【導(dǎo)讀】H2、H3、H4；380V交流驅(qū)動功率為10KW的電機電動機分別為M1、M2；控制器根據(jù)水位狀態(tài)控制電機工作。水位檢測，要求不受長期水泡工作環(huán)境影響；當(dāng)水位由H1上升到H3時，關(guān)掉M1；投入工作，備用電機投入后，對故障電機有相應(yīng)指示。設(shè)計說明書，不少于6000字，用A4紙裝訂打印。張，用PROTEL軟件繪圖。格式（另附）參考論文。[2]康華光，數(shù)字電子技術(shù)，北京：高等教育出版社，關(guān)知識的前提下進(jìn)行的一項理論與實踐相結(jié)合的活動。浮力開關(guān)來實現(xiàn)水位的檢測與對電機的自動控制和保護(hù)。本文為課程設(shè)計的說明書，其主要介紹了本設(shè)計是如何運?，F(xiàn)方式和原理，以及所用到的元器件等。

　　

【正文】 。具體電路連接方式如圖 29 所示。 MM1三相異步電機MM2三相異步電機MM3三相異步電機（備用）K M 3過載保護(hù)降壓變壓器~ 3 8 0 V ~ 2 2 0 VK M 1 1 K M 2 1U1U2KA5電流繼電器KA6電流繼電器KA7電流繼電器QF1帶電池脫扣器的斷路器QF2帶電池脫扣器的斷路器QF3帶電池脫扣器的斷路器三相斷路器斷相保護(hù)短路保護(hù) 圖 29 電機拖動部分電路圖 元件及設(shè)備參數(shù)選擇 （ 1）交流接觸器參數(shù)選擇 本設(shè)計的電機所帶的負(fù)載較輕，故選用 CJ10 系列。其主觸點電流應(yīng)大于或等于負(fù)載電流，線圈額定電壓應(yīng)與控制回路電壓相等。其中，主觸點電流使用下述經(jīng)驗公式計算： 第 15 頁 Uek ? Uel eekek kUPII 310??? 式中 k 為經(jīng)驗 系數(shù)（取 ~） 。Ue 為電機額定電壓 (380KV)； Iek 為接觸器額定電流； Uek 為接觸器額定電壓； Pe 為電機的額定功率（ 10KW）； Uel 為線路額定電壓(380KW)； Ik 為接觸器主觸頭電流。 經(jīng)過計算可知 Ik 的值大約在 ~ 之間，故所選的交流接觸器參數(shù)如表 26所示。 表 26 所選的交流接觸器參數(shù) 型號 主觸點 輔助觸點 控制三相電機 的最大功率 額定電壓 額定電流 額定電壓 額定電流 CJ1020 380V 20A 交流 380V 5A 10KW （ 2）熔斷器參數(shù)選 擇 本設(shè)計熔斷器采用直接接入電路的方式，根據(jù)熔斷絲熔斷后兩端承受的實際電壓確定其額定電壓。 RL 系列常用作為電機過載和短路保護(hù)。所選熔斷器參數(shù)如表 17 所示。 表 27 所選的熔斷器參數(shù) 型號 額定電壓 額定電流 熔體額定電流 RL160 交流 380V 60A 20， 25， 30， 40， 50， 60 （ 3） 斷路器參數(shù)選擇 本設(shè)計中的水泵額定功率為 10KW，根據(jù)經(jīng)驗公式： Iset,t =k 2Sn 式中： Iset,t—— 斷路器瞬時脫扣器整定， Sn—— 電動機容量， k—— 經(jīng)驗系數(shù)，取~。可得 Iset,t 在 22A~30A之間。故具體元器件參數(shù)選擇表 28 所示。 表 28所選斷路器主要參數(shù)表 型號 EA9AN 小型斷路器 符合標(biāo)準(zhǔn) GB10963 / IEC 60898 額定電壓 230/400 V AC 額定電流 663 A 分?jǐn)嗄芰? 6 kA 脫鉤特性 C/D 第 16 頁 整體元器件清單 “弱電”部分元器件清單 其元器件清單如表 29所示。 表 29“弱電”部分元器件清單 序 號 元件名稱 型號 /參數(shù) 數(shù)量 備注 1 開關(guān) AX16112 5 無回復(fù)旋鈕式 2 電阻 43K 5 3 帶極性電容 220uF 1 4 電容 2 5 NPN 型三極管 2N2222A 2 6 電阻 1K 歐 1 7 電阻 10K 歐 6 8 LED 燈 — 2 綠色 9 二極管 1N4002 2 10 555 定時器 NE555 2 11 中間繼電器 JRX13F1 2 “強電”部分元器件清單 其元器件清單如表 210所示。 表 210“強電”部分元器件清單 序 號 元件名稱 型號參數(shù) 數(shù)量 備注 1 三相異步電機 △型連接 3 2 三相斷路器 EA9AN 1 小型繼電器 3 降壓變壓器 380V/220V 1 4 熔斷絲 RL160 8 5 交流接觸器 CJ1020 3 6 電流繼電器 JTX30F 3 第 17 頁 3 設(shè)計 總 結(jié) 結(jié)論 經(jīng)過理論分析和 Multisim 軟件仿真 的 驗證，本課程設(shè)計的結(jié)果基本實現(xiàn)了任務(wù)書的要求。 本設(shè)計方案的優(yōu)缺點 本設(shè)計采用 NE555 芯片對水 位的高低進(jìn)行檢測，并通過中間繼電器對電機進(jìn)行控制， 通過 Multisim 軟件仿真通過。 穩(wěn)定性高，對電機的短路、過載、斷相都采取了保護(hù)。同時，運用繼電器來 防止水位下降時候由于放水和注水的速度相差不大導(dǎo)致的電機的頻繁啟停給電機和電網(wǎng)帶來的不利影響。 目前市面上有許多功能完善的水位控制器，各自有各自的特點，但是其中利用NE555 芯片來實現(xiàn)的占大多數(shù) ，選用 NE555 來實現(xiàn)的控制電路的穩(wěn)定性都比較高，成本也較低，所以在市場上的競爭力也比較強。 以上所設(shè)計的電路能夠基本實現(xiàn)設(shè)計要求，水位低則加水，水位高則自動停止。電路安全系數(shù)較高，但是實用性欠佳，沒有嚴(yán)格考慮制作成本，為了達(dá)到任務(wù)要求，本系統(tǒng)設(shè)計時候采用的繼電器過多。導(dǎo)致整體成本升高， 而且 電路圖過于復(fù)雜而不利于理解和 改進(jìn)。 故 我認(rèn)為此類電子廠品 采用使用 PLC 電路實現(xiàn) 較為經(jīng)濟(jì) 。 心得體會 本課程設(shè)計從分析設(shè)計要求到一個 設(shè)計方案說明書的形成，一共 進(jìn)過了十幾次修改， 歷時兩周的時間。 設(shè)計 期初在方案確定時發(fā)覺該任務(wù)是比較容易實現(xiàn)的，但是隨著設(shè)計的深入，問題不斷出現(xiàn)。例如，是該采用什么元件作為電路的核心控制單元，如何實現(xiàn)弱點控制強電，如何確保水位監(jiān)測能夠準(zhǔn)確執(zhí)行，怎樣實現(xiàn)備用電機在主電機出現(xiàn)故障的時候啟動，而電機出現(xiàn)故障具體會有什么體現(xiàn)，怎樣針對某種故障設(shè)置監(jiān)測電路并且與控制電路相接等等問題。當(dāng)然，隨著自學(xué)的資料的增加，思路 越來越開闊，設(shè)計過程中遇到的各種問題也迎刃而解。而在深入思考和提出解決方案的同時，自己所學(xué)的知識也得到進(jìn)一步的深化，比如 555 芯片構(gòu)成觸發(fā)器的工作過程。而對于沒學(xué)過但卻是方案需要的知識，也通過自學(xué)和老師的指導(dǎo)下，有所掌 握。比如知道了斷路器一般都有脫扣器，可 以作為過流保護(hù) ； 繼電器和接觸器的原理，三相異步電機的保護(hù)等 。同時在 制作電路圖和仿真 的過程中也使得本專業(yè)的 常用 軟件（ Protel99se、 Multisim）的使用更加熟練 。最 重要的是這還讓我親 身感受到一個電子產(chǎn)品是如何從一個思維概念變成一個躍然紙上的一個方案 的過程 。 在整個設(shè)計過程中，最艱難的就是在解決 M2 電機在從水位 H4 下降到水位 H1 的過程中如何保持停機的問題，期初我和其他人一樣忽視了這個過程，而當(dāng)我使用Multisim仿真水位下降的過程時，發(fā)現(xiàn)了這個情況和我預(yù)期的不一樣，此時我開始思考這樣做 會 對電機會產(chǎn)生什么影響，通過多方面查找資料后得出大功率電機頻繁啟動第 18 頁 會導(dǎo)致電機燒毀等后果，于是我決定對原有方案進(jìn)行 修改 ，提出了幾個方案，并一一在 Multisim軟件中仿真驗證合理性，最終解決了這個問題。 雖然我盡最大努力 讓 設(shè)計方案 盡量完善 ，但由于時間倉促未能充分對設(shè)計的可 行性進(jìn)行進(jìn)一步驗證。此設(shè)計可能仍舊隱藏著一些缺陷。 希望以后能進(jìn)一步改進(jìn)。 第 19 頁 參考文獻(xiàn) [1] 康華光 .數(shù)字電子技術(shù) [M]. 北京：高等教育出版社 ： 215~220. [2] 袁任光 .電動機控制電路選用與 260 實例 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社： 73~150. [3] 崔國富 .低壓電器繼電器及其控制系統(tǒng) [M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 . [4] 程周 .電機拖動與電控技術(shù)（第二版） [M]. 北京：電子工業(yè)出版社： 130~135. 第 20 頁 附 錄 NE555 控制電路在 Multisim 中的 電路圖如圖附 1所示，水位 從 H1 上升到 H3 時的仿真結(jié)果如圖附 2 所示 ,其中該圖右下角有兩個虛擬的萬用表，左邊的數(shù)值代表 KA1 線圈 兩端電壓，右邊的數(shù)值時 KA2 線圈兩端電壓。顯然此時 M1 電機停機， M2 電機繼續(xù)運行。 圖附 1 NE555 控制電路的 Multisim 仿真電路圖圖附 2 水位從 H1 上升到 H3時的仿真結(jié)果