Автор: Пользователь скрыл имя, 05 Декабря 2011 в 09:20, дипломная работа
Целью настоящего дипломного проекта является разработка экономичного элек-тропривода компрессорной установки для автоматического поддержания давления на за-данном уровне при изменении расхода воздуха.
Кроме того, в данную пояснительную записку включены результаты работы на всех этапах проектирования.
Аннотация 3
Введение 6
1 Техническое задание 10
2 Технико - экономическое обоснование 12
3 Патентное исследование 17
4 Основная часть ...........................................................24
4.1 Выбор двигателя 26
4.2 Расчёт параметров двигателя.......................................................31
4.3 Синтез системы управления.........................................................34
4.4 Расчёт силового канала электропривода 37
4.5 Выбор элементов системы управления электроприводом 48
4.6 Выбор элементов защит электропривода 54
4.7 Проверка двигателя на нагрев.....................................................58
4.8 Моделирование переходных процессов в электроприводе 61
5 Конструкторская часть 65
6 Экономическая часть 69
6.1 Характеристика сравниваемых вариантов.......................................69
6.2 Расчёт затрат существующего варианта......................................70
6.3 Расчёт затрат проектируемого варианта.....................................73
6.4 Расчёт экономического эффекта...................................................76
7 Безопасность жизнедеятельности и экологичность…………........77
7.1 Анализ условий труда....................................................................77
7.2 Устойчивость производства в чрезвычайных ситуациях.............81
7.3 Расчёт уровня шума от одного источника..................................82
7.4 Оценка устойчивости объектов и их элементов к воздействию
ударной волны.............................................................................84
8 Стандартизация .87
Список литературы........ ...............................................93
Приложение
Основные
соотношения между напряжениями
и токами для активно - индуктивной
нагрузки взяты из [33] и приведены ниже
в таблице 4.13.
Таблица
4.13 - Основные соотношения напряжений
и токов на вентиле.
| U2Ф / Ud | UVm/Ud | I2/Id | Iv CP / Id | Iv/Id | Ivm/Id | ST/Pd |
| 1,11 | 3,14 | 0,707 | 0,5 | 0,707 | 1 | 1,34 |
Отсюда:
Ud = U2/ 1,11 =43/1,11 = 39В;
Id = I2 /0,707 = 116,3 / 0,707 = 164 А;
Uvm = 3,14×Ud= 3,14×39 = 122В;
Ivcp = 0,5 × Id = 0,5 × 164 = 82 А;
Iv = 0,707 × Id = 0,707 × 164 = 116 A;
Ivm=I ×
Id= 1×150
=164A;
По полученным данным выбираем из [35] два одинаковых диода рос-
сийского производства с параметрами, приведенными ниже в таблице 4.14.
Таблица
4.14 - Основные параметры диода
| Тип диода | Максимальное обратное напряжение | Средний прямой ток | Действующий прямой ток |
| ДЧ 141 -125 | 300 В | 125 А | 200 А |
Данные
диоды рекомендуется
О 231-125.
Для
сглаживания пульсаций
где m - пульсность.
Примем значение коэффициента пульсаций на выходе фильтра равным:
По заданному значению коэффициента пульсаций на входе фильтра определяем коэффициент сглаживания:
Определяем
необходимую ёмкость
Определяем рабочее напряжение на обкладках конденсатора из условия:
Выбираем конденсатор фирмы EPCOS, параметры которого занесены в таблицу 4.15.
Таблица
4.15 – Параметры конденсатора
| Тип |
Номинальная емкость, мкФ | Предельное напряжение постоянного тока, В | Ток утечки, мА | Размер корпуса, мм | Рабочая темпера-
тура, бС |
| В41 784 | 1000 | 100 | 10 | 30×50 | 125 |
ШИП постоянного напряжения. Основные соотношения между токами и напряжениями ключа приведены в табл.4.16.
Таблица 4.16 - Основные соотношения напряжения и тока на ключе
| Ukm/Ud | Iк/Iн |
| 1 | 1 |
Отсюда:
UKm=l×Ud = 48 В;
IК=1×IН=150А.
По
этим данным выбираем один МДП транзистор
фирмы Mitsubishi параметры которого представлены
ниже в таблице 4.17.
Таблица
4.17 - Основные параметры транзистора
| Тип транзистора | Максимальное напряжение сток - исток | Максимальный ток стока |
| SKM111 AR | 100В | 200 А |
4.5
Выбор элементов системы
Наиболее важным из элементов в системе управления (СУ) является микроконтроллер. От правильности выбора последнего зависит функционирование всей системы в целом.
Выбор микроконтроллера. Для выбора микроконтроллера необходимо определить минимальный период дискретизации. Т.к. в данной СУ в качестве регулятора тока применен регулятор, построенный по релейному принципу, то малая постоянная времени контура тока стремится к нулю. И теоретически быстродействие контроллера должно быть равно бесконечности, поэтому примем быстродействие контура тока равное Т0 = 0,2 мс (что соответствует частоте 5 кГц). Для реализации необходимого алгоритма управления выберем 16-ти разрядный микроконтроллер (МК) фирмы «Intel» 8XC196KD20, имеющий параметры, представленные в таблице 4.18.
Таблица 4.18 - Некоторые технические данные микроконтроллера
| Параметр | Единица измерения | Величина |
| Тип микроконтроллера | 8XC196KD20 | |
| Тактовая частота | МГц | 20 |
| Объем регистровой памяти | байт | 1000 |
| Объем памяти ROM | Кбайт | 32 |
| Объем памяти EPROM | Кбайт | 32 |
| Архитектура | Регистрово-регистровая | |
| Количество прерываний / векторов | 28/16 | |
| Аппаратное умножение (16x16) | МКС | 1,4 |
| Аппаратное деление (32 /16) | МКС | 2,4 |
| Кол-во портов / разрядность порта | шт/бит | 5/8 |
| Сторожевой таймер (кол -во / разрядность) | шт/бит | 1/16 |
| Программируемый таймер (кол-во / разрядность) | шт / бит | 4/16 |
| Встроенное АЦП (каналы / разрядность) | шт/бит | 8/10 |
| Режим энергосбережения | да |
Как видно из таблицы 4.18, выполнения одной инструкции МК составляет 50 нс. За период дискретизации То = 0,2 мс МК выполнит около 4000 инструкций (или 142 операций умножения, или 83 операции деления).
Полагаем, что такого количества команд достаточно для выполнения требуемого алгоритма управления.
Для получения сигналов обратной связи в данной СУ используются три типа датчиков: давления, углового перемещения ротора, тока.
Выбор
датчика давления. В качестве датчика
давления выберем интеллектуальный датчик
типа «САПФИР», параметры которого сведены
в табл.4.19.
Таблица
4.19 - Основные характеристики датчика
давления
|
Выбор датчика углового перемещения. В качестве датчика углового перемещения ротора выберем фотоимпульсный датчик типа ПДФ-3.
Для определения количества меток на оборот рассчитаем минимально возможную скорость вращения вала двигателя:
где nмдх = 8,333 об/сек - максимальная частота вращения вала двигателя;
Dp = 1:20 - максимальный диапазон регулирования скорости.
nmin=8,333 / 20 = 0,42 об/сек.
Зададимся максимально возможной относительной ошибкой на данной скорости равной 1%, тогда абсолютная ошибка составит: Дп = 0,0042 об/сек.
Минимальная частота следования импульсов с датчика при этом:
Fmin = 238 Гц
Число меток на оборот:
В соответствии с теоремой Котельникова любой непрерывный сигнал, ограниченный по спектру верхней частотой FB, полностью определяется последовательностью своих дискретных отсчетов, взятых через промежуток времени Тд<=1/2Fв. Таким образом, если требуется передать непрерывный сигнал с ограниченным спектром, то не обязательно передавать весь сигнал, а достаточно передать лишь его мгновенные значения, отсчитанные через интервалы времени Тд. В соответствии с этим частота следования дискретных отсчетов сигнала, т. е, частота дискретизации FД>=1/2FB. Поэтому примеv Fд=4×FB=4×238=952 Гц, отсюда следует, что число меток на оборот должно быть равным Nm= 4×570=2280.
Применяя
схему учетверения импульсов (см. ДПСЭ
197060.000 ЭЗ) ограничимся числом меток на
оборот равным Nm = 570. По этим данным
выбираем фотоимпульсный датчик углового
перемещения ротора, параметры которого
занесены в таблицу 4.20.
Таблица
4.20
Основные
характеристики фотоимпульсного датчика
перемещения
|