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1、两台37kW三相交流电动机的动力配电柜设计设计说明书目录1.引言( )2.基本原理( )3.结构设计说明( )4.技术指标分析( )5.结论( )6.参考文献( )7.致谢( )8.设计图纸(附页1)9.其他相关材料(附页2)第一章 引言低压电气柜是由一个或多个开关电器和相关的控制、测量、信号、保护、调节等单元构成，由制造厂完成所有内部电气和机械连接，用结构部件完整地组装在一起的一种组合体。目前，国内实际使用的电控类和低压配电类电器柜的行业几乎包括了国民经济的全部行业。据有关资料显示，我国发电量及用电量以平均每年10%的速度增长，社会对高低压配电柜的需求量也逐渐加大。传统的高低压成套设备逐步向
2、智能化、自动化方向发展。这次设计的动力配电柜的控制对象为某乡工业用水水厂两台三相交流异步电动机，使其能正常工作。使用自扇冷式三相异步电动机，电动机正常运行时的接法为“Y”形。第二章 基本原理三相交流异步电动机工作原理：三相对称绕组，通入三相对称交流电，将在空间产生旋转磁场，此磁场切割转子导体，将在转子中产生感应电动势及感应电流，并且转速低于同步速并与同步速方向相同旋转。第三章 结构设计说明(一) 控制方案分析1. 确定启动方法对于两台37kW的三相异步电动机，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，所以需要采用减压启动。三相异步电动机常用的减压启动方法
3、有：定子电路串电阻器（或电抗器）减压启动法；星形-三角形减压启动法；自耦变压器加压启动法等几种。因电动机的接线方式是星形，所带负载又为重载，根据各种启动方法的特点，我选择自耦变压器减压启动法启动。2. 电动机的控制原则在电动机的启动、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。各种控制原则及特点见下表。选择控制原则时，除考虑本身特点外，还应考虑电力控制系统提出的基本要求、安全可靠性、操作维修等因素。电动机控制原则及特点控制原则特点时间原则电路简单、不受电机参数、电网电压等参数的影响，任何电动机都适用速度原则电路简单，控制加速时受电网电压影响，制动时则无影响
4、电流原则电路联锁较复杂，可靠性差，受各种参数影响大电势原则较准确反映电动机转速行程原则电路简单，不受各种参数影响，只反映运动部件的位置根据各种控制原则的特点，综合考虑选用时间原则进行控制。3.电气控制电路的联锁环节和电动机的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，并在出现电气故障时，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联锁和保护环节。1） 联锁环节在控制电路中，常用的联锁有自锁环节、互锁环节、顺序动作环节和机械联锁等，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用的保护环
5、节有短路保护、过电流保护、热保护、零电压和欠电压保护、弱磁保护及超速保护等。电力拖动系统中，根据不同的工作情况，对电动机设置一种或几种保护措施。此设计中要求有过载、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。(二)原理图设计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。根据以上的方案以及设计要求，设计两台电动机控制线路的主电路，如下图：3. 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：在启动过程中应保证KM3、KM6不能得电；启动结束后应将自耦变压器T1、T2切除。所设计的控制电路如图：(二) 控制电路原理分析鉴于两
6、台电动机控制电路的原理相同，现选取其中一台电动机（M1）进行分析。合上主电路中的QS1、QF1HL5、HL6亮（通电指示）1. 电动机启动按下SB3或SB4KM1得电自锁KM2得电，KT1得电且延时HL5、HL6熄灭；HL3、HL4亮电动机启动KT1延时时间到KA1得电自锁KM1失电；HL3、HL4熄灭KM3得电；KT1、KM2失电电动机正常运行，HL1、HL2亮2. 电动机停止按下SB1或SB2后，KM3失电，电动机停止。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，KA1的常闭触头又会将KM1切断，保证电动机
7、在全压运行时，KM1、KM2线圈处于断电状态，因而将自耦变压器T1切除。另外，改控制电路中，点划线框中的元件，设在异地控制箱内。第四章 技术指标分析（一）元器件的选择1.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。对于启动用自耦变压器型号主要有QZB1和ZOB1O两种，在此我选用QZB1系列的自耦变压器；对于功率，原则上应与所控制的电动机的功率相同，但由于市场上没有37kW这个功率等级的自耦变压器出售，所以我选用40kW，即外形尺寸为380mm138mm297mm。2.接触器的选择该控制线路中共使用了三只交流接触器，因控制电路的电压未交流380V，故三只接触器的线圈额定电压均为380
8、V。又因控制的是三相笼型异步电动机的启动与停止，故选用的类型均为AC-3。由于电路电压为380V，故所选接触器的额定电压应不小于380V。因三个接触器KM1、KM2、KM3在工作时流过主触头的电流大小不一样，所以应该分别加以选择。因接触器KM3是在电动机正常运行时踩工作，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，可选额定电流为100A的CJ20-100型接触器。改电动机虽采用减压启动，但启动时流过KM2的电流仍会远远超过主电路的额定电流。又由于KM2的工作时间较短，因此所选接触器的额定电流可以适当小于实际变压器的“Y”点接头，不但工作的时间较短，且流过的电流也较平稳，
9、所以可以选择CJ20-63型接触器，此接触器的额定电流为63A。3.低压断路器的选择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不小于电路额定电压380V；额定电流必须不小于主电路的额定电流71.2A；额定短路通能力应不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额定电压380V；作为电动机保护的断路器，其瞬时整定电流应815倍的电动机额定电流。根据以上要求我选用DZ20Y-100/3300型塑料外壳式低压断路器。4. 刀开关的选择因电路电压为流380V，电动机的工作电流为71.2A，再考虑控制电路中各电器线圈的工作电流，可选
10、额定电压为流380V，额定电流为200A的HD13系列3级刀开关，型号为HD13BX-200/31。5.热继电器的选择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，还应具有缺相保护的功能。所以我选用JR16系列的热继电器。6.电流互感器与电流表的选择因电动机的额定电流为71.2A，电流互感器一次侧的额定电流值应不小于71.2A，而二次侧的电流为标准的5A，故可选用LMZ3-0.66-150/5型电流互感器，改互感器额定电压为660V，一次侧额定电流为150A，二次侧额定电流为5A。电流表的选择，只要选用读书范围与电流互感器一次侧的额定电流值配套的交流电表即可，确定选用42L6
11、-A150型电流表。7.时间继电器的选择该控制电路的电压未380V，所以KT1的线圈电压也应为380V。在此电路中对触头的要求是：得电延时的常开触头需有一对。根据以上要求，查阅有关手册，选用ST3PA-B型超级时间继电器。8.中间继电器的选择选择中间继电器的主要参数有：中间继电器的额定电压；常开常闭触头数量；线圈额定电压。因控制电路电压未交流380V，常开常闭触头的数目是2常开2常闭，可选用JZ7-44型中间继电器。其额定电压未380V，线圈额定电压也为380V，触头数量为4常开4常闭，触头额定电流为5A。9.熔断器的选择熔断器作为控制电路的短路保护，选择时主要从额定电压、额定电流和额定分断能
12、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（380V）。2） 熔断器的额定分断能力应大于线路中可能出现的最大短路电流（16kA）。3） 熔断器的额定电流应根据被保护的电路（支路）及设备的额定负载电流选择。改控制电路在工作时，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，所以我选用RT18-32型熔断器。熔体的额定电流为16A。10.指示灯的选择该控制电路中共用了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。据此我选用AD11系列的指示灯
13、，其型号为AD11-22/41-5G，额定电压为380V。各指示灯的颜色，根据国家标准规定，选定为HL1、HL2为绿色；HL3、HL4为黄色；HL5、HL6为红色。11.按钮的选择该控制电路中共用了4只按钮。按钮选择的主要参数有按钮的型号、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，选定个各按钮型号为LA18-22(即有2对常开，2对常闭，型式为一般式，额定电压未交流380V)。各按钮的颜色，根据国标的规定确定为：停止按钮SB1、SB2为红色，启动按钮SB3、SB4为绿色。12.导线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流
14、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0.75m的单芯铜绝缘线，或不小于0.5m的多芯铜绝缘线。导线的额定绝缘电压应与电路的额定工作电压相适应。故选用绝缘电压为交流380V的BV铜芯塑料硬线作为控制电路的连接线，截面积为1.5 m。该线在环境温度为40时允许载流量为19A，考虑导线成捆或在线槽中布线时按1/2允许截流量作为实际截流量计算，也达到9A，远超出实际负荷电流。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
15、的BVR铜芯塑料软线作为主电路的连接线，截面积为35 m。该线在环境温度为40时允许载流量达134A，肯定能满足要求。对于主电路中电流表回路的连接线，由于电流最大为5A，所以可选用截面为2.5 m的BVR铜芯塑料绝缘软线作为连接线。13.母线排的选择母线的选择主要考虑以下几个方面：母线的材料、截面形状、排列方式和支撑件的间距；母线在短路时的热稳定性和动稳定性。母线的材料主要有铜和铝，一般用铜材料较多。母线截面形状的选择应考虑集肤效应、邻近效应、电磁波渗透深度等因素的影响，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，再根据母线的载流量，查阅资料，选用截面为30mm3mm（宽
