1、 设 计 题 目：机电控制技术课程设计 专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 姓 名： 学 号： 日 期： 指 导 老 师： 目录前言.31机电传动控制课程设计任务书.5 1.1课程设计指导思想. .5 1.2课程设计的目的.5 1.3课程设计的基本要求.5 1.4课程设计任务.62课程设计题目.73设计内容.7 3.1 160kw M1选用自耦变压器降压启动.8 3.2 37kw电动机采用星-三角形降压启动.11 3.3 7.5KW电机采用直接启动.134结束语.155参考文献.16前言机电传动（又称电力传动或电力拖动）是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统之总称。它的目的是将电能转变为机
2、械能，实现生产机械的启动、停止以及速度调节，满足各种生产工艺过程的要求，保证生产过程正常运行。在现代工业中，为了实现生产过程自动化的要求，机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机，而且包括控制电动机的一整套控制系统。也就是说，现代机电传动是和由各种控制元件组成的自动控制系统紧密地联系在一起的。 从现代化生产的要求出发，机电传动控制系统所要完成的任务，从广义上讲，就是要使生产机械设备、生产线、车间甚至整个工厂都实现自动化；从狭义上讲，则专指控制电机驱动生产机械，实现产品数量的增加、产品质量的提高、生产成本的降低工人劳动条件的改善以及能源的合理利用。例如，一些精密机床要求加工精度达百分之几毫米，甚至几
3、微米；重型镗床为保证加工精度和控制表面粗糙度，要求能在极慢的稳速下进给，即要求能在很宽的范围内调速；轧钢车间的可逆式轧机及其辅助操作频繁，要求在不到一秒的时间内疚能完成从正转到反转的过程，即要求能迅速地启动、制动和反转；对于电梯和提升机，要求启动和制动平稳，能并能准确地停止在给定的位置上；对于冷、热连轧机以及造纸机的各机架或各部分，要求它们的转速保持一定的比例关系，以便进行协调运转；为了提高效率，要求对由数台或数十台设别组成的生产自动线实行统一控制和管理。诸如此类要求，都是靠电动机及其控制系统和机械传动装置来实现的。由整个发展过程，不难看出，随着机械加工要求不断提高，机电传动控制系统的复杂度也
4、在不断增加。本课程的重点在与控制部分，如何利用电气元件或计算机控制电气来拖动机械实现所要求的功能。在设计控制系统时，就要求设计人员对执行元件（电动机）、控制元件的熟练掌握与运用，并且要能胜任电气控制系统的设计工作，按要求完成好设计任务，仅仅掌握电气设计的基础知识是不够的，必须经过反复实践，深入生产现场，不断积累经验。课程设计正是为这一目的而安排的一个实践性教学环节，它是一项初步的工程训练。通过集中12周时间的设计工作，了解一般电气控制系统的设计要求、设计内容和设计方法课程设计题目不要太大，尽可能取自生产中实用的电气控制装置。另外，在本次课程设计中，我们还应学会如何设计主回路、控制回路以及辅助回
5、路。同时，在回路的总体连接上，要熟悉设计的技巧。通过本次课程设计，除了复习掌握已学过的电气知识外，还应熟悉控制系统的设计流程与设计方法，从而增加自己的阅历，提高自己的工作能力。一、机电控制技术课程设计任务书1.1课程设计指导思想课程设计在整个教学过程中，是一个非常重要的实践性教学环节，尤其在掌握机电传动控制技术时，仅仅了解工作原理和控制的指令系统是远远不够的。为最大限度的满足生产工艺和机械设备的要求，就需要结合机电传动控制和应用技术的特点，进行初步的工程训练。1.2课程设计的目的机电传动控制得课程设计的主要目的，是通过对某个简单的自动化生产设备、某条简单的自动化生产线、某些简单的工艺过程的调查
6、研究，使学生明确生产工艺对电气控制提出的各项要求。根据这些要求，进行基本的原理设计、工艺设计设计，使学生在课程设计的全过程中，明确设计任务中的各项要求，建立工程设计的整体概念，从工程环境、实现手段和操作方式的各个环节入手来设计控制系统，最终能够满足这些要求。课程设计以培养工程应用能力为主，在独立完成设计任务的同时，还要进行多方面能力的培养和提高，为毕业设计以及毕业后的工作能力打下良好的基础。1.3课程设计的基本要求课程设计以学生独立工作为主，教师的辅导为辅。要充分调动学生得积极性，培养学生得自主性和创新意识。学生要独立完成的工作：（1） 明确设计任务，详细了解各种设计要求和设计指标；（2） 确
7、定设计方案，明确设计内容；（3） 拟定工作进度计划；（4） 规定时间内完成课程设计任务；（5） 完成课程设计说明书。1.4课程设计任务设计内容：本次课程设计要求完成电机基本控制的设计，包括控制原理设计，元器件选型，控制柜设计等内容。设计要求：完成控制原理图、元件选型、元件布置图、柜体设计（选作）及设计说明书等。 课题要求及主要参数： 序号电机控制控制对象（单位：kw）柜体型式备注13路220+22+5.5立柜或卧柜23路185+30+433路160+37+7.543路132+45+1155路75+75+30+7.5注：任务序号和学号相同。二、课程设计题目课程设计之序号应和学号尾数相同，所控电机
8、按顺序编排序号。要求采用继电器-接触器控制电机的启停。控制电压380v，频率50hz。三、设计内容电机控制原理根据电机功率大小选择不同的启动方法（通常55kw及以上采用自耦变压器启动，18.5kw以下采用直接启动，之间采用星-三角启动）。绘制主电路及控制电路原理图、安装接线图（用CAD绘制）。元件选型 根据电流大小选择元件型号（推荐采用正泰电器），列出元件清单。元件布置 根据元件型号所确定尺寸，排列元件位置，画出平面图。柜体设计（选作！）根据元件排列尺寸设计柜体。画出柜体CAD图纸。柜体可选尺寸标准立柜卧柜高200018001750155013501150宽120010001200厚60050
9、0600500450根据要求我所设计的为功率160kw，37kw，7.5kw分别选用M1，M2，M3三款电动机 3.1 160kw M1选用自耦变压器降压启动3.11原理图3.12电路控制方式设计（2）控制过程 1.合上空气开关，QF1接通三相电源2.按下启动按钮SB2，交流接触器KM1线圈通电吸合并自锁，其主触头闭合，将自耦变压器线圈接成星形。同时，由于KM1辅助常开闭合，使得接触器KM2线圈通电吸合，KM2的主触头闭合由自耦变压器的低压三相电源的65%接入电动。3.KM1辅助常开触点闭合，使时间继电器KT线圈通电，并按以调整好的时间开始计时，当时间达到后，KT的延时常开触点闭合，使中间继电
10、器KA线圈通电吸合并自锁。4.由于KA线圈通电，其常闭触点断开，使KM1线圈断电，KM1常开触点全部释放，主触点断开，使自耦变压器线圈星端打开，同时KM2线圈断电，其主触头断开，切断自耦变压器电镀KA的常开触点闭合，通过KM1已复位后，常闭触点使KM3线圈得电吸合，KM3主触头接通电动机在全压下运行。5.KM1的常开触点断开也使时间继电器KT线圈断电，其延时闭合触点释放，也保证了在电动机启动任务完成后，使时间继电器KT可处于断电状态。6.欲停车时，可按SB1，则控制回路全部断电，电动机停转。7.电动机过载保护由保护继电器JD完成。3.13元件选取元件名称元件符号元件型号接触器KM1，KM3NC
11、2-400AC220接触器KM2NC2-300AC220断路器QF1NM1-400S/3300400A断路器QF2NM1-400S/33002400A时间继电器KT1JS14P-21AC220中间继电器KA1J27-44保护继电器JDJD-5/400AC380V按钮SB1NP4-01BN/4SB2NP4-10BN/3熔断器FU2RT16-3560自藕变压器QZB-J-160指示灯L1ND16-22B/4AC2203.2 37kw电动机采用星-三角形降压启动3.21原理图3.22控制过程上图所示为一种星-三角形降压启动控制线路，这个线路是靠时间继电器KT2实现星-三角形转换的。按下按钮SB4，接
12、触器KM4、KM6同时得电，其主触点闭合，控制线路使电动机接成星形。经过一段时间延时后，接触器KM6断电，其主触点打开，同时接触器KM5得电，KM5主触点闭合，则电动机就实现降压启动，而后再自动转换到正常速度运行。KM5和KM6的动断触点是保证接触器KM5与KM6不会同时通电，以防电源短路，KM5的动断触点同时也使时间继电器KT2断电。3.23元件选择元件名称元件符号元件型号接触器KM4CJX2-4011接触 器KM5CJX2-4011接触器KM6CJX2-4011断路器QF3DZ47-60D 50A3PDC25热继电器FR1JR36-63时间继电器KT2JS14P-21AC220熔断器FU2
13、RT28(N)-63/40按钮SB3NP4-01BN/4SB4NP4-10BN/3指示灯L2ND16-22B/4AC2203.3 7.5KW电机采用直接启动3.31原理图3.32控制过程：按下SB6，接触器KM7通电，KM7实现自锁闭合，电动机转动； 按下SB5，接触器KM7断电，电动机停止。3.33 元件选择元件名称元件符号元件型号接触器KM7CJX2-18A 10短路器QF3DZ47-60D15A 3P DC25按钮SB5NP4-01BN/4SB6NP4-10BN/3熔断器FU3RT28(N)-32/16热继电器FR2JR36-20指示灯L3ND16-22B/4AC220四、 结束语本次课
14、程设计时间上来讲是非常充足的，所以对于我们来讲，我们学生本身有很多时间去搜集资料，检索所需要的知识，学习过程中灌输设计思想，这也许是老师的用心良苦吧，学习完机电传动课程后，再来完成设计任务，确实对我有很大帮助，通过这么久的课程设计，我也懂得了在分析生产机械电气控制电路时，首先要应先分析主电路，了解有几台电动机，各拖动什么部件运动，拖动系统有什么特点和保护；再分析控制电路是如何实现控制要求的，在分析时可按“化整为零看电路，积零为整看全面”的方法进行，这是因为任何复杂的控制电路都是由若干“基本控制环节”所组成的，对各个基本环节分析清楚后，再按工作程序进行分析并注意到各环节间的相互联系，就可统观全电
15、路了。分析时还要特别注意弄清各电路的作用和代表符号，看懂各控制开关的工作状态表。掌握阅图步骤对看懂较复杂的控制电路是非常重要的。在本次课程设计中，我们总共经历了控制要求的分析、原理图的设计、元器件的选型、以及设计资料整理等过程。在每个过程中我们都学到了很多的知识，积累许多经验，并了解了整个设计的流程。最后非常感谢邓老师给予我们的帮助，传授我们知识。希望本课程设计继续开设下去，让更多的学弟学妹从中受益。五、参考文献1郝用兴,等.机电传动控制M.武汉：华中科技大学出版社，20092张海根.机电传动控制M.北京：高等教育出版社，20013邓星钟，等.机电传动控制M.4版.武汉：华中科技大学出版社，20074 程宪平,等.机电传动控制M.2版.武汉：华中科技大学出版社，200310刘金琪.机床电器自动控制M.哈尔滨：哈尔滨工业出版社，2009- 16 -
