。该电动机虽采用降压起动，但起动时流过KM2的电流仍会远远超过主电路的额定电流。我们可以利用公式计算交流接触器的额定电流 I=M*Pn*1000/Un*M*(1-0.70) （3-2） =0.78*40*1000*0.9/380 =73.89 在此我们也选用CJ20-100型接触器。对于KM1，由于连接的是自耦变压器的“Y”点接头，不点工作时间交短，且流过的电流也较平稳，所以可以选择CJ20-63类型接触器，此接触器的额定电流为73.89A。 3.7 低压断路器的选择 低压短路器按其用途和结构特点可分为框架式低压断路器、塑料外壳式低压断路器、直流快速低压断路器和限流式低压断路器。 3.7.1 框架式断路器 框架式低压断路器有叫万能式低压断路器，主要用于40-100kw电动机回路的不频繁全压起动，并起短路、过载、失压保护作用。额定电压一般为380V，额定电流有200-4000A若干种。 DW10系列断路器 本系列产品额定电压为交流380V和直流400V，额定电流有200-4000A。由于技术指标较低，现在已经逐步被淘汰。 DW15 系列断路器 它是更新换代产品，额定电压一般为380V，额定电流有200-4000A。极限分断能力均比DW10大一倍。 3.7.2 塑料外壳式低压断路器 塑料外壳式低压断路器又称装置式断路器或低压断路器等均安装于外壳内，而手动拌把露在正壳外，可手动和电动分和闸。它有叫高的分断能力和动稳定性以及比较完善地选择性保护能。我国目前生产的塑料外壳式断路器有DZ5、DZX10、DZ12、DZ15、DZ19以及DZ20系列产品。 表3-2 DZ20系列塑料外壳式断路器主要技术参数如表 型号 额定电压（V） 壳架额定电流（A） 短路器额定电流IN（A） 瞬时脱扣器整定电流倍数 DZ20Y-100 ~380 ~220 100 16，20，25 32，40，50 63，80，100 配点用10IN 保护电机用12IN DZ20J-100 DZ20G-100 DZ20Y-225 225 100，125 160，180 200，225 配点用5IN，10IN 保护电机用12IN DZ20J-225 DZ20G-225 DZ20Y-400 400 250，315 350，400 配点用10IN 保护电机用12IN DZ20J-400 DZ20G-400 DZ20Y-630 630 400，500 630 配点用5IN，10IN DZ20J-630 根据低压断路器的选择原则，所选断路器的额定工作电压必须小于电路的额定电压380V；额定电流必须小于电路的额定电流71.2A，额定短路通断能力应小于电路中可能出现的最大短路电流，经计算最大短路电流约为16KA。断路器欠电压脱扣器额定电压应等于电路的额定电压380V；作为电动机保护的断路器，其瞬时整定电流应为8—15倍的电动机的额定电流。 根据以上要求我们选用DZ20Y—100/3300型塑料外壳式低压断路器。 3.8 电流互感器与电流表的选择 电流互感器（又称仪用交流器），种类很多。按一次绕组的匝数分，有单匝式和多匝式。按一次电压分，有高压和低压两大类。按用途分，有测量用的和保护用两大类。按准确度等级分，测量用电流互感器有0.1、0.2、0.5、1、3、5等级，保护用电流互感器有5P、10P两级。 因电动机的额定电流为71.2A，电流互感器有一次测的额定电流值应不小于71.2A，而二次测的电流为标准的5A，故可选用LMZ3-0.66-150/5型电流互感器，该互感器额定电压为660V，一次测额定电流为150A。二次测额定电流为5A。 电流表的选择，只要选用读数范围与电流互感器一次测的额定电流值配套的交流表即可，确定选用42L6-A150型电流表 电流互感器使用注意事项： 1.电流互感器在工作时其二次测不得开路。 2.电流互感器二次测有一端必须接地。 3.电流互感器在连接时，要注意其端子的极性。 3.9时间继电器和中间继电器的选择 在电力拖动控制系统中，不仅需要动作迅速的继电器，而且需要当吸引线圈通电或断电以后其触点经过一定延时再动作的继电器，这种继电器称为时间继电器。按其动作原理机构不同，可以分为电磁式、空气阻尼式、电动式和电子式。 常用的时间继电器有气囊、空气阻尼式、电磁式、电动式及电子式等，在要求延时范围大、延时准确度较高的场合，应选用电动式或电子式时间继电器。当延时精度要求不高、电压波动交大的场合，可以选用价格较低的电磁式或气囊式时间继电器。 该控制电路的电压为380V所以KT1的线V。再次电路中对触头的要求是：得电延时得开触头需有一对。根据以上要求，查阅有关手册，选用ST3PA-B型超级时间继电器。 选择中间继电器的主要参数有： 1.中间继电器的额定电压。 2.常开常闭触头数量。 3.线圈额定电压。 因控制电路电压为交流380V，线千瓦三相交流异步电动机线路的元件表 元器件名细表 序号 元件符号 元件名称 型号规范 备注 1 KM1 KM4 交流接触器 CJ20-63 ~380V 2 KM 2 KM3 KM5 KM6 交流接触器 CJ20-100 ~380V 3 QF1 QF2 低压断路器 DZ20Y-100/3300 4 QS1 QS2 开关刀 HD13BX-200/31 5 TA1 TA2 电流互感器 LMZ3-0.66-150/5 6 A1 A2 A3 A4 电流表 42L6-A150A 7 T1 T2 自耦变压器 QZB1-40 8 FR1 FR2 热继电器 JR16B-150/3D ~380V 9 FU1 FU2 熔断器 RT18-32 16A 11 SB1 SB2 SB5 SB6 按扭 LA18-22 红色 12 SB3 SB4 SB7 SB8 LA18-22 绿色 13 HL1 HL2 指示灯 AD11-22/41-5G 绿色 14 HL3 HL4 AD11-22/41-5G 黄色 15 HL5 HL6 AD11-22/41-5G 红色 16 KA1 KA2 中间继电器 JZ7-44 ~380V 17 KTI KT2 时间继电器 ST3PA-B ~380V 18 I 接线 II 接线章 接线图、接线表设计 为了进行成套设备的布线，需要提供各个项目（包括元件、器件、组件、设备等）之间的连接关系、线缆种类和路径等。接线图就是提供这些信息的间图，而接线表示以表格形式提供这些信息。接线图和接线表可以单独使用，可以组合使用。接线图（表）是电路检查和维修的重要技术文件。 根据表达对象和用途的不同，接线图（表）一般分为单元接线图（表）、互连接线图（表）、端子接线图（表）的电缆接线图（表）四种。它们都是在电路图或详细逻辑图的基础上绘制的。但是为了清晰的表示出各个连接点的相对位置，便于布线或布缆，接线图可采用“位置布局法”近似的按照项目所在的实际位置绘制。 4.1接线图的一般规定 在接线图（表）中，应表示出：项目极其相对位置，项目代号；端子间的电连接关系、端子代号；导线形式、截面积、导线号；需补充说明的其他内容。具体表示方法如下： 4.1.1 项目的表示方法 接线图中的元件、器件、部件、组件和设备等项目，应尽量采用简化外型（圆形、方形、矩形）来表示，必要时也允许用图形符号表示。在图形符号近旁标出与电路图项目一致的项目代号。 4.1.2 端子的表示方法 端子一般用图形符号和端子代号表示。一般端子用图形符号表示；可拆卸的端子用表示。对于用简化外型表示（端子所在的）项目时，其上的端子可不画符号，只用端子代号表示。 4.1.3 导线的表示方法 在接线图中导线.连续线 用连线的实线表示端子之间实际存在的导线.中断线 用中断的实线表示端子之间实际存在的导线，同时在中断处标明导线的去向。导线组、电缆、缆线线束等可用单实线或加粗的单实线 单元接线图和单元接线表 单元接线图和单元接线表示单元内部各项目连接情况的图和表。单元的划分是认为的，单元之间的外部连线用互连线.单元接线图的绘制方法 在单元接线图上，各项目的位置基本和实际位置相符合，项目之间距离一般不以实际位置为准，而以连接线的复杂程度而定。 对很复杂的单元，如果一个视图不能清楚的表示其接线情况，则可以采用多个视图，如门、箱顶、后壁等。但要注意有不在同一块板上的连线要通过接线端子（端子排）。 对于项目之间相互叠成几层放置时，可以把这些项目翻转或移动后画出视图，并加注说明。 对于具有多层接线端子的项目如转换开关、组合开关，这是可以延长被遮盖了的端子以表明接线.互连接线图和互连接线表 互连接线图和互连接线表是表示两个或两个以上单元之间线缆连接情况的图和表。实际上是反映两个单元端子板之间的连线 。各单元一般用点化线围框表示。互连接线图中的单元的视图应画在同一平面上，以便表示各单元之间的连接关系。互连接线表的格式及内容与单元接线.端子接线图 端子接线图的视图应与端子排接线面的视图一致。各端子应基本按其相对位置表示。端子排一侧表明至单元内部连线的近端标记；另一侧表明至外部设备的远端标记或回路标号。。 第5章 电气布置图及柜体的设计 5.1 柜体设计原则 5.1.1 尺寸要求 机柜为电气元器件和各种附件提供必须的安装空间，因而首先遇到的是尺寸问题。由于工程设计和机柜本身配套的需要，对机柜的外型尺寸、安装尺寸和某些互换性尺寸必须做出一些规定，一般都以标准的形式加以规范。我们设计时可以参考电力系统二次回路控制，保护屏机柜基本尺寸系列标准。在前面我们选用的自偶变压器的外形尺寸，所以设计的柜体必须能放得下两个这样的自偶变压器。 5.1.2 功能要求 机柜的功能要求包括产品的功能要求和机柜结构的功能要求这两个方面。归纳起来大致有电气元器件及其附件的安装要求；外壳防护要求；屏蔽和接地要求；通风散热要求；人机学要求；布线要求；柜的强度和钢性要求等。 5.1.3 机柜的工艺性要求 机柜的工艺性要求是指在满足使用功能要求的前提下，对机柜的总体及零件、部件制造的可行性和经济性的要求，以及机柜满足电气设备装配的工艺性和可维修性要求。 在设计一般的配电、控制柜时，柜体都可选用标准系列柜。对于非标准柜，可以根据以上设计原则进行设计。为缩短设计时间、减小工作量、降低成本，在此我们选用标准柜。 根据要求我们选择标准GGD柜，产品代号TGGD208，主要尺寸为长800mm，宽为600mm，高为2200mm。此柜的柜门采用镀锌转轴式铰链与构架相连，安装、拆卸方便。柜体前后、顶面及两侧的防护等级达到IP30，也可根据用户的要求在IP20-IP40之间选择部、后上部和顶部均有通风散热孔，使柜体在运行中形成自然通风道，有较好的散热性能。柜体的顶盖可在需要时拆除，便于现场主母线的装配和调整。柜顶的四角装有吊环，便于起吊、装运，另外柜的价格 也比较适中，可以满足我们的要求。我们认为柜体首先要满足的是功能的要求，才能进而谈它的工艺性，当然要尽量规范、方便、安全、节能。 低压电器电控设备的布置原则 在进行布置时应考虑到监视、操作、连接及维修的方便，并应力求整齐美观。设计要符合GB4720中技术条件的规定。 5.2.1 接触器、继电器的布置 控制柜、屏上继电器、接触器均应符合本身的安装要求。喷弧距离较经常的接触器应布置在屏、柜的最上部，并保证喷弧距离，以免引起事故，有必要时，可增设阻隔电弧的设施。但应注意构架的机械强度及振动的影响。大型元件可装在屏、柜的下部。 在屏、柜的整个区域内均可布置中小型接触器和继电器，而手动复位继电器则应布置在便于操作的部位，推荐布置在距地面700-1700mm的区域内。对喷弧较大的电器，建议布置在距地面1.7m以上的区域。元器件的空间距离应符合GB4720的规定，即安装在设备上的电器元件与另一个电器元件的导电部件之间；一个导电部件与另一个导电部件之间的爬电距离和电气间隙，不得低于下表数据。 布置元器件时，应留有布线、接线、维修和调整操作的空间间距，板前接线式元器件应大于板后接线式元器件的空间间距。 5.2.2 操纵器件的布置 操纵器件包括：低压短路器操作手柄、按钮、按键开关、转换开关等。控制柜的仪表板上只能安装小型操纵器件，且一般布置在仪表板的下部。其他操纵器件推荐布置在柜、屏距地面的区域。布置时应按照操作顺序由左到右、从上到下的布置。 向上喷弧的低压短路器，应留喷弧距离或增设阻隔电弧的设施，以免损坏其它远器件。 5.2.3 其他器件的布置 1.接线座 用于相邻柜、屏间的连线时，宜布置在柜、屏的两侧；用于外部接线的接线座，宜布置在柜、屏的下部。接线座布置在屏下时，不宜低于柜内布置。周围需留有足够的空间，以便于外部电缆的引入。 2.母线 母线应涂色表示相序、正机、负极及中性线。除安全接线需全长标色外，其他允许在母线的醒目处表示一段。主电路相序排列和颜色，以屏、柜的正视方向为准，应符合下表的规定。 5.3 设计布置图 根据以上要求，如图5-1元器件的布置示意图 接线元器件布置示意图 结 论 按照设计的具体要求，把设计的重点放在电动机的启动方式、过载保护、短路保护、缺相保护等，并且能异地控制。电器元件安装排列有序，导线及母线排的布置符合各自的工艺要求。还有柜体满足使用功能及工艺要求。在满足各种参数要求的前提下，拿出一个具体的实际可行的方案，因此从实际出发，认真的思考与筛选，经过一个多月的努力终于有了现在的收获。 经过控制方案的分析确定了自耦变压器降压启动。为了保证电力拖动控制管理系统中电动机、各种电器和控制电路的正常运行，消除可能出现的危险因素，并在出现电器故障时进可能的缩小故障范围，对电力拖动控制管理系统设置各种连锁和保护环节。与其对应的主电路要考虑到有关保护外，对主电路的电流大小还应有指示。根据控制要求和主电路的设计方案设计控制电路。如果采用PLC控制电路，则可靠性大大提高，也简化了工艺要求和设计过程。柜体的满足尺寸要求、功能要求和工艺要求。从总体上选择元气件，导线等。 按照设计的具体要求，把设计的重点放在电动机的启动方式、过载保护、短路保护、缺相保护等，并且能异地控制。电器元件安装排列有序，导线及母线排的布置符合各自的工艺要求。还有柜体满足使用功能及工艺要求。 谢 辞 为期两个月的毕业设计即将接近尾声，在李老师的亲切指导和同学的帮助下，此次设计才得以完成，在此向所有给予我此次毕业设计指导和帮助的老师和同学表示最诚挚的感谢。 首先，向本设计的指导老师——李素芳老师表示最诚挚的谢意。在自己紧张的工作中，仍然尽量抽出时间进行指导，时刻关心的进展状况，。李老师给予的帮助贯串于设计的完全过程，他都给予了指导，不仅使我学会运用书本中的知识，更学会了学习操作方法。也懂得了如何把握设计重点，如何合理安排时间和论文的编写。 其次，要向给予此次毕业设计帮助的老师们，以及同学们以诚挚的谢意，在整个设计过程中，他们也给我很多帮助和无私的关怀，更重要的是提供不少技术方面的资料，在此感谢他们，没有这些资料就不是一个完整的论文。 另外，也向给予我帮助的所有同学表示感谢。 总之，我的设计是老师和同学共同完成的结果，在设计的两个月里，教会了许多道理，再次向给予帮助的李老师和同学表示感谢！ 参考文献 [1]孙平.可编程控制器原理及应用.北京：北京北京北京 北京 [10] 廖常初.可编程序控制器应用技术 . 重庆：重庆大学出版社，2001 [11] 钟肇燊，冯太合，陈宇驹: 西门子S7-300系列PLC及应用软件STEP7/可编程控制器系列书华南理工大学出版社,可编程控制器入门及应用实例（欧姆龙CPM4 [17] 常 晓 玲．电气控制管理系统与可编程控制器.北京: 机械工业出版社, 2007外文资料翻译 ELECTRIC POWER DISTRIBUTION ARK OF DERIVATION AND CALIBRATION The rapid growth of installed power-generating continues to the end of 2007, the building power-generating capacity to 71329 Million kilowatts, and year-on-year growth of 14.4 percent. Newly installed mainly concentrated in the northern, central, eastern and southern regions. According to the state grid companies statistical results, in 2007 the newly installed power-generating production 10689 million kilowatts, among them, hydropower 1355 million kilowatts, thermal 9068 million kilowatts, and other 266 million kilowatts. In the new production, main points installed In central China (including three gorges) and north China area, respectively, and 2817 million kilowatts, two areas 2484 million kilowatts total new Put the total installed a new production. The northeast and northwest regions (including Tibet into new installed, respectively for 967 million kilowatts, 77 million kilowatts. In the construction of power by leaps and bounds, power grid construction also made great progress. In 2007, the national grid company production scale and grid record even New Year 110 KVS 59935 ac lines and above, substation capacity 26605 million kava, absorbing 30.1 per cent year-on-year growth and 27.8% respectively. State grid companies throughout the year the new production line and 110 KVS 54474 km, communication 21304 million kvass substation capacities, respectively year-on-year increase long 24.6% and 26.7%. As the network load and bridge between the development of low voltage distribution ark - from the 80s of the 20th century In the beginning, with projects abroad of different types of low voltage distribution cabinets, foreign companies will be in the 1990s their low-voltage equipment solely or joint venture in China, to produce in a way for the foreign representative MNS first 2 in technology and equipment to enter China. According to statistics, 1984 industry low-voltage equipment manufacturers for 400, the annual output is 18 million Yuan RMB. And in 1996, industry sampling survey sampling 1768 home (actual A nearly 4000), 1996 output has more than 200 million yean RMB, nearly 100 million sets of production. 12 Years factory increased nearly ten times, output grew, the annual output reaches 11 times more than 1 billion yean of above of enterprises 34. Because of the open market of domestic enterprises in attracting foreign investment, actively looking for partners, has a few firms in coastal areas established joint venture factory or wholly low-voltage equipment factory. In order to improve product competition And some began to ability groups, take the form of joint venture or partnership enterprises, increasing the financial, material, many varieties and development of human, high technical content of the product to capture more market share. Currently the annual 10 billion Yuan in domestic emerge in endlessly. Our low-voltage equipment in the production and output, although have Improved a lot, but the product varieties and performance is far cannot meet the demand of the market. The reason has the following three Faces: 1. The unreasonable pattern of products. Low-voltage equipment should be multiple, many kinds of characteristics. So-called multi-level refers to the similar products have the difference; in order to provide consists of different industries use. Many varieties refers to adapt with the use of environmental conditions, such as moisture proof, to dust, anti-corrosion, waterproof, in-depth field use thin relies on a wall

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