Разработка автоматизированных систем контроля технологического процесса на современных кирпичных (стр. 6 из 7)
При коммутации активных и активно – индуктивных нагрузок следует учитывать возникновение искрового разряда при размыкании цепи и в необходимых случаях применять устройства искрогашения.
Рубильники, пакетные выключатели, тумблеры выбирают:
а) по номинальному напряжению сети Uн ≥ Uн.с., где Uн.с. – номинальное напряжение сети;
б) по длительному расчетному току Iн > Iдлит.; Iоткл. ≥ Iдлит.; Iдлит=
где Iдлит. = длительный расчетный ток цепи;
– суммарный номинальный ток всех n – потребителей.Кроме того, указанная аппаратура должна без повреждений включать и отключать пусковые токи потребителей, которые превышают номинальные токи в несколько раз. Магнитный пускатель выбирают в зависимости от мощности электродвигателя и номинального напряжения сети.
Номинальные данные магнитного пускателя должны быть
Uн. ≥ Uн.с.; Iн. ≥ Iн.дв..
Магнитные пускатели должны без повреждений включать и отключать пусковой ток двигателя.
Тепловые реле магнитных пускателей выбирают по номинальному току двигателя или длительному расчетному току
Iн.т. > Iн.дв.; Iн.т. > Iдлит., где Iн.т. – номинальный ток теплового элемента.
Автоматические выключатели выбирают по номинальным напряжениям и току
Uн.а. ≥ Uн.с.; Iн.а. ≥ Iдлит., где Uн.а., Iн.а. – номинальное напряжение и ток автомата.
Предохранители используют для защиты источников питания от перегрузок и коротких замыканий в силовых цепях и цепях управления, для защиты и сигнализации. Различают предохранители с большой тепловой инерцией – свинцовые токопроводящие проводники и с малой тепловой инерцией – медные проводники. В системах автоматики наиболее распространены медные предохранители.
В цепях управления и сигнализации плавкие предохранители выбираются по соотношению:
где 
наибольший суммарный ток, потребляемый катушками реле и контакторов, сигнальными лампами при их одновременной работе; 
наибольший суммарный ток, потребляемый катушками аппаратов, включаемых одновременно.Расчет источников питания.
Для электропитания задатчиков, регуляторов, различных электронных и электромагнитных устройств автоматики используются источники питания постоянного тока. Общая структурная схема (рис. 4.1.) источника питания постоянного тока включает в себя: трансформатор (Тр), выпрямитель (В), фильтр (Ф), стабилизатор (Ст).
Рис. 10. Общая структура источника питания.
Исходными данными для расчета трансформаторов являются: тип и материал магнитопровода, амплитуда переменной составляющей индукции Вm = 0,5…1,5 Тл и частота перемагничивания f; наибольшее действующее значение напряжения E1 ≈ U1; наибольшее действующее значение тока первичной обмотки I1 = IнU2/(U1·η), где η = 0,84…0,96 – КПД трансформатора. Цель расчета – определение типоразмера магнитопровода, чисел витков обмоток, коэффициент трансформации и сечения проводов.
Электрические исполнительные двигатели.
Необходимость преобразования переменного тока в постоянный удорожает и усложняет конструкцию электроприводов постоянного тока. Они менее надежны в эксплуатации, чем бесколлекторные машины переменного тока.
Двухфазные асинхронные двигатели.
В маломощных следящих системах и исполнительных механизмах преимущественно применяют двухфазные двигатели с короткозамкнутым ротором. Они обладают небольшим моментом трения. Мощность усилителей, необходимая для управления этими двигателями, меньше мощности самих двигателей, так как часть мощности двигатель получает непосредственно от источника переменного тока с напряжением U ~.
К недостаткам двухфазных двигателей по сравнению с двигателями постоянного тока относят больший удельный объем на единицу мощности и малый КПД. Однако простота их конструкции обеспечивает высокую надежность в эксплуатации.
Асинхронные двигатели мощностью до 600 Вт чаще всего питаются от однофазной сети с фазосдвигающим конденсатором. При включении трехфазного двигателя в однофазную сеть возможны различные схемы включения.
Трехфазные асинхронные двигатели.
Исполнительные двигатели переменного тока мощностью свыше 500 Вт, как правило, трехфазные и питаются от трехфазной сети через управляющие устройства. Энергетические и регулировочные свойства асинхронных двигателей определяются электромагнитным вращающим моментом и статическими характеристиками.
Исполнительные двигатели как объекты автоматического управления.
Автоматические системы с исполнительными электрическими двигателями, как правило, рассчитывают на основе упрощенных передаточных функций, которые определяют из интегро-дифференциальных уравнений, описывающих поведение исполнительных двигателей в переходных процессах. Однако они дают возможность анализировать устойчивость и динамические характеристики систем электроавтоматики с исполнительными двигателями в линейном приближении при малых отклонениях координат относительно установившихся значений.
Основными показателями исполнительных механизмов с постоянной скоростью перемещения исполнительного органа, которые необходимо учитывать при их выборе, являются:
а) максимальное среднесуточное число включение в 1ч.;
б) момент на валу исполнительного двигателя;
в) мощность электродвигателя;
г) оптимальное передаточное отношение редуктора;
д) скорость перемещения регулирующего органа.
Регулирующие органы.
В качестве регулирующих органов используются различные заслонки, задвижки, клапаны, краны, ножи тарельчатых питателей и т. п.
В конечном счете, регулирующий орган меняет проходное сечение (отверстие) или сопротивление на пути следования вещества или энергии в объект управления. К основным характеристикам регулирующих органов относятся – перемещающее усилие, диапазон регулирования, расходная характеристика.
Расходной характеристикой называется зависимость между изменением положения регулирующего органа в процентах и расходом подаваемого в объект вещества. Расход вещества, однако, зависит не только от положения регулирующего органа, но и от свойств подаваемого вещества, его плотности, вязкости, от условий работы регулирующего органа, в том числе напора, сопротивления среды, перепада давления на регулирующем органе.
Расходные характеристики могут быть линейными и нелинейными. Наиболее предпочтительна линейная зависимость между расходом, подаваемого в объект компонента, и положением регулирующего органа.
Если простым сочленением ИМ с РО не удается добиться линейности, то используются нелинейные связи (сочленения) с помощью профилированных кулачков и тяг для придания характеристики желательной формы.
Наиболее простым видом РО являются регулирующие краны, используемые при управлении расходом потоков воды, а также вязких и агрессивных жидкостей.
Последовательность расчета гидравлических исполнительных устройств.
Исходными данными для расчета являются:
а) заданная полезная нагрузка Т на штоке поршня при рабочем ходе (вправо); при холостом ходе нагрузка отсутствует;
б) заданная скорость рабочего хода поршня Vп.
Порядок расчета.
1. Определяем рабочее давление привода из нормализованного ряда давлений (ГОСТ 356-59) Р, руководствуясь технологическими условиями, конструктивными особенностями машины, наличием гидроаппаратуры.
2. Рассчитываем диаметр цилиндра Д0 из условия:
пологая, что до 20% (0,2) мощности насосной станции расходуется на преодоление сопротивлений в гидравлических магистралях и управляющей аппаратуры привода, на трение в исполнительном механизме и уплотнениях штока и поршня гидроцилиндра: 
3. Выбор основных параметров гидроцилиндров, в том числе диаметров поршней и штоков, регламентируется ГОСТ 6340-64. Поэтому полученный диаметр Д0 следует округлить до ближайшего стандартного значения (округление проводится, как правило, в сторону увеличения)
.Диаметр штока dш определяется обычно из условия:
.Полученный dш также округляют до ближайшего большого по ГОСТ 6540-64 dш.
Рис. 4.2. Структурная схема гидропривода: 1) Насос; 2) Предохранительный клапан;
3) Фильтр; 4) Золотник; 5)обратный клапан; 6) Дроссель; 7) Цилиндр.
4. Определение рационального диаметра трубопроводов гидропривода d проводится после подсчета расхода Qмасла, необходимого для обеспечения заданной скорости поршня цилиндров диаметром
: 
.