Формирование асимметричных прямоугольных импульсов переменного тока. Преимущества и недостатки исследованных аналогов и расчеты экономического эффекта от использования нового прибора. Патентный поиск и требования, касающиеся основных блоков установки.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Cодержание

Введение

Техническое задание

Патентный поиск

Основная часть

Организационно-экономическая часть

Безопасность жизнедеятельности

Стандартизация

Заключение

Введение

В данном дипломном проекте разработано устройство, представляющее собой мощный источник тока для гальваноцеха ОАО БМЗ. Устройство состоит из микропроцессорной системы управления, на базе однокристальных микро-ЭВМ семейства МК51, четырёх преобразовательных ячеек состоящих из инверторной ячейки, силового одновиткового высокочастотного трансформатора со средней точкой, выпрямительного блока и сглаживающего фильтра и выходного инвертора собранного на мощных полевых транзисторных модулях.

Поставленная задача: формирование асимметричных прямоугольных импульсов переменного тока, причём отношение длительности импульса анодного и катодного тока меняется по программе, предварительно введённой технологом. Асимметричные импульсы тока реализуются с помощью выходного инвертора, на входе которого суммируется ток всех преобразовательных ячеек. Выпрямление входного сигнала ШИМ, формируемого входными инверторными ячейками, осуществляется диодами Шоттки, включёнными по нулевой двухполупериодной схеме выпрямления.

Управление входными инверторными ячейками осуществляется с помощью быстродействующего периферийного микроконтроллера, управление выходным инвертором осуществляется центральным контроллером. Обратная связь поступает с датчиков тока на выходе каждой ячейки. переменный ток прибор экономический

В ходе работы над дипломным проектом проведён анализ существующих отечественных и импортных аналогов. Выявлены существенные преимущества и недостатки исследованных аналогов. В результате был разработан аналогичный по назначению прибор, разработанный на базе наиболее прогрессивных достижений современной электроники, включающий в себя лучшие свойства аналогов.

При создании данного прибора был проведен патентный поиск, в результате которого было выбрано основное направление в схемотехнике при разработке устройства и учтены все особенности существующих решений. Проведены расчёты экономического эффекта от использования нового прибора. Содержатся результаты исследований прибора на динамические показатели.

1. Техническое задание

Спроектировать источник питания и систему управления устройством гальванического покрытия

1. Назначение и область применения.

Источник питания и систему управления устройством гальванического покрытия (далее по тексту СУП) предназначен для обеспечения питания и управления установкой нанесения гальванопокрытия железнением методом асимметричного тока.

2. Основание для разработки

Основанием для разработки является задание на дипломный проект.

3. Цель и назначение разработки.

Целью разработки является создание СУП с улучшенными технико-экономическими показателями и увеличение производительности СУП.

4. Технические требования.

4.1 Состав продукции и требования к конструкции СУП.

4.1.1 СУП состоит из системы управления соединённоё с датчиками и силовой исполнительной частью, силовой части, снабжённой выходными клеммами и защитного кожуха со встроенной системой принудительного охлаждения.

4.1.2 СУП устанавливается на расстоянии не более 7 м от гальванической ванны. СУП включает в себя:

Устройство МП управления с источником питания собственных нужд

Мощные входные высокочастотные трансформаторы

Выходные фильтры

Инверторные входные и выходные ячейки

Органы управления и устройства индикации режимов работы СУП

Защитный герметичный кожух, устойчивый к агрессивной среде

Устройство охлаждения

4.1.3 СУП должна обеспечивать

Стабилизацию тока в гальванической ванне

Отработку режимов заданных в программе технологом

Защиту СУП при коротком замыкании на выходе

Сигнализацию при снижении питания ниже, чем указано в ТЗ

4.1.4 СУП должна быть снабжена:

4.1.4.1 Звуковой сигнализацией обеспечивающей подачу сигналов при:

Переходе с одного режима работы на другой

Подходе к завершению отработки программы

При аварийной ситуации

4.1.4.2 Символьным дисплеем, обеспечивающим отображение информации о режиме работы СУП и при программировании СУП.

4.1.4.3 Индикатором оставшегося времени работы в данном режиме

4.1.4.4 Устройством ввода программы работы

4.1.5 СУП должна обеспечивать поддержание заданного среднего тока катода (от 100 до 800А) при плотности тока 20 А/дм² в установившемся режиме, и обработку поверхности максимальной площадью 40 дм²

4.1.6 СУП должна обеспечивать отношение средних значений токов анода и катода: I_а/I_к=в=1.3 … 10. Причём максимальная плотность тока катода должна достигаться при в 4.

4.1.7 Допустимые колебания тока 25 А.

5.2 Показатели назначения:

5.2.1 Электропитание СУП должно осуществляться от трёхфазной сети переменного тока напряжением 380В +10% / - 15%, частотой 50 Гц.

5.2.2 Габаритные размеры СУП должны быть не более 1.51.51.5

5.2.3 Масса СУП не более 40 кг.

5.2.4 Потребляемая СУП от сети мощность должна быть не более 50 кВт.

2. Патентный поиск

Тема патентного поиска: источники импульсного реверсивного тока для питания гальванических ванн.

Патентный поиск производился по данным реферативных журналов раздела «Электротехника» в подразделе электрические устройства для технологических целей: 5Н123-5Н146П и в реферативных сборниках «Изобретения в СССР и за рубежом» патентный поиск поведён по патентному фонду БГТУ. Раздел в МКИ⁵ Н02М автономные инверторы и преобразователи частоты. Ретроспективность поиска 10 лет. Страны, по которым был проведен патентный поиск: СССР, Германия.

Целью исследования является получение информации о современном уровне технических разработок в области производства источников тока для гальванотехнической промышленности.

Патентный поиск производился по данным реферативных журналов раздела «Электротехника». Раздел в МКИ⁵ Н02М - автономные инверторы и преобразователи частоты. Ретроспективность поиска 10 лет. Страны, по которым был проведен патентный поиск: СССР, США, Германия.

Задача исследования: получение информации о существующих разработках преобразователей энергии (инверторов) с использованием микропроцессорной техники и обработки сигнала в цифровой форме, определение современного уровня развития в данной области.

Ниже приведена справка о поиске в таблицах №1..№4.

Были проанализированы решения, использованные в описанных заявках и патентах.

В авторском свидетельстве 1458445 описывается устройство для питания гальванических ванн импульсным реверсивным током состоящее из однофазного двухполупериодного выпрямителя с понижающим трансформатором имеющим переменный коэффициент трансформации и тиристором блока коммутации. Система управления тиристорами раздельная и допускает поочерёдную работу выпрямительных каналов прямого и обратного тока.

В авторском свидетельстве 1655272 предлагается импульсный источник питания асимметричным током станков электрохимической размерной обработки легкопассивирующих сплавов. Состоит из трёхфазного трансформатора, к вторичной обмотке которого соединённой в звезду подключены два неуправляемых выпрямителя, формирующих напряжения различной полярности и управляющиеся ключевыми элементами.

В авторском свидетельстве 4027026 ФРГ предложено устройство для регулирования протекания тока через электроды установки в электролитических ваннах и включенное в частности в цепи электродов электролитической установки. Регулирование тока осуществляется с помощью регулирующих транзисторов таким образом, что в каждой электрической цепи находится участок коллектор-эмиттер транзистора, управляемого первым дифференциальным усилителем. Эмиттер транзистора связан с не инвертирующим входом второго дифференциального усилителя, а инвертирующий вход соединён с источником опорного напряжения.

Данные технические решения не могут быть использованы в чистом виде. Однако основные направления разработки с помощью патентного поиска были выявлены и воплощены в представленном проекте. Основной недостаток описываемых изобретений заключается в том, что источники тока обладают плохими массогабаритными показателями и у них низкая степень автоматизации технологического процесса. Эти недостатки устранены при проектировании за счёт применения новейшей элементной базы, а также за счёт использования микропроцессорной системы управления.

3. Основная часть

Эксплуатация различных деталей в машиностроении сопряжено с их износом. Причём износ нередко составляет от нескольких десятых долей миллиметра до единиц миллиметров. Данная...