Магнитный контроллер ТСА3

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине: «Автоматизация типовых процессов»

Тема работы: Магнитный контроллер ТСА3

ВВЕДЕНИЕ

В современных электроприводах уделяется большое внимание надежности и бесперебойной работе электрооборудования. Использование микропроцессоров в составе промышленного оборудования обеспечивает снижение на порядок их стоимости по сравнению с системами на элементах малой и средней степени интеграции, реализующих аналогичные функции. Одновременно достигается резкое уменьшение массы и габаритных размеров, а также энергопотребления систем. Переход на новую элементную базу повышает технологичность и воспроизводимость систем промышленной автоматики, резко расширяет экономически доступную сферу их применения.

Развитие элементной базы микропроцессоров при этом идет по нескольким взаимодополняющим направлениям, что обеспечивает гибкость адаптации архитектуры систем управления к требованиям конкретных применений и специфике условий их эксплуатации. Вместе с тем в последние годы явно прослеживается тенденция стандартизации систем команд и интерфейсов микроЭВМ и микроконтроллеров, что обеспечивает преемственность разработок, взаимозаменяемость компьютеров и совместимость их программного обеспечения.

Использование микроэлектронных средств не только приводит к повышению технико-экономических показателей оборудования (стоимости, надёжности, потребляемой мощности, габаритных размеров) и позволяет многократно сократить сроки разработки, но и придаёт принципиально новые качества: расширенные функциональные возможности, модифицируемость, адаптивность и т.д.

Развитие микроэлектроники и широкое применение её изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Магнитные контроллеры серии ТСА3 предназначены для управления крановыми асинхронными двигателями серий МТ, МТН с фазным ротором и применяются в электроприводах кранов общего назначения лёгкого и среднего режимов работы, в электроприводах механизмов подъёма, а также механизмов грейфера. Главная цепь контроллеров выполняется на напря-жение 220 или 380 В переменного тока. Цепь управле-ния на переменном токе напряжением, равным напряжению главной цепи. Магнитные контроллеры выполняются на номиналь-ные токи контакторов: 160, 250 А. В качестве контакторов в магнитных контроллерах применяются -- контакторы серии КТ 6000.

На рисунке 1 показана электрическая принципиальная схема магнитного контроллера ТСА3. Она обеспечивает автоматический разгон (в функции времени), реверсирование, торможение и ступенчатое регулирование скорости, которое осуществляется путем изменения сопротивления резисторов в фазах ротора. Управление осуществляется с помощью командоконтроллеров, имеющих по четыре фиксированных рабочих положения подъёма и спуска.

Рисунок 1 - Электрическая принципиальная схема магнитного контроллера ТСА3

Механические характеристики для указанного исполнения магнитного контроллера приведены на рисунке 2. В характеристиках за 100% приняты: момент статической нагрузки и синхронная скорость двигателя.

Рисунок 2 - Механические характеристики электропривода механизма подъема с магнитными контроллерами КС и ТСА

2. УСЛОВИЯ РАБОТЫ УСТАНОВКИ: ДАТЧИКИ, РЕЖИМЫ РАБОТЫ, ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТЕ И СИГНАЛИЗАЦИИ, ВИДЫ УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ

Первое положение командоконтроллера, на котором реализуется минимальный пусковой момент, служит для выбора слабины троса и подъёма малых грузов на пониженной скорости (характеристика 1П, рисунок 2). Подъём с малой скоростью тяжёлых грузов производится на втором положении (характеристика 2П). На третьем положении осуществляется первая ступень разгона электродвигателя (характеристика 3П), причём пусковой ток на этом положении меньше тока уставки максимальных реле. Последние две ступени пуска осуществляются автоматически под контролем реле времени РУ1, РБ. На положениях спуска обеспечивается регулирование скорости двигателя в режимах: противовключения на первом и втором положениях (характеристики 1С и 2С) и однофазного торможения на третьем положении (характеристика 3С). На четвёртом положении, на котором все ступени резисторов выведены, производится спуск грузов с наибольшей скоростью (характеристика 4С). Первое и второе положения используются в основном для получения малых скоростей спуска грузов, близких к номинальному.

Ступени резисторов в цепи ротора выводятся с помощью контакторов ускорения КУ1 - КУ4 и контактора противовключения КП.

Режим однофазного торможения (характеристика 3С) предназначен для получения малых скоростей при спуске лёгких грузов. Используя положения противовключения и однофазного торможения, можно регулировать скорость спуска различных грузов (путём переключения рукоятки командоконтроллера между третьим, вторым и первым положениями) в пределах диапазона 4:1 - 3: 1. Спуск с малой скоростью грузов, не преодолевающих трение в механизме, осуществляется путём переключения между третьим и четвёртым положениями. Во избежание подъёма груза на положениях торможения противовключением двигатель при прямом ходе командоконтроллера включается только на третьем положении однофазного торможения, когда подъём груза исключён.

Схема однофазного торможения собирается пои включении контакторов КО, КН в цепи статора и контактора ускорения КУ1 в цепи ротора. Для исключения одновременного включения контакторы однофазного торможения КО и противовключения КП, направления КВ2 и КН2, а также контакторы направления КН и КВ соответственно попарно механически сблокированы. В контроллерах с цепью управления на переменном токе эти контакторы сблокированы ещё и электрически. При установке заведомо тяжёлых грузов с тем, чтобы не получилось недопустимо большой скорости на третьем положении, можно сразу обеспечить включение первого или второго положения спуска, нажав педаль спуска тяжёлых грузов НП. Во всех схемах магнитных контроллеров предусмотрено (с помощью контактора КТ) включение электромагнитного тормоза ТМ для обеспечения механического торможения до полной остановки.

В контроллерах серии ТСА3 предусматривается нулевая, максимальная и конечная защиты. Максимальная защита, выполняемая реле РМ, настаивается на срабатывание при токе 270% от номинального. Узел нулевой защиты выполнен на реле РН. Конечная защита осуществляется выключателями ВКВ и ВКН, выполнена таким образом, что срабатывание конечного выключателя родного направления не препятствует движению механизма в противоположном направлении.

Контакты аппаратов с выводами 101 - 103 предназначены для цепей сигнализации.

3. АНАЛИЗ ИСХОДНОЙ РКС И РАЗДЕЛЕНИЕ ЕЁ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ

Группировка и обозначение сигналов.

Входные сигналы:

а1, а2, а3, а4, а5, а6, а7,a8, а10, а11, а12 - сигналы командоконтроллеров КК1, КК2, КК3, КК4, КК5,КК6, КК7, КК10, КК11, КК12;

в - сигнал педали спуска тяжёлых грузов;

с1, с2 -сигналы от путевых выключателей ВКВ, ВКН.

d - сигнал реле максимального тока РМ.

Промежуточные сигналы:

Р1 - сигнал реле выдержки времени РУ1.

Р2 - сигнал реле нулевой защиты РН.

Р3 - сигнал реле выдержки времени РБ.

Выходные сигналы:

X - сигнал контактора противовключения КП;

Y - сигнал контактора вперёд КВ;

W - сигнал линейного контактора КЛ;

H - сигнал контактора назад КН;

О - сигнал контактора однофазного торможения КО;

Т - сигнал контактора электромагнитного тормоза КТ;

R - сигнал контактора ускорения КУ1;

S - сигнал контактора ускорения КУ2;

M - сигнал контактора ускорения КУ3;

Z - сигнал контактора ускорения КУ4;

4. СИНТЕЗ СТРУКТУРНЫХ ФОРМУЛ

Для записи структурных формул используем исходную релейно-контактную схему изображенную на рисунке 1.

Сигналы, появляющиеся с выдержкой времени согласно релейно-контакторной схеме, записываются в алгебраические выражения с индексом t. Для упрощения структурных формул обозначим сигнал буквой j.

Структурные формулы для выходных сигналов:

Структурные формулы для промежуточных сигналов:

.

5. СИНТЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СХЕМЫ

Полученные структурные формулы необходимо привести к базису И - НЕ и ИЛИ - НЕ.

Узел движения вперёд и назад:

Узел ускорения:

Узел линейного контакта:

Узел противовключения:

Узел тормоза:

Узел реле выдержки времени РУ1:

Узел реле нулевой защиты РН:

Узел реле выдержки времени РБ:

6. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

Для построения принципиальной схемы, необходимо выбрать элементную базу. Выберем в качестве логических элементов помехозащищенные микросхемы серии К561 с напряжением питания +15В.

Uвых0 2,9В Iвых0 0,9мА

Uвых1 7,2В Iвых1 1,3мА

Данная серия имеет следующие достоинства по сравнению с микросхемами ТТЛ:

работоспособность в широком диапазоне питающих напряжений (3…15В);

высокую помехозащищенность, достигающую 30…45 % от значения питающего напряжения; высокую нагрузочную способность;

высокое входное сопротивление.

7. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ НА БЕСКОНТАКТНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ