配电柜的设计与制作

赣州技师学院自动化系06高级电气毕业设计论文PAGEPAGE1PAGE1赣州技师学院自动化系高级生毕业设计（论文）题目：配电柜的设计与制作学院：赣州技师学院专业：电气工程班级：06高级电气学生：学号：指导教师姓名：李名萃职称：技师指导教师姓名：张俊华职称：助理讲师目录一、设计任务书………1二、开题报告…………2三、摘要、关键词……………………4四、正文………………51、前言………………52、控制对象的调查…………………63、负荷计算…………84、配电柜设计思想…………………125、配电柜的结构图…………………136、配电柜面板布置图………………147、元件摆放图………158、配电柜电路设计图………………17五、低压电器、及导线的选择………20六、配电柜的安装步骤………………23七、参考文献…………24八、致谢………………24指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日教学副主任签字：年月日赣州技师学院自动化系高级生毕业设计（论文）开题报告（综述）自动化系电气工程专业06级（08届）06高级电气班学生题目：配电柜的设计与制作本课题来源及研究现状学校数控车间引进一批先进的机加工设备，车间也进行搬迁，刚好车间线路要进行改造，车间的配电柜有不够的情况下，以《配电柜的设计与制作》作为毕业设计课题是两全齐美的事情。通过对车间线路的了解总共所有的机床有44台设备，还有一个车间的网络室。经过对车间的调查和研究得出了准确的负荷数据后才动手设计。通过毕业设计更好地把理论联系实际，提高学生的实操技能水平，取得非常好的教学效果。本课题研究目标、内容、方法和手段学习内容1、机加工车间的实际调查及车间负荷计算。2、配电柜的控制方案的设计。3、一台机床额定电流的计算及低压电器的选择。4、配电柜电路的设计及绘图及电路的工作原理。5、学会列材料清单。6、技能训练配电柜的安装学会低压电器的摆放及固定。学会根据电路的原理图设计布线图，并掌握安装工艺要求。学会断路器、空气开关、交流接触器的容量选择。学会电工工具及压线钳的使用。进一步培养学生遵守劳动纪律、安全文明生产的习惯，树立安全第一的意识。学习方法小组讨论安装的计划与评价小组分工、共同安装小组评价与分析设计（论文）提纲及进度安排第一周：写好开题报告、摘要、关键词、正文第二周：写好正文的控制对象的调查、车间负荷计算、配电柜的控制方案第三周：设计配电柜的结构图及控制面板的布置图及电源柜的主电路图、动力柜的电路图并用A4图纸画好第四周：上机打好电子文档，并用CAD绘好部分电路图及结构图，并上交论文主要参考文献和书目：指导教师审核意见：教研室主任签字：年月日三、摘要：随着工业技术的发展，在低压供电系统中启用配电柜越来越多，特别是在机加工车间线路里采用集中控制线路的原则，更加需要配电柜。配电柜的设计是否合理关系到整个车间的设备的安全、可靠的运行。配电柜在机加工车间里起到分配电能、及控制设备电源的作用，配电柜的设计与制作首先考虑的是控制对象的负荷功率的大小，根据负荷的大小才能正确地选用低压电器。考虑到车间负荷较大常采用两种配电柜，一种是电源柜，另一种是动力柜，电源柜起到分配电源的作用，动力柜起到控制设备电源作用，根据实际需要，这次毕业设计要设计一个电源柜和两个动力柜，我们的设计思想是安全、可靠、经济、美观、维修方便。关键词：配电柜、负荷计算、低压电器的选择、电路设计四、正文1、前言：配电柜的设计首先要考虑的是机加工车间的设备功率及负荷的大小，对我们后面负荷计算及低压电器的选择及电路的设计起到非常重要的作用。2、控制对象的调查：、有效行程：X≥800mmY≥500mmZ≥工作台尺寸≥425mm*950mm最大承载重量：≥500kg主轴转速:≥7.5/11kw主轴转速≥8000rpm刀库容量≥24把(刀臂式刀库)换刀时间≤4sec快速进给X≥18m/minY≥18m/minZ≥15m/min工作台至地面距离:≤900mm主轴鼻端至工作台面距离:100-605mm主轴鼻端至立柱轨面距离:≥510mm工作台中心至立柱轨面距离:255mmT型槽(宽X槽数X间距):18mm×3×100mm最大刀具直径:≥ç150mm最大刀具直径:ç80mm最大刀具长度:≥250mm最大刀具重量:7kgs切削进给率:1-10000mm/min机床重量:≥4850kg定位精度(全程):≤0.025mm重复定位精度:≤0.015mm数控系统配置及主要要求:数控系统不低fanucoiｍｃＸ／Ｙ／Ｚ轴交流伺服驱动半闭环控制，三轴联动带自动排屑系统，气枪，水枪．精度执标准：ＪＢ／Ｔ８３２９．１－１９９９备注：以上设备中至少包括一台四轴联动的加工中心．立式或卧式数控铣床（４台）：技术参数：１．有效行程：Ｘ≥８００ｍｍＹ≥５００ｍｍＺ≥５０５ｍ２．工作台尺寸：４２５ｍｍ＊９５０ｍｍ３．最大承载重量：≥５００ｋｇ４．主轴功率：≥７．５／１１ｋｗ５．主轴转速：≥８００ｒｐｍ６．快速进给：Ｘ≥１８ｍ／ｍｉｎＹ≥１８ｍ／ｍｉｎＺ≥１５ｍ／ｍｉｎ７．切削进给率：１－１００００mm／８．定位精度（全程）：0.04mm９．重复定位粗度：0.02mm数控系统配置及主要求：数控系统不低：FanucoimeX/Y/Z轴交流伺服驱动半闭环控制三轴联动带自动排屑系统，气枪，水枪精度执行标准：JB/T8329、1-1999全功能数控车床（1台）技术参数：床身上最大回转直径：≥400mm最大工件长度：400mm主轴率：≥7.5KW定位精度(全程):Z:0.020mmX:0.016mm重复定位精度:Z:0.008mmX:0.007mmX/Z轴交流伺服电机:≥6NM/≥7.5NM主轴伺服控制:45-8000rpm刀具数:不少于12把精度执行标准:GB/T16462-1996数控系统配置及主要要求:数控系统不抵FanucOiTX/Z轴交流伺服驱动半闭环控制带自动排屑系统气枪,水枪.数控车床(32台)1.最大回转直径:≥360mm2.X/Z轴行程:≥180mm≥600mm 3.主轴功率:≥3.7KW4.定位精度(全程):Z:0.04mmX:0.03mm5.重复定位精度:Z:0.016mmX:0.012mm6.主轴变频调速:≥2000rpm数控系统配置及主要要求:数控系统不低GSK980TDX/Z轴交流伺服驱动半闭环控制精度执行标准:JB/T8324.1-96电脑64台空调2台3、机加工车间负荷计算：按需要系数法确定负荷计算1.3.1需用系数法计算负荷的有关公式A.确定用电设备组或用电单位计算负荷的公式:a.有功计算负荷(KW)=；式中，为用电设备组或用电单位的需要系数；为用电设备组或用电单位的总设备容量；b.无功计算负荷Kvar式中，为设备铭牌给定功率因数角用电设备组或用电单位功率因数角的正切值c.视在计算负荷(KV·A)d.计算电流(A)式中为用电设备组或用电单位供电电压额定值(KV)B.确定多组用电设备组或多个用电单位总计算负荷的公式:a.有功计算负荷(KW)=式中，为各组的计算负荷(KW)；为有功负荷同时系数，由设备组计算车间配电干线负荷时可取=0.85～0.95，由设备组直接计算变电所低压母线总负荷时可取=0.8～0.9。b.无功计算负荷Kvar式中，为各组无功计算负荷(Kvar)；为无功负荷同时系数,由设备组计算车间配电干线负荷时可取=0.9～0.97，由设备组直接计算变电所低压母线总负荷时可取=0.85～0.95。c.视在计算负荷(KV·A)d.计算电流(A)式中为用电设备电压额定值(KV)名称公式备注用电设备组的容量—设备的额定容量－设备组的同时系数－设备组的负荷系数－设备组的平均效率－配电线路的平均效率－对应用电设备组的正切值 －用电设备组的平均功率因数－用电设备组的额定电压以上参数由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取。用电设备组有功计算负荷需要系数无功计算负荷视在计算负荷计算电流有功负荷的同时系数无功负荷的同时系数总的有功计算负荷总的无功计算负荷总的视在计算负荷4、配电柜的设计方案5、配电柜的结构图6、配电柜的面板控制图；8、电源柜电路图9、动力柜电路图（1）、动力柜主电路（2）、控制电路图五1．额定电压：铭牌额定电压是指主触点上的额定电压，通常用的电压等级为直流接触器：220V，440V，660V交流接触器：220V，380V，500V如某负载是380V的三相感应电动机，则应选用380V的交流接触器．2．额定电流：铭牌额定电流是指主触点的额定电流．通常用的电流等级为：直流接触器：25，40，60，100，150，250，400，600A交流接触器：5，10，20，40，60，100，150，250，400，600A上述电流是指接触器安装在敞开式控制屏上，触点工作不超过额定温升，负载为间断—长期工作制时的电流值．若超过8小时，必须空载开闭三次以上，以消除表面氧化膜．如果上述条件改变，就要做相应修正起电流值，具体如下：当接触器安装在箱柜内，由于冷却条件差，电流要降低10~20%使用当接触器工作于长期工作制，而且通电持续率不超过40%；敞开安装，电流允许提高10~25%；箱柜安装，允许提高5~10%3．线圈的额定电压：通常的电压等级为直流线圈：24，48，220，440V交流线圈：36，127，220，380V（选择时一般交流对交流，直流对直流，但交流负载频繁动作时可采用直流吸引线圈的接触器；直流接触器断开时产生的过电压高达10~20倍，故不宜采用高电压等级，电压太低，接通线圈用的继电器或接触器的联锁触点不可靠）4．操作频率：指每小时接通的次数，交流接触器最高为600次/h，直流接触器可达1200次/h．5．辅助触头的工作电流：辅助触头(或称辅助开关)的微动开关，它有两个电流参数，一是约定发热电流，一是工作电流．工作电流有多种，而约定发热电源只有一个．约定发热电流的定义：GB/T2900.18对约定发热电源电流的定义是：“在规定条件下实验时，开关电器在8h工作制下，各部件的温升不超过极限值时所能承载的最大电流．”工作电流：由它所控制的电磁铁在闭合状态下的负载功能来决定．辅助触头的工作电流的确定：GN14048.5-93《低压开关设备和控制设备控制电路电器和开关元件第一部分机电式控制电路电器》的附录C“某些使用类别的辅助触头名义额定值举例”中，列出目前使用较多的AC-15和DC-13的动作电流，AC-15类别中，辅助触头的Ith=2.5A时，控制电磁铁闭合状态下的功率(容量)为180VA；Ith=5A，控制功率为360VA，Ith=10A，控制功率为720VA；DC-13(直流)Ith=1A，控制功率为28W，Ith=2.5A，控制功率为69W，Ith=5A，控制功率为138W，Ith=10A，控制功率为275W．根据所控制的电磁铁负载功率，和微动开关(辅助触头)的电压值，就可算出它的工作电流，例如Ith=3A，可参照Ith=2.5A的控制功率，为AC-15时，控制功率为180VA(符合AC-15用于控制大于72VA的交流电磁铁负载的规定)，180VA/380V=0.47A，180VA/220V=0.81A，就是辅助触头在380V和220V电压下的动作电流Ie；再如DC-13(控制直流电磁铁)，Ith=2.5A，控制电磁铁的容量(功率)为69W，69W/220V=0.31A，69W/110V=0.63A，就是辅助触头在220V和110V下的工作电流，确定辅助触头的工作电流是很重要的，因为辅助触头的通电操作性能实验，非正常接通与分断能力实验都与Ie的数值有关的Ie取大或取小都不符合产品的要求．几点补充经验与参考：（1）持续运行的设备，接触器按67-75%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是67-75A以下的设备.（2）间断运行的设备.接触器按80%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是80A以下的设备.（3）反复短时工作的设备.接触器按116-120%算.即100A的交流接触器，只能控制最大额定电流是116-120A以下的设备.还要考虑工作环境和接触器的结构形式.这是老国标规定.新国标规定我还没见过.应该出入不大.（4）电器的四种工作制：a．八小时工作制当电器的电流回路通过一个稳定电流时，其通电时间足以达到热平衡，但超过8小时必须断开电路．b．长期工作制当电器的电流回路通过一个稳定电流时，其通电时间超过8小时也不断开电路．长期工作制又叫不间断工作制．c．短期工作制在电器的电流回路中，通电的时间与断开的时间互相交替，通电的时间比断开的时间短的工作制，并且通电的时间不足以使电器达到热平衡，而两次通电时间足以使电器温度恢复到环境温度．d．反复短时工作制在电器的电流回路中，通电的时间与断开的时间循环交替，并且有一定的比值．由于工作周期很短，所以电器达不到热平衡．反复短时工作制又叫断续周期工作制．一、熔断器的选择原则１）根据使用条件确定熔断器的类型。２）选择熔断器的规格时，应首先选定熔体的规格，然后再根据熔体去选择熔断器的规格。３）熔断器的保护特性应与被保护对象的过载特性有良好的配合。４）在配电系统中，各级熔断器应相互匹配，一般上一级熔体的额定电流要比下一级熔体的额定电流大２～３倍。５）对于保护电动机的熔断器，应注意电动机起动电流的影响，熔断器一般只作为电动机的短路保护，过载保护应采用热继电器。６）熔断器的额定电流应不小于熔体的额定电流；额定分断能力应大于电路中可能出现的最大短路电流。二、熔断器类型的选择熔断器主要根据负载的情况和电路断路电流的大小来选择类型。例如，对于容量较小的照明线路或调动机的保护，宜采用ＲＣ１Ａ系列插入式熔断器或ＲＭ１０系列无填料密闭管式熔断器；对于短路电流较大的电路或有易燃气体的场合，宜采用具有高分断能力ＲＬ系列螺旋式熔断器或ＲＴ（包括ＮＴ）系列有填料封闭管式熔断器；对于保护硅整流器件及晶闸管的场合，应采用快速熔断器。二、熔断器的选择1．应按使用环境来确定所选熔断器的类型和熔体(丝)的类别。2．对于以照明等电阻负载为主线路，可按线路总负载正常工作电流Ic选择。熔断器熔体的额定电流，If=Ic：；式中，If为熔体(丝)的额定电流(A)。3．对于以电动机等电感性负载为主线路，由于电动机启动时较大启动电流Ist，因此为保证在电动机启动时熔丝不会熔断，而在运行时又能对短路故障起到保护作用，应分以下几种方式选择。(1)单台电动机熔断器的选择If≥(1～1.2)IN；式中IN为电动机的额定电流(A)，熔体(丝)为铅锡合金熔体(丝)。If=Ist/a;式中Ist为电动机启动电流(A)，a为计算系数(见表6所示)，熔体(丝)为铜、银、锌等。启动电流Ist在全电压启动时约为电动机额定电流的6-7倍。(2)多台电动机共同一套熔断器来保护不同时启动的数台电动机时，熔断器熔体(丝)额定电流按公式计算选择：其他几台电动机额定电流：式中Ist·max/a为最大一台电动机启动电流，a为计算系数。(3)电动机轻载还是重载启动。启动频率大小。对计算系数a选取有一定影响，一般原则轻载启动，a选取相对大。重载启动。a选取相对小。启动频繁的电动机a选取相对小，反之选取相对大。(4)生产现场，为计算方便，也可按以下经验公式快速计算熔体(丝)的额定电流。对于启动次数相对较少或启动时间较短的轻载电路：If=Ist/(2.5~3)(A).对于启动次数相对繁重或启动时间较长的重载电路：If=Ist/(1.6~2)(A).4．用于变流装置等电路中，快速熔断器的熔体电流选择要按变流容量来考虑。变流装置中可控硅管额定电流<200A时可按公式选取：If=1.57Iaun；式中Iaun为可控硅管额定电流(平均值)A。5．选择熔断器及熔断体时，还须考虑动作选择性的配合。一般原则是：上一级熔断器熔体额定电流大于下一级额定电流，以防止越级跳闸或保护拒动的发生。6．熔断器的额定电压应大于线路的额定电压。熔断器用于直流电路中时，应考虑重新确定其额定电压或降低电压等级来使用。最好选择专用直流熔断器。7．选择熔断器其最大分断电流应大于线路中可能出现的峰值短路电流有效值。三、熔断器的使用1．更换安装熔断器、熔体要在设备停止工作、断开上一级开关后停电进行。如果上一级开关无法断开，需带电更换，一定要按操作规程，在有人监护状况下进行。2．严格执行施工工艺，更换过程中不得损坏熔体(丝)。熔体(丝)和触刀、触刀插头一定要接触牢固紧密、有弹性。与熔体(丝)连接的所有边线接头要连接牢固、紧密、无松动、截面符合规定。3．所有管式熔断器必须垂直安装．熔断器管损坏不能用其他绝缘管代替．也不能在管上打孔，以防发生灭弧困难．发生事故。有填料式熔断器熔断后，应换用新的。一般不允许自行更换内部熔体修复使用。内部填料流失要及时补充，严禁无填料使用。4．熔断器更换熔体时，要先清除内部熔渣。5．熔断器应安装在通风良好的场所，避免安装在高温、灰尘大的场所，且要定期检查，清扫灰垢。选择导线的建议：（i）一般使用铜线。而铁或镍铬合金线仅在某些实验中作为被研究的样品，或者是接入部分线路中作为电阻，决不能作为连接线路用的导线；（ii）如果导线的电阻无关紧要，可以使用纱包铜线──例如规格为24＃（直径为0．5588mm）的纱包线。实际上用作导线的裸铜线的安全电流比参数表中的导线的安全电流大很多倍。因此，24＃铜线的负载能力，实际上完全适合于本书所述的全部实验工作；（iii）在保证正常工作的前提下，如果希望导线的电阻尽可能小──例如在惠斯登电桥线路中接入标准电阻──最好用铜片或多股纱包铜线。接线应尽可能短，若使用粗铜线要注意不要碰动它们，因为它们好像是套在接线柱上的扳手，碰动它们会松动接线点；（iV）记住24＃铜线的电阻率约为0．07Ω／m；（V）为了消除通电导线的磁效应，应当使用多股花线，或者多股绝缘导线绞在一起。电流互感器二次导线的选择与改造电能计量综合误差的计算是供电部门标准计量的重要组成部分，综合误差的大小直接关系到供需双方的工作效益和经济效益。在综合误差中，由于电流互感器二次回路配置不当，特别是导线截面选择不当，造成误差是不容忽视的。规程规定，电流互感器二次回路导线截面不得小于2．5mm2。在实际应用中，设计者往往就选择2．5mm2导线，而不是通过计算，考虑到负载的大小、号线的长度。据我们调查：有不少35kV及l10kV变电所（特别是老式变电所），计量用电流互感器二次回路导线来回长度达几十米甚至上百米，导线截面细，所接仪器仪表也较多，这样造成互感器负载过大，准确度等级下降，严重影响计量的准确性。按国家标准规定，一般测量用电流、电压互感器二次负荷S必须在额定二次负荷Se和下限负荷范围内，即0．25S≤S≤Se。根据这一要求，为了进一步加强计量管理，保证计量装置的准确性，我局对所属各变电所电流互感器二次回路负载进行测量，凡不符合规程要求的，我们都逐步采取了整改措施。1．合理选择和调整电能表屏和互感器的安放位置。考虑电缆沟的正确定向尽量减少二次回路导线的长度。2．计量用电流互感器或电流互感器计量侧尽量不接其他仪表仪器，诸如指示仪表、变送器等皆装在其它互感器保护则，3．根据负荷大小选择导线截面，确保负荷在容许范围内。4．二次导线一律选用铜线，因为铜线电阻小，强度大，不易氧化。同时尽量减少接点，接点处不仅有接触电阻，而且如果出现锈蚀等现象会严重影响计量。电源配电箱材料清单（共1台）名称型号规格单位数量单价（元）金额（元）备注配电箱箱体仿BDL台115001500包括安装条自动空气开关DZ201/630台1710710自动空气开关DZ202/400台44951980自动空气开关DZ201/225台1285285电流互感器LMZJ1—600/5只338114电流表59L1—600/5只32163电压表59L1—450V只12121电压换相开关LM5—3只1