MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI UKRAINY
KATEDRA SYSTEMÓW AUTOMATYKI I
NAPĘD ELEKTRYCZNY
PROJEKT KURSU
DYSCYPLINA: „TEORIA NAPĘDU ELEKTRYCZNEGO”
NA TEMAT: „ŁAGODNY START SILNIKA CIĄGŁEGO STRUMIENIU
WEDŁUG SYSTEMU „PRZETWORNIK SZEROKOŚCI IMPULSU – SILNIK”
SIŁA POZYCYJNA”
Rozrób:
Kerivnyk:
PLAN KALENDARZA
| № | Nazwy etapów projektu kursu | Linie etapów projektu |
| 1 | Analiza specyfikacji technicznych i dobór przetwornika szerokości impulsu | 15 czerwca 2002 |
| 2 | Analiza schematów funkcjonalnych i opracowanie dokumentacji technicznej | 30 czerwca 2002 r |
| 3 | Opracowanie układu sterowania tranzystorowego i przygotowanie płytki drukowanej | 20 listopada 2002 |
| 4 | Projektowanie obwodów zastępczych | 30 liści, 2002 |
| 5 | Pobudova charakterystyka statyczna, mechaniczna i płynna | 5 urodziny 2002 |
| 6 | Dobór elementów mocy i ustawienie parametrów obwodu | 10 piersi 2002 |
| 7 | Charakterystyka energetyczna Rozrahunok | 25 Pierś 2002 |
| 8 | Modelowanie matematyczne | 10 czerwca 2003 |
| 9 | Koncepcja projektu | 27 czerwca 2003 |
Student _____________
Kerivnyk _____________
„______”________200 RUR
PERELIK MAŁY POZNACEN
SHIP - konwerter szerokości impulsu
DPT - silnik stacjonarny
AD - silnik asynchroniczny
IP - konwerter impulsów
EOM – elektroniczna maszyna licząca
IDK - kompleks diagnostyczny vimiryuvalno
SD - silnik krokowy
VFD - przemiennik częstotliwości
Efektywność - współczynnik działania korystycznego
GPI - generator zębów piłokształtnych
ZAWDANNIA
dla projektu kursu dla studenta
____________________________________
1. Temat pracy: Łagodny rozruch stacjonarnego silnika odrzutowego z wykorzystaniem układu „Odwrócenie szerokości impulsu – stacjonarny silnik odrzutowy”. Główną częścią jest projekt układu miękkiego startu stacjonarnego silnika odrzutowego opartego na mikrokontrolerze PIC 16F 877
2. Linia ukończonej pracy studenta 28.01.03
3. Dane wyjściowe przed eksploatacją, charakterystyka techniczna silnika, charakterystyka techniczna innych układów modulatorów szerokości impulsu
4. Następnie nota objaśniająca, analiza głównych przekształtników impulsów i wybór najbardziej optymalnego, opracowanie dokumentacji technicznej stanowiska, opracowanie zasady i obwodów funkcjonalnych, dobór urządzeń zasilających.
5. Data publikacji 200 RUR
PLAN KALENDARZA.. 2
PRZESŁUCHANIE PUNKTÓW MENTALNYCH. 3
ZAVDANNYA.. 4
Wstęp. 6
1. Zalety i wady systemu SHIP – DPT. 8
1.1 Przełączanie przetwornic DC-DC (informacje ogólne) 8
1.2 Analiza istniejących przetworników impulsowych. 8
2. Schemat funkcjonalny stanowiska laboratoryjnego. jedenaście
3. Opracowanie dokumentacji technicznej stanowiska laboratoryjnego systemu SHIP – DPT. 13
3.1 Widok ogólny stanowiska laboratoryjnego. 13
3.2 Schemat ideowy stanowiska po modyfikacji. 15
3.3 Wykaz możliwości funkcjonalnych stanowiska laboratoryjnego. 16
3.4 Układ sterowania oparty na mikrokontrolerze PIC 16F 877. 17
4. Obliczanie obwodu zastępczego. 24
5. Charakterystyki statyczne systemu SHIP – DPT. 26
6. Dobór elementów mocy. 31
6.1 Dobór transformatora mocy. 31
6.2 Dobór tranzystora mocy. 32
6.3 Wybór diody odwrotnej. 33
7. Obliczanie konwertera. 35
8. Obliczanie charakterystyk energetycznych. 42
9. Model matematyczny układu SHIP – DPT. 45
Wstęp
Oszczędzanie energii elektrycznej staje się ważną częścią ogólnego trendu ochrony środowiska. Silniki elektryczne napędzające układy w życiu codziennym i przemyśle zużywają znaczną część wytwarzanej energii. Większość tych silników pracuje w trybie nieregulowanym, a zatem z niską wydajnością. Niedawne postępy w przemyśle półprzewodników, zwłaszcza w elektronice mocy i mikrokontrolerach, sprawiły, że napędy o zmiennej prędkości stały się bardziej praktyczne i znacznie tańsze. Obecnie napędy o zmiennej prędkości są wymagane nie tylko w zaawansowanych i wymagających zastosowaniach przemysłowych, takich jak maszyny przetwórcze czy dźwigi, ale coraz częściej w urządzeniach gospodarstwa domowego, takich jak pralki, sprężarki, małe pompy, klimatyzatory itp. Napędy te, sterowane zaawansowanymi algorytmami wykorzystującymi mikrokontrolery, posiadają szereg zalet:
zwiększenie efektywności energetycznej układu (regulacja prędkości obrotowej zmniejsza straty mocy w silnikach)
poprawiona wydajność (sterowanie cyfrowe może dodać takie funkcje, jak inteligentne pętle zamknięte, zmieniające się właściwości częstotliwościowe, kontrolowany zakres uszkodzeń i możliwość współpracy z innymi systemami)
uproszczenie elektromechanicznego przetwarzania energii (napędy bezstopniowe eliminują potrzebę stosowania przekładni, skrzyń biegów, skrzyń biegów) łatwość aktualizacji oprogramowania systemów opartych na mikrokontrolerach z pamięcią flash w razie potrzeby można szybko zmienić; Głównym warunkiem ich stosowania jest utrzymanie całkowitego kosztu systemu w rozsądnych granicach. W przypadku wielu systemów, szczególnie w domu, całkowity koszt powinien być równy kosztowi opcji nieregulowanej.
1. Zalety i wady systemu SHIP – DPT
1.1 Przełączanie przetwornic DC-DC (informacje ogólne)
Zmiana wartości napięcia odbiornika za pomocą konwerterów impulsów (IP) nazywana jest regulacją impulsową.
Za pomocą konwertera impulsów źródło napięcia jest okresowo podłączane do obciążenia. W efekcie na wyjściu przetwornicy powstają impulsy napięciowe. Regulacja napięcia obciążenia może odbywać się na trzy sposoby:
zmiana przedziału przewodności przełącznika przy stałej częstotliwości przełączania (szerokość impulsu)
zmiana częstotliwości przełączania przy stałym odstępie przewodności przełączania (impuls częstotliwości)
zmiana częstotliwości przełączania i interwału przewodzenia wyłącznika (impuls czasowy)
W tym przypadku regulowany jest względny czas przewodzenia przełącznika, co prowadzi do płynnej zmiany średniej wartości napięcia na obciążeniu (w naszym przypadku na tworniku DPT)
1.2 Analiza istniejących przetworników impulsowych
Obwód PWB z równoległym przełączaniem pojemnościowym pokazano na rysunku 1.1.
Rysunek 1.1. PWB z równoległym przełączaniem pojemnościowym
Wadą PSG z równoległym przełączaniem pojemnościowym jest to, że podczas procesu przełączania napięcie na obciążeniu osiąga podwójną wartość napięcia zasilania. Kolejną wadą jest trudność w zestawieniu obwodu rezonansowego z kondensatorem „C” i cewką indukcyjną „Dr”.
Rysunek 1.2 przedstawia obwód PWB z dodatkowym tyrystorem przełączającym i dławikiem liniowym w zespole przełączającym.
Wadą obwodu jest połączenie obwodu przełączającego z obwodem obciążenia. Ta funkcja komplikuje przełączanie w trybach małego obciążenia i uniemożliwia pracę urządzenia na biegu jałowym.
Rysunek 1.3 pokazuje schemat nieodwracalnego źródła zasilania z elementem klucza sekwencyjnego.
Rysunek 1.3. Nieodwracalny SPIKE
Obwód ten jest najbardziej odpowiedni do naszych celów, ponieważ charakteryzuje się niewielką liczbą elementów, prostotą konstrukcji, dość dużą szybkością i niezawodnością.
Zasada działania:
Kiedy tranzystor VT jest odłączany od zasilania, zużywana jest energia. Gdy tranzystor VT jest wyłączony, prąd obciążenia spowodowany E.M.F. samoindukcja zachowuje swój poprzedni kierunek, zamykając się przez diodę odwrotną VD. Ze względu na fakt, że źródło zasilania z reguły ma indukcyjność, aby chronić tranzystor przed przepięciami występującymi w przypadku przerwania obwodu zasilania, na wejściu zasilacza instalowany jest filtr dolnoprzepustowy, na wyjściu którego ogniwem jest kondensator Swx.
2. Schemat funkcjonalny stanowiska laboratoryjnego
Schemat funkcjonalny istniejącego stanowiska laboratoryjnego przedstawiono na rysunku 2.1
Rysunek 2.1 Schemat funkcjonalny stanowiska
Schemat funkcjonalny przedstawia główne elementy stoiska oraz interakcje funkcjonalne pomiędzy nimi.
Głównym elementem stanowiska jest przetwornica częstotliwości ACS 300. Za jego pośrednictwem doprowadzana jest moc do silnika asynchronicznego z wirnikiem klatkowym M1 – AOL2-21-4. Stanowisko zapewnia możliwość obsługi asynchronicznego trybu hamowania dynamicznego. Możliwe jest również sterowanie prędkością silnika asynchronicznego, prądami i napięciami zarówno IM, jak i DPT.
W obwodzie mocy IM znajduje się trójfazowy czujnik prądu i trójfazowy czujnik napięcia, z których dane są dostarczane przez jednostkę komunikacyjną do EOM. Jednostka komunikacyjna i EOM tworzą kompleks pomiarowo-diagnostyczny (IDC). IDK odbiera również sygnały z innych czujników i elementów sterujących
3. Opracowanie dokumentacji technicznej stanowiska laboratoryjnego systemu SHIP – DPT
3.1 Widok ogólny stanowiska laboratoryjnego
Wygląd projektowanego stojaka pokazano na rysunku 3.1
1. Pokrętło rezystora obciążenia
2. Przycisk SB2 „Zatrzymaj ciśnienie krwi”
Półprzewodnikowe urządzenia silnikowe niskiego napięcia (SSRV) służą do ograniczania szkodliwego wpływu prądów udarowych, które powodują naprężenia mechaniczne w sprzęcie i elementach systemu. W firmie ABB Inc. Główny nacisk położono na rozszerzenie funkcji „miękkich” rozruszników, które mogą być również stosowane jako urządzenia zabezpieczające silnik. Działanie takich rozruszników opiera się na monitorowaniu pracy silnika elektrycznego, napięcia i temperatury. Nowym sposobem rozwiązania problemu jest płynne zwiększanie momentu obrotowego, a nie napięcia na silniku gładki początek oblicza rzeczywistą moc stojana, jego straty itp. w efekcie rzeczywista moc przenoszona na wirnik. Obwody czasowe do okresowego włączania obciążenia. Ważne jest, aby moment obrotowy silnik nie zależy już bezpośrednio od napięcia dostarczonego do silnika ani od jego właściwości mechanicznych. Wzrost momentu obrotowego następuje zgodnie z harmonogramem przyspieszania. Niskonapięciowe „miękkie” rozruszniki firmy Eaton (S752. SB01 i S811) wykorzystują do sterowania uzwojenia stycznika napięcie modulacji szerokości impulsu (PWM) o amplitudzie 24 V. Jednocześnie w stanie ustalonym urządzenie pobiera jedynie 5 W. Urządzenia sterujące silnikiem Danfoss Ci-tronic obejmują zakres do 20 kW (w zależności od napięcia wejściowego). Najmniejszy moduł urządzenia gładki początek Szerokość MCI-3 wynosi tylko 22,5 mm. Moduł MCI-15 przeznaczony jest do współpracy z silnikiem o mocy do 7,5 kW przy napięciu 480 V. Ważną cechą rozruszników SSRV jest płynne zatrzymanie silnika. Urządzenia...
Dla schematu „Urządzenie miękkiego rozruchu do elektronarzędzi”
Zdarzające się awarie elektronarzędzi ręcznych – szlifierek, wiertarek elektrycznych i wyrzynarek – często związane są z ich wysokim prądem rozruchowym oraz znacznymi obciążeniami dynamicznymi elementów skrzyni biegów, występującymi przy nagłym uruchomieniu silnika gładki początek Opisany w artykule silnik elektryczny kolektora ma złożoną konstrukcję, zawiera kilka precyzyjnych rezystorów i wymaga starannej konfiguracji. Dzięki zastosowaniu mikroukładu regulatora fazy KR1182PM1 możliwe było wyprodukowanie znacznie prostszego urządzenia o podobnym przeznaczeniu, które nie wymaga konfiguracji. Można do niego bez żadnych przeróbek podłączyć dowolne elektronarzędzie ręczne zasilane z sieci jednofazowej 220 V, 50 Hz. Zacznij i zatrzymaj silnik powstają w wyniku włączenia elektronarzędzia, a w stanie wyłączonym urządzenie nie pobiera prądu i może pozostać podłączone do sieci przez czas nieokreślony. Schemat Proponowane urządzenie pokazano na rysunku. Wtyczkę XP1 należy włożyć do gniazdka elektrycznego, a wtyczkę zasilania elektronarzędzia do gniazda XS1. Schematy podwojenia napięcia stałego przy 2 kV Można zainstalować i podłączyć równolegle kilka gniazd dla narzędzi pracujących naprzemiennie. Gdy obwód elektronarzędzia jest zamknięty własnym wyłącznikiem, napięcie jest dostarczane do regulatora fazy DA1. Kondensator C2 zaczyna się ładować, a napięcie na nim stopniowo rośnie. W rezultacie opóźnienie włączenia wewnętrznych tyrystorów regulatora, a wraz z nimi triaka VSI, w każdym kolejnym półcyklu napięcia sieciowego maleje, co prowadzi do płynnego wzrostu przepływu przez silnik i, w miarę w rezultacie wzrost jego prędkości. Przy pojemności kondensatora C2 wskazanej na schemacie przyspieszenie silnika elektrycznego do wartości maksymalnej...
Dla obwodu „Przetwornica DC-DC generująca dwa napięcia”
Zasilanie Przetwornik prądu o podwójnym napięciu Steven Sarns (Donver, Kolorado) Przesyłanie danych RS-232-C to jeden z wielu przykładów, w których konieczne jest posiadanie małej płytki zapewniającej zarówno dodatnie, jak i ujemne zasilanie. Układ pokazany na rysunku spełnia te wymagania i zawiera znacznie mniejszą liczbę elementów niż podobne urządzenia, ze względu na to, że realizuje jednocześnie funkcje indukcyjnego przekształtnika podwyższającego i odwracającego Basic schemat Przetwornik taki zawiera źródło czterofazowych impulsów zegarowych, cewkę indukcyjną i dwa przełączniki (rys. 1). Rys. 1 Podczas pierwszej fazy impulsów zegarowych cewka indukcyjna L magazynuje energię poprzez przełączniki S1 i S2. Regulator mocy na tc122 25 Podczas drugiej fazy przełącznik S2 otwiera się i energia jest przekazywana do szyny dodatniego napięcia wyjściowego. W trzeciej fazie oba przełączniki zamykają się, powodując ponowne gromadzenie energii w cewce. Kiedy przełącznik S1 zostanie otwarty w końcowej fazie impulsów zegara, energia ta jest przekazywana do ujemnej szyny mocy. W praktycznym obwodzie (rys. 2) przerzutnik typu D-flip-flop U1 generuje czterofazowe impulsy zegarowe i tranzystory. Q1 i Q2 działają jak przełączniki. Rys.2 Gdy na wejście zostaną odebrane impulsy zegarowe o częstotliwości 8 kHz, podawane jest napięcie ±12 V do zasilania sterownika magistrali liniowej...
Dla obwodu „GENERATOR PRĄDU STABILNEGO”.
Dla amatorskiego projektanta radia STABILNY GENERATOR Stabilne generatory aktualny urządzenia są zwykle nazywane. którego prąd wyjściowy jest praktycznie niezależny od rezystancji obciążenia. Może znaleźć zastosowanie np. w omomierzach ze skalą liniową. Na ryc. Rysunek 1 przedstawia zasadę stabilnego generatora opartego na dwóch tranzystorach krzemowych. Wartość tranzystora kolektora V2 wyznacza się ze stosunku Ik = 0,66/R2.Puc.1 Przykładowo dla R2 równego 2,2 k0m. prąd kolektora tranzystora V2 będzie równy 0,3 mA i pozostanie prawie stały, gdy rezystancja rezystora Rx zmieni się od 0 do 30 k0m. Schemat prostego nadajnika radiowego do 6p45s W razie potrzeby wartość stały aktualny można zwiększyć do 3 mA; w tym celu rezystancję rezystora R2 należy zmniejszyć do 180 omów. Dalszy wzrost przy zachowaniu wysokiej stabilności jego wartości zarówno przy zmianie obciążenia, jak i przy wzroście temperatury można osiągnąć jedynie przy zastosowaniu generatora trójtranzystorowego pokazanego na rys. 2. W takim przypadku tranzystory V2 i V3 powinny mieć średnią moc, a napięcie drugiego źródła zasilania powinno być 2...3 razy większe niż napięcie zasilania tranzystorów V1, V2. Rezystancję rezystora R3 oblicza się według powyższego wzoru, ale dodatkowo koryguje się ją biorąc pod uwagę rozpiętość charakterystyk tranzystorów. Puc.2 „Elektrotehnicar” (SFRJ), 1976, N 7-8 ...
Dla obwodu „Lokalny oscylator VHF z PLL”.
Amatorskie jednostki radiowe VHF Lokalny oscylator z PLLHeterodynami i pętlą synchronizacji fazowej (PLL) pozwalają w dość prosty sposób rozwiązać problem stworzenia wysoce stabilnego źródła sygnału o zmiennej częstotliwości dla sportowego sprzętu VHF. Taki lokalny oscylator pokazano na rysunku. Zastosowano go w odbiorniku w zakresie 144-146 MHz z jedną konwersją częstotliwości i częstotliwością pośrednią 10,7 MHz. Oscylator lokalny składa się z oscylatora sterowanego na tranzystorze V1. referencyjny oscylator kwarcowy (KG) i oscylator o wysokim stabilnym zakresie (VFO), mikser na tranzystorze V3, detektor fazy na diodach V1, V5 i wzmacniacz na chipie A1. Obwody dla TS106-10 Elementy generatora kwarcowego i generatora o bardzo stabilnym zakresie nie są pokazane na rysunku. Sterowany generator wytwarza sygnał, który zmienia się po przyłożeniu napięcia sterującego do żylaka V2 w zakresie 154,7-156,7 MHz. Sygnał z tego generatora doprowadzany jest do jednej z bramek tranzystora V3 i poprzez stopień buforowy do pierwszego mieszacza odbiornika. Sygnał o częstotliwości 161 MHz doprowadzany jest do drugiej bramki tranzystora polowego impedancyjnego oscylatora kwarcowego. Sygnał różnicowy, którego częstotliwość może mieścić się w zakresie 4,3–6,3 MHz, jest izolowany na pasmie pasmowym. filtr L5C10C11L6C12. Sygnał ten wraz z napięciem wysokiej częstotliwości z generatora zakresu jest dostarczany do detektora fazy. Sygnał błędu przeszedł przez filtr dolnoprzepustowy L7C15 i...
Dla obwodu „Przetwornica DC 12 V na AC 220 V”
Zasilanie Przetwornica napięcia 12 V na AC 220 V Anton Stoilov Oferowany schemat przetwornik stały napięcie 12 V AC 220 V, które po podłączeniu do akumulatora samochodowego o pojemności 44 Ah może zasilać 100-watowe obciążenie przez 2-3 godziny. Składa się z głównego oscylatora na symetrycznym multiwibratorze VT1, VT2, obciążonym mocnymi przełącznikami parafazowymi VT3-VT8, które przełączają prąd w uzwojeniu pierwotnym telewizora transformatora podwyższającego napięcie. VD3 i VD4 chronią mocne tranzystory VT7 i VT8 przed przepięciami podczas pracy bez obciążenia. Transformator wykonany jest na rdzeniu magnetycznym Ш36х36, uzwojenia W1 i W1" mają po 28 zwojów PEL 2,1, a W2 - 600 zwojów PEL 0,59, przy czym W2 jest nawinięty jako pierwszy, a W1 jest nawinięty na niego podwójnym drutem (w celu uzyskania symetrii półuzwojeń). Podczas regulacji za pomocą trymera RP1 uzyskuje się minimalne zniekształcenie kształtu fali napięcia wyjściowego „Radio Television Electronics” N6/98, s. 12,13....
Dla schematu „Uniwersalny regulator napięcia i ładowarka-rozrusznik dla”
Dość często w radioamatorstwie istnieje potrzeba regulacji napięcia przemiennego w zakresie 0...220 V. Powszechnie stosuje się w tym celu LATR (autotransformatory). Ale ich wiek już minął i te nieporęczne urządzenia zostały zastąpione nowoczesnymi regulatorami tyrystorowymi, które mają jedną wadę: napięcie w takich urządzeniach jest regulowane poprzez zmianę czasu trwania impulsów napięcia przemiennego. Z tego powodu nie można do nich podłączyć obciążenia silnie indukcyjnego (na przykład transformatora lub cewki indukcyjnej, a także innego urządzenia radiowego zawierającego wymienione powyżej elementy). Przedstawiony na rysunku regulator napięcia jest pozbawiony tej wady . Łączy w sobie: zabezpieczenie przed przeciążeniem prądowym, tyrystorowy regulator napięcia z regulatorem mostkowym oraz wysoką sprawność (92...98%). Dodatkowo regulator współpracuje z wydajnym transformatorem i prostownikiem, który może służyć do automatycznego wyłączania urządzeń radiowych akumulatorów samochodowych oraz jako urządzenie rozruchowe w przypadku rozładowania akumulatora. Główne parametry regulatora napięcia: Znamionowe napięcie zasilania, V 220 ± 10%; Napięcie wyjściowe AC, V 0...215; Wydajność, nie mniej, procent(y) 92; Maksymalna moc obciążenia, kW 2. Główne parametry urządzenia ładującego i rozruchowego: Napięcie wyjściowe stały prąd, V 0...40; Prąd stały pobierany przez obciążenie, A 0...20; Prąd rozruchowy (z czasem trwania początek 10 c), A 100. Przełącznik SA2 wybiera albo regulację napięcia przemiennego w zakresie 0...98% sieci,...
Dla obwodu „Przekaźnik tyrystorowy kierunkowskazów”
Elektronika samochodowa Tyrystorowy przekaźnik kierunkowskazów. Kazan A. STAKHOV Bezdotykowy przekaźnik kierunkowskazów samochodowych można zaprojektować przy użyciu diod sterowanych krzemem - tyrystorów. Schemat taki przekaźnik pokazano na rysunku. Przekaźnik jest konwencjonalnym multiwibratorem na tranzystorach T1 i T2;, którego częstotliwość przełączania określa częstotliwość migania lamp, ponieważ ten sam multiwibrator steruje przełącznikiem tyrystorów D1 i D4. Dowolny niski -tranzystory niskiej częstotliwości mocy mogą pracować w multiwibratorze. Po podłączeniu za pomocą przełącznika P1 lampek sygnalizacyjnych przednich i tylnych świateł pozycyjnych, sygnał multiwibratora otwiera tyrystor D1 i napięcie akumulatora jest podawane na lampki sygnalizacyjne. W tym przypadku prawa okładka kondensatora C1 jest ładowana dodatnio (w stosunku do lewej okładki) przez rezystor R5. Obwód termostatu triaka Po przyłożeniu impulsu wyzwalającego multiwibratora do tyrystora D4, ten sam tyrystor otwiera się, a naładowany kondensator C1 jest podłączony do tyrystora D1, dzięki czemu natychmiast otrzymuje on napięcie wsteczne między anodą a katodą. To napięcie wsteczne zamyka tyrystor D1, co przerywa prąd w obciążeniu. Kolejny impuls wyzwalający multiwibrator ponownie otwiera tyrystor D1 i cały proces się powtarza. Diody D223 służą do ograniczania emisji ujemnych aktualny oraz usprawnienie rozruchu tyrystorów. W wyłączniku można zastosować dowolne tyrystory małej mocy o dowolnych indeksach literowych. Podczas korzystania z tego...
Dla obwodu „Żelazo z dźwiękiem sygnalizującym nagrzanie”.
Proponuję prosty sposób na zamianę sygnalizacji świetlnej nagrzewania się żelaznej cewki na dźwiękową. Układ DD1, wlutowany już do głośnika BA, wziąłem z pocztówki muzycznej. Zasilany jest poprzez element STs21 1,5 V stały prąd, a żarówka w żelazku ma napięcie 1,5 V AC, więc obwód musi zawierać diodę VD1 KD105B i kondensator C1. Melodia na pocztówce została włączona poprzez połączenie dwóch styków, więc trzeba je ze sobą zlutować. W ten sposób ustawiamy tryb „początku melodii”. Po usunięciu elementu mocy z obwodu uwalniamy piny 1 i 2 w celu późniejszego podłączenia do żelaznych styków. Przylutuj diodę do jednego z zmontowanych zacisków schematłączy się ze stykami żarówki i jest zamocowany wewnątrz żelaznego korpusu. Sprawdzony schemat włączając żelazko w sieci (włącza się melodia) i podgrzewając cewkę do określonej temperatury, po czym melodia wyłącza się, sygnalizując wyłączenie cewki D. Pieczenkow, obwód miński...
Dla obwodu „Mikroprzekaźnik ze stabilizatorem prądu”
Radioszpieg - Mikronadajnik ze stabilizatorem Schematłatwy w konfiguracji i produkcji, pozwala na zmianę częstotliwości w szerokim zakresie. Urządzenie zachowuje swoje możliwości robotyczne przy napięciu zasilania większym niż 1V. Rys. 1...
W ostatnim czasie coraz częściej stosuje się miękki rozruch silnika elektrycznego. Obszary jego zastosowań są różnorodne i liczne. Są to przemysł, transport elektryczny, usługi komunalne i rolnictwo. Zastosowanie takich urządzeń może znacznie zmniejszyć obciążenia rozruchowe silnika elektrycznego i siłowników, wydłużając w ten sposób ich żywotność.
Prądy rozruchowe
Prądy rozruchowe osiągają wartości 7...10 razy wyższe niż w trybie pracy. Prowadzi to do „zapadu” napięcia w sieci zasilającej, co negatywnie wpływa nie tylko na działanie innych odbiorców, ale także na sam silnik. Czas rozruchu jest opóźniony, co może prowadzić do przegrzania uzwojeń i stopniowego niszczenia ich izolacji. Przyczynia się to do przedwczesnej awarii silnika elektrycznego.
Urządzenia miękkiego startu mogą znacznie zmniejszyć obciążenie rozruchowe silnika elektrycznego i sieci elektrycznej, co jest szczególnie ważne na obszarach wiejskich lub gdy silnik zasilany jest z autonomicznej elektrowni.
Przeciążenie siłowników
Po uruchomieniu silnika moment obrotowy na jego wale jest bardzo niestabilny i ponad pięciokrotnie przekracza wartość znamionową. Dlatego obciążenia rozruchowe siłowników są również zwiększone w porównaniu do pracy w stanie ustalonym i mogą sięgać nawet 500 procent. Niestabilność momentu rozruchowego prowadzi do obciążeń udarowych zębów przekładni, ścinania wpustów, a czasami nawet skręcenia wałów.
Urządzenia do miękkiego rozruchu silników elektrycznych znacznie zmniejszają obciążenia rozruchowe mechanizmu: szczeliny między zębami przekładni są płynnie dobierane, co zapobiega ich pękaniu. Napędy pasowe płynnie napinają również paski napędowe, co zmniejsza zużycie mechanizmów.
Oprócz płynnego startu, tryb płynnego hamowania korzystnie wpływa na działanie mechanizmów. Jeśli silnik napędza pompę, płynne hamowanie pozwala uniknąć uderzenia wodnego, gdy urządzenie jest wyłączone.
Softstarty przemysłowe
Obecnie produkowane przez wiele firm, np. Siemens, Danfoss, Schneider Electric. Urządzenia takie posiadają wiele funkcji, które użytkownik może programować. Są to czas przyspieszania, czas hamowania, zabezpieczenie przed przeciążeniem i wiele innych dodatkowych funkcji.
Pomimo wszystkich zalet markowe urządzenia mają jedną wadę - dość wysoką cenę. Możesz jednak samodzielnie stworzyć takie urządzenie. Jednocześnie jego koszt będzie niewielki.
Urządzenie miękkiego startu oparte na mikroukładzie KR1182PM1
Historia była o specjalistyczny układ KR1182PM1, reprezentujący regulator mocy fazowej. Rozważono typowe obwody do jego włączania, urządzenia miękkiego startu do lamp żarowych i proste regulatory mocy obciążenia. W oparciu o ten mikroukład można stworzyć dość proste urządzenie łagodnego rozruchu dla trójfazowego silnika elektrycznego. Schemat urządzenia pokazano na rysunku 1.
Rysunek 1. Schemat urządzenia miękkiego rozruchu silnika.
Miękki start odbywa się poprzez stopniowe zwiększanie napięcia na uzwojeniach silnika od zera do wartości nominalnej. Osiąga się to poprzez zwiększenie kąta otwarcia przełączników tyrystorowych w czasie zwanym czasem rozruchu.
Opis obwodu
W konstrukcji zastosowano trójfazowy silnik elektryczny 50 Hz, 380 V. Uzwojenia silnika połączone w gwiazdę są podłączone do obwodów wyjściowych oznaczonych na schemacie jako L1, L2, L3. Centralny punkt gwiazdy jest podłączony do przewodu neutralnego sieci (N).
Przełączniki wyjściowe wykonane są na tyrystorach połączonych tyłem do siebie - równolegle. W konstrukcji zastosowano importowane tyrystory typu 40TPS12. Przy niskim koszcie mają dość duży prąd - do 35 A, a ich napięcie wsteczne wynosi 1200 V. Oprócz nich klucze zawierają jeszcze kilka elementów. Ich cel jest następujący: tłumienie obwodów RC połączonych równolegle z tyrystorami zapobiega fałszywemu załączeniu tych ostatnich (na schemacie są to R8C11, R9C12, R10C13), a za pomocą warystorów RU1...RU3 pochłaniane są szumy przełączania , którego amplituda przekracza 500 V.
Jako węzły sterujące dla przełączników wyjściowych stosowane są mikroukłady DA1...DA3 typu KR1182PM1. Te mikroukłady zostały szczegółowo omówione w. Kondensatory C5...C10 wewnątrz mikroukładu wytwarzają napięcie piłokształtne, które jest zsynchronizowane z napięciem sieciowym. Sygnały sterujące tyrystora w mikroukładzie są generowane poprzez porównanie napięcia zęba piłokształtnego z napięciem pomiędzy pinami 3 i 6 mikroukładu.
Do zasilania przekaźników K1…K3 urządzenie posiada zasilacz, który składa się tylko z kilku elementów. To jest transformator T1, mostek prostowniczy VD1, kondensator wygładzający C4. Na wyjściu prostownika zamontowany jest zintegrowany stabilizator DA4 typu 7812 zapewniający napięcie wyjściowe 12 V oraz zabezpieczenie przed zwarciami i przeciążeniami na wyjściu.
Opis działania softstartera do silników elektrycznych
Napięcie sieciowe jest dostarczane do obwodu, gdy wyłącznik zasilania Q1 jest zamknięty. Jednak silnik jeszcze się nie uruchamia. Dzieje się tak, ponieważ uzwojenia przekaźnika K1...K3 są nadal pozbawione napięcia, a ich styki normalnie zwarte omijają piny 3 i 6 mikroukładów DA1...DA3 poprzez rezystory R1...R3. Ta okoliczność uniemożliwia ładowanie kondensatorów C1...C3, więc mikroukład nie generuje impulsów sterujących.
Uruchomienie urządzenia
Gdy przełącznik SA1 jest zamknięty, napięcie 12 V włącza przekaźnik K1…K3. Ich styki normalnie zwarte otwierają się, co umożliwia ładowanie kondensatorów C1...C3 z wewnętrznych generatorów prądu. Wraz ze wzrostem napięcia na tych kondensatorach zwiększa się również kąt otwarcia tyrystorów. Dzięki temu uzyskuje się płynny wzrost napięcia na uzwojeniach silnika. Gdy kondensatory zostaną w pełni naładowane, kąt przełączania tyrystorów osiągnie wartość maksymalną, a prędkość obrotowa silnika elektrycznego osiągnie prędkość znamionową.
Wyłączenie silnika, płynne hamowanie
Aby wyłączyć silnik, otwórz przełącznik SA1. Spowoduje to wyłączenie przekaźnika K1...K3. Są normalne - zwarte styki zamkną się, co doprowadzi do rozładowania kondensatorów C1...C3 przez rezystory R1...R3. Rozładowanie kondensatorów będzie trwało kilka sekund, w tym czasie silnik się zatrzyma.
Podczas uruchamiania silnika w przewodzie neutralnym mogą płynąć znaczne prądy. Dzieje się tak, ponieważ podczas płynnego przyspieszania prądy w uzwojeniach silnika nie są sinusoidalne, ale nie trzeba się tego szczególnie bać: proces rozruchu jest dość krótkotrwały. W trybie ustalonym prąd ten będzie znacznie mniejszy (nie więcej niż dziesięć procent prądu fazowego w trybie nominalnym), co wynika jedynie z technologicznego rozproszenia parametrów uzwojenia i „niewspółosiowości” faz. Nie da się już pozbyć tych zjawisk.
Szczegóły i projekt
Do montażu urządzenia potrzebne są następujące części:
Transformator o mocy nie większej niż 15 W, o napięciu wyjściowym uzwojenia 15...17 V.
Przekaźniki K1...K3 przystosowane są do dowolnego napięcia cewki 12 V, posiadające styk normalnie zwarty lub przełączny, np. TRU-12VDC-SB-SL.
Kondensatory C11…C13 typu K73-17 na napięcie robocze co najmniej 600 V.
Urządzenie wykonane jest na płytce drukowanej. Zmontowane urządzenie należy umieścić w plastikowej obudowie o odpowiednich wymiarach, na której przednim panelu należy umieścić przełącznik SA1 oraz diody LED HL1 i HL2.
Podłączenie silnika
Połączenie przełącznika Q1 z silnikiem odbywa się za pomocą przewodów, których przekrój odpowiada mocy tego ostatniego. Przewód neutralny wykonany jest z tego samego drutu co przewody fazowe. Przy mocach komponentów wskazanych na schemacie możliwe jest podłączenie silników o mocy do czterech kilowatów.
Jeśli planujesz zastosować silnik o mocy nie większej niż półtora kilowata, a częstotliwość rozruchu nie przekroczy 10...15 na godzinę, wówczas moc rozpraszana przez przełączniki tyrystorowe jest niewielka, więc grzejniki nie można zainstalować.
Jeśli zamierzasz zastosować mocniejszy silnik lub rozruchy będą częstsze, będziesz musiał zamontować tyrystory na chłodnicach wykonanych z listwy aluminiowej. Jeżeli grzejnik ma być używany jako zwykły, należy odizolować od niego tyrystory za pomocą mikowych przekładek. Aby poprawić warunki chłodzenia, można zastosować pastę przewodzącą ciepło KPT-8.
Sprawdzenie i konfiguracja urządzenia
Przed włączeniem należy przede wszystkim sprawdzić zgodność instalacji ze schematem połączeń. To podstawowa zasada i nie można od niej odstąpić. W końcu zaniedbanie tej kontroli może spowodować zwęglenie wielu części i na długi czas zniechęcić do „eksperymentów z elektrycznością”. Należy wyeliminować znalezione błędy, bo przecież ten układ zasilany jest z sieci, a z tym nie ma żartów. A nawet po tym sprawdzeniu jest jeszcze za wcześnie na podłączenie silnika.
Najpierw zamiast silnika należy podłączyć trzy identyczne żarówki o mocy 60...100 W. Podczas testów należy upewnić się, że lampy „zapalają się” równomiernie.
Nierówny czas włączenia wynika z rozproszenia pojemności kondensatorów C1...C3, które mają znaczną tolerancję pojemności. Dlatego lepiej jest je wybrać od razu za pomocą urządzenia przed instalacją, przynajmniej z dokładnością do dziesięciu procent.
Czas wyłączenia zależy również od rezystancji rezystorów R1…R3. Za ich pomocą możesz dostosować czas wyłączenia. Nastawy tej należy dokonać, jeśli rozpiętość czasu załączenia i wyłączenia w różnych fazach przekracza 30 procent.
Silnik można podłączyć dopiero po tym, jak powyższe kontrole przejdą normalnie, żeby nie powiedzieć idealnie.
Co jeszcze można dodać do projektu?
Zostało już powiedziane powyżej, że tego typu urządzenia są obecnie produkowane przez różne firmy. Oczywiście nie da się odtworzyć wszystkich funkcji markowych urządzeń w takim domowym urządzeniu, ale prawdopodobnie nadal można je skopiować.
Mówimy o tzw. Jego cel jest następujący: po osiągnięciu przez silnik prędkości znamionowej stycznik po prostu mostkuje przełączniki tyrystorowe swoimi stykami. Prąd przepływa przez nie, omijając tyrystory. Ten projekt jest często nazywany obwodnicą (od angielskiego obwodnicy - obwodnicą). Aby uzyskać takie ulepszenie, do jednostki sterującej trzeba będzie wprowadzić dodatkowe elementy.
Borys Aladyszkin
Do uruchamiania silników prądu stałego można zastosować trzy metody:
1) start bezpośredni, w którym uzwojenie twornika jest podłączone bezpośrednio do sieci;
2) rozruch reostatyczny za pomocą reostatu rozruchowego podłączonego do obwodu twornika w celu ograniczenia prądu podczas rozruchu;
3) rozpoczynając od płynnego zwiększania napięcia podawanego na uzwojenie twornika.
Bezpośredni start. Zazwyczaj w silnikach prądu stałego spadek napięcia wynosi I nom ∑ R w rezystancji wewnętrznej obwodu twornika wynosi 5–10%. U nie m , dlatego przy rozruchu bezpośrednim prąd twornika I n = U imię /∑ R= (10 ÷ 20) I nom, co stwarza niebezpieczeństwo złamania wału maszyny i powoduje silne iskrzenie pod szczotkami. Z tego powodu rozruch bezpośredni stosowany jest głównie w silnikach małej mocy (do kilkuset watów), w których rezystancja ∑ R stosunkowo duże i tylko w niektórych przypadkach dla silników o wzbudzeniu szeregowym o mocy kilku kilowatów. Podczas bezpośredniego uruchamiania takich silników I n = (4 ÷ 6) I nie m.
Przejściowy proces zmiany prędkości obrotowej N i prąd twornika ja w procesie rozruchu jest on wyznaczany przez obciążenie silnika i jego elektromechaniczną stałą czasową T M . Aby określić charakter zmiany N I ja Uruchamiając silnik ze wzbudzeniem równoległym, będziemy postępować zgodnie z równaniami:
Gdzie J– moment bezwładności mas wirujących silnika elektrycznego i połączonego z nim mechanizmu produkcyjnego; M n – moment hamujący wytwarzany przez obciążenie.
Z (2.82b) określamy prąd twornika
. (2.83)
Podstawiając jego wartość do (2.82a), otrzymujemy
(2.84a)
, (2,84b)
U gdzie jest prędkość obrotowa na idealnym biegu jałowym;
zmniejszenie prędkości obrotowej podczas przejścia
od biegu jałowego do obciążenia; N N = rz 0 – Δ N n – ustalona prędkość obrotowa przy obciążeniu silnika; 
– elektromechaniczna stała czasowa określająca prędkość procesu nieustalonego.
W której I n = M N /(Z M F)– stały prąd twornika po zakończeniu procesu rozruchu, określony momentem obciążenia M N .
Rozwiązując równanie (2.84b), otrzymujemy
. (2,85a)
Stała całkowania A z warunków początkowych dowiadujemy się: at T = 0; N= 0 i A = – rz N . W efekcie mamy
. (2.85b)
Ryż. 2.65 – Przejściowy proces zmiany prędkości obrotowej i prądu twornika podczas bezpośredniego rozruchu silnika prądu stałego
Zależność prądu twornika od czasu rozruchu silnika określa się na podstawie (2.83). Podstawiając do niego wartość
, (2,85 V)
otrzymane z (2.846) i (2.856) i zastąpienie N n = N 0 – Δ N, mamy
. (2,86a)
Biorąc pod uwagę wartość Δ N N , N 0 , T m i M N/ Z M F, otrzymujemy
Gdzie I początek = U/∑R– początkowy prąd rozruchowy.
Na ryc. Rysunek 2.65 pokazuje zależność zmiany prądu twornika i prędkości obrotowej (w jednostkach względnych) podczas bezpośredniego rozruchu silnika o wzbudzeniu równoległym. Zakłada się, że czas procesu przejściowego przy rozruchu jest równy (3–4) T m. W tym czasie prędkość obrotowa N osiąga (0,95 – 0,98) od wartości ustalonej N N , i prąd twornika ja zbliża się również do wartości ustalonej.
Uruchomienie reostatu. Ta metoda jest najbardziej rozpowszechniona. W pierwszym momencie uruchomienia o godz N= 0 prądu I n = Ty/(∑r + r P). Maksymalna rezystancja reostatu początkowego R n dobiera się tak, aby dla maszyn dużej i średniej mocy prąd twornika przy rozruchu I n = (1,4 ÷ 1,8) I nom oraz dla maszyn o małej mocy I n = (2 ÷ 2,5) I nie m. Rozważmy proces rozruchu reostatycznego na przykładzie silnika o wzbudzeniu równoległym. W początkowym okresie rozruch odbywa się zgodnie z charakterystyką reostatyczną 6 (ryc. 2.66, A), odpowiadający maksymalnej wartości rezystancji r str reostat rozruchowy; jednocześnie silnik rozwija maksymalny moment rozruchowy M p.max.
Ryż. 2.66 – Zmiana prędkości obrotowej i momentu obrotowego podczas rozruchu reostatycznego silników o wzbudzeniu równoległym i szeregowym
Reostat regulacyjny R R. w tym przypadku na wyjściu jest prąd wzbudzenia I dopływ i przepływ F były maksymalne. W miarę przyspieszania silnika moment obrotowy silnika maleje, gdyż np. rośnie wraz ze wzrostem prędkości obrotowej. ds. mi i prąd twornika maleje Ja =(U – E)/(∑r + r P ). Po osiągnięciu określonej wartości M p.min część rezystancji początkowego reostatu jest usuwana, w wyniku czego moment obrotowy ponownie wzrasta do M p.max. W takim przypadku silnik przełącza się na pracę zgodnie z charakterystyką reostatu. 5 i przyspiesza, aż dotrze M p.min. Zatem stopniowo zmniejszając rezystancję reostatu rozruchowego, silnik jest przyspieszany wzdłuż poszczególnych odcinków charakterystyki reostatycznej 6,5,4,3 I 2 (patrz grube linie na ryc. 2.66, A) przed osiągnięciem charakterystyki naturalnej 1 . Średni moment rozruchowy M n.sr = 0,5 ( M p.max + M p.min) = const, w wyniku czego silnik przyspiesza z pewnym stałym przyspieszeniem. W ten sam sposób uruchamiany jest silnik o wzbudzeniu sekwencyjnym (ryc. 2.66, B). Liczba stopni reostatu rozruchowego zależy od sztywności naturalnej charakterystyki i wymagań dotyczących płynnego rozruchu (dopuszczalna różnica M p.max – M p.min).
Reostaty rozruchowe są przeznaczone do krótkotrwałej pracy pod prądem.
Na ryc. Rysunek 2.67 pokazuje zależności prądu twornika ja, moment elektromagnetyczny M, moment obciążenia M n i prędkość obrotowa N z rozruchem silnika reostatycznego (schematy uproszczone).
Ryż. 2.67 – Przejściowy proces zmiany prędkości obrotowej, momentu obrotowego i prądu twornika podczas reostatycznego rozruchu silnika prądu stałego
Podczas wyprowadzania poszczególnych stopni reostatu rozruchowego prąd twornika ja osiąga pewną wartość maksymalną, po czym zgodnie z równaniem (2.85b) maleje do wartości minimalnej. W takim przypadku elektromechaniczna stała czasowa i prąd początkowy będą miały różne wartości dla każdego stopnia reostatu rozruchowego:
;
Zgodnie ze zmianą prądu twornika zmienia się również moment elektromagnetyczny M. Częstotliwość rotacji N zmienia się w zależności od równania
Gdzie N początkowa – początkowa prędkość obrotowa podczas pracy na odpowiednim stopniu reostatu rozruchowego.
Zacienione na ryc. Obszar 2,67 odpowiada dynamicznym wartościom momentu obrotowego M din = M – M n, zapewniający przyspieszenie silnika do stałej prędkości obrotowej.
Zacznij od płynnego zwiększania napięcia zasilania. Podczas uruchamiania reostatu w reostacie rozruchowym występują dość znaczne straty energii. Wadę tę można wyeliminować, uruchamiając silnik, stopniowo zwiększając napięcie dostarczane do jego uzwojenia. Ale do tego potrzebne jest osobne źródło prądu stałego z regulowanym napięciem (generator lub sterowany prostownik). Takie źródło służy również do regulacji prędkości obrotowej silnika.
Skomplikowane przez duże wartości prądów rozruchowych i momentów obrotowych występujących podczas rozruchu. Ale w przeciwieństwie do silników asynchronicznych, w DFC prądy rozruchowe przekraczają prądy znamionowe 10-40 razy. Tak ogromny nadmiar może doprowadzić do awarii silnika, uszkodzenia mechanizmów związanych z silnikiem i dużych spadków napięcia w sieci, co może mieć wpływ na innych odbiorców. Dlatego starają się ograniczać prądy rozruchowe do wartości (1,5...2) In.
W przypadku silników o małej mocy (do 1 kW), pod warunkiem braku obciążenia na wale, można zastosować rozruch bezpośredni, czyli bezpośrednio z sieci. Wynika to z faktu, że masa ruchomych części silnika nie jest duża, a opory uzwojeń są stosunkowo duże. Przy bezpośrednim rozruchu takich silników prądy rozruchowe nie przekraczają wartości (3...5) In, co dla takich silników nie jest krytyczne.
Gdy silnik pracuje ze stałym napięciem i rezystancją uzwojenia twornika, prąd twornika można znaleźć za pomocą wzoru
W tym wzorze U jest napięciem zasilania, Epr jest tylnym polem elektromagnetycznym, ∑r jest rezystancją uzwojeń twornika. Powrót EMF Epr występuje, gdy twornik obraca się w polu magnetycznym stojana, podczas gdy w silniku jest skierowany w stronę twornika. Ale gdy twornik się nie porusza, Epr nie powstaje, co oznacza, że wyrażenie na prąd przyjmie następującą formę
Jest to wyrażenie określające prąd rozruchowy.
Patrząc na wzór, możemy dojść do wniosku, że zmniejszenie prądu rozruchowego jest możliwe albo poprzez zmniejszenie napięcia, albo zwiększenie rezystancji uzwojenia twornika.
Rozruch silnika poprzez redukcję napięcia stosuje się, jeżeli silnik zasilany jest z niezależnego źródła energii, które można regulować. W praktyce taki rozruch stosowany jest w silnikach średniej i dużej mocy.
Przyjrzymy się bardziej szczegółowo metodzie uruchamiania silnika prądu stałego poprzez wprowadzenie dodatkowego oporu do obwodu twornika. W takim przypadku prąd rozruchowy będzie równy
Dzięki temu możliwe jest osiągnięcie wartości prądu rozruchowego w pożądanym, bezpiecznym dla silnika zakresie. Dodatkowy opór może mieć postać reostatu lub kilku rezystorów. Jest to konieczne, aby podczas uruchamiania silnika zmienić rezystancję w obwodzie twornika.
Powinieneś wiedzieć, że przy dodatkowym oporze w uzwojeniu twornika silnik nie pracuje na naturalnej, ale na bardziej miękkiej sztucznej charakterystyce, która nie nadaje się do normalnej pracy silnika.
Silnik uruchamia się w kilku etapach. Po pewnym przyspieszeniu silnika Epr ograniczy prąd, a co za tym idzie moment rozruchowy, aby utrzymać go na tym samym poziomie, należy zmniejszyć rezystancję, czyli przełączyć reostat lub bocznikować rezystor.
Załóżmy, że mamy cztery etapy, wtedy charakterystyka mechaniczna będzie wyglądać następująco
W pierwszym etapie, gdy dodatkowy opór jest maksymalny i równy R1+R2+R3, silnik zaczyna przyspieszać. Po osiągnięciu określonego punktu, który wynika z obliczonych danych, rezystancja R3 zostaje zboczona. Jednocześnie silnik przełącza się na nową charakterystykę i przyspiesza do tego samego punktu. W ten sposób silnik osiąga swoją naturalną charakterystykę bez wpływu wysokich prądów rozruchowych i momentów obrotowych.
