| |||||
МЕНЮ
| Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера TOYOPUC-Lp> Постоянно сканируя входные сигналы с датчиков системы управления знает где находится тот или иной рабочий орган в данный момент и удовлетворяет ли это положение рабочего органа программе управления автоматической линии гальванирования . При нахождении неисправности система управления выдаёт сигнал ошибки . Для перемещения автооператора на некоторое расстояние разработан привод с асинхронным двигателем ( АД ) . Работой асинхронного двигателя управляет система управления тиристорного преобразователя частоты ( ТПЧ ) , в которую входит управляющая ОМ ЭВМ . Управляемые сигналы для перемещения автооператора поступают в систему управления тиристорного преобразователя частоты из контроллера от блока управления приводом . Входные и выходные блоки контроллера представляют собой платы управления с максимальным напряжением на входе и выходе в 24 В . 4.2.1 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ ПРИВОДА ТРЕБОВАНИЯ , ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЮ ЧАСТОТЫ , ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЭП ПЕРЕМЕННОГО ТОКА . К преобразователю частоты предъявляются следующие основные требования - простота обслуживания ; - возможность независимого регулирования напряжения в широких пределах ; - минимальное внутреннее сопротивление для сохранения естественных регулировочных характеристик электрической машины ; - исключение возможности возбуждения двигателя за счёт конденсаторов инвертора ; - обеспечение удовлетворительного гармонического состава выходного напряжения ; - обеспечение возможности перевода двигателя в генераторный режим или обеспечение возможности динамического торможения ; - малая инерционность по каналам регулирования ; - обеспечение согласованного регулирования напряжения и частоты по принятому закону в системе преобразователь –двигатель ; - универсальность , т. е. схема и параметры преобразователя должны предусматривать работу с любым из выпускаемых серийно двигателем заданной мощности независимо от схемы соединения его обмоток , количество выводов статорной обмотки и других технических характеристик двигателя . ВЫБОР ТИПА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ . Исходя из обзора статических ПЧ и большого их выбора, наиболее
преемственным для частоты регулирования привода переменного тока является Проведем сравнительную характеристику данных типов ПЧ . Таким образом, ПЧ с непосредственной связью имеет два основных достоинства : более высокий КПД и меньшие габариты и массу. Однако улучшение гормонального состава выходного напряжения и повышения коэффициента мощности требует дополнительной установки фильтров и компенсирующих устройств, что значительно увеличивает массу и габариты. Так же непосредственный ПЧ позволяет регулировать частоту выходного напряжения только вниз от номинальной частоты питающего напряжения. В ПЧ с промежуточным звеном ПТ функцию регулирования частоты
выходного напряжения осуществляет инвертор, а напряжение – выпрямитель. Таким образом, с промежуточным звеном постоянного тока имеет более лучшие технико – экономические показатели по сравнению с другими типами статических ПЧ. Выбор основных элементов преобразователя Основными элементами ПЧ с промежуточным звеном постоянного тока Рисунок 1.1. Структурная схема преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Наиболее высокие технико – экономические показатели имеет трехфазная
мостовая схема выпрямителя ( В ). Так как выпрямитель должен обеспечивать
регулирование величины напряжения, необходимо в мостовой схеме
устанавливать управляемые тиристоры, либо после неуправляемого выпрямителя
ставить широтно – импульсный регулятор ( ШИР ). Второй вариант более
целесообразен, т. к. в этом случае повышается КПД и коэффициент мощности
выпрямителя, уменьшаются его габариты и стоимость. Для сглаживания
пульсаций выпрямленных токов и напряжений необходима установка фильтра ( Ф В последние годы налажен выпуск тиристорного модуля серии МТЗ – 3 ( модуль тиристорный запираемый ) рисунок 1.2, который значительно превосходит по характеристикам выпускаемые ранее двухоперационные тиристоры. Таким образом появилась возможность выполнить инвертор, имеющий более простую силовую схему, меньшие габариты и массу, по сравнению с инвертором, выполненном на базе обычных тиристоров с применением узлов принудительной коммутации. Рисунок 1.2. Тиристорный модуль серии МТЗ – 3 . В зависимости от особенностей протекания электро – магнитных процессов
автономные инверторы могут быть разделены на два типа : автономные
инверторы тока ( АИТ ) и автономные инверторы напряжения ( АИН ). Таким образом, АИМ имеет лучшие технические характеристики для питания Нагрузка инвертора, собранного по схеме Ларионова ( рисунок 1.3 ) ,
может быть соединена как треугольником так и звездой. Проектируемый преобразователь выполняется без входного трансформатора, что позволяет при некотором снижении универсальности ( питающая сеть обязательно должна быть трёхфазной с Vном =380 В ) значительно снизит габариты и массу. 4.2.2. ОПИСАНИЕ БЛОК – СХЕМЫ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ Дадим описание блок – схемы всего тиристорного преобразователя частоты (
лист 45 ). Питающее напряжение 380 В выпрямляется трёхфазным мостом ( В ),
фильтруется ( Ф ) и поступает на широтно – импульсном регуляторе ( ШИР ). После реактора ( Р ), ограничивающего скорость тока di / dt , включен заградительный фильтр ( ЗФ ). Реактор и заградительный фильтр образуют резонансный контур, настроенный на частоту 250 Гц. Согласующее устройство ( Согл. У ), состоящее из преобразователей напряжения – частота и частота напряжения, контролирует величину напряжения инвертора и обеспечивает гальваническую развязку системы управления от цепей высокого напряжения. 4.3. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СУАЛГ.
В промышленном автооператоре портального типа , осуществляем работу линии
для перемещения деталей применяются асинхронные электродвигатели
переменного тока напряжением 380 В. Технические характеристики двигателей ,
применяемых в автооператоре для горизонтального перемещения и вертикального горизонтального перемещения : вертикального перемещения : Тип двигателя - АОЛ 2 – 31 – 6 / 4 / 2 ТЭ 0,5 В 3 – С Мощность - 0,6 кВт 0,5 кВт Число оборотов - 955 об /мин Для подключения асинхронных двигателей к сети трёхфазного переменного
тока используют магнитный пускатель. Определим максимальный ток
потребляемый каждой из электродвигателей во время работы. Iл* = Iф* = [pic] где S – полная мощность симметричной трёхфазной системы , В[pic]А. S1 = 0,6 В[pic]А ; S2 = 0,5 В[pic]А Uф – фазное напряжение. В случае соединения обмоток двигателя звездой : Uф1* = Uф2* = 220 В Следовательно токи , потребляемые двигателями в каждой из фаз при соединении обмоток звездой : In1* = [pic] In1* = [pic] = 2,7 А [pic] In1* = [pic] = 0,9 А = 1 In2* = [pic] In2* = [pic] = 2,3 А [pic] IФ1* = [pic] = 0,8 А В случае соединения обмоток двигателя треугольником : [pic] где [pic] – линейное напряжение при соединении треугольником В . [pic] = 380 В Следовательно токи потребляемые каждым из двигателей при соединении его обмоток треугольником : [pic] [pic] = 0,8 А Приведённые расчёты показали , что максимальный ток потребляемый каждым из двигателей возникает в сети при соединении обмоток двигателя звездой. Учитывая , что в момент запуска пусковой ток увеличивается в 5 – 6 раз возникает необходимость выбора магнитного пускателя с контактной группой расчитанной на максимально допустимый ток 5 – 6 А. Этим требованиям вполне удовлетворяет магнитный пускатель ПМА – 0100. Техническая характеристика магнитного пускателя ПМА – 0100 : Uраб = 380 В ; Iконт = 6,3 А ; Sвкл = 40 В[pic]А 4.4 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИНИЕЙ ГАЛЬВАНИРОВАНИЯ РАСЧЁТ СТАБИЛИЗИРОВАННОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ +5 В. В качестве источника питания выбираем стандартную схему ( трансформаторную ) с мостовой схемой выпрямления , с конденсатором в качестве сглаживающего фильтра и с компенсационным транзисторным стабилизатором на выходе. Расчёт выпрямителя Исходные данные : Номинальное выпрямленное напряжение : U0 = 9 В Номинальный ток нагрузки : I0 = 3 А Выходная мощность : P0 = U0 [pic] I0 P0 = 3 [pic] 9 = 27 Вт Сопротивление нагрузки : Rн = [pic] = 6 Ом Номинальное напряжение сети : U1 = 220 В Относительное отклонение в сторону повышения : amax = [pic] amax = [pic] = 0,091 Относительное отклонение сети в сторону понижения amin = [pic] amin = [pic] = 0,091 Частота тока сети : fс = 50 Гц Определяем параметры диодов. Амплитуда обратного напряжения : Uобр. max = 1,57 [pic] U0 [pic] ( 1 + amax ) ( 1 , ст. 323 ) Uобр. max = 1,57 [pic] 9 [pic] (1 + Среднее значение прямого тока : Iпр.ср. = 0,5 [pic] I0 ( 1 , ст. 323 ) Iпр.ср. = 0,5 [pic] 3 = 1,5 А Действующее значение тока : Iпр. = 0,707 [pic] I0 ( 1 , ст. 323 ) Iпр. = 0,707 [pic] 3 = 2,2 А По результатам расчётов выбираем по справочнику диоды с учётом того ,
что обратное напряжение Uобр. max , приложенное к диоду , должно быть
меньше максимального обратного напряжения для выбранного типа диода , а ток Исходя из выше перечисленных условий выбираем для выпрямителя диоды КД Iпр.ср.max = 4 А ( 3 , ст. 36 ) Uобр.max = 200 В Uпр.ср. = 1,5 В Iпр.имп. = 3 А Iобр. = 0,05 А Определяем сопротивление трансформатора Rтр. , диода Rпр. и по их значениям находим сопротивление фазы выпрямителя Rф. Rтр. = [pic] ( 1 , ст. 36 ) где В – магнитная индукция , Тл ; j – средняя плотность тока в обмотке трансформатора , [pic] . Принимаем : В = 1,3 Тл ( 1 , cт. 325 , табл. 9.5 ) j = 3 [pic] ( 1 , ст. 325 , табл. 9.6 ) Rтр. = [pic] = 0,44 Ом Определяем сопротивление фазы выпрямителя. Rф = Rтр. + 2 [pic] Rпр. где Rпр. – сопротивление диода. Rпр. = [pic]. ( 1 , ст. 322 ) Rпр. = [pic] = 0,38 Ом Тогда Rф = 0,44 + 2 [pic] 0,38 = 1,2 Ом ОПРЕДЕЛЯЕМ НАПРЯЖЕНИЕ ХОЛОСТОГО ХОДА. U0 хх = U0 + I0 [pic] Rтр. + Uпр. [pic] N где N – число диодов , работающих одновременно. Для мостовой схемы , которая принимается N = 2 ( 1 , ст. 324 ) U0 хх = 9 + 3 [pic] 0,44 + 1,5 [pic] 2 = 13,2 В Определяем параметры трансформатора , которые будут использоваться далее для его расчёта Напряжение вторичной обмотки : U2 = 1,11 [pic] U0 хх ( 1 , ст. 323 ) U2 = 1,11 [pic] 13,2 = 14,7 В Ток во вторичной обмотке трансформатора : I2 = 1,2 [pic] I0 ( 1 , ст. 323 ) I2 = 1,2 [pic] 3 = 3,6 А Ток в первичной обмотке трансформатора : I1 = I2 [pic] [pic] ( 1 , ст. 323 ) I1 = 3,6 [pic] [pic] = 0,24 А Расчёт трансформатора. Исходные данные для расчёта приведены выше : напряжение питающей сети : U1 = 220 В ; напряжение вторичной обмотки : U2 = 9 В ; ток во вторичной обмотке : I2 = 3,6 А ; ток в первичной обмотке : I1 = 0,24 А Определяем габаритную мощность трансформатора : Sг = [pic] ( 1 , ст. 325 ) где [pic] - коэффициент полезного действия. [pic] = 0,8 ( 1 , ст. 325 ) Sг = [pic] Вт Определяем произведение площадей поперечного сечения стержня и площадь окна. Sст. [pic] Sок. = [pic] ( 1 , ст. 325 ) где Sкт – площадь поперечного сечения стержня магнитопровода,см2 Sок – площадь окна , см2 ; fc – частота питающей сети , Гц fc = 50 Гц В – магнитная индукция , Тл Принимаем В = 1,2 Тл ( 1 , ст. 326 ) j – плотность тока в проводах обмоток трансформатора , [pic] Принимаем j = 2,5 [pic] ( 1 , ст. 326 ) kм - коэффициент заполнения медью окна сердечника ; Принимаем kм = 0,37 ( 1 , ст. 326 ) kс – коэффициент заполнения сталью площади поперечного сечения стержня магнитопровода ; Принимаем kс = 0,91 ( 1 , ст. 326 ) [pic] - коэффициент полезного действия. Sст. [pic] Sок. = [pic] 60 см4 ( 1 , ст. 325 ) По найденному произведению Sст. [pic] Sок выбираем из справочных таблиц магнитопровод у которого данное произведение больше или равно расчётному. Для нашего случая ближе всего по характеристикам находится магнитопровод ПЛ 16[pic]32[pic]50 ( 1 , ст. 132 ). Данные магнитопровода ПЛ 16[pic]32[pic]50 Sст. [pic] Sок. = 64 см4 Sст. = 5,12 см2 Sок. = 12,5 см2 Определяем число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора. W1 = [pic] ( 1 , ст. 326 ) W2 = [pic] ( 1 , ст. 326 ) где [pic]U – относительное падение напряжения в обмотках , В . Принимаем : [pic]U1 = 5 % ( 1 , ст. 327 ) [pic]U2 = 4 % ( 1 , ст. 327 ) В – магнитная индукция , Тл ; Sст. – площадь стержня магнитопровода , см2 . W1 = [pic] = 1532 ( витков ) W2 = [pic] = 68 ( витков ) Определяем диаметр проводов обмоток ( без учёта изоляции ( толщины )), мм2 dn = [pic] ( 1 , ст. 326 ) диаметр проводов первичной обмотки , мм2 d1 = [pic] = 0,14 мм2 диаметр проводов вторичной обмотки , мм2 d2 = [pic] = 1,2 мм2 Для вторичной обмотки выбираем наиболее близкое значение диаметра проводов из стандартного ряда : d2 = 1,3 мм2 Расчёт стабилизатора напряжения блока питания + 5 В . Исходные данные : входное напряжение : Uвх = 9 В ; изменение входного напряжения : Uвх = [pic] 2 В ; максимальный ток нагрузки : Iн max = 3,6 A ; выходное напряжение : Uвых. = 5 В Плавная регулировка напряжения ( выходного ) в пределах от 4 В до 6 В качестве стабилизатора выбираем схему компенсационного транзисторного стабилизатора напряжения последовательного типа. Стабилизатор состоит из регулирующего элемента( транзисторы ), усилителя постоянного тока , источника опорного напряжения , делителя напряжения и резисторов . Предусмотрена возможность регулировки выходного напряжения - для этого в цепь делителя включён переменный резистор. Регулирующий элемент состоит из трёх транзисторов . Данное количество выбрано исходя из того , что ток нагрузки превышает 2А ( 1 , ст. 328 ). Стабилизатор выполнен на транзисторах структуры n = p = n. Определяем параметры и выбираем транзисторы. Транзистор VT1 Определяем максимальный ток коллектора : Iк max = 1,2 [pic] Iн max ( 1 , ст. 329 ) Iк max = 1,2 [pic] 3,6 = 4,3 А Определяем максимальное напряжение коллектор – эмиттер : Uк э max = Uвх. + [pic]Uвх. – Uвых. ( 1 , ст. 329 ) Uк э max = 9 + 2 – 5 = 6 В Определяем предельную рассеиваемую мощность коллектора : Рк = Uк э max [pic] Iк max ( 1 , ст. 329 ) Рк = 6 [pic] 4,3 = 25,8 Вт По результатам расчётов выбираем из справочника транзистор VT1 , удовлетворяющий условиям : Uк э ,1 max [pic] Uк э max Iк 1 max [pic] Iк max Pк 1 [pic] Pк Приведённым условиям удовлетворяет транзистор КТ 805 Б с параметрами : Рк = 30 Вт Uк э max = 135 В Iк max = 5 А h2 1 э = 15 Iк б 0 = 70 м А Транзистор VT 2 Максимальный ток коллектора : Iк max = [pic] ( 1 , ст. 329 ) Iк max = [pic] = 0,3 А Максимальное напряжение коллектор – эмиттер : Uк э max = Uвх. +[pic]Uвх. – Uвых. ( 1 , ст.329 ) Uк э max = 9 + 2 – 5 = 6 В Предельная рассеиваемая мощность коллектора : Pк = Uк э max [pic] Iк max Pк = 6 [pic] 0,3 = 1,8 Вт По результатам расчётов выбираем из справочника транзистор удовлетворяющий условиям , которые указаны в расчётах транзистора VT1. Приведённым условиям удовлетворяет транзистор КТ 603 А с параметрами: Pк = 2 Вт Uк э max = 30 В Iк max = 0,3 А h2 1 э = 15 Iк б 0 = 10 м[pic]А Транзистор VT 3 Максимальный ток коллектора : Iк max = [pic] ( 1 , ст. 329 ) Iк max = [pic] = 0,02 А Максимальное напряжение коллектор – эмиттер : Uк э 3 max = Uк э 2 max ( 1 , ст. 329 ) Uк э 3 max = 6 В Предельная рассеиваемая мощность коллектора : Рк = Uк э max [pic] Iк max Рк = 6 [pic] 0,02 = 0,12 Вт По результатам расчётов выбираем из справочника транзистор VT3. Расчётным параметрам удовлетворяет транзистор КТ 315 А с параметрами : Рк max = 0,15 Вт Uк э max = 25 В Iк max = 0,1 А h2 1 э = 20 Iк б 0 = 10 м к А Транзистор VT 4 Максимальный ток коллектора : Iк max = 5 [pic] 10-3 А ( 1 , ст. 329 ) Максимальное напряжение коллектор – эмиттер : Uк э max = Uвых. + [pic]Uвых. – UV D 1 ( 1 , ст. 329 ) Uк э max = 5 + 1 – 3 = 3 В Предельная рассеиваемая мощность коллектора : Рк max = Iк max [pic] Uк э max Рк max = 5 [pic] 10-3 [pic] 3 = 1,5 [pic] 10-2 Вт По результатам расчётов выбираем из справочника транзистор VT 2. Рк max = 100 мВт Uк э max = 15 В Iк max = 5 [pic] 10-2 А h2 1 э = 30 Выбираем стабилитрон VD 1. Определяем напряжение стабилизации стабилитрона : Uст. = Uвых. - [pic]Uвых. – 2 ( 1 , ст. 329 ) Uст. = 5 – 1 – 2 = 3 В По расчитанному напряжению стабилизации выбираем в справочнике стабилитрон наиболее подходящий по параметрам КС 133 А с параметрами : Uст. ном. = 3,3 В Iст. ном. = 0,03 А Рассчитываем номиналы сопротивлений : R1 = [pic] кОм ( 1 , ст. 329 ) R1 = [pic] = 0,0225 кОм = 22,5 Ом Выбираем значение R1 ближайшее из стандартного ряда R1 =24 Ом R2 = [pic] ( 1 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|