贛州技師學院自動化系06高級電氣畢業設計論文贛州技師學院自動化系高 級 生 畢 業 設 計（論文）題目：配電柜的設計與制作學院：贛州技師學院專業：電氣工程班級：06高級電氣學生：學號：指導教師姓名：李名萃 職稱：技師指導教師姓名：張俊華 職稱：助理講師目 錄一、設計任務書1二、開題報告2三、摘要、關鍵詞4四、正文51、前言52、控制對象的調查63、負荷計算84、配電柜設計思想125、配電柜的結構圖136、配電柜面板布置圖147、元件擺放圖158、配電柜電路設計圖17五、低壓電器、及導線的選擇20六、配電柜的安裝步驟23七、參考文獻24八、致謝24贛 州 技 師 學 院 自 動 化 系高 級 生 畢 業 設 計（論文）任務書自動化系 電氣工程專業 06級（08屆） 06高級電氣班 學生題目：配電柜的設計與制作原始依據（包括設計（論文）的工作基礎、研究條件、應用環境、工作目的等）06高級電氣工程專業兩年來已經學習了電工基礎、電工儀表、工廠供配電、 工廠電氣控制技術等專業基礎及專業課程，還進行了維修電工技能培訓，及實驗訓練，在此之前具有一定的理論基礎及實操動手能力，根據學校教學大綱要求，高級班在最后一個學期要進行畢業設計，對前面所學的專業知識進行總結及應用，并起到鞏固知識、使所學的知識得到充分的利用與升華。恰好學校數控車間引進一批先進的機加工設備，車間也進行搬遷，剛好車間線路要進行改造，車間的配電柜有不夠的情況下，以配電柜的設計與制作作為畢業設計課題是兩全齊美的事情。通過畢業設計更好地把理論聯系實際，提高學生的實操技能水平，取得非常好的教學效果。主要內容和要求：（包括設計（研究）內容、主要指標與技術參數，并根據課題性質對學生提出具體要求）：1、學會實際調查控制對象，并記錄相關的負荷數據。2、掌握需要系數法計算機加工車間的負荷計算、確定負荷電流。3、會通過計算結果來設計控制方案。4、能按照實際的要求來選擇低壓電器、斷路器及空氣開關的型號及規格。5、懂得按照國家要求如何進行合理布線和安裝。6、根據單臺的負荷要求正確選擇導線的型號及規格。7、養成遵守勞動紀律，遵守安全操作規程和文明生產的習慣，培養實事求是的科學態度和刻苦鉆研，吃苦耐勞的工作作風。日程安排：第一階段：配電柜的設計與安裝第1周：28學時1、全班分為四大組，但第一周為共同設計。2、了解設計要求，合理進行負荷計算。3、配電柜箱體的設計、配電柜電路的設計4、根據負荷要求合理地選擇低壓電器的型號、規格、數量并列出材料清單。5、繪出配電柜箱體結構圖、配電柜電路圖。6、配電柜面板的設計、內部低壓電器的擺放及接線圖的繪制。7、合理地驗證設計方案，并在指導教師指導下統一思想、最后確定方案。第2、3周：56學時 分為四大組第一組：電源配電柜的安裝1、 根據設計方案，確定低壓電器的擺放位置，做到合理擺放、安全可靠、對稱、美觀。2、 進行低壓電器的定位，包括鉆空、固定、安裝。3、 要合理選擇導線面積，嚴格按照接線圖來布線，確保線美觀。4、接線時，特別注意線頭的接線質量，主線安裝時一定要利用接線耳，確保接觸良好。第二、三、四組：動力配電柜的安裝1、根據設計方案，確定低壓電器的擺放位置，做到合理擺放、安全可靠、對稱、美觀。2、進行低壓電器的定位，包括鉆空、固定、安裝。3、安裝時一定要先接控制電路后接主電路。4、布線時切記標上號碼管。第4周：28學時 分為四大組1、檢查安裝電路是否有錯誤，并用儀表詳細檢查。2、在指導教師檢查無誤情況下再進行通電試驗。3、如發現有異常現象應立即停止試驗第58周：112學時 寫論文主要參考文獻和書目：指導教師簽字： 年 月 日教研室主任簽字： 年 月 日教學副主任簽字： 年 月 日贛 州 技 師 學 院 自 動 化 系高級生畢業設計（論文）開題報告（綜述）自動化系 電氣工程專業 06級（08屆） 06高級電氣班 學生題目：配電柜的設計與制作本課題來源及研究現狀學校數控車間引進一批先進的機加工設備，車間也進行搬遷，剛好車間線路要進行改造，車間的配電柜有不夠的情況下，以配電柜的設計與制作作為畢業設計課題是兩全齊美的事情。通過對車間線路的了解總共所有的機床有44臺設備，還有一個車間的網絡室。經過對車間的調查和研究得出了準確的負荷數據后才動手設計。通過畢業設計更好地把理論聯系實際，提高學生的實操技能水平，取得非常好的教學效果。本課題研究目標、內容、方法和手段學習內容1、機加工車間的實際調查及車間負荷計算。2、配電柜的控制方案的設計。3、一臺機床額定電流的計算及低壓電器的選擇。4、配電柜電路的設計及繪圖及電路的工作原理。5、學會列材料清單。6、技能訓練配電柜的安裝學會低壓電器的擺放及固定。學會根據電路的原理圖設計布線圖，并掌握安裝工藝要求。學會斷路器、空氣開關、交流接觸器的容量選擇。學會電工工具及壓線鉗的使用。進一步培養學生遵守勞動紀律、安全文明生產的習慣，樹立安全第一的意識。學習方法小組討論安裝的計劃與評價小組分工、共同安裝小組評價與分析設計（論文）提綱及進度安排第一周：寫好開題報告、摘要、關鍵詞、正文第二周：寫好正文的控制對象的調查、車間負荷計算、配電柜的控制方案第三周：設計配電柜的結構圖及控制面板的布置圖及電源柜的主電路圖、動力柜的電路圖并用A4圖紙畫好第四周：上機打好電子文檔，并用CAD繪好部分電路圖及結構圖，并上交論文主要參考文獻和書目：指導教師審核意見： 教研室主任簽字： 年 月 日三、摘要：隨著工業技術的發展，在低壓供電系統中啟用配電柜越來越多，特別是在機加工車間線路里采用集中控制線路的原則，更加需要配電柜。配電柜的設計是否合理關系到整個車間的設備的安全、可靠的運行。配電柜在機加工車間里起到分配電能、及控制設備電源的作用，配電柜的設計與制作首先考慮的是控制對象的負荷功率的大小，根據負荷的大小才能正確地選用低壓電器。考慮到車間負荷較大常采用兩種配電柜，一種是電源柜，另一種是動力柜，電源柜起到分配電源的作用，動力柜起到控制設備電源作用，根據實際需要，這次畢業設計要設計一個電源柜和兩個動力柜，我們的設計思想是安全、可靠、經濟、美觀、維修方便。關鍵詞：配電柜、負荷計算、低壓電器的選擇、電路設計四、正文1、前言：配電柜的設計首先要考慮的是機加工車間的設備功率及負荷的大小，對我們后面負荷計算及低壓電器的選擇及電路的設計起到非常重要的作用。2、控制對象的調查：1) 、有效行程：X800mm Y500mm Z505mm2) 工作臺尺寸 425mm*950mm3) 最大承載重量：500kg4) 主軸轉速: 7.5/11kw5) 主軸轉速 8000rpm6) 刀庫容量 24把(刀臂式刀庫)7) 換刀時間 4sec8) 快速進給 X18m/min Y18m/min Z15m/min9) 工作臺至地面距離: 900mm10) 主軸鼻端至工作臺面距離: 100-605mm11) 主軸鼻端至立柱軌面距離: 510mm12) 工作臺中心至立柱軌面距離: 255mm-755mm13) T型槽(寬X槽數X間距): 18mm3100mm14) 最大刀具直徑: 150mm15) 最大刀具直徑: 80mm16) 最大刀具長度: 250mm17) 最大刀具重量: 7kgs18) 切削進給率: 1-10000mm/min19) 機床重量: 4850kg20) 定位精度(全程): 0.025mm21) 重復定位精度: 0.015mm22) 數控系統配置及主要要求:23) 數控系統不低 fanuc oi24) 軸交流伺服驅動25) 半閉環控制，三軸聯動26) 帶自動排屑系統，氣槍，水槍27) 精度執標準：a) 28) 備注：以上設備中至少包括一臺四軸聯動的加工中心立式或臥式數控銑床（臺）：技術參數：有效行程：工作臺尺寸：最大承載重量：主軸功率：主軸轉速：快速進給：切削進給率：mmmin定位精度（全程）：0.04mm重復定位粗度：0.02mm數控系統配置及主要求： 數控系統不低：Fanuc oi me X/Y/Z軸交流伺服驅動 半閉環控制三軸聯動 帶自動排屑系統，氣槍，水槍精度執行標準：JB/T 8329、1-1999全功能數控車床（1臺）技術參數：床身上最大回轉直徑：400mm 最大工件長度： 400mm-500mm 主軸率： 7.5KW 定位精度(全程): Z:0.020mm X:0.016mm 重復定位精度: Z:0.008mm X:0.007mmX/Z軸交流伺服電機: 6NM/7.5NM主軸伺服控制: 45-8000rpm刀具數: 不少于12把精度執行標準: GB/T 16462-1996數控系統配置及主要要求:1. 數控系統不抵Fanuc Oi T2. X/Z軸交流伺服驅動3. 半閉環控制4. 帶自動排屑系統氣槍,水槍.數控車床(32臺)1.最大回轉直徑: 360mm2.X/Z軸行程: 180mm600mm3.主軸功率: 3.7KW4.定位精度(全程): Z:0.04mm X:0.03mm5.重復定位精度: Z:0.016mm X:0.012mm6.主軸變頻調速: 2000rpm數控系統配置及主要要求:1. 數控系統不低GSK980TD2. X/Z軸交流伺服驅動3. 半閉環控制精度執行標準:JB/T 8324.1-96電腦64臺 空調2臺3、機加工車間負荷計算：按需要系數法確定負荷計算1.3.1 需用系數法計算負荷的有關公式A. 確定用電設備組或用電單位計算負荷的公式:a. 有功計算負荷 (KW) =；式中，為用電設備組或用電單位的需要系數；為用電設備組或用電單位的總設備容量；b. 無功計算負荷 Kvar 式中，為設備銘牌給定功率因數角用電設備組或用電單位功率因數角的正切值c. 視在計算負荷(KVA) d. 計算電流(A) 式中為用電設備組或用電單位供電電壓額定值(KV)B. 確定多組用電設備組或多個用電單位總計算負荷的公式:a. 有功計算負荷 (KW) = 式中，為各組的計算負荷(KW)；為有功負荷同時系數，由設備組計算車間配電干線負荷時可取=0.850.95，由設備組直接計算變電所低壓母線總負荷時可取=0.80.9。b. 無功計算負荷 Kvar 式中，為各組無功計算負荷(Kvar)；為無功負荷同時系數,由設備組計算車間配電干線負荷時可取=0.90.97，由設備組直接計算變電所低壓母線總負荷時可取=0.850.95 。 c. 視在計算負荷(KVA) d. 計算電流(A) 式中為用電設備電壓額定值(KV) 名稱公式備注用電設備組的容量設備的額定容量設備組的同時系數設備組的負荷系數設備組的平均效率配電線路的平均效率對應用電設備組的正切值用電設備組的平均功率因數用電設備組的額定電壓以上參數由用電設備組計算負荷直接相加來計算時取。用電設備組有功計算負荷需要系數 無功計算負荷視在計算負荷計算電流有功負荷的同時系數無功負荷的同時系數總的有功計算負荷總的無功計算負荷總的視在計算負荷4、配電柜的設計方案5、配電柜的結構圖6、配電柜的面板控制圖；8、電源柜電路圖9、動力柜電路圖（1）、動力柜主電路（2）、控制電路圖五1額定電壓：銘牌額定電壓是指主觸點上的額定電壓，通常用的電壓等級為 直流接觸器：220V，440V，660V 交流接觸器：220V，380V，500V 如某負載是380V的三相感應電動機，則應選用380V的交流接觸器 2額定電流：銘牌額定電流是指主觸點的額定電流通常用的電流等級為： 直流接觸器：25，40，60，100，150，250，400，600A 交流接觸器：5，10，20，40，60，100，150，250，400，600A 上述電流是指接觸器安裝在敞開式控制屏上，觸點工作不超過額定溫升，負載為間斷長期工作制時的電流值若超過8小時，必須空載開閉三次以上，以消除表面氧化膜如果上述條件改變，就要做相應修正起電流值，具體如下： 當接觸器安裝在箱柜內，由于冷卻條件差，電流要降低1020%使用 當接觸器工作于長期工作制，而且通電持續率不超過40%；敞開安裝，電流允許提高1025%；箱柜安裝，允許提高510% 3線圈的額定電壓：通常的電壓等級為 直流線圈：24，48，220，440V 交流線圈：36，127，220，380V （選擇時一般交流對交流，直流對直流，但交流負載頻繁動作時可采用直流吸引線圈的接觸器；直流接觸器斷開時產生的過電壓高達1020倍，故不宜采用高電壓等級，電壓太低，接通線圈用的繼電器或接觸器的聯鎖觸點不可靠） 4操作頻率：指每小時接通的次數，交流接觸器最高為600次/h，直流接觸器可達1200次/h 5輔助觸頭的工作電流：輔助觸頭(或稱輔助開關)的微動開關，它有兩個電流參數，一是約定發熱電流，一是工作電流工作電流有多種，而約定發熱電源只有一個 約定發熱電流的定義：GB/T2900.18對約定發熱電源電流的定義是：“在規定條件下實驗時，開關電器在8h工作制下，各部件的溫升不超過極限值時所能承載的最大電流” 工作電流：由它所控制的電磁鐵在閉合狀態下的負載功能來決定 輔助觸頭的工作電流的確定：GN14048.5-93低壓開關設備和控制設備控制電路電器和開關元件第一部分機電式控制電路電器的附錄C“某些使用類別的輔助觸頭名義額定值舉例”中，列出目前使用較多的AC-15和DC-13的動作電流，AC-15類別中，輔助觸頭的Ith=2.5A時，控制電磁鐵閉合狀態下的功率(容量)為180VA；Ith=5A，控制功率為360VA，Ith=10A，控制功率為720VA；DC-13(直流)Ith=1A，控制功率為28W，Ith=2.5A，控制功率為69W，Ith=5A，控制功率為138W，Ith=10A，控制功率為275W根據所控制的電磁鐵負載功率，和微動開關(輔助觸頭)的電壓值，就可算出它的工作電流，例如Ith=3A，可參照Ith=2.5A的控制功率，為AC-15時，控制功率為180VA(符合AC-15用于控制大于72VA的交流電磁鐵負載的規定)，180VA/380V=0.47A，180VA/220V=0.81A，就是輔助觸頭在380V和220V電壓下的動作電流Ie；再如DC-13(控制直流電磁鐵)，Ith=2.5A，控制電磁鐵的容量(功率)為69W，69W/220V=0.31A，69W/110V=0.63A，就是輔助觸頭在220V和110V下的工作電流，確定輔助觸頭的工作電流是很重要的，因為輔助觸頭的通電操作性能實驗，非正常接通與分斷能力實驗都與Ie的數值有關的Ie取大或取小都不符合產品的要求 幾點補充經驗與參考： （1）持續運行的設備，接觸器按67-75%算.即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是67-75A以下的設備. （2）間斷運行的設備.接觸器按80%算.即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是80A以下的設備. （3）反復短時工作的設備.接觸器按116-120%算.即100A的交流接觸器，只能控制最大額定電流是116-120A以下的設備. 還要考慮工作環境和接觸器的結構形式. 這是老國標規定.新國標規定我還沒見過.應該出入不大. （4）電器的四種工作制： a八小時工作制當電器的電流回路通過一個穩定電流時，其通電時間足以達到熱平衡，但超過8小時必須斷開電路 b長期工作制當電器的電流回路通過一個穩定電流時，其通電時間超過8小時也不斷開電路長期工作制又叫不間斷工作制 c短期工作制在電器的電流回路中，通電的時間與斷開的時間互相交替，通電的時間比斷開的時間短的工作制，并且通電的時間不足以使電器達到熱平衡，而兩次通電時間足以使電器溫度恢復到環境溫度 d反復短時工作制在電器的電流回路中，通電的時間與斷開的時間循環交替，并且有一定的比值由于工作周期很短，所以電器達不到熱平衡反復短時工作制又叫斷續周期工作制一、熔斷器的選擇原則）根據使用條件確定熔斷器的類型。）選擇熔斷器的規格時，應首先選定熔體的規格，然后再根據熔體去選擇熔斷器的規格。）熔斷器的保護特性應與被保護對象的過載特性有良好的配合。）在配電系統中，各級熔斷器應相互匹配，一般上一級熔體的額定電流要比下一級熔體的額定電流大倍。）對于保護電動機的熔斷器，應注意電動機起動電流的影響，熔斷器一般只作為電動機的短路保護，過載保護應采用熱繼電器。）熔斷器的額定電流應不小于熔體的額定電流；額定分斷能力應大于電路中可能出現的最大短路電流。二、熔斷器類型的選擇熔斷器主要根據負載的情況和電路斷路電流的大小來選擇類型。例如，對于容量較小的照明線路或調動機的保護，宜采用系列插入式熔斷器或系列無填料密閉管式熔斷器；對于短路電流較大的電路或有易燃氣體的場合，宜采用具有高分斷能力系列螺旋式熔斷器或（包括）系列有填料封閉管式熔斷器；對于保護硅整流器件及晶閘管的場合，應采用快速熔斷器。二、熔斷器的選擇1應按使用環境來確定所選熔斷器的類型和熔體(絲)的類別。2對于以照明等電阻負載為主線路，可按線路總負載正常工作電流Ic選擇。熔斷器熔體的額定電流，If=Ic：；式中，If為熔體(絲)的額定電流(A)。3對于以電動機等電感性負載為主線路，由于電動機啟動時較大啟動電流Ist，因此為保證在電動機啟動時熔絲不會熔斷，而在運行時又能對短路故障起到保護作用，應分以下幾種方式選擇。(1)單臺電動機熔斷器的選擇If(11.2)IN；式中IN為電動機的額定電流(A)，熔體(絲)為鉛錫合金熔體 (絲)。If=Ist/a; 式中Ist為電動機啟動電流(A)，a為計算系數(見表6所示)，熔體(絲)為銅、銀、鋅等。啟動電流Ist在全電壓啟動時約為電動機額定電流的6-7倍。(2)多臺電動機共同一套熔斷器來保護不同時啟動的數臺電動機時，熔斷器熔體(絲)額定電流按公式計算選擇： 其他幾臺電動機額定電流：式中Istmax/a為最大一臺電動機啟動電流，a為計算系數。(3)電動機輕載還是重載啟動。啟動頻率大小。對計算系數a選取有一定影響，一般原則輕載啟動，a選取相對大。重載啟動。a選取相對小。啟動頻繁的電動機a選取相對小，反之選取相對大。(4)生產現場，為計算方便，也可按以下經驗公式快速計算熔體(絲)的額定電流。對于啟動次數相對較少或啟動時間較短的輕載電路：If=Ist/(2.53)(A).對于啟動次數相對繁重或啟動時間較長的重載電路：If=Ist/(1.62)(A).4用于變流裝置等電路中，快速熔斷器的熔體電流選擇要按變流容量來考慮。變流裝置中可控硅管額定電流200A時可按公式選取：If=1.57 Iaun；式中Iaun為可控硅管額定電流(平均值)A。5選擇熔斷器及熔斷體時，還須考慮動作選擇性的配合。一般原則是：上一級熔斷器熔體額定電流大于下一級額定電流，以防止越級跳閘或保護拒動的發生。6熔斷器的額定電壓應大于線路的額定電壓。熔斷器用于直流電路中時，應考慮重新確定其額定電壓或降低電壓等級來使用。最好選擇專用直流熔斷器。7選擇熔斷器其最大分斷電流應大于線路中可能出現的峰值短路電流有效值。三、熔斷器的使用 1更換安裝熔斷器、熔體要在設備停止工作、斷開上一級開關后停電進行。如果上一級開關無法斷開，需帶電更換，一定要按操作規程，在有人監護狀況下進行。2嚴格執行施工工藝，更換過程中不得損壞熔體(絲)。熔體(絲)和觸刀、觸刀插頭一定要接觸牢固緊密、有彈性。與熔體(絲)連接的所有邊線接頭要連接牢固、緊密、無松動、截面符合規定。3所有管式熔斷器必須垂直安裝熔斷器管損壞不能用其他絕緣管代替也不能在管上打孔，以防發生滅弧困難發生事故。有填料式熔斷器熔斷后，應換用新的。一般不允許自行更換內部熔體修復使用。內部填料流失要及時補充，嚴禁無填料使用。4熔斷器更換熔體時，要先清除內部熔渣。5熔斷器應安裝在通風良好的場所，避免安裝在高溫、灰塵大的場所，且要定期檢查，清掃灰垢。選擇導線的建議：（i）一般使用銅線。而鐵或鎳鉻合金線僅在某些實驗中作為被研究的樣品，或者是接入部分線路中作為電阻，決不能作為連接線路用的導線；（ii）如果導線的電阻無關緊要，可以使用紗包銅線例如規格為24（直徑為05588mm）的紗包線。實際上用作導線的裸銅線的安全電流比參數表中的導線的安全電流大很多倍。因此，24銅線的負載能力，實際上完全適合于本書所述的全部實驗工作；（iii）在保證正常工作的前提下，如果希望導線的電阻盡可能小例如在惠斯登電橋線路中接入標準電阻最好用銅片或多股紗包銅線。接線應盡可能短，若使用粗銅線要注意不要碰動它們，因為它們好像是套在接線柱上的扳手，碰動它們會松動接線點；（iV）記住24銅線的電阻率約為007m；（V）為了消除通電導線的磁效應，應當使用多股花線，或者多股絕緣導線絞在一起。 電流互感器二次導線的選擇與改造 電能計量綜合誤差的計算是供電部門標準計量的重要組成部分，綜合誤差的大小直接關系到供需雙方的工作效益和經濟效益。在綜合誤差中，由于電流互感器二次回路配置不當，特別是導線截面選擇不當，造成誤差是不容忽視的。規程規定，電流互感器二次回路導線截面不得小于25mm2。在實際應用中，設計者往往就選擇25mm2導線，而不是通過計算，考慮到負載的大小、號線的長度。據我們調查：有不少35kV及l10kV變電所（特別是老式變電所），計量用電流互感器二次回路導線來回長度達幾十米甚至上百米，導線截面細，所接儀器儀表也較多，這樣造成互感器負載過大，準確度等級下降，嚴重影響計量的準確性。 按國家標準規定，一般測量用電流、電壓互感器二次負荷S必須在額定二次負荷Se和下限負荷范圍內，即 025SSSe。 根據這一要求，為了進一步加強計量管理，保證計量裝置的準確性，我局對所屬各變電所電流互感器二次回路負載進行測量，凡不符合規程要求的，我們都逐步采取了整改措施。 1合理選擇和調整電能表屏和互感器的安放位置。考慮電纜溝的正確定向盡量減少二次回路導線的長度。2計量用電流互感器或電流互感器計量側盡量不接其他儀表儀器，諸如指示儀表、變送器等皆裝在其它互感器保護則，3根據負荷大小選擇導線截面，確保負荷在容許范圍內。4二次導線一律選用銅線，因為銅線電阻小，強度大，不易氧化。同時盡量減少接點，接點處不僅有接觸電阻，而且如果出現銹蝕等現象會嚴重影響計量。電源配電箱材料清單（共1臺）名稱型號規格單位數量單價（元）金額（元）備注配電箱箱體仿BDL臺115001500包括安裝條自動空氣開關DZ201/630臺1710710自動空氣開關DZ202/400臺44951980自動空氣開關DZ201/225臺1285285電流互感