Разработка блока управления контактором

Способы управления вакуумным контактором, предназначенным для работы в сетях переменного и постоянного токов. Анализ функциональной и принципиальной схемы устройства. Расчет силовой части. Опытно-конструкторская разработка блока управления контактором.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

86

Размещено на

Оглавление

• Введение
• 1.Описание способов управления контактором
• 2. Разработка функциональной и принципиальной схемы устройства
• 2.1 Техническое задание
• 2.2 Функциональная схема блока управления контактором
• 2.3 Электрическая схема блока управления контактором
• 3. Расчет силовой части устройства
• 3.1 Выбор варистора
• 3.2 Выбор диодного моста
• 3.3 Выбор фильтровых конденсаторов
• 3.4 Расчет параметров силового транзистора
• 3.5 Выбор и расчет элементов блока драйвера
• 3.6 Расчет тепловой загрузки силового транзистора
• 3.7 Расчет параметров силового диода и расчет тепловой загрузки
• 4.Разработка системы управления
• 4.1 Выбор микроконтроллера
• 4.2 Расчет элементов системы управления
• 5.Источник питания системы управления
• 5.1 Выбор преобразователя напряжения
• 5.2 ИС импульсного преобразователя напряжения
• 5.3 Принцип работы SEPIC преобразователя
• 5.4 Расчет элементов преобразователя
• 6. Экспериментальная часть
• 6.1 Моделирование работы преобразователя напряжения
• 6.2 Исследование преобразователя напряжения
• 6.3 Исследование силовой части блока
• 7. Разработка программного обеспечения
• 7.1 Расчет параметров программного обеспечения
• 7.2 Описание работы ПО
• 7.2.1 Головная функция
• 7.2.2 Функция расчета скважности ШИМ.
• 7.2.3 Функция отключения
• 7.2.4 Функция обработки прерывания ШИМ
• 7.2.5 Функция обработки прерывания АЦП
• 8. ОХРАНА ТРУДА
• 9. Организационно-экономический раздел
• Заключение.
• Список используемой литературы

Введение

вакуумный контактор схема

Целью данной работы является разработка блока управления контактором, предназначенного для работы в сетях как постоянного, так и переменного тока.

Для работы вакуумных контакторов необходимо электрическое устройство, позволяющее включать (замыкать) электромагнитную систему контактора при подаче напряжения питания. Для расширения номенклатуры выпускаемых контакторов было принято решение о разработке универсального блока управления контактором, который работает как от сети постоянного тока, так и от сети переменного тока.

Данный блок управления контактором должен обеспечивать режимы работы электромагнитного привода необходимые для работы вакуумных контакторов, такие как, режим форсировки от момента включения до момента полного замыкания магнитной системы и режим сброса мощности.

Режим сброса мощности позволяет снизить энергопотребление контактора в режиме удержания по отношению к пусковому режиму и тем самым облегчить тепловой режим работы катушек.

В качестве основы схемотехнического решения была принята схема широтно-импульсного регулирования с микропроцессорным управлением. Такая схема имеет следующие преимущества:

· обеспечение широкого диапазона бесступенчатого регулирования в режиме сброса мощности;

· работа, как при постоянном, так и переменном входном напряжении;

· возможность программной адаптации под применение в новых разработках контакторов;

· поддержание заданного тока в катушках с высокой точностью.

1.Описание способов управления контактором

Для работы вакуумных контакторов необходимо обеспечить два режима работы электромагнитного привода: режим форсировки от момента включения до момента полного замыкания магнитной системы и режим сброса мощности. Ранее функцию сброса мощности в электромагнитных системах контактора реализовывали с помощью включения балластного резистора, переключением на пониженное напряжение питания, переключением катушек из параллельного включения в последовательное и однополупериодным выпрямлением тока удержания, далее использовали фазовое регулирование.

На рис.1.1. показана схема сброса мощности на катушках контактора при помощи балластного резистора. Такая схема имеет очень низкий КПД, большая часть мощности рассеивается в виде тепла на балластном резисторе. Отсутствует регулирование сброса мощности в зависимости от входного напряжения.

Рис.1.1 Схема с подключением балластного резистора.

СУ - система управления; L1 и L2 - катушки контактора; R - балластный резистор.

1.2 Переключение катушек из последовательного в параллельное

Переключение катушек контактора из параллельного соединения в последовательное дает только четырехкратный сброс мощности в режиме удержания, что недостаточно для обеспечения теплового режима катушек контактора. Требуются два силовых ключа. Схема приведена на рис.1.2.

Рис.1.2 Схема с переключением катушек параллельно-последовательно.

При добавлении в эту схему балластного резистора, для обеспечения необходимого коэффициента сброса мощности, КПД такой схемы не превышает 50%.

1.3 Управление по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

Суть ШИМ управления состоит в изменении длительности импульсов при неизменной частоте или изменении частоты при неизменной длительности импульса. Ключом необходимо управлять таким образом, чтобы на выходе преобразователя, т.е. на входе электромагнитной системы контактора, поддерживать требуемую величину тока. Недостатки ШИМ заключаются в том, что такой преобразователь создает высокочастотные помехи в питающей сети.

Преобразователь, построенный на таком принципе управления, может поддерживать необходимый ток в катушках контактора в широком диапазоне входных напряжений, практически не зависит от формы входного напряжения, что дает высокую помехозащищенность, обеспечивает низкий уровень акустического шума контактора, т.к. частота ШИМ находиться за пределами слышимого диапазона (Рис.1.3.).

Рис.1.3 Схема управления с ШИМ.

В данной разработке решено использовать схему управления с ШИМ.

2. Разработка функциональной и принципиальной схемы устройства

2.1 Техническое задание

Цель работы: является необходимость создания устройства управления катушками магнитной системы разрабатываемых контакторов на переменное и постоянное напряжение управления 24В и 48В.

В состав БУК должны входить следующие функциональные блоки:

- выпрямитель. Преобразует переменный ток на входе в постоянный ток на выходе.

- регулятор. Преобразует поступающее напряжение с выпрямителя в напряжение с необходимыми параметрами для управления магнитной системой контактора.

- схема управления. Выполняет функции управления БУК во всех режимах работы.

БУК должен обеспечить следующие режимы работы магнитной системы контактора:

- режим форсажа, на катушки электромагнитов подается выпрямленное, не регулируемое сетевое напряжение. Время форсажа 200мс±25мс. Токи, протекающие в обмотках магнитной системы, представлены в табл.1. Включение контактора (переход в режим форсажа) может происходить не чаще одного раза в 3сек.

- режим удержания, на катушки подается напряжение удержания (ток удержания) в соответствии с табл.1.

- режим ограничения минимального напряжения, при входном напряжении меньше минимально необходимого (напряжение ограничения табл.1) с катушек магнитной системы снимается напряжение удержания (отключение контактора). Последующее включение контактора (режим форсажа) возможно только в случае снижения входного напряжения меньше 2В в течение времени необходимого для сброса внутренних схем БУК, но не более 1сек.

Электрические параметры:

Частота переменного напряжения - 50Гц.

Остальные параметры в таблице 1.

Таблица 1.

Тип магнитной системы	Напряжение питания, В.	Ток в форсаже, А	Ток в форсаже max при -50єС, А	Напряжение ограничения, В	Напряжение удержания, В	Ток удержания, А	Индуктивность магнитной системы, Гн
ЛКВ1.160.000	48±30%	8.4±5%	12.8	14.4-15%+5%	8.7	1.8±5%	0.8±10%
	24±30%	15.8±5%	24.3	7.2-15%+5%	4.35	3.6±5%	0.8±10%
ЛКВ1.250.000	48±30%	9.2±5%	14.1	14.4-15%+5%	8.7	2.0±5%	0.8±10%	Другие файлы: Блок управления контактором Разработка функциональной и принципиальной схемы блока управления контактором и расчет силовой части устройства. Расчет параметров силового транзистор... Разработка блока управления контактором, предназначенного для работы в сетях как постоянного, так и переменного тока Разработка функциональной и принципиальной схемы устройства, расчет его силовой части. Разработка системы управления: микроконтроллера, элементов сист... Разработка блока управления контактором Разработка функциональной и принципиальной схемы контактора. Расчет силовой части устройства: выбор варистора и диодного моста, фильтровых конденсатор... Разработка блока управления турникетом Разработка блока управления турникетом общественного транспорта с функциями ограничения прохода людей и преграждения пути перед теми, кто не прошел ав... Разработка модернизированного блока управления электроавтоматикой станка модели 16А20Ф3С39 Анализ структуры и особенностей токарных станков с ЧПУ. Обоснование необходимости и направления модернизации блока управления электроавтоматикой. Прое...