(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Разработка аккумулирующего электроводонагревателя электродного типа
Введение
1. Разработка технологической схемы нагревателя и короткое описание работы его главных узлов
2. Расчёт мощности нагревателя и характеристик электродов
3. Определение расчётной мощности и тока пользователя
4. Разработка схемы электроснабжения
5. Выбор проводников питающей сети
6. Выбор коммутационных и защитных аппаратов
7. Проверка избранных аппаратов защиты на отключающую способность и срабатывание по однофазному току недлинного замыкания на землю
8. Требования к автоматике управления ЭВН
9. Выбор системы регулирования мощности установки
10. Выбор частей схемы управления, защиты, блокировки и сигнализации
11. Описание работы схемы управления
12. Программирование и настройка частей схемы управления
13. Расчёт и выбор частей схемы управления ЭВН
14. Расчёт местного освещения
15. Расчёт удельного расхода электроэнергии на единицу продукции
Заключение
Литература
Введение
Графики перегрузки энергосистемы в нашей стране имеют очень огромные ночные провалы. Наполнение ночных провалов графиков перегрузки даёт возможность включения в это время вместе с иными теплоаккумулирующими устройствами установки теплоаккумулирующих ёмкостных электроводонагревателей с оплатой электроэнергии по льготному ночному тарифу, существенно наиболее дешёвому чем дневной. Разбор же жаркой воды пользователем может вестись в хоть какое время суток. Конкретно по сиим перечисленным выше причинам ёмкостные нагреватели получили обширное распространение.
Аккумулирующий водонагреватель имеет сосуд с усиленной теплоизоляцией, обеспечивающий длительное хранение нагретой воды, и устройство для регулирования либо ограничения температуры воды. Емкость его обычно зависит от дневной потребности в жаркой воде с температурой около 85°С.
Закрытый водонагреватель работает под давлением воды в водопроводе. Расход воды регулируется одним либо несколькими вентилями в системе слива. Это дозволяет обслуживать одним устройством несколько точек разбора. Устройство присоединяется к водопроводной сети через специальную защитно-регулировочную арматуру. Рабочим бакам закрытых водонагревателей присваивают огромную крепкость, потому что они повсевременно находятся под полным давлением водопроводной сети , которое может добиться 6*105 Па, а в отдельных вариантах и 10*105 Па; при нагреве к этому давлению добавляется давление от расширения воды. Подача прохладной воды в рабочий бак из водопроводной сети идет впрямую, а регулирование расхода жаркой воды находится на полосы слива, на ней устанавливается вентиль жаркой воды. При сливе жаркой воды в бак из водопровода поступает такое же количество прохладной воды.
Водонагреватели снабжаются термоограничителями, уствака которого существенно выше чем у терморегулятора. Термоограничитель срабатывает лишь при трагедии терморегулятора, отключая нагревательные элементы.
Для обеспечения сохранности эксплуатации закрытых электроводонагревателей используют предохранительную аппаратуру, к примеру, на полосы подвода прохладной воды из водопровода устанавливается предохранительный клапан, который в случае недопустимого огромного увеличения давления в рабочем баке уменьшает лишнее давление, спуская избыток воды через специальную воронку в сточную канаву.
Рабочий бак нагревателя представляет собой цилиндрический резервуар с выпуклым (либо вогнутым) днищем и крышкой. Толщину стен бака определяют расчётом на крепкость с учётом испытательного давления воды.
Для установки устройств напольного типа на пол предусматриваются три-четыре ножки либо особое цилиндрическое основание. Наилучший материал для рабочего бака — нержавеющая сталь — крепкий коррозионно-стойкий материал, но применение её ограничено из-за дефицитности и накладности. Защитные покрытия увеличивают срок службы бака из обыкновенной углеродистой стали. Обширное применение получило горячее либо гальваническое цинкование внутренней поверхности железного бака.
В ёмкостных электронагревателях используют в главном открытые нагревательные элементы, выполненные из проволоки высочайшего сопротивления, уложенные в керамическое основание, и закрытые (ТЭН). Пореже в больших промышленных нагревателях используют электродные нагревательные элементы в каких ток, проходя через воду помещённую меж 2-мя пластинами, нагревает её. Для равномерного распределения температуры воды снутри бака нагревательный элемент располагают в нижней его части: чем ниже размещен нагревательный элемент, тем лучше.
Футляр электроводонагревателя — его наружная оболочка. Он служит для защиты термоизоляции, электромонтажа нагревателей и терморегуляторов, для крепления на стенке либо установки на полу, а так же для придания устройству наружного вида, соответственного требованиям технической эстетики.
Термоизоляция — это один из важных узлов теплоаккумулирующих электроводонагревателей. Для термоизоляции употребляется место меж рабочим баком и кожухом. Днище, как правило, не теплоизолируется. В качестве теплоизоляционных материалов обычно используют пробку, минеральную вату, стекловолокно, пенопласт.
Электроводонагреватели пичкают терморегулирующими устройствами, которые разделяются на последующие типы:
— терморегуляторы , которые при достижении данной температуры воды отключают, а в последствии включают устройство опять;
— термоограничители, которые при достижении водой данной температуры отключают электроэнергию. Повторное включение обязано осуществляться вручную.
— Предохранительные термоограничители препятствующие повышению температуры воды, к примеру, в случае отказа терморегулятора.
Потребность в предохранительных термоограничителях, устанавливаемых совместно с терморегуляторами, разъясняется возможностью появления аварийных ситуаций в итоге выхода из строя терморегулятора.
1. Разработка технологической схемы нагревателя и короткое описание работы его главных узлов
Корпус рассчитываемого аккумулирующего нагревателя представляет собой вертикально расположенный цилиндрический сосуд с 2-мя полусферами с его торцов. Корпус выполнен из нержавеющей стали, и конструктивно состоит из трёх частей, снабжённых фланцами, и соединённых меж собой болтовыми соединениями через резиновую уплотнительную прокладку, для исключения течи в соединениях. Таковая система корпуса дозволяет просто разбирать и собирать нагреватель для его чистки и доступа к внутренним элементам с целью их подмены либо ремонта. Подвод прохладной воды от централизованной системы водоснабжения осуществляется через двухдюймовый водопроводный вентиль, сетчатый фильтр и предохранительный клапан с нижней стороны бака нагревателя. Фильтр нужен для чистки воды с целью предотвращения загрязнения нагревателя и раннего выхода его из строя. Предохранительный клапан предназначен для отвода лишнего количества воды из рабочего бака при её нагреве и закрытом вентиле прохладной воды. Отвод жаркой воды из нагревателя осуществляется из верхней его части, потому что в процессе нагрева тёплая вода поднимается наверх. На отводе жаркой воды установлен водопроводный вентиль. В самую нижнюю точку корпуса вварен отвод с дюймовым вентилем для осушения ёмкости в случае ремонта либо плановой чистки нагревателя. Все отводы до наиблежайшего вентиля либо клапана выполнены из труб из нержавеющей стали и вварены в корпус нагревателя. Блок пластинчатых электродов выполнен из нержавеющей стали и размещен в нижней части корпуса, потому что наиболее прохладная вода собирается понизу. Пластинки электродов в разрезе представляют собой равносторонний треугольник соединяются в звезду с нулевым проводом и подвешены на четырёх токоведущих стержнях из нержавеющей стали поперечником 20 мм. Для большей механической прочности и исключения способности появления недлинного замыкания, вследствие незначимой деформации токоведущих стержней, пластинки соединены меж собой болтовым соединением через изолирующие эбонитовые втулки и шайбы. Токоведущие стержни выходят и верхней части бака нагревателя, размещаются друг относительно друга в верхушках равностороннего треугольника с центром размещенным на продольной оси бака, изолированы от корпуса резиновыми конусами и являются вводами для подключения силового кабеля. Внедрение резиновых конусов дозволяет не только лишь электрически изолировать стержни от основного корпуса, да и предупредить течь воды наружу вдоль стержней. Для защиты нагревателя от «сухого» хода и отключения питания при уровне воды в баке ниже установленного в высшей части корпуса предусмотрен датчик электродного типа, изолированный таковым же методом как и силовые токоведущие стержни. Если уровень воды в баке опустится ниже нижнего конца электрода, сопротивление меж электродом и корпусом резко возрастёт и схема управления снимет питание с нагревателя и подаст подобающую сигнализацию. Для измерения температуры воды на среднем уровне боковой поверхности корпуса размещен датчик температуры, сигнал с которого поступает на схему управления нагревателем. Измерительным органом датчика температуры является чувствительный терморезистор, изменяющий своё сопротивление пропорциональную температуре среды в какой он размещен, в данном случае воды. Для большей надёжности системы выше датчика температуры размещено термореле, измерительным органом которого является биметаллическая пластинка. Реле отстроено на замыкание контактов при температуре превосходящей 90°С. В целях электробезопасности корпус нагревателя заземляется. В обычном режиме эксплуатации нагревателя вентили жаркой и прохладной воды должны быть открыты для беспрепятственного выталкивания жаркой воды назад в систему водоснабжения в случае если вентили у конкретного пользователя закрыты, а вентиль осушения закрыт. Клапан лишнего давления является не рабочим а аварийным. Величина уставки давления срабатывания для клапана выбирается зависимо от давления в системе водоснабжения на уровне установки нагревателя. Для понижения термических утрат снаружи корпус электронагревателя теплоизолирован.
2. Вычисление мощности и тока нагревателя и характеристик электродов
Вычисление объёма бака нагревателя.
В согласовании с начальными данными объём будет состоять из суммы объёмов цилиндра поперечником 1200мм и высотой 1750мм и сферы поперечником 1200мм:
=3.49 (м3)
Вычисление массы воды в нагревателе.
Плотность жаркой воды равна г = 990 кг/м3
Вычисление мощности нагревателя.
где:
C=4.2 кДж/кг°С — теплоёмкость воды;
tн=15 °С — исходная температура воды;
K=1.1 — коэффициент припаса;
з=0,75 — коэффициент полезного деяния нагревателя;
ф=6 часов — время нагрева воды в нагревателе от исходной до конечной температур.
По условиям задания нагреватель обеспечивает нагрев воды в ночное время в целях экономии средств (в ночное время электроэнергия стоит дешевле) и сглаживания дневного графика перегрузки. Потому целенаправлено избрать время нагрева около 6-7 часов. В сокращении времени нагрева нет необходимости, потому что это повлечёт за собой неоправданное повышение мощности нагревательных частей и потребляемого тока, а как следует и повышение цены всего силового оборудования (кабели, электронные коммутационные и защитные аппараты).
Выбор напряжения сети и вычисление линейного и фазного токов нагревателя.
Мощность рассчитываемого нагревателя составляет примерно 70кВт потому питаться он будет от трёхфазной сети переменного тока напряжением 380В. Внедрение сети для питания электроводонагревателя с напряжением выше 380В не допустимо из-за завышенной угрозы поражения электронным током, т.к. в нем тепло выделяется конкретно в воду, которая сама является сопротивлением. Внедрение для питания электроводонагревателя сети с напряжением наименее 220В не представляется вероятным из-за огромных токов.
Электроды нагревателя соединены по схеме звезда с нулевым проводом.
Вычисление фазного сопротивления.
Вычисление площади и линейных размеров электродов.
Расстояние л меж электродами примем равным 2см.
Удельное сопротивление хозяйственно-питьевой воды с=500 Ом*см.
Принимаем электроды квадратной формы со стороной
Для учёта понижения площади электрода при образовании накипи принимаем стороны электрода равными 24см.
3. Определение расчётной мощности и тока пользователя
Коэффициент использования установленной мощности для промышленных электроводонагревательных установок равен 0.6, а коэффициент мощности равен 1, тогда расчётная мощность установки будет чисто активной и сотавит:
Расчётный ток нагревателя:
4. Разработка схемы электроснабжения
Рассчитываемый нагреватель по надёжности электроснабжения относится к пользователям 2-ой группы. Силовое питание электроводонагревательной установки согласно требованиям к питанию электропотребителей 2-ой группы нужно производить от двухтрансформаторной цеховой подстанции.
В данном случае были выбраны два трансформатора типа ТМЗ-630, мощностью S=630 кВА, напряжением U = 10/0,4 кВ. При полной загрузке подстанции в обычном режиме работают два трансформатора с коэффициентом загрузки Кз=0,7. При аварийном выходе из строя одной секции подстанции (шин, выключателей, трансформатор) 2-ая воспринимает на себя всю нагрузку и работает с коэффициентом загрузки Кз=1,4 , что допустимо на некое время, за которое нужно уменьшить нагрузку на подстанцию. Если теряется питание со стороны 1-го кабеля 10 кВ врубается автоматический выключатель резерва.
При неполной загрузке подстанции одна секция отключается, а 2-ая обеспечивает работу потребителей (с целью уменьшения утрат подстанции), но при всем этом коэффициент загрузки работающего трансформатора не должен превосходить единицы. При ее отказе перегрузка переключается на другую секцию. В режиме, когда работает один трансформатор, а 2-ой отключен, при увеличении перегрузки выше номинала трансформатора подключается 2-ой трансформатор и перегрузка распределяется меж 2-мя секциями подстанции.
Полосы, отходящая от шин подстанции к РУ защищены автоматическими выключателем (QF1 и QF2) с комбинированным расцепителем. Шины РУ соединяются через автоматический выключатель резерва (QF3). Полосы, отходящая от РУ к РП длиной 10м, также защищены автоматическими выключателем с комбинированным расцепителем (QF4,QF5,QF8,QF9). Лини от РП до схемы управления нагревателем (ЭВН) и снабжена автоматическим выключателем QF6.
5. Выбор проводников питающей сети
Линия от шин цеховой подстанции до РУ.
По продолжительно допустимому току избираем три кабеля с дюралевыми жилами и поливинилхлоридной изоляцией проложенных в воздухе марки АПВ 4х185 с продолжительно допустимым током 345 А.
Полосы от РУ до РП и от РП до ЭВН.
ток в полосы с учётом 5% от мощности нагревателя на местное освещение и питание схемы управления.
Избираем кабель АПВ 4х25 проложенный в воздухе с дюралевыми жилами и поливинилхлоридной изоляцией с продолжительно допустимым током 150 А.
6. Выбор коммутационных и защитных аппаратов
Для защиты линий от цеховой подстанции до станции управления электроводонагревателя избираем автоматические выключатели с комбинированными расцепителями:
Линия от цеховой подстанции до РУ.
Потому что Iтп = 958 А то использую выключатель из серии ВА 50.Выбираю ВА 55 — 41 на Iном = 1000 А — номинальный ток выключателя > 958А.
Этот выключатель работает при напряжении до 660 В переменного тока и частоте 50 либо 60 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ).
Он имеет завышенную коммутационную способность и полупроводниковый наибольший расцепитель.
2;3;5;7 — коэффициент отсечки
Приму коэффициент отсечки =7.
1,25 — кратность номинального тока расцепителя (Iном.р.) от номинального тока выключателя (Iном).
Другими словами номинальный ток расцепителя будет равен Iном.р. = 1.25Iном = 1250 А. При всем этом ток расцепителя должен быть больше расчетного тока другими словами 1250 > 958 А
Полосы от РУ до РП и от РП до ЭВН.
Потому что I = 111 А то использую выключатель TeamBreak XS125NJ
на Iном = 125 А — номинальный ток выключателя > 111А.
Этот выключатель работает при напряжении до 660 В переменного тока и частоте 50 либо 60 Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ).
Он имеет завышенную коммутационную способность и полупроводниковый наибольший расцепитель.
5;6;7.1;8.5;10 — коэффициенты отсечки выключателя.
Приму коэффициент отсечки =5.
0,63; 0,8; 1,0 — кратность номинального тока расцепителя (Iном.р.) от номинального тока выключателя (Iном).
Избираем кратность =1.
Другими словами номинальный ток расцепителя будет равен номинальному току выключателя Iном.р. = Iном= 125А. При всем этом ток расцепителя должен быть больше расчетного тока другими словами 125 > 111 А.
Наибольший ток отключения 30кА.
7. Проверка избранных аппаратов защиты на отключающую способность и срабатывание по однофазному току недлинного замыкания на землю
При расчете тока КЗ учитывают сопротивление полосы 380В, сопротивление низковольтной стороны трансформатора. При всем этом напряжение на высочайшей стороне считают постоянным в течение всего времени протекания токов КЗ.
Согласно ПУЭ в электронных установках до 1000В с глухозаземленной нейтралью для обеспечения резвого автоматического отключения аварийного участка сети ток КЗ на корпус либо на нулевой провод должен превосходить втрое и наиболее номинальный ток расцепителя АВ.
Согласно ПУЭ однофазный ток КЗ рассчитывается по формуле:
где полное сопротивление петли рассчитывается по формуле:
Сопротивление участка кабельной полосы от ТП до РУ.
Удельные сопротивления кабеля АПВ4х185:
R01=0.179 Ом/км; X01=0.07 Ом/км;
длина полосы L=10 м, тогда:
R1=L*R01=0.01*0.179=0.00179 Ом ,
но потому что линия состоит из трёх параллельно проложенных кабелей то результирующее сопротивление уменьшиться в 3 раза:
R1=0.000597 Ом.
X1=L*X01=0.01*0.07=0.0007 Ом.
Сопротивления участков от РУ до РП и от РП до ЭУ.
Удельные сопротивления кабеля АПВ4х25:
R02=1.165 Ом/км; X02=0.07 Ом/км;
суммарная длина линий L=16 м, тогда:
R2=L*R02=0.016*1.165=0.0186 Ом, X2=L*X02=0.016*0.07=0.00112 Ом.
Для трансформатора ТМ 630 10/0,4 Zтр = 0.13 Ом, тогда
защита ЭВН выполнена автоматическим выключателем TeamBreak XS125NJ на номинальный ток 125А с токовой отсечкой на 725А при коэффициенте отсечки равном 5. В итоге расчёта ток однофазного недлинного замыкания на нулевой провод вышел 2672А, что существенно превосходит уставку токовой отсечки в 725А, как следует избранный выключатель обеспечивает отключающую способность.
8. Требования к автоматике управления ЭВН
Современные водонагревательные установки, как правило, работают без неизменного обслуживающего персонала, потому они должны быть оборудованы технологическими защитами, устройствами автоматизации и сигнализации при появлении неноминальных режимов.
Электродная установка обязана быть защищена автоматическими выключателями либо иными устройствами отключающими установку при перегрузках и маленьких замыканиях.
системы автоматики и защиты должны быть быстродействующими, для предотвращения выхода из строя всей установки, также для предотвращения злосчастных случаев и травматизма у юзеров установки и обслуживающего персонала. Автоматика управления обязана чётко регулировать потребляемую мощность для неизменного поддержания температуры воды в требуемом, как можно наиболее узеньком спектре, и стремительно реагировать на её изменение как в положительную так и отрицательную сторону с малой инерционностью. Для обеспечения всех этих свойств в истинное время получили обширное распространение готовые регулирующие устройства на базе цифровой микропроцессорной техники, имеющие огромную упругость и высшую точность и вытеснили устройства с «жёсткой логикой» на дискретных элементах.
9. Выбор системы регулирования мощности установки
В истинное время в регуляторах мощности потребителей переменного тока на силовых тиристорах либо симисторах употребляются два главных способа: фазовый и по числу полупериодов. Любой из их имеет свои плюсы и недочеты.
При фазовом способе зависимо от требуемой величины потребляемой мощности изменяется угол открытия тиристора либо симистора, что обеспечивается системой импульсно-фазового управления (СИФУ). Фазовый способ употребляется для управления малоинерционными пользователями, стремительно реагирующими на напряжение, а так же при управлении освещением — это его плюсы. Но таковой способ не может защитить питающую сеть от помех, высших гармоник и добавочно загружает её реактивной мощностью, потому что переключение силовых полупроводниковых частей происходит не при нулевом значении сетевого напряжения — это недочет фазового способа.
способ управления по числу полупериодов дозволяет существенно уменьшить уровень помех в электросети за счёт включения и отключения перегрузки в момент перехода сетевого напряжения через нуль — это его преимущество. Другими словами некое количество периодов промышленной частоты устройство находится под питанием, а некое отключен от сети. Потому этот способ регулирования мощности применяется лишь для инерционных нагрузок — это его недочет.
Потому что рассчитываемый нагреватель имеет значимый объём (наиболее 3м3) и является аккумулирующим то для регулирования его мощности целенаправлено избрать способ по числу полупериодов, поэтому что в данном случае его плюсы перекрывают его недочеты.
Для обеспечения такового способа регулирования мощности пользователя индустрией выпускаются готовые блоки управления симисторами либо тиристорами (БУСТ) на базе микропроцессорной техники.
10. Выбор частей схемы управления, защиты, блокировки и сигнализации
Более используемым законом регулирования одних характеристик системы зависимо от конфигурации и состояния остальных на данный момент является пропорциональный закон (П-регулятор). Другими словами при вхождении измеряемого сигнала в зону пропорциональности, регулятор будет выдавать управляющий сигнал пропорциональный разности значения уставки и текущего значения. Для его реализации индустрией выпускаются готовые терморегуляторы на базе микропроцессорной техники. Такие контроллеры имеют высшую точность и скорость обработки данных, удачный для юзера интерфейс и малое количество познаний для их установки и эксплуатации.
Для схемы управления нагревателем будем употреблять одноканальный измеритель-регулятор ОВЕН ТРМ201-Щ1.И щитового выполнения с выходом управления — цифро-аналоговый преобразователь «параметр — ток 4 — 20 мА». Данный контроллер имеет всепригодный вход для подключения широкого диапазона датчиков температуры, давления, влажности и др., производит цифровую корректировку и фильтрацию входного сигнала для понижения воздействия помех, а так же интегрированный интерфейс RS-485 для связи с ПК (Персональный компьютер — компьютер, предназначенный для эксплуатации одним пользователем) с целью контроля характеристик измеряемого сигнала, конфигурирования устройства и управления перегрузкой. Устройство питается от сети переменного тока напряжением 90…245В, имеет габаритные размеры 96х96х70 и степень защиты корпуса IP54. Из обычного ряда поддерживаемых избранным контроллером термодатчиков различного принципа деяния избираем термосопротивление ТСМ50М W100=1.426 с спектром измеряемых температур — 50… +200°С.
Для управления перегрузкой через тиристорные ключи применим промышленно изготовляемый блок управления симисторами и тиристорами (ОВЕН БУСТ). Он производит автоматическое регулирование мощности активной перегрузки при помощи сигнала управления 4…20мА поступающего от регулятора. Имеет возможность фазового управления перегрузкой либо по числу полупериодов. Защищает силовые тиристоры при появлении аварийных ситуаций: куцее замыкание либо превышения тока в перегрузке. Производит плавный выход на данный уровень мощности для предотвращения резких перегрузок питающей сети. Имеет встроенную светодиодную индикацию уровня мощности и возможность наружной блокировки управления перегрузкой. Работает с одно-, двух-, и трехфазной перегрузкой. Питается от сети переменного тока напряжением 220В.
Для резервирования избранной контроллерной системы управления водонагревателем в случае выхода из строя термодатчика либо терморегулятора, его расстройки либо неверного выбора уставки по вине обслуживающего персонала применим регулируемое термореле ТУДЭ-9М1 с спектром рабочих температур +30…+100°С и биметаллической пластинкой в качестве измерительного органа. Реле отстроено на срабатывание при температуре, превосходящей 90°С.
11. Описание работы схемы управления
При подаче питания через автомат на линию питающую ЭВН зажигается неоновая лампа HL. При нажатии на клавишу «ВКЛ» S2 врубается контактор КМ1 и подаёт питание на тиристорные ключи, которые в исходный момент времени закрыты, трансформатор, питающий цепь АЦП и схему защит от перегрева и «сухого» хода, блок управления тиристорами и терморегулятор ТРМ201. Если ёмкость нагревателя вполне заполнена водой, то, выпрямленный мостом VD1 отфильтрованный и выпрямленный 15ти вольтовым стабилизатором, ток через резистор R3 и сопротивление воды поступает на базу транзистора VT1 и открывает его, срабатывает реле КА2 и размыкает свои нормально замкнутые контакты. Зависимо от пропорционального температуре воды тока, протекающего в цепи термодатчика ТД1, и величины запрограммированной уставки на выходе 5 ЦАПа контроллера А2 формируется требуемый уровень аналогового сигнала, который поступает через ограничивающий резистор R5 на входы 14,15 разъёма Х1 блока управления тиристорами А2. Цепь АЦП питается от вторичной обмотки трансформатора Т1 через выпрямитель VD2 и стабилизатор напряжения (15В) DA2. Зависимо от величины входного тока управления БУСТ сформировывает в необходимое время импульсы, подаваемые на управляющие входы тиристоров, VS1-VS6 собранных в три сборки из 2-ух встречно-параллельно включенных тиристоров, для их открытия на требуемое число полупериодов питающей сети. Чем больше управляющий ток от терморегулятора тем большее количество периодов от общего числа в 256 периодов ( для счёта периодов сети в БУСТе употребляется 8и разрядный двоичный счётчик) тиристорные сборки открыты и пропускают ток на нагрузку. Текущий уровень мощности в БУСТе отображается шкалой из 10 светодиодов с квантованием в 10%. RC-цепи R7-C5, R8-C6, R9-C7 нужны для защиты тиристоров от коммутационных перенапряжений в сети.
При появлении КЗ в перегрузке либо увеличении потребляемого ей тока, уставка которого задаётся переменным резистором R6, выше нормы БУСТ отключает нагрузку, получая эту информацию от трансформаторов тока TA1-TA3 включенных в силовую цепь.
Если по любым причинам уровень воды в нагревателе опустится ниже мало допустимого, разорвётся электронная цепь меж электродом сухого хода и корпусом, закроется транзистор VT1 и реле КА2 отключится, замкнув свои нормально замкнутые контакты. Замыкание контакта КА2.1 пустит через ограничительный резистор R2 ток в цепи светодиода VD4, сигнализирующего о «сухом» ходе установки. Замыкание второго контакта КА2.2 в цепи блокировки БУСТа приведет к отключению перегрузки до того времени пока емкость нагревателя опять не заполнится. Автоматический возврат к нормальному режиму работы без сброса в данной защите предусмотрен по той причине, что в сетях водоснабжения с нестабильным и низким давлением вариант частичного осушения ёмкости нагревателя может иметь пространство и не является аварийным либо небезопасным режимом.
В отличии от защиты понижения уровня, защита от перегрева носит «триггерный» нрав, другими словами при её срабатывании для возврата к нормальному режиму нужен лишь сброс системы, осуществляемый обслуживающим персоналом, потому что пришествие такового варианта носит аварийный нрав, в следствие отказа главный контроллерной системы управления, и повторное включение установки в работу без устранения предпосылки неисправности является недопустимым. Если температура воды превысила 90°С, срабатывает термореле ТР1 и под напряжением оказывается сигнальная цепь со светодиодом VD3 и реле КА1, которое срабатывая, замыкает собственный нормально разомкнутый контакт КА1.1 и перекрывает само себя (в этом и заключается триггерный эффект защиты). Контакт КА1.2 в цепи блокировки БУСТа замыкаясь отключает нагрузку. Таковым образом даже опосля размыкания контакта термореле ТР1 реле КА1 остаётся включенным. Единственным выходом из такового режима является отключение питания всей системы управления (клавиша «ВЫКЛ.» S1), когда на вторичной обмотке трансформатора Т1 питающего цепь реле КА1 пропадет напряжение.
12. Программирование и настройка частей схемы управления
Для правильного функционирования системы в согласовании с данными параметрами нужно, следуя инструкциям в руководстве по эксплуатации, задать последующие переменные терморегулятора ТРМ201:
— в согласовании с избранным термодатчиком параметру «in.t» в меню «Lvin.» присвоить
— для отображения 10-х толикой градуса измеряемой температуры на мониторе, параметру «dPt» в меню «Lvin» присвоить
— ввиду большенный инерционности системы для защиты измерительного тракта от единичных помех и увеличения управляющей точности параметру «Fb» в меню «Lvin» присвоить больше чем 1°С за секунду, а для экспоненциального выравнивания входного сигнала параметру «inF» присвоить
— для задания нижней и верхней границ конфигурации уставки (примем от 0 до 99°С)
В меню «LvoU» характеристикам «SL.L» и «SL.H» присвоить соответственно значения «0» и «99»;
— для работы устройства в режиме П-регулятора нагревателя характеристикам «dAC» и «СtL» в меню «LvoU» присвоить соответственно «0» и «HEAt»;
— при требуемой температуре жаркой воды в 85°С обеспечим наивысшую мощность нагревателя при нагреве воды от 0 до 75°С и пропорциональный закон регулирования при нагреве от 75°С до 85°С, при температуре выше 85°С — отключение питания нагревателя.
По выше приведённой выходной характеристике устройства работающего в режиме П-регулятора характеристики уставки и зоны пропорциональности запрограммировать последующим образом: «SP» в меню «LvoP» присвоить «80», «XP» в меню «LvoU» присвоить «5»;
— для снятия мощности с установки при появлении ошибки в терморегуляторе параметру «oEr» в меню «LvoU» присвоить
Другие характеристики бросить запрограммированными по дефлоту.
Для работы БУСТа в избранном ранее режиме и в согласовании с принципной схемой установить последующие перемычки:
— S1 для управления по числу полупериодов;
— S2 для работы устройства контроля тока защитного отключения;
— S3 — обычный режим работы (при снятой осуществляется регулирование уровня тока защитного отключения);
— S4 для работы фазы В;
— S5 для работы фазы С;
— S6 для управления сигналом 4…20мА.
13. Расчёт и выбор частей схемы управления ЭВН
Выбор трансформаторов тока.
Очень допустимый перевоплощенный трансформатором ток перегрузки на входах контроля БУСТа составляет 2А, как следует в обычном режиме работы на полной мощности вторичный ток трансформатором должен быть не больше 1-го ампера. Для обычных трансформаторов с коэффициентом трансформации N/5, где N-ток первичной обмотки, спектр допустимых значений N определяется последующим образом:
Nmin=5*Iном; Nmax=10*Iном,
тогда при токе в полосы 105.6А
Nmin=5*105.6=528(A); Nmax=10*105.6=1056(А).
Как следует из обычного ряда трансформаторов тока избираем трансформаторы 800/5А
Выбор силовых тиристоров.
Для встречно-параллельного включения тиристоров избираем их по последующим характеристикам:
— среднее
< Iт.ном.
— прямое напряжение на тиристоре
< Uт.пр
— оборотное напряжение на тиристоре
< Uт.обр
Избираем тиристоры Т-141-80 с номинальным током 80А, которые устанавливаем на радиаторы для наилучшего остывания.
14. Расчёт местного освещения
Для расчёта осветительной установки зададимся последующими величинами:
— размеры помещения AxBxH=7x7x5 м;
— освещённость Ен=60 лк;
— коэффициенты отражения света от потолка, стенок, расчётной поверхности площади сп=0,3 сс=0,1 ср=0,1;
— высота подвеса осветительных приборов hсв=0,5 м.
Вычисление индекса помещения:
где hр=H-hсв=5-0.5=4.5 (м).
Для вычисленного индекса помещения и коэффициентов отражения по таблице коэффициент использования осветительной установки будет Иоу=0.2.
Разместим осветительные приборы последующим образом:
Определение светового потока 1-го осветительного прибора:
где
kз — коэффициент припаса ОУ;
Z — коэффициент неравномерности освещения;
n — количество осветительных приборов.
Избираем лампы накаливания ЛН200 со световым потоком Фсв=2800 лм и мощностью 200 Вт при напряжении 220В.
Установленная мощность осветительной установки:
Pуст=n*Pсв=9*200=1800 (Вт).
15. Удельный расход электроэнергии на единицу продукции
Потому что рассчитываемый электроводонагреватель по условиям задания работает в ночное время суток по льготным тарифам, то стоимость 1-го киловатта электронной энергии в расчёте будет С=12 коп/кВт*ч.
Удельной единицей продукции в данном случае будет 1м3 жаркой воды с конечной температурой 85°С. При мощности нагревателя в 69.5кВт весь бак объёмом 3.49 м3 греется за 6 часов тогда 1м3 при той же мощности нагреется за время
Для что будет нужно 1.72*69.5=119.5 кВт*ч электронной энергии что в переводе на средства составит Ц=119.5*0.12=14.3 (грн/м3).
Заключение
В процессе данного курсового проекта была проделана работа по разработке аккумулирующего электроводонагревателя электродного типа. Был принят ряд новейших принципных технических решений по разработке технологической схемы установки, внедрению современной быстродействующей автоматической системы управления с высочайшей степенью защиты от аварийных режимов. Так же были закреплены и уточнены теоретические познания почти всех разделов. Существенное доказательство проведенной работы имеет тот факт, что в процессе проектирования было проработано много различной литературы и справочного материала.
Данный курсовой проект является одной из важных ступеней по подготовке профессионалов по специальности “Электронные системы электропотребления”.
Литература
1.Костров Е.П.:“Пособие по курсовому проектированию” , по дисциплине ПТЭ.
2. “Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники сохранности при эксплуатации электроустановок и потребителей.” Москва , Атомиздат , 1972.
3. “Тиристоры”. Справочник. Москва, Радио и связь. 1990.
4. “Блок управления тиристорами и симисторами”. Управление по эксплуатации.
5. “Измеритель-регулятор одноканальный ТРМ201”. Управление по эксплуатации.
6. Афанасьев В.В. “Трансформаторы тока”. Москва 1989г.
7. Конспект лекций.
]]>