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1、I 四川航天职业技术学院 电子工程系课程设计 专业名称: 建筑电气工程技术 课程名称: 建筑电气控制技术课程设计 课题名称: 全自动增压给水设备控制 设计人员: 马健 指导教师: 赵威 2014 年 6 月 11 日 II 全自动增压给水设备控制课程设计任务 书 一、课题名称:全自动增压给水设备控制 二、技术指标: 本设计由主电路和控制电路构成。主电路通过开关、 热继电器直接以三角形 接法接到电动机;控制电路通过水压罐压力表检测水箱压力,输出开关信号,接 通相应的交流接触器的主触头来控制电动机的运行与停止;电压电流表检查主电 路的工作与否;时间继电器可实现电动机运行15 分钟后水压未达标,点亮
2、故障 报警指示灯;通过刀闸开关、 热继电器可实现总停控制和必要的短路、过载保护。 本设备宜采用电信号控制型压力表自动水位控制水箱抽水电路。通过压力表输出 的开关信号控制电动机的运行与停止。此电路具有成本少,配置灵活,测量水位 误差小,不受水箱里面水位上下浮动的影响,易于实现的优点。 采用电信号控制 型压力表自动水位控制水箱抽水电路。 三、要求: 1、水泵电机为三相异步电动机,功率11kw ; 2、全压直接起动,单方向旋转; 3、水压罐压力表为具有上限与下限的电接点压力表; 4、水压不足时,自动加水,水压达到要求后,自动停止加水; 5、加水 3 分钟后,水压仍未达标时,点亮故障报警指示灯且发出音
3、响信号; 6、压上、下限均有指示显示,加水时有水泵运行指示显示,有电源电压、 电流指示和指示灯指示 7、有全自动和手动两种控制方式; 8、总停控制和必要的短路、过载保护。 指导教师:赵威 学生:马健 电子工程系 2014 年 6 月 11 日 III 课程设计报告书评阅页 课题名称:全自动增压给水设备控制 班级:建筑电气工程技术 姓名:马健 2014 年 6 月 11 日 指导教师评语: 考核成绩:指导教师签名: 20 年月日 IV 摘要 随着生活水平的提高, 用水的需求量越来越大,而楼房也建得越来越高,很 多居民小区或高层建筑因为水压不足而造成供水困难,给生活带来很多不便。 为 了解决这一问
4、题, 本课程设计结合所学电气控制知识,设计出一套简单实用的自 动增压给水设备控制系统, 采用电信号控制对管道水压进行监控,当水压低于某 一压力数值时自动启动电机,高于某一压力数值时自动停止,保证给水的正常。 介绍了一些典型的继电接触控制线路,及其控制保护环境绘图软件主要使用的 AutoCAD ,学习了该绘图软件的基本绘图方式,通过自己动手绘图加深了对控制 线路的理解。 关键词:电气控制供水系统 AutoCAD V 目 录 摘要 I I 一、设计任务与要求 . 1 1.1 设计任务 . 1 1.2 设要求计 . 1 二、方案设计与论证 . 1 2.1 方案一 . 2 2.2 方案二 . 2 2.
5、3 方案选择 . 2 三、单元电路设计与参数计算 . 3 3.1 设计思路 3 3.2 单元电路设计 . 3 3.2.1 主电路 . 3 3.3.2 控制电路 . 4 四、总原理图及元器件清单 . 5 4.1 元器件清单 . 5 4.2 全自动增压给水设备总原理图. 6 4.3 设计原理结构框图 . 7 五、设计性能分析 . 8 5.1 设备自动操作分析 . 8 5.2 设备手动操作分析 . 8 5.3 音响、灯光信号警报 . 8 5.4 总停、短路、过载保护 . 8 六、心得体会 . 9 七、参考文献 10 1 全自动增压给水设备 一、设计任务与要求 1.1 设计任务 全自动增压给水设备通过
6、水压罐压力表检测水箱压力。当水压不足时, 自动 向水箱加水。当水压足够时,自动停止加水,确保水压满足用户需要。不当水泵 启动加水一段时间后, 水压仍不正常时,发出故障报警信号。该设备用于住宅小 区楼房供水时,可以放在楼下隐蔽处,既安全又不影响美观, 取代了传统的专用 水塔给水设备和放在楼顶的水箱式给水设备。 1.2 设计要求 1、水泵电机为三相异步电动机,功率11kw ; 2、全压直接起动,单方向旋转; 3、水压罐压力表为具有上限与下限的电接点压力表; 4、水压不足时,自动加水,水压达到要求后,自动停止加水; 5、加水 3 分钟后,水压仍未达标时,点亮故障报警指示灯且发出音响信号; 6、压上、
7、下限均有指示显示,加水时有水泵运行指示显示,有电源电压、 电流指示和指示灯指示 7、有全自动和手动两种控制方式; 8、总停控制和必要的短路、过载保护。 二、方案设计与论证 全自动增压给水设备设计主要由主电路和控制电路构成。主电路通过开关、 热继电器直接以三角形接法(即全压起动)接到电动机; 控制电路通过水压罐压 力表检测水箱压力, 输出开关信号, 接通相应的交流接触器的主触头来控制电动 2 机的运行与停止;电压电流表检查主电路的工作以及相应的信号灯指示工作与 否;时间继电器可实现电动机运行3 分钟后水压未达标,点亮故障报警指示灯, 同时启动声音警报器;通过刀闸开关、热继电器、开关SB可实现总停
8、控制和必 要的短路、过载保护。 2.1 方案一 方案一采用电信号控制型压力表自动水位控制水箱抽水电路;通过压力表输 出的开关信号控制电动机的运行与停止。此电路具有成本少,配置灵活,测量水 位误差小, 自动化程度高且精确,不受水箱里面水位上下浮动的影响,易于实现 及控制的优点。 2.2 方案二 采用晶体管自动水位控制水箱抽水电路。通过接触点的通电与否来控制电动 机的运行与停止。 此电路需要晶体管、 电容、接触点片。在实际水位自动控制中, 因水箱里面上下浮动, 使接触导电触点时通时断,造成接触器频繁吸合释放,很 容易烧坏接触器触点。在一般的晶体管水位控制电路中,加一只电容,使三极管 的导通或截止时
9、间延迟,不使接触器马上动作,可保护接触器触点。 此电路虽然 简单,但是增加了硬件的成本,而且测量水位误差较大。 2.3 方案选择 比较上述两个方案, 此课程设计选择方案二作为最终的设计方案,即采用电 信号控制型压力表自动水位控制水箱抽水电路。方案二具有成本少,配置灵活, 测量水位误差小,自动化程度高且精确,不受水箱里面水位上下浮动的影响,易 于实现及控制的优点。 3 三、单元电路设计与参数计算 3.1 设计思路 设计思路如图 3-1 设计步骤框图: 图 3-1 设计步骤框图 3.2 单元电路设计 3.2.1 主电路 1、根据设计任务以及要求设计全自动增压给水设备的主电路 图 3-2 全自动增压
10、给水设备的主电路 运用 CAD 软件绘图 课程设计理论设计 实际电路的安装与调试 撰写课程设计报告 4 2、主电路元件参数计算及选择 (1) 电路的电源直接采用380V三相交流电源。 (2) 电路开关型号选用HK1 ,额定电压 380V,额定电流 60A。其额定电流 为电动机的额定电流2-3 倍,符合要求。 (3) 水泵电机为三相异步电机,选用型号为Y160M-4 ,额定功率为 11KW , 额定电流 23A,额定转速 1460r/min, 功率因数为 0.84 ,效率为 88% 。 (4) 电流互感器采用型号为TA30 50A/5A, 转换开关采用 LW5-16.D0206/4。 (5) 电
11、压表选用型号为SD-15V,电流表选用 SD-20A 。 (6) 交流接触器 KM1 型号为 CJ10-40,其主触头额定电压 380V ,额定电流 40A。 (7) 电路过载保护采用热继电器、熔断器。其中热继电器型号为JR36-63 30-32A,额定电压 380V,额定电流为 20-30A。根据资料得热继电器的额定电流 为电动机额定电流的0.95-1.05倍。熔断器的型号为RM10 ,额定电压为 380V , 额定电流 60A,熔体电流 45A,符合要求。 3.3.2 控制电路 1、根据设计任务的性能要求设计控制电路 图 3-3 全自动增压给水设备的控制电路 5 2、控制电路元件参数计算及
12、选择 (1)控制电路熔断器型号为RCIA-10A ,额定电流为 380V,额定电流 10A。 (2)交流接触器 KM1选用 CJ10-40,其辅助触点额定电流为5A,额定电压 380V。 (3)交流接触器 KM2 、KM3选用型号为 CJ10-5,额定电压 380V ,额定电流 5A。 (4)时间继电器选用型号JS7-4A,额定电压 380V,触头额定电流5A,延 时范围 0.4-180s 。 (5)报警信号灯额定电压380V,功率 1.5W。 (6)工作指示信号灯以及不工作状态信号灯的额定电压为380,功率 1.5W。 (7)开关 SB选用型号为 LA10-2K,额定电压 380V,额定电流
13、 5A。 (8)位置开关型号为LX19-121,工作行程 30,超行程20,额定电压 380V, 额定电流 5A。 (9)声音报警器额定电压380V,功率 3W 。 四、总原理图及元器件清单 4.1 元器件清单 6 表 4-1 设备元器件清单 元件序号数量备注 FU1 、2、3 各1 FU41 TA1 A1 FR1 KM11 V1 QS1 K1 SB3 KM21 KM31 KT2 HL1 HAB额定电压 380V ,功率 3W1 HRdAD16-22M/r 额定电压 380V ,功率 1.5W1 HGnAD16-22M/r额定电压 380V ,功率 1.5W1 QCLW5-16.D0406/2
14、 额定电压 380V,额定电流 10A1 见触点图 SD-20A JR36-63 20-30A CJ10-40 型号 RM10 RCIA-10A TA30 XD5/6-380 SD-15V HK1 LX19-121 CJ10-5 LA10-2K 主要参数 额定电压 380V,额定电流 60A 额定电压 380V,额定电流 60A,熔体电流 50A 50A/5A 量程为 20A 电流范围 20-30A, 额定电压 380V 额定电压 380V,额定电流 40A CJ10-5 JS7-4A 量程为 15V 额定电压 380V ,额定电流 10A 工作行程 30,超行程 20 额定电压 380V,额
15、定电流 5A 额定电压 380V,额定电流 5A 额定电压 380V,额定电流 5A 额定电压 380V,额定电流 5A,延时范围 0.4-180s 额定电压 380V,功率1.5W 4.2 全自动增压给水设备总原理图 7 图 4-1 全自动增压给水设备总原理图 4.3 设计原理结构框图 图 4-2 全自动增压给水设备原理结构框图 水 压 罐 压 力 表 输 出 开 关信号 高低KM3 触动 KM2 触动 控 制 电路 KM1 触动 KT 触动 KM1 闭合 电动机运转 且 HRd 亮 主 电 路 KM1 断 开 控制电路 KM1 失电 HL亮 且 HAB 响起 3 分钟 后水 达标 HL 不
16、亮 电动机停止且HGn 亮 3分钟 后未 水达 标 KT1闭合 HAB 复归 8 五、设计性能分析 5.1 设备自动操作分析 如图 4-1 总原理图,确保 380V电源的正常下合上闸刀开关QS ,将位置开关 K至“自动”档位。当水压罐压力表检测到水箱压力不足时,输出“低”开关信 号,交流接触器 KM2线圈得电,其常开触点闭合。KM1 线圈得电,其常开主触头 闭合,电动机接通运行。 电压电流表有示数显示且HRd信号灯亮; 当水压罐压力 表检测到水箱压力过高时,输出“高”开关信号,交流接触器KM3 线圈得电,其 常闭触点断开。交流接触器KM1 线圈失电,其主触头断开,电动机停止且指示信 号灯 HG
17、n 亮。 5.2 设备手动操作分析 将位置开关 K至“手动”档位。当水箱压力不足时,然后按下SB2 ,交流接 触器 KM1线圈得电, SB2并联 KM1常开触头自锁,电压电流表有示数显示且HRd 信号灯亮。 KM1 常开主触头闭合,电动机运行。按下SB1可使电动机停止,电动 机停止且指示信号灯HGn亮。 5.3 音响、灯光信号警报 当电动机运行 3 分钟后水压仍未达标时,时间继电器KT线圈得电,其常开 触点(延时三分钟)闭合,信号灯HL 接通发光,同时与其并联回路报警器HAB 发出声音;由时间继电器KT1线圈得电,其常闭触头(延时 30 秒) 断开,实现音 响信号自动复归。 5.4 总停、短路
18、、过载保护 当设备不正常运行时按下SB切断控制回路电源;当主电路电流电压过大导 致线路过热,熔断器FU1 、2、3 断开或者热继电器 FR吸合,FR辅助常闭触点断 开,控制电路断开,交流接触器KM1 线圈失电,其主触头断开,电动机停止。 9 六、心得体会 通过全自动增压给水设备控制课程设计,使我对 CAD绘图软件的使用更加熟 悉,无论是文件管理还是工作界面管理,这都帮助我进一步熟练掌握CAD的使用 方法和操作过程,但还是有一些使用功能我未掌握,因此仍然需要加强学习。 通过本课程设计使我深刻的掌握本学期建筑工程制图也识图这门课程, 同时让我学以致用, 也让我了解到书面得来的总是很浅显的,真正做好
19、一个实用 的工程还需要做大量的工作,因此这一设计也让我对即将的工作有一些了解。 通过亲自动手, 了解到做好一个课程设计的确不容易,这需要我们掌握丰富 的知识,并且懂得运用; 在设计的过程中要有一丝不苟的态度,认真的对待才能 减少错误的发生;通过网上查找,请教老师、同学,才能成功完成课程设计。本 设计让我体会了一些学习方法,也练就了我的耐心,提高了思考解决问题能力。 更加为我即将毕业的论文设计奠定了一些基础;比如对于资料的手机, 绘图软件 的掌握、电气设备的选择以及论文格式的排版。 10 七、参考文献 1 何永华 . 发电厂及变电站的二次回路M. 北京:中国电力出版社, 2007. 2 张晓君,刘浩明 . 实用电工手册 M. 湖北:化学工业出版社, 2009. 3 王辑祥,电气工程实践训练M. 北京:中国电力出版社, 2007 4 金续曾 . 实用电气控制线路图册 M. 北京:中国电力出版社,1998. 5 金代中 . 电工速查速算手册 M. 北京:机械工业出版社, 2001. 6 舒飞.AUTO CAD 2010电气设计 M. 北京:机械工业出版社,2007.
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