課程設(shè)計題目：小車自動往返系統(tǒng)設(shè)計學生姓名：學號：所在學院：專業(yè)班級：級別：指導教師：目錄TOC\o"1-3"\h\u1概述 21.1繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的概況

21.2

繼電器與接觸器的定義與概念

21.3

繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點

31.4

繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的發(fā)展形勢

32

方案設(shè)計

32.1

控制系統(tǒng)描述

32.3

繼電器-接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計分析

43

元器件的選型 43.1

三相異步電動機的選擇 53.2

開關(guān)的選擇

53.3

熔斷器的選擇

63.4

時間繼電器的選擇

73.5

熱繼電器的選擇 73.6

接觸器的選擇 84電路圖設(shè)計 104.1主電路圖 104.2工作原理 11設(shè)計小結(jié) 12感謝 13參考文獻 14附錄一接線圖 15附錄二實物連接圖 161概述1.1繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的概況

電氣控制課程是材料成型與控制工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是由繼電接觸器控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。它包含控制線路、主電路、照明電路及輔助線路組成。該系統(tǒng)是由接觸器、繼電器、主令電器和保護電器等元件組成，按照一定的控制邏輯接線組成的控制系統(tǒng)。其工作原理就是采用硬接線邏輯，利用繼電器觸點的串聯(lián)或并聯(lián)，及延時繼電器的滯后動作等組成控制邏輯，從而實現(xiàn)對電動機或其他機械設(shè)備的起動、停止、反向、調(diào)速及對多臺設(shè)備的順序控制和自動保護功能。1.2

繼電器與接觸器的定義與概念

接觸器：

由于接觸器具有可控叫大容量，自身活動性質(zhì)穩(wěn)定，功能可靠，工作效率高及給夠經(jīng)久耐用等特性不僅被廣泛應(yīng)用在遠距離操控高頻度接斷電路，一級容量較大甚至兼具負荷的各種系統(tǒng)物質(zhì)中，比如各種電熱機械裝置、電焊機、電動機等，而且由于接觸器可以進行自動控制一級齊納電壓情況下的釋放作業(yè)保護型調(diào)節(jié)，所以，在各種進行遠距離自動操控中也被作為一種電磁式自動調(diào)控開關(guān)進行使用。如果我們將接觸器一句自身結(jié)構(gòu)的主觸頭所通電流進行劃分可以得到：甲流接觸器和直流接觸器兩種類別，其中前者種類較為多，而且就我國而言現(xiàn)有常用的租住設(shè)計并以進行投產(chǎn)的交流接觸器組要有CJ10以及CJ20等系列型號。繼電器：

與接觸器工作原理基本相同，但是也有不同點。因為接觸器的主觸頭是可以通過大電流的，但是繼電器的卻只允許通過小電流。所以，繼電器一般在控制系統(tǒng)中只能應(yīng)用于控制電路里面進行延時，隔離，遙控檢測電路從而實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)線路，以此保證安全性甚至以小電流控制大電流等功能。根據(jù)工作原理或結(jié)構(gòu)特征可分為：電磁式、固體式、時間繼電器、熱繼電器等。1.3

繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點

繼電接觸器控制法作為一種傳統(tǒng)的控制方法，具有可靠性高、價格便宜、設(shè)計簡單等特點。此外，繼電器控制線路成本低廉，控制方式直觀，操作簡單，調(diào)整方便，現(xiàn)場人員容易掌握使用，一直被運用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，大大節(jié)約了人力物力資源，使得自動化控制變?yōu)榭赡堋?/p>

但它體積較大，控制速度較慢，改變控制功能必須通過改變接線來完成，比較麻煩和困難，適合簡單控制。1.4

繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的發(fā)展形勢

一直以來，自動化控制系統(tǒng)都是由繼電器-接觸器來控制。20世紀60年代PLC誕生，它是一種新型的自動化控制裝置，所以PLC控制是由繼電器接觸器控制發(fā)展而來的。目前隨著PLC技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，PLC控制系統(tǒng)逐漸取代繼電器-接觸器控制系統(tǒng)。在實際工作中，如何選擇使用哪種方法？我們就要弄清這個產(chǎn)品要實現(xiàn)的功能，另外還有價格成本的問題，如果是功能相對簡單的就沒必要使用PLC了，繼電器-接觸器控制系統(tǒng)已經(jīng)足夠。2

方案設(shè)計

2.1

控制系統(tǒng)描述

本設(shè)計的控制對象是塑料制品輸送小車的電動機，其目的是通過控制電動機的正反轉(zhuǎn)來控制輸送小車在A、B兩地自動往復運動，從而實現(xiàn)小車的運動過程。1.按下啟動按鈕SB1，小車前進，到SQ1處停止，并返回；2.至SQ2處停止，延時5S，返回，往復運動；3.按下SB2立即后退；4.按下SB3小車立即停止；2.3

繼電器-接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計分析

根據(jù)系統(tǒng)要求，控制系統(tǒng)為自動控制。同時，考慮到自動控制時，在SQ2需要延時，所以控制系統(tǒng)還應(yīng)該具有延時功能。綜合以上考慮，下面給出一種可以實現(xiàn)上述功能的控制系統(tǒng)工作過程。（1）小車在初始位置處，按下啟動按鈕SB1，電動機正轉(zhuǎn)，小車前進；

（2）小車運行至右限位開關(guān)SQ1，電動機反轉(zhuǎn)，小車后退；

（3）小車運行至左限位開關(guān)SQ2，電動機停轉(zhuǎn)，小車停止；

（4）時間繼電器延時5s，完成一個工作周期。若不按急停按鈕，則此過程循環(huán)工作。3

元器件的選型根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，選擇設(shè)計所需要的電氣元器件：3.1

三相異步電動機的選擇通過對控制要求的分析，控制系統(tǒng)選擇一臺三相異步電動機M。根據(jù)電動機的最大扭矩為1000(N?m)，工作電壓380V，額定功率370W,計算電動機的參數(shù)。

綜合工藝要求，選取電動機的額定功率370W，型號：Y112-M-4，額定電壓：380V，額定電流為1.68A

,額定頻率：50Hz,電動機定子三相繞組采用Y行連接，封閉式防護安裝。三相籠型異步電動機的結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：圖3-1三相異步電動機結(jié)構(gòu)圖3.2

開關(guān)的選擇

在該系統(tǒng)的主電路中，采用三級的組合開關(guān)。

電動機的額定功率為370W，額定電流為1.68A。用于電動機電路時，組合開關(guān)的額定電流一般取電動機額定電流的1.5-2.5倍。即開關(guān)的額定電流范圍為2.52-4.2A，則可選擇型號為HZ5-10型的空氣開關(guān)。外觀圖如圖3-2所示。圖3-3空氣開關(guān)外觀圖3.3

熔斷器的選擇

在本系統(tǒng)中，需要熔斷器保護三相異步電動機。熔體的額定電流一般為電動機額定電流的1.5-2.5倍，而電動機的額定電流為1.68A.所以熔體的最大額定電流為4.2A

,熔斷器的額定電壓為交流380V，則可選擇型號為RC1A-10的熔斷器。其外觀如圖3-3所示。圖3-3熔斷器外觀圖這種熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，更換方便等特點。使用時將瓷蓋插入瓷座，拔下瓷蓋便可更換熔絲。3.4

時間繼電器的選擇

在本系統(tǒng)中，時間繼電器需要延時1分鐘，延時精度要求不是很高。并考慮到價格費用成本因素，應(yīng)選擇空氣阻尼式時間繼電器（得電延時），可選用型號為JS-23A的空氣阻尼式時間繼電器，其觸點的額定電壓為380V，延時范圍為0.4-180s，精度范圍為±10%,符合系統(tǒng)要求。

圖3-4時間繼電器外觀圖3.5

熱繼電器的選擇熱繼電器的主要用作過載保護，最常用于交流電動機的過載保護，應(yīng)根據(jù)電動機的工作環(huán)境、啟動情況及負載性質(zhì)來選用。

本系統(tǒng)中電動機長期工作，應(yīng)按照電動機的額定電流來選擇。熱繼電器的整定電流應(yīng)為電動機額定電流的0.95-1.05倍。

本電動機的額定電流為1.68A，可以用整定電流范圍為1.5-2.4A,熱元件整定電流的中間值要等于或稍大于電動機的額定電流值，符合要求。則可選用熱繼電器的型號為JR36-201.5-2.4A。

圖3-5熱繼電器的外觀圖。熱繼電器由薄長方形的熱元件和雙金屬片組合而成的熱動元件一級對電路進行操作的觸點部分構(gòu)成。熱繼電器一般與電磁接觸器組合使用，電動機一旦有過負載或者堵轉(zhuǎn)狀態(tài)等異常電流通過時，熱繼電器的電熱器就被加熱，雙金屬片就產(chǎn)生一定彎曲，與此聯(lián)動的觸點機構(gòu)就產(chǎn)生動作，例如切斷電磁接觸器的操作線圈，防止因異常電流而引起電動機燒損。3.6

接觸器的選擇我國生產(chǎn)的交流接觸器常用的有CJl0，CJl2，CJX1，CJ20等系列及其派生系列產(chǎn)品，CJ0系列及其改型產(chǎn)品已逐步被CJ20、CJX系列產(chǎn)品取代。上述系列產(chǎn)品一般具有三對常開主觸點，常開、常閉輔助觸點各兩對。

系統(tǒng)選用的接觸器要與繼電器相配合，電動機的額定電流為1.68A，則可選擇通用的CJ20J-10A系列永磁式交流接觸器。

圖3-6為接觸器工作原理簡圖。圖3-6接觸器內(nèi)部結(jié)構(gòu)接觸器的工作原理是：當接觸器線圈通電后，線圈電流會產(chǎn)生磁場，產(chǎn)生的磁場使靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力吸引動鐵芯，并帶動交流接觸器點動作，常閉觸點斷開，常開觸點閉合，兩者是聯(lián)動的。當線圈斷電時，電磁吸力消失，銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放，使觸點復原，常開觸點斷開，常閉觸點閉合。主要電氣元件如列表3-7所示。

序號代號名稱型號數(shù)量1M三相異步電動機Y112-M-412QS空氣開關(guān)HZ5-1013FU熔斷器RC1A-1034KT時間繼電器JS-23A25FR熱繼電器JR36-2016KM接觸器CJ20J-10A2圖3-7電氣元件列表4電路圖設(shè)計4.1主電路圖對于小車的循環(huán)運動控制系統(tǒng)上的設(shè)計，我們通常都是通過采用控制電機的正反轉(zhuǎn)再又經(jīng)過設(shè)備與小車的連接，來控制小車的左右運動。在本設(shè)計中就是通過控制三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)來控制小車的左右循環(huán)運動。當三相異步電機正傳時，小車向右運動；當三相異步電動機反轉(zhuǎn)時，小車向左運動。

在主電路中采用兩個接觸器的動作來控制三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)進而來控制小車的循環(huán)作用運動。主電路圖的設(shè)計如圖4-1所示：圖4-1小車循環(huán)控制的主電路圖4.2工作原理

按下按鈕SB1，線圈KM1通電，KM1常開主觸點閉合，常閉主觸點斷開，實現(xiàn)自鎖和與KM2的互鎖，電動機正轉(zhuǎn)，小車向SQ1處前進。到達SQ1處后，行程開關(guān)SQ1被觸發(fā)，SQ1對應(yīng)常開閉合，常閉斷開。線圈KM2通電，同樣實現(xiàn)自鎖和與KM1的互鎖，電動機反轉(zhuǎn)，小車向SQ2處后退，到達SQ2處后，觸發(fā)行程開關(guān)SQ1，SQ1對應(yīng)常開閉合，常閉斷開。小車停車的同時，時間繼電器KT1開始工作，延時5S后，時間繼電器的延時閉合開關(guān)KT1閉合，線圈KM1通電，小車向SQ1處運行，如此循環(huán)。。在整個工作過程中，不管小車狀態(tài)如何，如果按下SB3，控制電路斷電，小車都會停車。設(shè)計小結(jié)為期兩個星期的課程設(shè)計，已經(jīng)結(jié)束了。兩個星期里，為了準時完成設(shè)計要求，每天都對著一大堆的數(shù)據(jù)和資料。在計算手冊上找了又找，反反復復，不斷的推進確認，雖然依舊還可能有很多我所不知道的錯漏，但是我已經(jīng)全身心的把心思放進去了。終于在最后時間，把元器件選型和電路圖設(shè)計，以及說明書都一一弄妥。感謝老師的耐心的指導，同學的幫助。雖然過程挺艱難，不過在老師和同學的幫助下，我還是完成了本次設(shè)計。這次的課程設(shè)計讓我看到了團隊的力量，我認為我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。而這份精神也將成為我以后工作時的動力。

總之，在這次設(shè)計中讓我對這門課有了更深入的了解，讓我不僅學到了以前從未接觸過的新知識，而且也學會了獨立的去發(fā)現(xiàn)、面對、分析、解決問題的能力。讓我知道理論要運用于