Модернізація системи кеування електроприводом стрічкового конвеєра (стр. 4 из 11)
На виході RS-триггера з'являється сигнал високого рівня, що вирішує проходження імпульсів генератора на вихід елементу збігу DD4.1 Цей елемент формує пачки коротких імпульсів, які через імпульсний трансформатор Т1 поступають на перехід симістора каналу, що управляє, і відкривають його. Імпульсний трансформатор дозволяє гальванічно розв'язати ланцюги каналу від мережі.
Генератор імпульсів виконаний на логічних елементах DD1.2 - DD1.4 Частоту fг імпульсів генератора вибирають відповідно до залежності:
(2.1)де Fc- частота живлячої мережі, Гц;
n - число розрядів лічильника.
Налагодження регулювальника потужності полягає в установці необхідної частоти генератора.
Рисунок 2.3 - Схема системи управління
2.3 Розрахунок тиристорного регулятора
Трифазний регулятора складається з трьох однакових однофазних регулювальників, кожен з яких працює незалежно від інших. Розрахунок регулятора зводиться до вибору тиристорів по граничних експлуатаційних параметрах, а також розрахунку необхідних кутів управління.
У схемі, що розраховується, симетричні тиристори повинні задовольняти наступним параметрам:
максимальний прямий струм - 20 А;
максимальна зворотна напруга - 310 В;
максимальна напруга в прямому напрямі - 310 Ст
З [5] вибираємо симетричний тиристор ТС2-25-4, для якого:
імпульсна напруга у відкритому стані - 2 В;
відмикаюча імпульсна напруга - 3,5 В;
відмикаючий імпульсний струм управління - 150 мА;
максимально допустима постійна напруга в закритому стані - 100 - 1100В;
критична швидкість наростання напруги в закритому стані - 50 - 500В/мкс;
максимально допустимий середній струм у відкритому стані - 25 А;
максимально допустимий струм, що діє, у відкритому стані - 50 А.
З [1] по графіку визначаємо значення кутів управління. При напрузі 50 В кут управління α=150°; при напрузі 220 В - α=0°.
Розрахунок системи управління.
На вхід системи управління поступає напруга синхронізації від мережі живлення через обмежувальний резистор R1. Амплітуда напруги синхронізації. Розрахуємо опір обмежувального резистора R1
(2.2)де Iпр - постійний прямий струм через діод;
Uмережі - напруга мережі.
У пристрої синхронізації застосовується здвоєний оптрон АОТ101АС, [7] для якого:
максимально допустима напруга ізоляції Uиз - 1500 В;
максимально допустимий постійний прямий струм через діод Iпр - 20 мА;
максимально комутована напруга Uком - 15 В;
максимальне падіння напруги Uпр- 1,6 В;
опір ізоляції Rиз- 100 ГОм.
(2.3)Розрахуємо розсіювану потужність на резисторі R1
(2.4)З ряду Е24 вибираємо резистор опором 36 кОм марки МЛТ-2. [4]
Розрахуємо опір резистора R2
(2.5)де Uжив - напруга живлення Uжив=5 В;
Uке - напруга колектор-емітер;
Ik - струм колектора;
(2.6)Розрахуємо розсіювану потужність на резисторі R2
(2.7)З ряду Е24 вибираємо резистор опором 20 кОм марки МЛТ-0,125. [4]
Розрахуємо необхідну частоту дотримання імпульсів тактового генератора по формулі:
(2.8)де fг - частота тактового генератора;
Fc - частота мережі 50 Гц;
n - кількість розрядів n=4;
(2.9)Розрахуємо частотозадаючі елементи R3 і C1
. (2.10)Виберемо опір резистора R3=220 Ом, і розрахуємо ємкість конденсатора C1
. (2.11)Резистор R3 вибираємо марки СП3-1б, а конденсатор вибираємо марки К73-17 номінал ємкості 1 мкФ. [4]
Резистори R5 - R9 задають рівень логічної одиниці на логічному елементі DD5. Опір цих резисторів вибираємо 1 кОм.
Виберемо діод VD1 для якого повинно виконаються така умова, де
(2.12)З [4] вибираємо діод КД503А для якого:
максимально допустимий імпульсний струм - 200 мА;
максимально допустимий постійний або середній прямий струм - 20 мА;
імпульсна пряма напруга - 2,5 В;
максимально допустима імпульсна або постійна зворотна напруга - 30 В;
час зворотного відновлення діода - 0,01 мкс.
Розрахуємо опір резистора R4
(2.13)Розрахуємо розсіювану потужність на резисторі R4
(2.14)Вибираємо резистор з ряду Е24 опором 51 Ом, марки МЛТ-0,5. [4]
З [4] вибираємо діод VD2 з таких міркувань, що він повинен витримувати максимальний відмикаючий струм і максимальну напругу управління для даного вибраного симетричного тиристора. Діод VD2 вибираємо КД103А для якого:
максимально допустимий постійний прямий струм - 0,1 А;
максимально допустима постійна зворотна напруга - 50 В;
постійна пряма напруга - 1 Ст.
Розрахунок джерела живлення системи управління.
Живлення системи управління здійснюється від джерела живлення +5В. Струм вжитку системи управління від джерела живлення близько 100 мА.
Розрахуємо необхідну для роботи стабілізатора вхідну напругу Uвип при заданій вихідній напрузі:
(2.15)Розрахуємо максимально розсіювану транзистором потужність:
(2.16)Вибираємо регулюючий транзистор. Його гранично допустима розсіювана потужність має бути більше значення Pmax, гранична допустима напруга між емітером і колектором - більше Uвип, а максимально допустимий струм колектора більше IH. Вибираємо транзистор КТ815Б для якого: h21e=40; Uke=40В; Ik max=1,5 A. [4]
Розрахуємо максимальний струм бази регулюючого транзистора:
. (2.17)Вибираємо відповідний стабілітрон. Його напруга стабілізації має дорівнювати вихідній напрузі стабілізатора, а значення максимального струму стабілізації перевищувати максимальний струм бази. Вибираємо стабілітрон КС156А для якого: h21e=40; Uke=40В; Ik max=1,5 A. [4]
Розрахуємо опір резистора R18
(2.18)Розрахуємо потужність розсіяння резистора R18
(2.19)З [4] вибираємо резистор R18=510 Ом, марки МЛТ-0,25.
Визначаємо змінну напругу, яка має бути на вторинній обмотці мережевого трансформатора:
(2.20)По струму навантаження визначуваний максимальний струм, поточний через кожен діод випрямного моста:
(2.21)Визначимо зворотну напругу, яка буде прикладено до кожного діода випрямляча:
(2.22)З [4] вибираємо діоди КД208Б для яких:
максимально допустимий постійний прямий струм - 0,5 А;
максимально допустима постійна зворотна напруга - 600 В;
постійна пряма напруга - 1,0 Ст
Розрахуємо ємкість конденсатора фільтру:
. (2.23)Вибираємо конденсатор С4 - 100 мкФ х 16 В, марки К50-35, конденсатор С5 - 100 мкФ х 16 В, марки К50-35. [4]
З [6] виберемо трансформатор Тр1 марки ТВП 231 - 127/220 - 50 для якого:
номінальна потужність - 9 Вт;
струм первинної обмотки - 0,016 А;
напруга на вторинній обмотці - 10 В;
номінальний струм вторинної обмотки - 0,3 А.
Вибір мережевого фільтру.
Трифазний мережевий фільтр можна використовувати марки HLV-110-380/30 для якого:
частота живлячої мережі - 50 - 63 Гц;
напруга живлення - трифазне 380 В;
номінальний струм навантаження - 30 А на кожну фазу.
Також мережевий фільтр можна реалізувати з трьох однофазних мережевих фільтрів з тими параметрами, що і в попередньому мережевому фільтрі. Для реалізації мережевого фільтру будуть використовані три однофазні мережеві фільтри з такими параметрами:
номінальний струм навантаження на одну фазу - 25 А;
частота живлячої мережі - 50 Гц;
фазна напруга - 220 Ст
Три однофазні фільтри сполучаємо зіркою і отримаємо мережевий трифазний фільтр.
2.4 Модельне дослідження розробленої системи керування
Для підтвердження проведених теоретичних розрахунків у дипломному проекті виконано модельне дослідження роботи трьохфазного тиристорного регулятора. При інтерактивному моделюванні був вибраний програмний продукт MULTISIM, реалізована модель дослідження представлена на рис.2.4 Особливістю дослідження моделі являться те що після збірки схеми були вибрані контрольні точки вимірювання форми та рівня сигналу.