| |||||
МЕНЮ
| Разработать систему управления автоматической линией гальванирования на базе японского программируемого контроллера TOYOPUC-LАвтоматические воздушные выключатели QF 1 – QF 2 защишают соответственно широтно – импульсный регулятор, инвертор и асинхронный двигатель. Трансформатор напряжения ( ТН ) контролирует наличие напряжения на асинхронном двигателе ( по фазам ). Блок датчиков ( БД ) включает собственно трансформатор напряжения и магнитный датчик тока ( МДТ ). Особенностью датчиков является то, что они выполнены с зазором для обеспечения линейности при снижении частоты. С пульта управления ( ПУ ) задают требуемые условия работы асинхронного двигателя: скорость, темп её нарастания / спадания, величину тока ограничения и другие, которые отражаются на блоке индикации (БИ ) и заносятся в оперативно – запоминающее устройство ( ОЗУ ) системы управления ( СУ ). Источник питания ( ИП ) обеспечивает требуемое напряжение для блоков тиристорного преобразователя частоты. Тахогенератор ( ТГ ) контролирует скорость вращения асинхронного двигателя и явлается одним из элементов цепи обратной связи тиристорного преобразователя частоты. 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. Выбор и расчёт элементов схемы. 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. При соединении обмоток двигателя звездой , ток потребляемый двигателем: 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 А 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 + 0,091 ) = 15,4 В 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 Iпр.ср должен быть меньше предельно допустимого среднего значения тока , указанного в справочнике. Исходя из выше перечисленных условий выбираем для выпрямителя диоды КД 202 Г с параметрами : 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. 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. Расчётным параметрам удовлетворяет транзистор КТ 315 Ж с параметрами : 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 , ст. 329 ) R2 = [pic] = 175 Ом Выбираем ближайшее значение из стандартного ряда и принимаем R2 = 180 Ом. R3 + R4 + R5 = [pic]Rдел. ( 1 , ст. 329 ) [pic]Rдел. = [pic] ( 1 , ст. 329 ) [pic]Rдел. = [pic] = 833 Ом R4 = [pic] ( 1 , ст. 329 ) R4 = [pic] 146 Ом Выбираем номинал сопротивления из стандартного ряда : |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|