WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Мікропроцесорний блок захисту електродвигуна - Курсова робота

Мікропроцесорний блок захисту електродвигуна - Курсова робота

Тема дипломного проектування – "Мікропроцесорний блок захисту електродвигуна", яка і є предметом дослідження.

Мета роботи – згідно технічному завданню, розробити мікропроцесорний блок захисту електродвигунів.

Частіше за все трифазні двигуни виходять з ладу через перекіс фаз живлячої напруги або перегріву при роботі у важкому режимі. В промисловості існують такі прилади які захищають електродвигуни при відсутності однієї з фаз. Пропонується пристрій захисту який вимикає двигун при обриві фази, відхиленні напруги будь-якої фази (перекосі фаз) більш ніж на 30 В або нагріві корпусу двигуна понад 60 °С.

Пристрій пропонується побудовати на мікроконтролері PIC16F676 і датчику температури DS1820. Виникнення аварійної ситуації в кожній фазі і перевищення температури корпусу двигуна відображається включенням відповідних сигнальних світлодіодів. Для вимірювання і порівняння використовується середня випрямлена напруга фаз щодо нульового дроту.

Дана тема розробки пристрою актуальна, оскільки в народному господарстві трифазні двигуни дуже часто виходять з ладу при обриві однієї з фаз а також через перегрів двигуна (навантаження вище передбаченого, заклинювання двигуна через пошкодження підшипника, невчасне мастило – робота двигуна "в суху" та інше).

Робота даного пристрою повинна бути надійною та простою, а по відношенню з пристроями – аналогами, він повинен бути ще й дешевше.

Новизна і перевага – вперше розроблюється універсальний пристрій на мікропроцесорі для захисту електродвигунів, який контролює декілька функцій (перекіс та обрив фаз, температуру двигуна). Розміри приладу суттєво відрізняються від пристроїв-аналогів.

Використання даного пристрою дасть можливість економити на ремонті трьохфазних двигунів. Пристрій може бути пропонованим усім галузям народного господарства, де використовуються трифазні електродвигуни.

Цей пристрій повинен бути надійним, легким в експлуатації та ремонті, мати надійний захист від вібрацій та вологості, зручний та надійний монтаж.

Проектування треба розбити на етапи:

  • конструкторсько-технологічний аналіз технічного завдання на проектування;

  • розробка конструкції пристрою;

  • розробка технології виготовлення пристрою;

  • автоматизація конструкторсько-технологічного проектування.

1 АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ

1.1 Аналіз призначення і складу виробу

Пристрій призначається для захисту усіх типів трифазних двигунів від перекосу фаз та нагріві двигуна від перевантажень.

Структурний склад блоку захисту можна представити у вигляді структурної схеми, показаної на малюнку 1.1.

"А"

"В"

"С"

"0"

"Скид"

Малюнок 1.1 – Схема електрична структурна блока захисту двигунів

Частіше за все трифазні двигуни виходять з ладу через перекіс фаз живлячої напруги або перегріву при роботі у важкому режимі. Розроблюванний пристрій захисту вимикає двигун при обриві фази, відхиленні напруги будь-якої фази (перекосі фаз) більш ніж на 30 В (Дільник напруги) або нагріві корпусу двигуна понад 60 °С (Датчик температури).

Пристрій побудований на мікроконтролері PIC16F676 і датчику температури DS1820. Виникнення аварійної ситуації в кожній фазі і перевищення температури корпусу двигуна відображається включенням відповідних сигнальних світло діодів (Блок індикаторів). Для вимірювання і порівняння використовується середня випрямлена напруга фаз щодо нульового дроту.

Безтрансформаторний блок живлення (для зменшення розміру пристрою) використовується для живлення мікроконтролеру та елементів схеми. Цю напругу отримують за рахунок гасіння мережної напруги 220 В до напруги живлення мікроконтролеру 5,1В, використовуючи схему випрямлення і стабілізації напруги.

Пристрій призначається для захисту усіх типів трифазних двигунів від перекосу фаз та нагріві двигуна від перевантажень.

Блок захисту двигунів, побудований по даній схемі, володіє наступними перевагами, перед іншими системами:

  • має власний блок живлення;

  • кращі характеристики захисту;

  • можливість простої індикації роботи приладу;

  • просте управління, не потребує додаткове вивчення інструкцій з роботою приладу.

При будуванні за даною схемою, блок захисту двигунів матиме мінімальні габарити і високу якість роботи.

На основі аналізу призначення можна зробити слідуючи висновки:

а) в пристрої є загрозлива для користувачів напруга-220В та 380В, тому при розробці треба дотримуватись заходів щодо захисту людини від ураження електричним струмом;

б) оскільки блок захисту двигунів може використовуватись як на виробництві, так і в побутових умовах, слід звернути щільну увагу на економіку та дизайн виробу;

в) необхідно добитись максимальної технологічності конструкції – це збільшить її конкурентоспроможність.

1.2 Аналіз схеми електричною принциповою і принцип її дії

По функціональності схему електричну принципову можна розбити на наступні частини:

  • без трансформаторний блок живлення;

  • дільники напруги;

  • датчик температури;

  • мікроконтролер;

  • індикація роботи пристрою;

  • керування роботою двигуна.

Алгоритм роботи програми мікроконтролера показаний на малюнку 1.2. Після включення мікроконтролера виконується ініціалізація його регістрів і включається управляючий вихід. Під час пуску двигуна (або групи двигунів) можливі провали або скачки напруг у фазах, тому пристрій захисту по напрузі починає роботу через одну хвилину після включення двигуна. Затримка реалізована шляхом послідовного включення преддільника, таймера TMR0 і двох дільників, кожний з яких має коефіцієнт розподілу 30.

Далі послідовно виконуються вимірювання напруги фаз А, В, С. Після кожного вимірювання фаза перевіряється на обрив. Якщо зміряна напруга рівно нулю, то вихід відразу вимикається. Потім слідує перевірка значень зміряних напруг на вихід за межі діапазону 190...250 В. В цьому випадку включається лічильник помилок, який необхідний для підвищення перешкодостійкості пристрою. При декрементуванні восьмирозрядного лічильника від нуля до нуля його коефіцієнт розподілу виходить рівним 256. При періоді проходження всієї програми, рівному 7 мс, час затримки виключення двигуна приблизно рівно 1,8 с. Для кожного порівняння є свій лічильник, тому якщо наступна зміряна напруга увійде до норми, то даний лічильник обнуляється. Таким чином, для виключення двигуна необхідні підряд 256 помилок вимірювання.

Після порівняння напруг фаз А—В, В—С, С—А їх різниця перевіряється на перевищення значення 30. Якщо перекіс фаз більше 30 В, то включається лічильник помилок. Виключення виходу відбувається аналогічно описаному вище через 1,8 с.

При виключенні виходу через будь-яку помилку встановлюється прапор помилки, який скидається тільки після перезапуску мікроконтролера. За відсутності помилки підтверджується включення виходу, і мікроконтролер переходить до підпрограми вимірювання температури двигуна.

Малюнок 1.2 - Алгоритм роботи програми мікроконтролера

Вимірювання температури починається з ініціалізації термодатчику DS1820 і видачі команди на дозвіл перетворення. Після прийому даних від датчика температури перевіряється прапор "двох секунд". Річ у тому, що перші дані, які приходять від датчика, недостовірні, тому для стабілізації даних необхідно якийсь час. Для цього введена затримка початку порівняння по температурі, рівна 1,8 с. Оскільки за такий короткий час двигун не встигне нагрітися до температури 60 °С, подібна затримка не знижує якості захисту двигуна.

Після відробітку часу затримки встановлюється прапор "двох секунд", і кожне наступне зміряне значення температури перевіряється на перевищення 60. Якщо температура перевищить 60 °С, вихід вимикається. Програма переходить до нового циклу вимірювання напруги по фазах.

Принципова схема пристрою показана на малюнку 1.3.

Малюнок 1.3 – Схема принципова електрична блоку захисту двигунів

Напруга фаз подається та знижується дільниками напруги на резисторах Rl—R3 і R10—R12, мають коефіцієнт розподілу 1:100. Змінна напруга фаз випрямляється однополуперіодним випрямлячем, що складається з діодів VD1—VD3 і стабілітронів VD7—VD9, згладжується конденсаторами фільтру С4—С6 і поступає на входи RA0 — RA2 мікроконтролера DD2. Лінія зв'язку термодатчику DDI з входом RC4 мікроконтролера має "підтягаючий резистор" R13.

Тактується мікроконтролер від внутрішнього генератора частотою 4 Мгц. Частоту тактового генератора, ділену на чотири (1 Мгц), можна спостерігати на виході RA4 (вихід 3 мікроконтролера), контролюючи, таким чином, працездатність мікроконтролера.

Вихід RC3 мікроконтролера через оптотиристор U1 і симістор VS1 включає пускове реле К1. Його контакти К1.1—К 1,3 включають/вимикають подачу напруги на двигун. Світлодіоди HL1—HL4 сигналізують про виникнення аварійної ситуації. Гасячі резистори R6—R9 залежно від вибраного типу світлодіодів і необхідної яскравості свічення. Кнопка SB1 "Скидання" необхідна для перезапуску мікроконтролера і включення двигуна після усунення аварійної ситуації.

Loading...

 
 

Цікаве