10 текст ВКР (1228330), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Рисунок 2.17 – Электрическая схема подключения микроконтроллера Logo Siemens в системе приточно – вытяжной вентиляции

2.8 Расчет питания и выбор оборудования шкафа управления

При проектировании шкафа управления (ШУ) системы вентиляции необходим правильный подбор оборудования: блоков питания, источников бесперебойного питания, аккумуляторов, сетевых дросселей для ПЧ, автоматических выключателей и т.д.

Все оборудование ШУ можно разделить на две части. Первая часть — это электрооборудование для питания и защиты микроконтроллера. Вторая часть – электрооборудование для питания и защиты ПЧ.

Рассмотрим первую часть. На рисунке 2.18 показана принципиальная электрическая схема питания и защиты микроконтроллера.

Рисунок 2.18 – Принципиальная электрическая схема питания и защиты МК

Для подбора оборудования необходимо определить ток потребления нагрузки. Основной нагрузкой является программируемое реле Logo 24, модули расширения и датчики давления.

Итак, суммарный ток потребления основной нагрузки найдем по формуле:

(2.9)

где I_п.р. – ток потребления, программируемого реле Logo 24;

I_DM8 – ток потребления модуля ввода – вывода дискретных сигналов Logo DM8 24;

I_AM2 – ток потребления модуля ввода аналоговых сигналов Logo AM2;

I_{AM2 AQ} – ток потребления модуля вывода аналоговых сигналов Logo AM2 AQ;

I_ДД – ток потребления дифференциального датчика давления.

Найдем суммарный ток потребления основной нагрузки по формуле (2.9):

Сам микроконтроллер и вспомогательное оборудование потребляет постоянный ток, поэтому необходимо обеспечить это электрооборудование постоянным напряжением питающей сети. Преобразуем сетевое переменное напряжение 220 В, 50 Гц в по­стоянное напряжения +24 В, используя блок питания (БП).

В данном проекте используется БП TRIO POWER (PHOENIX CONTACT). С учетом найденного значения суммарного тока потребления I_н = 2,35 А, выбираем БП TRIO-PS/24DC/ 2.5А, показанный на рисунке 2.19.

Рисунок 2.19 – Блок питания на 2,5 А

QUINT POWER – источники питания постоянного тока для широкого применения с диапазоном мощностей шестидесяти до девятисот шестидесяти Ватт. Обладают широким диапазоном входных напряжений, выполнены в однофазном и трехфазном исполнении и имеют международные сертификаты соответствия. QUINT POWER обеспечивает безопасность питающего напряжения. При промышленном применении надежное электропитание должно быть обеспечено, как в нормальных условиях, так и при повышенной температуре окружающей среды, которая может значительно превышать 50 °C. Блоки питания TRIO POWER нормально работают и при температурах от 55 до 70 °C.

Тогда для обеспечения бесперебойного питания, в случаи потери питания питающей сети (обрыв, пониженное напряжение, сбои, отключение и т.д.), вводим источник бесперебойного питания (ИБП), в качестве источника используем аккумуляторную батарею.

Выбираем ИБП для получасового рабочего режима без питающего сети. Мощность должна быть в полтора-два раза больше потребляемой мощности нагрузки [9].

Итак, подходит вариант ИБП: QUINT – UPS/24DC/24DC/5 (ИБП 24В пост, на 5 А), представленный на рисунке 2.20.

Рисунок 2.20 – Источник бесперебойного питания 24 В DC

ИБП - источник вторичного электропитания, автоматическое устройство, назначение которого - обеспечить подключенное к нему электрооборудование бесперебойным снабжением электрической энергией в пределах нормы.

Неполадками в питающей сети считаются:

– авария сетевого напряжения (напряжение в питающей сети полностью пропало);

– высоковольтные импульсные помехи (резкое увеличение напряжения продолжительностью от 10 до 100 мс);

– долговременные и кратковременные просадки и всплески напряжения;

– высокочастотный шум (высокочастотные помехи, передаваемые по электросети);

– побег частоты (отклонение частоты более чем на 3 Гц).

В случаи отключения питающей сети, необходимо поддерживать питание микроконтроллера и вспомогательного оборудования, для этого используют аккумуляторную батарею.

Тогда, выбираем аккумуляторную батарею к ИБП: UPS-BAT/VRLA/24DC/ 7.2AH, представленный на рисунке 2.21.

Рисунок 2.21 – Аккумуляторная батарея к ИБП

Энергоаккумулятор, свинцово-кислотный, технология VRLA, 24 В постоянного тока, 7,2 Ач.

Для защиты электрооборудования (первой части) от токов короткого замыкания, а также токов перегрузки ставится автоматический выключатель перед БП. По паспортным данным [9] запишем номинальный ток потребления БП:

– потребляемый ток – 0,5 А (230 В AC);

– импульс пускового тока - <15 А.

Выбираем автоматический выключатель QF: ВА47 – 291Р2А4,5кА на 2А с характеристикой В.

Рассмотрим вторую часть. На рисунке 2.15 показана электрическая схема системы преобразователя. В систему преобразователя входит: автоматический выключатель, электромагнитный пускатель, входной сетевой дроссель и соответственно сам преобразователь.

Выбираем автоматический выключатель для защиты ПЧ. По паспортным данным ПЧ рекомендуемый автомат на 10 Ампер. Следовательно, выбираем трехполюсной автоматический выключатель QF1: ВА 47 – 633Р10АС с характеристикой С для защиты цепи от коротких замыканий и от перегрузок.

Далее производим выбор электромагнитного пускателя или контактора. По паспортным данным ПЧ рекомендуемый пускатель или контактор на 12 А. Поэтому наиболее выгодным будет контактор малогабаритный серии КМИ – 11211 на 12 А, который показан на рисунке 2.22.

Рисунок 2.22 – Контактор малогабаритный КМИ на 12 А

Малогабаритные контакторы переменного тока общепромышленного применения КМИ на ток нагрузки от 9 до 95 А, предназначены для пуска, остановки и реверсирования асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором на напряжение до 660 В, а также для дистанционного управления цепями освещения, нагревательными цепями и т. д. Область применения контакторов КМИ – управление вентиляторами, насосами, тепловыми завесами, печами, кран – балками, в системах автоматического ввода резерва (АВР) и т. д.

Дальше выбираем входной сетевой дроссель ДС – ED3N - 4,90/6. В таблице 2.7 указаны технические характеристики сетевой дроссель ДС – ED3N.

Таблица 2.7 – Технические характеристики входного сетевой дроссель ДС – ED3N

Сетевой дроссель на входе преобразователя частоты выполняет защитную функцию не только в отношении самого преобразователя, но и в отношении сети электроснабжения. По сути, он является двухсторонним буфером между нестабильной сетью (провалы и всплески напряжения) и преобразователем частоты – источником высших гармоник.

Помимо представленных элементов, шкаф необходимо комплектовать вентилятором охлаждения KIPPRIBOR серии ВЕНТ для охлаждения 4 – х ПЧ. Выбираем вентилятор ВЕНТ-12038-1- 220VAC, производительность которого составляет 2,6м³/мин. Напряжение питания 220 В переменного тока, потребляемый ток 0,12 А, мощность 19 Вт. Высокая степень защиты IP55 вентиляторов, обусловленная особой конфигурацией корпуса и крыльчатки, позволяет использовать вентиляторы VENT во влажных и пыльных условиях.

2.9 Описание шкафа управления приточно – вытяжной вентиляцией

Шкаф управления (ШУ) предназначен для комплексного управления, регулирования, контроля, а также защиты системы вентиляции. Габаритные размеры ШУ: ширина 1000 мм; высота 1120 мм глубина 140 мм.

В ШУ находится электрооборудование для управления работой вентиляторов, приводов воздушных заслонок и устройств защиты. ШУ предназначен для управления трехфазными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором с целью поддержания заданного технологического параметра. На рисунке 2.18 представлен внешний вид ШУ системы вентиляции.

Внешний вид панели ШУ системы вентиляции для трансформатора1 представлен на рисунке 2.19.

Система вентиляции может работать в одном из двух режимов: ручной режим или автоматический режим управления.

Ручной режим подразумевает управление двигателями вентиляторов от ПЧ при помощи человека – дежурного. А именно дежурный с помощью вращения ручки потенциометра, расположенной на панели управления ПЧ, может задавать изменение частоты вращения двигателя вентилятора. Также на панели управления ПЧ есть возможность наблюдать за изменяемыми параметрами: задание частоты (в Гц).

Автоматический режим подразумевает только включение и отключение питания системы вентиляции человеком – дежурным. В автоматическом режиме частота вращения вентиляторов задается в зависимости от текущего значения температуры на обмотках трансформатора. Сигналы контроля температуры, а также засоренности фильтров обрабатываются микроконтроллером. В целом можно сказать, что при помощи датчиков, микроконтроллера и ПЧ осуществляется автоматический режим.

1 – автоматический выключатель QF1, для защиты ПЧ1; 2 – контактор малогабаритный серии КМИ; 3 – кабельный канал; 4 – входной сетевой дроссель для ПЧ4; 5 – DIN рейка;

6 – шина заземления; 7 – преобразователь частоты для вентилятора; 8 – автоматический выключатель QF, для защиты микроконтроллера; 9 – блок питания (БП); 10 – источник бесперебойного питания (ИБП)аккумуляторный модуль к ИБП; 11 – аккумуляторный модуль к ИБП; 12,14 – клемники ХТ1, ХТ2; 13 – микроконтроллер; 15 – предполагаемое место для установки вентилятора охлаждения.

Рисунок 2.18 – Внешний вид ШУ системы вентиляции

1 – кнопка подключения к сети ПЧ4; 2 – кнопка отключения от сети ПЧ4; 3 – индикационная лампа, сигнализирующая работу системы вентиляции; 4 – индикационная лампа, сигнализирующая отключение системы вентиляции; 5 – индикационная лампа, сигнализирующая перегрев трансформатора; 6 – выносная панель управления ПЧ1; 7 – лампа, сигнализирующая работу ПЧ4; 8 – лампа, сигнализирующая аварию ПЧ4; 9 – выносная панель микроконтроллера Logo 24; 10 – замок шкафа управления; 11 – знак электробезопасности.

Рисунок 2.19 – Внешний вид панели ШУ системы вентиляции трансформатора1

Для увеличения надёжности, экономичности и безопасности работы системы вентиляции предусматривается автоматический режим. Режим ручного управления является вспомогательным и предназначен для целей опробования электрооборудования системы, а также этот режим управления применяется в пусконаладочных работах. Регулирование скорости вращения ЭД в ручном режиме не осуществляется.

Подача питания на систему вентиляции осуществляется при помощи автоматических выключателей, находящихся в ШУ. Включение автоматических выключателей осуществляется в определенном порядке. С начала включаются автоматы, защищающие ПЧ. Только потом включается автомат защиты микроконтроллера. Последовательность включения автоматических выключателей путать нельзя. Включение ПЧ, а также системы в автоматический режим подтверждается индикационными лампами соответственно «работа ПЧ», «работа».

ШУ состоит из следующих частей:

• щит электрический с монтажной панелью, на которой смонтированы элементы и цепи станции управления;

• панель оператора, расположенная на лицевой стороне двери щита;

• панелей управления преобразователями частоты, смонтированными на лицевой стороне двери щита;

• преобразователи частоты;

• панель микроконтроллера, смонтированная на лицевой стороне двери щита;

• программируемое реле Siemens Logo 24 с модулями расширения;

• автоматических выключателей;

• светосигнальной аппаратуры;

• управляющей аппаратуры;

• индикационных приборов.

Питание шкаф управления получает от трехфазной электрической сети переменного тока с глухо заземлённой нейтралью, номинальным напряжением 380 В, частотой (50±1) Гц. Допустимый диапазон напряжения электрической сети – от 340 до 420 В.

Характеристики

Список файлов ВКР