Розрахунок електричних виконавчих пристроїв
Розрахунок проводиться з урахуванням наступних основних вимог:
а) напруга UН і номінальний струм IН апаратури повинні відповідати напрузі і тривалому струму;
б) апаратура управління повинна без пошкоджень включати і відключати пусковий струм електродвигунів: Iпуск = (7…9)Iн; Iоткл. ≥ Iпуск;
в) апаратура захисту по своїй відключаючій здатності повинна відповідати струмам короткого замикання на початку ділянки, що захищається: Iоткл. ≥ Iк.з..
Розрахунок і вибір елементів в автоматичних системах регулювання електроприводами за технічними даними регульованого двигуна здійснюється таким чином.
Напруга підсилювача потужності, що живить двигун, Uу.м.=1,05Uн.дв.
Струм підсилювача потужності, з урахуванням динамічних режимів в процесі регулювання Iу.м. = (1,15…1,25)Iн.дв., де Uн.дв., Iн.дв. – відповідно номінальні значення напруги і струму регульованого двигуна.
По номінальній частоті обертання двигуна вибирається тахогенератор: nн.тг. ≥ nн.дв.; ωн.тп. = π∙nн.тг./30 ≥ ωн.дв. = πnн.дв./30, де nн.тг – номінальна частоті обертання тахогенератора.
Вибір реле.
Промисловістю випускається велика кількість різних типів і серій реле, вибір яких проводиться відповідно до технічних даних реле, електричних режимів роботи і умов їх експлуатації. Тип реле вибирають залежно від роду струму, напруги живлення, значення комутованих струмів і напруги у вихідному ланцюзі, часу спрацьовування і відпуску, числа контактів, маси і габаритів. Особлива увага звертається на відповідність номінальних даних обмоток реле і контактів режимам їх роботи в різних пристроях автоматики.
|
|
При комутації активних і активно – індуктивних навантажень слід враховувати виникнення іскрового розряду при розмиканні ланцюга і в необхідних випадках застосовувати пристрої іскрогасіння.
Рубильники, пакетні вимикачі, тумблери вибирають:
а) по номінальній напрузі мережі Uн ≥ Uн.с., де Uн.с.. – номінальна напруга мережі;
б) по тривалому розрахунковому струму
Iн > Iтр.; Iвідкл. ≥ Iтр.; Iтр=
де Iтр. = тривалий розрахунковий струм ланцюга; – сумарний номінальний струм всіх n – споживачів.
Крім того, вказана апаратура повинна без пошкоджень включати і відключати пускові струми споживачів, які перевищують номінальні струми у декілька разів. Магнітний пусковик вибирають залежно від потужності електродвигуна і номінальної напруги мережі.
Номінальні дані магнітного пускача мають бути
Uн. ≥ Uн.с.; Iн. ≥ Iн.дв.
Магнітні пускачі повинні без пошкоджень включати і відключати пусковий струм двигуна.
Теплові реле магнітних пускачів вибирають по номінальному струму двигуна або тривалому розрахунковому струму
|
|
Iн.т. > Iн.дв.; Iн.т. > Iдлит., де Iн.т. – номінальний струм теплового елементу.
Автоматичні вимикачі вибирають по номінальній напрузі і струму
Uн.а. ≥ Uн.с.; Iн.а. ≥ Iдлит., где Uн.а., Iн.а – номінальна напруга і струм автомата.
Запобіжники використовують для захисту джерел живлення від перевантажень і коротких замикань в силових ланцюгах і ланцюгах управління, для захисту і сигналізації. Розрізняють запобіжники з великою тепловою інерцією – свинцеві струмопровідні провідники і з малою тепловою інерцією – мідні провідники. У системах автоматики найбільш поширені мідні запобіжники.
У ланцюгах управління і сигналізації плавкі запобіжники вибираються по співвідношенню:
де найбільший сумарний струм, споживаний котушками реле і контакторів, сигнальними лампами при їх одночасній роботі; найбільший сумарний струм, споживаний котушками апаратів, що включаються одночасно.
Розрахунок джерел живлення.
Для електроживлення задавачів, регуляторів, різних електронних і електромагнітних пристроїв автоматики використовуються джерела живлення постійного струму. Загальна структурна схема (рис.16.) джерела живлення постійного струму включає: трансформатор (Тр), випрямляч (В), фільтр (Ф), стабілізатор (Ст).
|
|
Рис. 16. Загальна структура джерела живлення.
Початковими даними для розрахунку трансформаторів є: тип і матеріал магнітопровода, амплітуда змінної індукції Вm, що становить 0,5...1,5 Тл і частота перемагнічування f; найбільше значення напруги E1 ≈ U1,; найбільше значення струму первинної обмотки I1 = IнU2/(U1·η), де η = 0,84…0,96 – ККД трансформатора. Мета розрахунку – визначення типоразміру магнітопровода, число витків обмоток, коефіцієнт трансформації і перетину проводів.
Електричні виконавчі двигуни.
Необхідність перетворення змінного струму в постійний здорожує і ускладнює конструкцію електроприводів постійного струму. Вони менш надійні в експлуатації, чим безколекторні машини змінного струму.
Двофазні асинхронні двигуни.
У малопотужних стежачих системах і виконавчих механізмах переважно застосовують двофазні двигуни з короткозамкнутим ротором. Вони володіють невеликим моментом тертя. Потужність підсилювачів, необхідна для управління цими двигунами, менше потужності самих двигунів, оскільки частину потужності двигун отримує безпосередньо від джерела змінного струму
|
|
До недоліків двофазних двигунів в порівнянні з двигунами постійного струму відносять більший питомий об'єм на одиницю потужності і малий ККД. Проте простота їх конструкції забезпечує високу надійність в експлуатації.
Асинхронні двигуни потужністю до 600 Вт найчастіше живляться від однофазної мережі з фазозсувним конденсатором. При включенні трифазного двигуна в однофазну мережу можливі різні схеми включення.
Трифазні асинхронні двигуни.
Виконавчі двигуни змінного струму потужністю понад 500 Вт, як правило, трифазні і живляться від трифазної мережі через управляючі пристрої. Енергетичні і регулювальні властивості асинхронних двигунів изначаються електромагнітним обетовим моментом, і статичними характеристиками.
Виконавчі двигуни як об'єкти автоматичного управління.
Автоматичні системи з виконавчими електричними двигунами, як правило, розраховують на основі спрощених передавальних функцій, які визначають з інтегро-дифференційних рівнянь, що описують поведінку виконавчих двигунів в перехідних процесах. Проте вони дають можливість аналізувати стійкість і динамічні характеристики систем електроавтоматики з виконавчими двигунами в лінійному наближенні при малих відхиленнях координат щодо сталих значень.
Основними показниками виконавчих механізмів з постійною швидкістю переміщення виконавського органу, які необхідно враховувати при їх виборі, є:
а) максимальне середньодобове число включення в 1 год.;
б) момент на валу виконавчого двигуна;
в) потужність електродвигуна;
г) оптимальне передавальне відношення редуктора;
д) швидкість переміщення регулюючого органу.
Регулюючі органи.
Як регулюючі органи використовуються різні заслінки, засувки, клапани, крани, ножі тарілчастих живильників і тому подібне
Кінець кінцем, регулюючий орган змінює прохідний перетин (отвір) або опір на шляху проходження речовини або енергії в об'єкт управління. До основних характеристик регулюючих органів відносяться – переміщаюче зусилля, діапазон регулювання, витратна характеристика.
Витратною характеристикою називається залежність між зміною положення регулюючого органу у відсотках і витратою речовини, що подається в об'єкт. Витрата речовини, проте, залежить не тільки від положення регулюючого органу, але і від властивостей речовини, що подається, його щільності, в'язкості, від умов роботи регулюючого органу, зокрема натиску, опору середовища, перепаду тиску на регулюючому органі.
Витратні характеристики можуть бути лінійними і нелінійними. Найбільш переважна лінійна залежність між витратою, компоненту, що подається в об'єкт, і положенням регулюючого органу.
Якщо простим зчленуванням ВМ з РО не вдається добитися лінійності, то використовуються нелінійні зв'язки (зчленування) за допомогою профільованих кулачків і тяги для надання характеристики бажаної форми.
Найбільш простим видом РО є регулюючі крани, використовувані при управлінні витратою потоків води, а також в'язких і агресивних рідин.
Послідовність розрахунку гідравлічних виконавчих пристроїв.
Початковими даними для розрахунку є:
а) задане корисне навантаження Т на штоку поршня при робочому ході (вправо); при холостому ході навантаження відсутнє;
б) задана швидкість робочого ходу поршня Vп.
Порядок розрахунку.
1. Визначаємо робочий тиск приводу з нормалізованого ряду тиску (ГОСТ 356-59) Р, керуючись технологічними умовами, конструктивними особливостями машини, наявністю гідроапаратури.
2. Розраховуємо діаметр циліндра Д0 з умови:
враховуючи, що до 20% (0,2) потужності насосної станції витрачається на подолання опорів в гідравлічних магістралях і апаратури приводу, що управляє, на тертя у виконавчому механізмі і ущільненнях штока і поршня гідроциліндра:
3. Вибір основних параметрів гідроциліндрів, зокрема діаметрів поршнів і штоків, регламентується ГОСТ 6340-64. Тому отриманий діаметр Д0 слід округляти до найближчого стандартного значення (округлення проводиться, як правило, у бік збільшення) .
Діаметр штока dш визначається зазвичай з умови:
.
Отримані dш також округляють до найближчого великого по ГОСТ 6540-64 dш.
4. Визначення раціонального діаметру трубопроводів гідроприводу d проводиться після підрахунку витрати Qмасла, необхідної для забезпечення заданої швидкості поршня циліндрів діаметром :
.
5. Швидкість перебігу рідини, що рекомендується, в трубопроводах при робочому тиску від 25 • 105 Н/м2 до 100 • 105 Н/м2 складає 3 – 6 м/сек, зростаючи із збільшенням тиску. Приймаючи цю швидкість в приводі машини Vр, визначуваний внутрішній діаметр трубопроводу з рівності:
,
звідки
.
6. Отриманий діаметр також округляють до найближчого великого по ГОСТ 355-67 d*.
7. По отриманих орієнтовних розрахунках для монтажу системи вибирають по ГОСТ 8734-58 труб певного матеріалу, зовнішнього діаметру і товщини стінки, розраховані на експлуатацію при вибраному робочому тиску Р або нижче.
8. При виборі апаратури керуються допустимим тиском Р і витратою Q, які рекомендує завод – виготовник для кожного апарату. Вибирають найменування і типорозміри насосу, запобіжного клапана, фільтру, золотника, дроселя і зворотного клапана.
9. У відповідальних випадках після орієнтовного розрахунку необхідно провести перевірочні розрахунок приводу з метою визначення всіх втрат і провести коректування параметрів, які були отримані при орієнтовному розрахунку.
Послідовність розрахунку пневматичних виконавчих пристроїв.
Розрахунок параметрів і підбір апаратури пневмопривода (рис.17.) проводиться з наступних заданих умов:
а) корисне навантаження Т на штоку поршня при робочому ході (вправо); при холостому ході навантаження відсутнє;
б) стала швидкість руху поршня Vп.
Порядок розрахунку.
Рис. 17. Структурна схема пневмопривода:
1) Золотник; 2) Зворотні клапани; 3) Дроселі; 4) Пневмоциліндр.
1. Діаметр циліндра Д0 розраховується з умови:
,
звідки
,
де Р1 і Р2 – абсолютний тиск відповідно в лівій і правій порожнинах циліндра, Д0 – діаметр циліндра; k – коефіцієнт, що враховує втрати на тертя в циліндрі.
Площа штока з причини її незначної величини в порівнянні з площею поршня не враховується при розрахунку пневмопривода.
Тиск Р1 при достатньо великих прохідних перетинах трубопроводу можна вважати за рівний тиску Рс повітря в мережі.
Абсолютний тиск у вихідній порожнині циліндра рекомендується не менше 2 • 105 Н/м2. Якщо до рівномірності швидкості руху поршня (особливо при змінного під час руху навантаження Т) пред'являються підвищені вимоги або вихлопна магістраль має великий опір, воно має бути збільшене.
Значення коефіцієнта k коливається в межах 1,15 ÷ 1.3 залежно від навантаження, зростаючи з її зменшенням.
2. Вибір основних параметрів пневмоприводов, зокрема діаметрів поршнів і штоків, регламентується ГОСТ 6540-64. Тому отриманий діаметр Д0, слід округляти до найближчого великого стандартного значення .
3. Діаметр штока dш вибирають зазвичай з умови:
.
Отриманий діаметр dш округляють до найближчого більшого по ГОСТ 6540-64.
4. Швидкість руху повітря, що рекомендується, в трубопроводах пневматичних приводів лінійно залежить від тиску. При Р = 1 • 105 Н/м2 вона не повинна перевищувати 40м/сек. При Р = 10 • 105 Н/м2 – її величина, що рекомендується, - не більше 16 м/сек. Значення допустимої швидкості Vдоп. при проміжних значеннях легко знайти за допомогою інтерполяції. Маючи це зважаючи на, з умови
можна знайти внутрішній діаметр d повітря трубопроводу, що підводить до циліндра:
.
Отриманий діаметр трубопроводу округляють до найближчого більшого значення по ГОСТ 35567 і отримують d*.
5. Підбір апаратури здійснюється по тиску і витраті аналогічно підбору апаратури в гідроприводі.
Висновки
На цегляному заводі застосовується технологія пластичного формування, по якій виготовляють цеглу згідно ГОСТ 530-95.
Як АСР я вибрав систему регулювання температури в тунельній печі, в зоні випалення керамічної цегли. В результаті виконаної роботи я вибрав конкретні технічні засоби автоматизації, привів послідовності розрахунку електричних, гідравлічних і пневматичних виконавчих пристроїв. Засвоїв принципи розрахунку автоматизованої системи управління.
Таким чином, представив автоматизовану систему контролю технологічного процесу на сучасних цегляних заводах.
Дана автоматизована система керування технологічним процесом в тунельній печі не повністю автоматизована, оскільки охоплює тільки зону випалювання цегли. Шляхом віришення цієї проболеми я вбачаю в автоматизації інших зон печі, що потребує додаткових розробок.
Библиографічний список
1 С.Ж. Сайбулатов. “Производство керамического кирпича”. Москва. Стройиздат 1989.
2 В.С. Щербаков, А.А. Руппель, В.А.Глушец “Основы моделирования систем автоматического регулирования и электротехнических систем в среде MATLAB и Simulink”. Учебное пособие. Москва. 2003.
3 Коновалов Л.И., Петелин Д.П. Элементы и системы электроавтоматики. М., 1980. – 216 с.
4 Приборы и средства автоматизации. Каталог 1.1 Приборы для измерения и регулирования температуры. Часть I-II. АО (“Информприбор”).
5 http://www.owen.ru
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 166; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!