1、课 程 设 计 任 务 书（A）题 目 高低位水箱供水系统电气控制系统的设计学院(部) 电子与控制工程学院 专 业 建筑设施智能技术 班 级 2011320601 学生姓名 龚玉阳 学 号 14 12 月 23 日至 12 月 30 日 共 1 周指导教师(签字) 系 主 任(签字) 2013 12 月 12 日（说明：以下所有绘图，都见图纸附录部分，编号一一对应）一、控制要求 本设计为民用建筑生活水泵电器控制系统设计，采用继电器-接触器基本控制技术。要设计出控制系统原理图、元件布置图及接线图。通过对电气控制系统的设计，掌握电气控制系统设计的一般方法，具有电气控制系统工程设计的初步能力。二、设
2、计原始质料1. 高低位水箱均设水位信号器。高位水箱水位达到低位，低位水箱水位达到高位时，水泵起动；高位水箱水位达到高位或低位水箱水位达到低位时，水泵停止。2. 两台水泵分工作泵和备用泵，可以互换，只有一台水泵工作。当工作泵出现故障时，备用泵自投。水泵功率 4.5KW。3. 考虑到水泵的工作时间，让两台水泵轮番工作，及一台水泵工作 24 小时后，另一台水泵自动投入工作。 4 具有手动、自动工作方式。5. 各种指示及报警。三、电路设计1、主电路设计根据电动机的容量及电源对起动电流的要求，来确定电动机的启动方式，再根据电动机的运行要求是否要对其进行调速和制动控制，从而拟定主电路。水泵的启动方案由变压
3、器及电动机容量确定。变压器容量不够时，生活水泵通常采用星-三角启动方案。如图 3.1 中，隔离开关 QS 具有两个作用，分别是：a，用于控制柜电源保护。b，控制柜检修时，QS 打开形成明显断点，保证检修人员的安全。 （图见附录图纸部分）2、辅助电路辅助电路根据被控制电动机要求进行设计。设计时采用“分解设计”的方法，对控制要求进行逐条满足。水泵的控制回路一般由信号控制回路及电动机控制回路两部分组成。(1) 在高层建筑中水泵及其设备控制室一般位于建筑物的地下层，水箱通常设于建筑的顶部。这样将水箱中的水位信号传送的设备控制柜需传输相当长的一段距离，为了避免信号传输过程中由于信号线中途接地等故障引起的
4、继电器误动作，电源通常不易采用 AC380V，而是采用 AC220V 及以下的电压。信号控制回路通常采用 220V 及以下的电压,本设计采用 220V 的交流电。另外，由于水位信号器为小容量的继电器，其触点不适合于直接控制接触器，因此需要通过中间继电器进行中间转换。 (2) 水泵电动机的启动应受到水箱和水池水位信号的控制，因此需要在地下水池和屋面水箱等处设置水位继电器并纳入连锁控制系统，如图 3.2。(3) 选择水泵电动机基本控制电路，水泵电动机控制信号由机柜内中间继电器引入，因此电源电压可以采用 AC380V 或者 AC220V，为了减少机柜内布线数量，电动机控制电压选用 AC380V。根据
5、水泵的启动，可选用三相异步电动机的直接启动控制方案为基本控制电路。对于水泵，风机等动力设备，除了满足正常工作控制外，还应满足检修需要，设置机旁操作按钮。如图 3.3 所示。（4） 根据水泵控制要求，工作泵故障时，备用泵应能自动投入使用。工作泵和备用泵之间的工况转换的关键是寻找合适的转换信号，一般情况下，水泵不能正常运行的原因为：a.运行继电器的衔铁卡住,触点不能正常吸合;b.水泵运行过程中,电动机因过载或线路发生短路等故障而保护停机。这两种停机情况反映在接触器上即是接触器的触点不能动作,其常闭触点处于闭合状态，因此，接触器的常闭触点的闭合与否反映了电动机的工作情况。故可利用接触器的常闭触点见识
6、电动机的运行情况并作为备泵电动机的起泵信号。为了与正常停机相区别，由常闭触点控制备泵起泵的信号回路受工作泵起泵信号制约，即备泵自投信号仅在工作泵起泵信号发出后方起作用。为了判别工作泵是否是因为故障不能起动，同时为了消除干扰信号的影响，备泵自投信号应延时发出，本设计延时时间为 10 秒。（5） 根据设备控制要求，水泵的运行指示、备用泵的自投指示可由运行接触器和转继电器发出。选择运行接触器的辅助触点接入信号指示灯回路，以反映工作、备用泵的运行状态。（6） 两台生活泵的职能为一备一用。为了延长设备寿命，同时便于掌握设备状态，两台水泵应该轮流工作，即工作泵与备用泵之间能够互换。职能转换可以由万能转换开
7、关实现。综上所述，得如图 3.4 所示控制方案原理图。工作原理：假设一号水泵为工作泵，二号泵为备用泵。正常工作时 ，合上总电源开关，HL GN1，HL GN2亮，表示电源已经接通。将转换开关SA 至 Z1 位置，根据 SA 的设置情况，其触点 7-8、9-10、13-14、15-16、17-18 闭合当水箱水位低于低水位时，SL1 作用，动作闭合，这时，水位继电器 KA1 通电并自锁，接触器 KM1 接通，信号灯 HLGN1灭，HL RD1亮，表示一号水泵电动机已经启动工作，水箱水位开始上升，当水位上升至高水位时，SL2 作用，动作断开，KA1 失电，KM1 断点释放，一号水泵停机，HL RD
8、1灭，HLGN1亮，表示一号水泵已经停止工作。如此随水位的变化，电动机在干簧水位信号的控制下处于间歇运转状态。当一号水泵出现故障时，如 KM1 机械卡头卡主不能动作，及时水位处于低水位时，水泵也不会启动，这时 HA 发出事故音响，同时继电器 KT 线圈通电，经过 5-10s 延时后，备用继电器 KA2线圈通电，备用水泵自动投入工作。若水为信号控制器出现故障，可将转换开关 SA 至 S 位置，按下启动按钮即可启动电动机，进行手动操作。四、器件选择（1） 、 接触器的选择 假设 cos=0.85，当 P=4.5KW，U=380V 时由 P=3UIcos 得I=P/（1.732Ucos）8A 接触器
9、线圈的额定电压为 220V，故所选接触器的型号为 LC1-D18。 （2） 、热继电器的选择 由于功率大于 4KW 的电机绕组多为三角形接法，所以应该选用具有断相保护功能的热继电器。因为电机的额定电流约为 8A，故选用的热继电器的型号为 LR1-D12316，热元件的整定电流范围是1013A，380V 功率为 5KW。 （3） 、信号继电器的选择 信号继电器选用浮球水位信号器，高低位水箱均需一个常开触点和常闭触点即可。故选用的浮球磁性开关的型号为 FQS-4，数量为2。 （4） 、 空气开关的选择 因为电机的额定电流约为 8A，额定电压为 380V。用作电动机的短路保护时，瞬动脱扣器的整定电流
10、 Idz=（10-12） ，Ie=（10-12）*8=(80-96A，故选用的空气开关型号为 DZX72520。 （5） 、控制柜的选择 由于控制柜内及面板上所安装的元器件均比较少，选用标准柜即浪费空间又不经济，不符合实际，所以控制柜选用非标准柜，根据所选元件的尺寸设计控制柜，其外部尺寸为 500X800X200（单位为mm） 。 （6） 、其他元器件的选择 指示灯、旋钮、警铃、端子排等元器件的选择型号见表 1。序号 名称 型号 数量 备注1 交流接触器 LC1-D18 22 热继电器 LR1-D12316 33 黄色信号灯 XDJ1-22F 2 220V4 红色信号灯 XDY-B1/42 2
11、 220V5 绿色信号灯 XDJ1-22F 26 警铃 P1 1 连续声音7 按钮 LA18-66 88 水位信号器 FQS-4 29 空气开关 DZX72520 1 三相10 线槽 SWD-15 111 端子排 RJ14HWP 112 控制箱 1 10 00X650X2200mm13 万能转换开关 LW5-15D0403/2 114 熔断器 Rt14 215 时间继电器 JS23-32/1 116 中间继电器 JZ7-44 2五、操作说明万能装换开关实现手动，自动，工作泵与备用泵的互换，详见控制柜面板万能转换开关注释说明。当打到手动挡是，通过手动控制按钮实现水泵的启动与停止。运转信号灯显示工作中的水泵，电源信号灯表示电源接通，禁止检修，故障按钮表示工作泵出现故障，已经自动切换到备用泵，需及时对工作泵进行检修，待机信号灯表示正处于待机中的水泵，若同时亮起，表示高位水箱水位已经达到上限。六、附图七、参考文献1.建筑电气控制培训技术 龙莉莉，肖铁岩编 机械工业出版社。2.建筑电气控制系统安装 孙景芝主编 中国建筑工业出版社。3建筑电气控制技术 冯小军主编 机械工业出版社4. 各种电器元件产品样本
