双电源互投互复控制设计..

课程设计说明书

系（部）：电子信息与电气工程系 专业：电气工程及其自动化  指导教师

一、概述

随着社会的发展，人们对供电可靠性的要求也越来越高，很多场合用两路电源来保证供电的可靠性，这就需要一种在两路电源之间进行可靠的切换，以保证稳定供电的装置，双电源互投互复控制系统就是为了满足这一要求而设计出来的系统。

双电源互投互复系统适用于交流50HZ、400V的两路电源（常用电源和备用电源或发电电源），当一路电源发生故障而进行电源之间的自动切换，以保证供电的安全性与可靠性。

通过对工厂电气控制设备电气控制系统的设计实践，使学生可以了解一般电气控制设计过程、设计要求、设计内容、设计方法，能根据生产机械的拖动要求及工艺需要进行电气控制设计并制定有关技术文件。培养学生综合运用已学知识解决实际工程技术问题的能力、查阅图书资料和各种工具书的能力、工程绘图能力、撰写技术报告和编制技术资料的能力，受到一次电气工程安装和调试方面的基本训练。

二、设计要求

对于两个小型供电网，每个电网都有自己的负荷（30KW）。当其中一个供电网供电中断时，可由另一供电网对所有负荷自动进行供电。这就是双电源互投互复控制电路所完成的功能。

1、应具备手动投入、退出功能，即能手动对两电源分别进行投入和退出进行控制。

2、应具备自动投入功能，即如果两点网均有电时，则两电网供电。当其中一个供电网供电中断时，可由另一供电网对所有负荷自动进行供电。当中断的电网供电恢复后，不要求自动切回至原电网供电。如果需要切换，接下对应的退出、投入按钮即可。

3、应具备电网供电指示功能

4、应具备自动保护功能，即当发生短路、过载、欠电压等故障时，能自动切断电路。

5、应对两电网供电可能出现的短路现象进行防范。

 三、设计思路

没有母联并列时，两个小型电网供电。1号电网给1号负荷供电，2号电网给2号负荷供电。要使当其中一个供电网供电中断时，另外一个供电网对所有负荷供电，则可以在1号和2号主负荷线之间安装一个母联接触器，通过控制母联接触器来控制两电网的互投互复

为了应对触电竞争现象的发生，可以适当的延时，可以使用延时继电器，但是多接一个中间继电器会更好些。而且电源恢复供电时，其负荷的解裂时序也不会出错。在控制电路里安装一个转换开关，就可以实现手动和自动的转换。至于主电路的保护可以使用含有过载和短路保护的空气开关，控制电路里使用熔断器。可以使用5个指示灯来指示各种工作状态。

四、电气元件选型

这次设计使用了交流接触器、中间继电器、断路器、熔断器、常开按钮、转换开关、旋转开关以及指示灯。

交流接触器：本次使用了两种不同型号接触器，根据主触头的额定电压与额定电流选择公式

                UKMN≥UN

                IKMN≥IN=PN／K×UN﹙K=1 ~1.4﹚

KM1和KM2选用主触头额定电压大于或等于UN =380v，额定电流大于或等于IN =158A的交流接触器，其控制功率应该大于PN=60kw。故选择的型号为CJX8-105，其额定电压大于380v，额定电流为170A，控制功率110kw。

KM3选用的交流接触器其控制功率为30kw ，额定电流为79A，选择型号为CJX8-65，其额定电流为65A，控制功率为40kw。

中间继电器：根据电气设计原理图，可知KA1和KA3都要使用2个常开和2个常闭触头，而KA2和KA4则只有使用1个常开触头就行了。如果选择2款不同的中间继电器，则会增加采购成本和维修成本。故只要选择一款就行了。根据其线圈工作的额定电压220AC，本次选择了JZ7-22中间继电器，其拥有2常开和2常闭触头。

断路器：此次断路器的选择除了满足额定电压和额定电流不小于电路的工作电压380V和电流158A外，其还应具有短路保护和过载保护。故此次选择了DZ20Y-225。

熔断器：本次熔断器是用在控制电路里面，而初步的估算控制电路的工作电流小于8A，根据熔体的额定电流选择公式

                IFUN≥﹙1.5 ~2.5﹚IN

可以选择RL1-15 ，其熔断电流额定值为15A，额定电压220AC

常开按钮：此次设计使用了2个启动按钮，其颜色为绿色的，根据其工作电压和电流选择了LA19-11。

转换开关：组合开关实现了手动和自动的转换，其共有3个档位，分别为自动档、停止档、手动档。故选择了HZ10-25/3 。

旋转开关：用于接通和断开电路，根据工作电流和电压选择了LW62A 。

指示灯：5个指示灯的工作电压都为220AC，其中HL1、HL3和HL5为绿色灯，表示启动或是接通状态。HL2和HL4为红色的灯，表示停止或是断开状态。

                       元件目录表

六、实验相关数据与图示

图6-1

图6-2

图6-3

图6-4

图6-5

七、使用说明和注意事项

注意事项：

1.先选择工作档位，再闭合断路器，才能启动电路。

2.在工作状态下，不要轻易断开断路器，防止触电。

3.在手动档工作状态下，当之前断电的母线恢复供电的过程中，应注意指示灯HL2或HL4的亮灭情况，来操作电路。

4.一般情况是当双电源开始供电的时，才合上用于手动控制的旋转开关SA3和SA4。

指示灯含义：

5.HL2亮表示1段母线有电，但没有向1段负荷供电。不亮表示1段母线停电。

6.HL1亮表示1段母线正在供电，不亮表示1段母线没有供电。

7.HL4亮表示2段母线有电，但没有向2段负荷供电。不亮表示2段母线停电。

8.HL3亮表示2段母线正在供电，不亮表示2段母线没有供电。

9.HL5亮表示正在母联，不亮表示母联断开。

工作过程：

在启动双电源系统时，先将主电路的断路器QF1和QF2，以及负荷母线上的断路器QF3合上。当正常工作后，将旋转开关SA3和SA4合上，为母联做好准备。（下面以1段供电母线为例，介绍双电源工作模式，此同样适合2段母线）

双电源互投互复系统通过转换开关SA1可以工作在手动状态和自动状态。当将转换开关SA1打到自动档时，如果1段供电母线来电，那么KA1线圈得电。KA1常闭触头断开，使得母联控制线路断开。而KA1常开触头闭合，导致KA2线圈得电，从而KA2常开触头闭合，使得KM1线圈得电，KM1主触头闭合，1段母线对1段负荷开始供电。

两电网供电时，母联接触器KM3 是断开的。当其中一个电网断电时，假如2段供电母线断电，则KM2主触头断开，即2段母线和2段负荷断开。而2号控制电路也断电，故KA3线圈失电，导致KA3常闭开关闭合，从而接通了母联控制电路，使得KM3线圈得电，故母联接触器主触头闭合，从而1段供电母线也开始向2段负荷供电。

当2段供电母线来电时，此时KA3线圈重新得电，使得母联控制线路断开，从而1号电网停止对2段负荷供电。而2段母线重新和2段负荷接通供电。

当将转换开关SA1打到手动档时，按下启动按钮SB1 ，则启动了1段供电母线供电（其他地方和自动时一样）。若要断开供电，只要将SA1打到停止档即可。

八、设计心得

    通过这次课程设计，使我对电气控制的认识更加深刻，尤其是对双电源互投互复控制系统的设计，在这次设计中我清楚的认识到，学的知识更重要的是应用于实际，而且很多东西只有在实际运用中才能学习到，比如说设计时我们不仅仅是要达到预计的功能，还要考虑设计的实用经济性，维修的便利性等许多方面，这对于我们的成长是巨大的，因为出去工作时，这些东西我们都是要考虑到并且实现的，而不是简单的设计主要框架。

通过这次的实习，我对自己的专业有了更为详尽而深刻的了解，也是对这几年大学里所学知识的巩固与运用。从这次实习中，我体会到了实际的工作与书本上的知识是有一定距离的，并且需要进一步的再学习。在这次会计实习中，我可谓受益非浅。此次实习，不仅培养了我的实际动手能力，增加了实际的操作经验，缩短了抽象的课本知识与实际工作的距离，对实际的工作的有了一个新的开始，为我们以后进一步走向社会打下坚实的基础。

九、参考资料

    1.电气CAD工程实践技术/付家才 主编 —北京：化学工业出版社，2006.12

2.工厂电气控制电路实例详解/黄北刚 主编.—北京：化学工业出版社，2007.3

3.工厂电气控制技术/方承远 主编—北京：机械工业出版社，2000.7

4.常用低压电器原理及其控制技术/王仁祥 主编—北京：机械工业出版社，2001.9

5.电气控制与PLC/熊幸明 主编—北京：机械工业出版社，2011.1