中南大学自动化工程训练报告-风机水泵系统电气控制设计

中南大学自动化工程训练报告专业班级：姓名：学号：指导老师：陈理渊目录一、绪论二、系统设计概述三、系统各单元设计分析四、系统工作过程分析五、设计总结六、参考文献一、绪论自动化工程训练是自动化专业学生在完成计算机控制技术、嵌入式微控制器技术、检测技术与仪表、运动控制系统、过程控制系统、供配电技术等专业课程学习后的一个重要实践环节，其目的主要在于使学生掌握自动化技术的实际工程应用知识，运用已学的专业完成一项自动控制系统的综合设计。在系统设计过程中能够学习一些工程伦理、了解自动化工程项目设计过程和行业标准；能够根据一些技术指标或者经济指标对所提的系统设计方案进行设备选型、数据处理以及实验或仿真。二、系统设计概述1.设计目的本工程训练课题模拟实际工程项目，要求学生要着重学会面对一个实际问题，收集资料（包括网上检索），学习新的知识，如何利用已掌握的专业知识以及实验条件等制定解决问题的方案并通过方案论证不断地去分析和解决前进道路上的问题，最终完成课程设计。通过本工程训练模块的设计，了解和熟悉自动化工程中风机控制基本原理以及规范的控制设计，了解工程设计过程；熟悉电气CAD识图、制图以及制图规范，熟悉CAD软件的应用；了解和学习电气工程设计规范和标准。2.设计要求a)每个人都必须完全熟悉和理解《16D303-2常用风机控制电路图》并根据规范要求和里面的文字说明来完成设计；b)设计内容包括全套电气设计资料：资料图纸目录、设计说明书、供电系统图、控制原理图、控制箱面板布置图和内部接线图、电气设备材料表。这些统称为电气设计资料。设计说明书中必须给出低压电器设备的选型计算依据，包括低压断路器的额定电流、交流接触器的额定电流、热继电器的整定电流等；在设备材料表中必须给出所用设备的具体型号、参数。c)所有设计图纸成品文件都用AUTOCAD完成，版本不限；幅面为A3（420mm×297mm横向），以A4幅面打印成纸质文稿；d)图形中设计内容的正常文字字体为长仿宋，高度为5mm，宽高比为0.81,其他文字大小和线宽依据《GB/T18135-2008电气工程CAD制图规则》中相应规定；e)所有图纸必须按模板中所给的图框和图签绘制；f)设计完成的图纸相互校对，在左上签名栏中，校对为实际校对人，设计和制图都是完成人；g)根据自己设计的控制原理图，用电气仿真软件验证其正确性，并在设计报告中进行描述和分析。仿真软件可以用V-EleQ，CADe_SIMU或者其他熟悉的软件。3.课题设计要求手动两地控制，火灾时消防联动模块提供有源触点实现自动控制及手动控制盘强行控制，排烟阀与风机联动，过载报警；平时由BAS自动控制，过载切断主回路。主回路采用分立元件。电动机为YD接线或YDT之Y/YY绕组接线。三、系统各单元设计分析1.主回路设计①电机变速的方案电机的变速采用改变绕组的连接方式，也就是说用改变电机旋转磁场的磁极对数来改变它的转速。双速电机(风机),平时转速低,有时风机就高速转，主要是通过以下外部控制线路的切换来改变电机线圈的绕组连接方式来实现。（1）在定子槽内嵌有两个不同极对数的共有绕组，通过外部控制线路的切换来改变电机定子绕组的接法来实现变更磁极对数；（2）在定子槽内嵌有两个不同极对数的独立绕组；（3）在定子槽内嵌有两个不同极对数的独立绕组，而且每个绕组又可以有不同的联接。根据公式；n1=60f/p可知异步电动机的同步转速与磁极对数成反比，磁极对数增加一倍，同步转速n1下降至原转速的一半，电动机额定转速n也将下降近似一半，所以改变磁极对数可以达到改变电动机转速的目的。这种调速方法是有级的，不能平滑调速，而且只适用于鼠笼式电动机。最常见的单绕组双速电动机，转速比等于磁极倍数比，如2极／4极、4级／8极，从定子绕组△接法变为YY接法，磁极对数从p＝2变为p=1。∴转速比＝2／1＝2。②主回路电路的设计按照要求，主回路的控制回路主要采用分立元件。智能控制与保护开关电器是一个多种功能高度整合的多功能一体化综合保护开关，控制与保护开关产品采用模块化的单一产品结构型式，集成了传统的断路器(熔断器)、接触器、过载(或过流、断相)保护继电器、起动器、隔离器等的主要功能。断路器功能：具有短路瞬时动作和短路短延时保护等功能。接触器功能：额定工作电压380V、额定工作电流为0.8-630A，并在AC43和AC44使用类别下无需降容。热继电器与过流继电器功能：具有完善、合理、连续的三段保护功能和电动机定时限起动保护功能，过载保护模型采用当前最为先进的双时间常数指数方程，能与被保护对象的允许过载特性相匹配，动作准确、可靠。剩余电流断路器功能：具有反时限剩余电流保护特性。起动器功能：可代替接触器和热继电器组合的起动器，控制电动机的直接起动。2.控制回路的设计手动两地控制，火灾时消防联动模块提供有源触点实现自动控制及手动控制盘强行控制，排烟阀与风机联动，过载报警；平时由BAS自动控制。①低速控制②高速控制③过负荷声光警报④消防联动控制器手动控制盘3.系统控制分析①手动控制在这种风机的控制中，必然要有手动控制以处理特殊情况，而此次系统的要求是两地手动控制。手动控制通过控制室的按钮进行控制，也即是用一些开关，这样就是要用分立元件才组成控制回路，分立元件控制分析见上文。②自动控制风机平时为低速运行，负荷高峰时风机高速运行，这样自动控制运行更加方便，同时也更加方便监控风机的运行状态。风机的自动控制运行由BAS控制的运行，同时对运行状态进行时时监控。BAS（BuildingAutomationSystem）楼宇自动化系统或建筑设备自动化系统解释：是将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、消防、运输、保安、车库管理设备或系统，以集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统。系统通过对建筑（群）的各种设备实施综合自动化监控与管理，为业主和用户提供安全、舒适、便捷高效的工作与生活环境，并使整个系统和其中的各种设备处在最佳的工作状态，从而保证系统运行的经济性和管理的现代化、信息化和智能化。四、系统工作过程分析风机调试风机允许全压起动或降压起动，但应注意，全压起动时的电流约为5-7倍的额定电流，降压起动转距与电压平方成正比，当电网容量不足时，应采用降压起动。(当功率大于11kW时，且采用降压起动。)风机在试车时，应认真阅读产品说明书，检查接线方法是否同接线图相符;应认真检查供给风机电源的工作电压是不是符合要求，电源是否缺相或同相位，所配电器元件的容量是否符合要求。试车时人数不少于两人，一人控制电源，一人观察风机运转情况，发现异常现象立即停机检查；首先检查旋转方向是否正确;风机开始运转后，应立即检查各相运转电流是否平衡、电流是否超过额定电流；若有不正常现象，应停机检查。运转五分钟后，停机检查风机是否有异常现象，确认无异常现象再开机运转。双速风机试车时，应先起动低速，并检查旋转方向是否正确;起动高速时必须待风机静止后再起动，以防高速反向旋转，引起开关跳闸及电机受损。风机达到正常转速时，应测量风机输入电流是否正常，风机的运行电流不能超过其额定电流。若运行电流超过其额定电流,应检查供给的电压是否正常。风机所需电机功率是指在一定工况下，对离心风机和风机箱，进风口全开时所需功率较大。若进风口全开进行运转,则电机有损坏的危险。风机试车时最好将风机进口或出口管路上的阀门关闭，运转后将阀门渐渐开启，达到所需工况为止，并注意风机的运转电流是否超过额定电流。五、设计总结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关电机控制方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也发现了我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上披荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这在日后非常实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变得更加成熟，会面对需要面对的事情。回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。七、参考文献【1】胡寿松.自动控制原理【M】.北京：科学出版社.2013.3【2】阮毅.电力拖动自动控制系统：运动控制系统.北京：机械工业出版社.2009.8【3】王兆安.电力电子技术.北京：机械工业出版社.2009.5【4】刘介才.工厂供电.北京：机械工业出版社.2009.12【5】于海生.微型计算机控制技术.北京：清华大学出版社.2009.9