147969 (Разработать лабораторный стенд для испытания устройств защиты судовых генераторов), страница 5

2.9.2.5. Блок таймеров:

Т1,2,3 – S9 = 90 см, S6 – S9 = 35 см, S6 – К1,2,3,4 = 120 см, S1 – S9 = 80 см, К4 – S1 = 60 см.

Прочие соединения – 100 см.

Всего: 485≈500см = 5м

2.9.2.6. Общая длина провода составляет:

L = 11+6+7+5=29 м.

2.9.3. Определяем мощности рассеяния элементов стенда:

2.9.3.1. Мощности рассеяния трансформаторов

TV1: P_R = Sтр-ра * (1 - ήтр) = 110 (1-0,91)=9,9 Вт.

TV2: P_R = 9,9 Вт; TV3: P_R = 2 Вт; TV4: P_R = 2 Вт; TV5: P_R = 96,6 * (1-0,91)=9,7 Вт; TV6: P_R = 2 Вт; TV7: P_R = 58,32 (1 – 0,93) = 4,08 Вт.

∑Ртр-ров = 39,58 Вт.

2.9.3.2. Мощности рассеяния полупроводниковых элементов:

а) Мощности рассеивания диодов.

Для облегчения расчета принимаем средние значения падения напряжения на диодах и токи равными

I ср = 0,015 А, ∆U=1,2 В – из расчета.

Тогда мощность рассеяния одного диода равна

Р_R = ∆U * I = 1,2 * 0,015 = 0,018 Вт.

∑Р_R=12*0,018=0,216 Вт = суммарная мощность рассеяния диодов схемы.

б) мощность рассеяния светодиодов:

I ср = 15 мА = 0,015 А, ∆Uср = 2,5 В.

Р_R = ∆U * I= 2,5 * 0,015 = 0,0375 Вт – мощность рассеяния одного светодиода.

∑Р_R = 14 * 0,0375 = 0,525 Вт – суммарная мощность рассеяния всех светодиодов схемы.

в) мощность рассеяния всех полупроводниковых элементов схемы стенда:

∑Рпп = ∑Р_{Rдиодов} + ∑Р_{Rсветодиодов} = 0,216 + 0,525 = 0,741 Вт.

2.9. 3. 3. Мощность рассеяния блока питания U=24 В

∑Р_RБП = Р_Rтр-ра + Рстабилизатора = 2+0,4=2,4 Вт.

Р_Rтр-ра = 50 (1 – 0,96) = 2 Вт.

Р_Rстаб = ∆U* I= 4*0,1 = 0,4 Вт.

Принимаем мощность рассеяния блоком питания с запасом равной Р_R = 10 Вт.

2. 9. 3. 4. Мощности рассеяния проводов и кабелей стенда

∑Р_R = ∑Ii * Ri * Li – общие потери мощности в проводах стенда, где

Ii - ток в i – ом проводе , I ср = 1,18 А

Ri - погонное сопротивление i – го провода, R = 28,8 мОм/м

Li – длина i-го провода.

а) Определяем суммарную длину по участкам

∑L1 = 2,9 м, ∑L2 = 25 м, ∑L3 = 1,1 м.

б) Определяем потери мощности по участкам

P_R1 = 1.18 *0.0288 * 2.9 = 0.098 Вт.

P_R2 = 1,18 * 0,288 * 25 = 0,849 Вт.

P_R3 = 1,18*0,288 * 1,1 = 0,037 Вт.

в) ∑Р_R = P_R1 + P_R1+ P_R3 = 0,098+0,849+0,037 = 0,984 Вт.

2. 9. 3. 5. Мощность рассеяния в контактной аппаратории

∑Р_R = ∑ (I² * R*m) – суммарная мощность потерь в контактных соединениях, где

I - ток контактного соединения

R – сопротивление контактного соединения

m - число фаз контактного соединения.

а) Определяем мощность рассеяния в автоматических выключателях

P_RQF1 = 1,6² * 0,751 * 3 = 5, 768 Вт.

P_RQF2 = 0,56² * 0,751 * 3 = 0,563 Вт.

P_RQF3 = 0,44² * 0,751 * 3 = 0,436 Вт.

∑Р_R = P_{RQF1 +} P_{RQF2 +} P_{RQF3 =} 5,768 + 0,563 + 0,436 = 6,767 Вт.

б) Определяем потери мощности в переключателях

Переключатели S1 – S10 серии ПМФ – имеют сопротивление контакта соединения 10 mОм.

Потери в контактных соединениях считаются по формуле:

∑Р_R = ∑I² * R* m, где

I – ток соединения

R – сопротивление контакта

m - число фаз соединения

P_RS1 = 0, 01 * 2 * 0.503² = 0,0051 Вт.

P_RS2 = 0, 01 * 2 * 0,76² = 0,010 Вт.

P_RS4 = 0, 01 * 2 * 0,503² = 0,0051 Вт.

P_RS5 = 0, 01 * 2 * 5,96² = 0,71 Вт.

P_RS6 = 0, 01 * 2 * 5,96² = 0,71 Вт.

P_RS7 = 0, 01 * 3 * 0,503² = 0,0076 Вт.

P_RS8 = 0, 01 * 2 * 0,394² = 0,0031 Вт.

P_RS9 = 0, 01 * 2 * 0,1² = 0,0002 Вт.

P_RS10 = 0,01 * 1 * 0,227² = 0,00052 Вт.

∑Р_R=∑Р_R1=0,0051+0,010+0,0051+0,71+0,71+0,0076+0,0031+0,0002+0,00052=1,456 Вт.

2.9.3.6. Определяем потери мощности всех элементов стенда

∑Рстенд = ∑Р_Rтр-ров + ∑Р_Rполупров. Элем. + ∑Р_Rблок пит. + ∑Р_R пров. и каб. + ∑Р_R перекл.

∑Рстенд = 39,58 + 0,741 + 0,4 +0,984 + 1,5 = 43,21 Вт.

2.9.4. Тепловой расчет стенда

1. Объем щита: V = L*B*H = 1,5 * 0,3 * 0,7 = 0,315 м³.

2. Габариты щита: L = 1,5 м – длина, В = 0,3 м – ширина, Н = 0,7м – высота.

3. Тепловая мощность рассеивания в щите: Ф = 43,21 Вт.

4. Коэффициент заполнения щита: Кзап = ∑Vэл / V, где

∑Vэл = 0,0027 + 0,00578 + 0,0144 +0,0035 + 0,0487 + 0,0002 + 0,00013 + 0,0016 + 0,001= 0,078 м³.

Определяем объемы основных наиболее габаритных элементов щита:

1. Автоматический выключатель V= (0,14*0,8*0,9)*2 + (0,11*0,75*0,085) = 0,002016 + 0,000701 = 0,0027 м³.

2. Переключатель (0,068 * 0,068 * 0,125)*10 = 0,00578 м³

3. Латры (0,2*0,19*0,1)*3 = 0,0114 м³

4. приборы (0,15*0,15*0,045)* 2 + (0,110*0,110*0,06)*2 = 0,002 + 0,00145 = 0,00345 м³

5. трансформаторы.

ОСМ 0,25 L=117, B = 116, H=110 - 2 шт.

ОСВМ 0,25 L=269, B = 245, H=168 - 1 шт

ОСМ 0,1 L=117, B = 116, H=100 - 1 шт

ТСВМ 2,5 L=389, B = 364, H=237 - 1 шт

V = (0,017*0,116*0,1)*2 + (0,269*0,245*0,168) + (0,117*0,116*0,1) + (0,389*0,364*0237) = 0,0027+0,011+0,00135+0,0335 = 0,0487 м³

6. Провода V=0.0002 м³.

7. Таймеры (0,0065*0,045*0,0015)*3 = 0,00013 м³

8. блок питания (без трансформатора) V= 0,2*0,1*0,08=0,0016 м³.

9. Прочие элементы Vпр= 0,001 м³.

Кзап = ∑Vэл / V = 0,078/0,315=0,247 о.е.

5. Максимальная температура окружающей среды θ³ = 35⁰ С или равно 308⁰ К.

6. Предельно допустимый перегрев рабочей зоны принимаем υ_в.доп= 15 К.

7. Определяем коэффициент формул К₀= Н*V^-1/3 = 1,028, где Н – высота стенда, V – объем стенда.

8. Определяем площадь нагретой зоны

= 1,364 м².

9. Определяем удельный тепловой поток нагретой зоны ρ_зоны – Ф/Sз = 43,21/1,364 = 31,678 Вт/м².

10. По рисунку приложения (Л. ) определяем математическое ожидание нагрева щита с естественной конвекцией.

М (υ) = 5⁰ К, υ_доп= 15⁰К.

Сравниваем значения М (υ) = 5⁰ К и υ_доп= 15⁰К и проверяем условие М (υ)< υ_доп.

5⁰К < 15⁰К – условие соблюдается.

Таким образом, для охлаждения стенда достаточно естественной конвекции и нет надобности в принудительной вентиляции.

2.10 Инструкция по эксплуатации

При эксплуатации стенда следует пользоваться «Инструкцией по безопасности эксплуатации стенда» изложенной в разделе «Безопасность и экологичность».

В процессе работы может возникнуть неисправность, которую необходимо обнаружить и устранить. Характерные неисправности, которые могут возникнуть, перечислены в таблице 1.

Таблица характерных неисправностей.

Таблица 1.

.

3.1. Введение

Лабораторный стенд изготовляется с целью проведения испытаний устройств защиты судовых генераторов. Для этого студентами будут выполняться лабораторные работы, целью которых является снятие временных характеристик срабатывания приборов. Чтобы испытания производились точно и быстро, необходимо знать последовательность действий, проводимых при испытании. С этой целью составляется для каждого устройства защиты алгоритм проведения испытания, состоящий из всех последовательных действий, необходимых для выполнения работы с самого начала до конца. Алгоритм включает в себя исполнительные блоки, обозначенные буквой А, и блоки вывода Р. Исполнительный блок предписывает точные действия студента, выполняющего испытания, например, подключение прибора с содержанием конкретных подключаемых клем прибора к клеммам стенда, установки тока определенной величины и с помощью какого оборудования. Блок выбора имеет в своем составе два действия, одно из которых выполняется, если снятие находится в состоянии, указанном в блоке, а другое, если система не находится в этом состоянии. Правдивое и ложное состояние обозначаются соответственно Да и Нет. При подключении прибора нужно учесть, что клеммы прибора обозначаются кон, а клеммы стенда Х.

3.2. Алгоритмы испытания устройств защиты судовых генераторов

3.2.1. Алгоритм испытания устройства УВР

При составлении данного алгоритма использовались следующие обозначения:

1) Основная программа

А1 – подключение прибора УВР.

Соединительными проводами соединяют следующие клеммы прибора с клеммами стенда

кон 1 – Х6 кон 8 – Х12

кон 2 – Х7 кон 9 – Х13

кон 3 – Х1 кон 12– Х16

кон 4 – Х2 кон 13– Х12

кон 5 – Х3 кон 8 – Х17

кон 6 – Х4 кон 16– Х20

кон 7 – Х5 кон 17– Х21

2) Р1 – подать питание на стенд, условие включения автомата QF1, для его включения рычаг поднять вверх.