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1、电气控制技术设计及实践能力训练报告题目: 消防水泵互投直接启动控制电路班 级: 电气0702班 姓 名: 冉金山 学 号: 20070302082 指导教师: 耿欣 二一一年 八月 八日一、设计要求消火栓灭火系统由消火栓、消防水泵、管网、压力传感器及电气控制电路组成。消火栓灭火系统属于闭环控制系统。当发生火灾时，控制电路接到消火栓泵启动指令发出消防水泵启动的主令信号后，消防水泵电动机启动，向室内管网提供消防用水，压力传感器用来监视管网水压，并将监测水压信号送至消防控制电路，形成反馈的闭环控制：水泵控制电路消防水泵供水管道消防栓水压检测水源水箱供水 给定灭火消火栓灭火系统框图具体要求如下：、消火
2、栓所用消防泵是两台一组，一备一用，互为备用。、互为备用的另一种形式为水压不足时，备用泵自动投入运行。另外，当水源无水时，水泵能自动停止运转，并设水泵故障指示灯。、设有工作状态选择开关，消火栓消防泵有手动、自动两种操作方式。、消防按钮启动后，消火栓泵应自动投入运行，同时发出声光报警。二、设计方案（方案选择及方案对比）1、方案一：消防栓采用单一消防水泵自投入来实现消防任务。2、方案二：消防栓采用消防水泵两台一组，互投入实现消防任务。3、方案对比：方案一用到的电气器件少，电气控制电路简单，安装容易，但是系统的可靠性非常差，当系统出现故障后就不能再使用。方案二的电气器件较多电气控制电路比较复杂，但是系
3、统的可靠性非常好，当一组中的一个水泵出现故障今后，另外一个水泵立即投入使用。经过比较，本设计采用两台水泵互投式工作来实现消防控制。三、电路设计1、电路图设计1）、电路图：两台消火栓用消防泵一用一备的电气控制电路主电路图控制电路图2）、工作原理：（1）电动机配置情况及其控制该电路共配置两台电动机M1和M2，采用直接启动方式，由接触器KM1、KM2控制。空气开关QF1、QF2分别作M1、M2的短路保护，热继电器FR1、FR2分别 作M1、M2的长期过载保护。 （2）主要电气元件的作用 万能转换开关的作用: 万能转换开关SA为消防泵工作状态选择开关，可使两台泵分别处在1#泵用2#泵备、2#泵用1#泵
4、备或两台泵均为手动的工作状态。中间继电器KA的作用 电动机M1、M2的控制电路中都有KA的动合触头,只有KA得电吸合，其动合触头闭合，M1、M2才能得电。 （3）线路工作原理分析 手动控制： 旋转SA使两台泵分别处在手动的工作状态。按下启动按钮SB2，使中间继电器KA线圈得电，KA的常开触点吸合，形成自锁，启动指示灯HG亮。同时接触器KM1或KM2得电吸合并自锁，其主触头KM1或KM2闭合，使电动机M1或M2得电启动运转，泵*1或泵*2运行。KM1或KM2的辅助动合触头KM1或KM2闭合，KM1或KM2的辅助动断触头KM1或KM2断开，使得运行指示灯HG1或HG2亮，故障指示灯HY1或HY2灭
5、。 当电动机过载时，热继电器FR1或FR2的动断触头FR1或FR2断开，KM1或KM2失电释放，M1或M2失电停转，使泵*1或泵*2停止工作。 按下停止按钮SB1，KM1或KM2失电释放，使泵*1或泵*2停止工作。自动控制： 将万能转换开关SA旋转至“1号泵工作，2号泵备用”档。a、未发生火灾时的控制： 消防控制按钮SB1闭合、SB2打开，中间继电器KA无法得电，其动合触头KA断开， KM1或KM2不工作，泵*1、泵*2均停止工作。KM1或KM2的辅助动合触头KM1或KM2断开，KM1或KM2的辅助动断触头KM1或KM2闭合，使得运行指示灯HG1或HG2灭，故障指示灯HY1或HY2亮。 b、发
6、生火灾而1#泵正常工作时的控制： 当发生火灾时，打碎消防栓箱内消防专用按钮的玻璃片，按钮SB1按下，KA线圈得电KA常开触点闭合KM1线圈得电KM1主触点吸合M1得电运转1号泵投入运行KM1常开触点闭合1号泵运行指示灯HG1亮KM1常闭触点断开KT2失电、KM2失电、2号泵停止运行、HG2灭、HY2灭1号泵故障指示灯HY1灭使KA得电电吸合，引起各电器的动作顺序为：c、当发生火灾且1#泵出现故障时的控制：由于1#泵出现故障，接触器KM1跳闸，引起各电器元件的动作顺序为：KM1线圈失电KM1主触点断开M1失电停转、1号泵停止运转KM1常开触点断开1号泵运行指示灯HG1灭故障指示灯HY1亮KM1常
7、闭触点闭合KT2线圈得电KT2延时闭合的常开触点延时一段时间后闭合KM2线圈得电KM2主触点闭合M2得电运转转、1号泵投入运行KM2常闭触点断开2号泵故障指示灯HY2灭KM2常开触点闭合2号泵运行指示灯HG2亮2 、电路主要参数的计算过程1）、电机参数的计算：电机型号：据高层民用建筑设计防火规范要求，消防用数量为：a、室外消火栓Q=30L/s，火灾延续3h；b、室内消火栓Q=00L/s，火灾延续3h； 扬程方面，选用30米足够，可选选择：Q=50L/S,H=10m 消防水泵电机的功率=9.8QH*/K1000=9.8*50*12/(0.9*1000)=6.533KW加上可靠系数，则消防栓水泵最
8、大选用7.5KW即可，当然订货时要根据泵的具体参数控制在上述范围即可，且需要消防池的数量小于500立方米只需一个水池即可。 P=1.732UIcos*机械因数其中：P=7.5KW、 U=380V、 cos=0.85、 机械因数=0.9选7.5KW的电机，额定电压380V，额定电流15A，额定频率50Hz。选择空开20A，接触器选20A，时间继电器选20A，热继电器选1618A2）、导线横截面计算：电缆线选用2.5平方毫米（可扩大到4平方毫米，电缆型号选用VV0.5/1-3X4+1X2.5）3）、工作环境的选择：选择室内消防设备。3 、电气元器件的工作原理，结构图及参数选择1）、交流接触器： a
9、、原理: 当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是和动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,切断电源。交流接触器又可分为电磁式，永磁式和真空式三种。b、结构图:c、图形符号:2）、热继电器：它由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热膨胀系数的金属片辗压而成。图中所示的双金属片，下层一片的热膨胀系数大，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流超过整定电流，双金属片受热
10、向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得和其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。 热继电器动作后，双金属片经过一段时间冷却，按下复位按钮即可复位。 （a）内部结构 （b） 图形符号3）、空开：脱扣方式有热动、电磁和复式脱扣3种。 当线路发生一般性过载时，过载电流虽不能使电磁脱扣器动作，但能使热元件产生一定热量，促使双金属片受热向上弯曲，推动杠杆使搭钩和锁扣脱开，将主触头分断，切断电源。当线路发生短路或严重过载电流时，短路电流超过瞬时脱扣整定电流值，电磁脱扣器产生足够大的吸力，将衔铁吸合并撞击杠杆，使搭钩
11、绕转轴座向上转动和锁扣脱开，锁扣在反力弹簧的作用下将三副主触头分断，切断电源。开关的脱扣机构是一套连杆装置。当主触点通过操作机构闭合后，就被锁钩锁在合闸的位置。如果电路中发生故障，则有关的脱扣器将产生作用使脱扣机构中的锁钩脱开，于是主触点在释放弹簧的作用下迅速分断。按照保护作用的不同，脱扣器可以分为过电流脱扣器及失压脱扣器等类型。4）、熔断器（fuse）：熔断器也被称为保险丝，IEC127标准将它定义为熔断体（fuse-link)。它是一种安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。利用金属导体作为熔体串联
12、于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路。熔断器结构简单，使用方便，广泛用于电力系统、各种电工设备和家用电器中作为保护器件。熔断器主要由熔体、外壳和支座 3部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。熔体的形状分为丝状和带状两种。 熔断器的符号图5）、按钮：按钮是一种常用的控制电器元件，常用来接通或断开控制电路（其中电流很小），从而达到控制电动机或其他电气设备运行目的的一种开关。按钮分为：1、常开按钮开关触点断开的按钮。2、常闭按钮开关触点接通的按钮。3、常开常闭按钮开关触点既有接通也有断开的按钮。 也称为按键，是一种电闸(或称开关），用来控制机械或程式的某些功能
13、。一般而言，红色按钮是用来使某一功能停止，而绿色按钮，则通可开始某一项功能。按钮的形状通常是圆形或方形。按钮是一种人工控制的主令电器。主要用来发布操作命令，接通或开断控制电路，控制机械和电工设备的运行。按钮的工作原理很简单（见下图）。对于常开触头（图a）,在按钮未被按下前,电路是断开的,按下按钮后,常开触头被连通,电路也被接通；对于常闭触头（图b），在按钮未被按下前，触头是闭合的，按下按钮后，触头被断开，电路也被分断。由于控制电路工作的需要，一只按钮还可带有多对同时动作的触头(图c)。 6）、元件清单：器件型号数量三相电动机7.5KW2台空气开关DZ47型-32A3个接触器CJx2-25A2个
14、热继电器JR36/63型1422A2个时间继电器JSZ3DD2个中间继电器JZ2-441个指示灯AD17(红色)2个AD17(绿色)2个AD17(黄色)2个万能转换开关LW39B-16（定位）1个熔断器RT09个常闭按钮22LAY16-A21个常开按钮22LAY16-A21个接线UL33214100m螺丝、螺钉5若干7）、成本核算表：器件型号数量单价电动机7.5KW2台900.00元空气开关DZ47型-32A3个35.00元接触器CJx2-25A2个37.00元热继电器JR36/63型1422A2个9.00元时间继电器JSZ3DD2个22.00元中间继电器JZ2-441个20.00元指示灯AD176个10.00元万能转换开关LW39B-16（定位）1个70.00元熔断器RT09个00.00元常闭按钮22LAY16-A21个10.00元常开按钮22LAY16-A21个10.00元接
