Программное обеспечение задач электроснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Программное обеспечение задач электроснабжения

Дано:

Для процесса пуска высоковольтного (6 кВ) двигателя от сети бесконечной мощности (рис. 1), в соответствии с заданным вариантом №7:

Тип и мощность двигателя: АК4 Р= 1000кВт

Тип высоковольтного выключателя: элегазовый.

асинхронный двигатель программирование сеть

Рис. 1 Приводной агрегат с высоковольтным двигателем

Здесь:

М - трехфазный асинхронный двигатель, рассчитанный на номинальное напряжение 6 кВ, мощностью 1000кВт, серии АК4 с фазным ротором, принудительным воздушным охлаждением от вала двигателя. Ротор установлен на шариковых подшипниках, смазываемых консистентной смазкой. Пуск двигателя осуществляется от полного напряжения сети, при этом в цепь ротора включается пусковой реостат. Его параметры даны в табл.1:

Табл. 1. Параметры АД АК4

М1 - сервопривод устройства замыкания ротора накоротко и подъёма щеток (УЗЩ);

М2 - сервопривод для управления пусковым реостатом;

R - пусковой реостат;

Q - силовой выключатель;

Управляющие сигналы:

u₁/u₂ - включить/выключить силовой выключатель;

u₃/u₄ - вкл/выкл УЗЩ;

u₅ - вкл/выкл привод пускового реостата прямой ход;

u₆ - вкл/выкл привод пускового реостата обратный ход;

Сигналы обратной связи:

r₁ - состояние силового выключателя (вкл/выкл);

r₂ - сигнал о наличии напряжения сети;

r₃ - состояние защиты от перегрузок;

r₄ - состояние защиты от КЗ;

r₅ - температура подшипников;

r₆ - температура обмотки;

r₇ - наличие воздушного потока;

r₈ - сопротивление изоляции;

r₉ - щетки подняты, ротор замкнут накоротко;

r₁₀ - реостат в конечном положении (R= 0);

r₁₁ - реостат в начальном (исходном) положении.

Задание:

1. Составить граф последовательного выполнения команд и таблицу состояния процесса;

2. Представить автоматный граф;

3. Представить схемную реализацию работы логического устройства, реализованную в среде Workbench (управляющие воздействия представить как входные);

4. Осуществить выбор высоковольтного выключателя, кабельной линии и устройств защиты с проведением поверочного расчета.

Решение:

Начнем с описания процесса включения. После нажатия кнопки «Пуск», начинается опрос датчиков: отключенного положения силового выключателя (S1), состояния защиты от перегрузок (S3), состояния защиты от КЗ (S4), температуры подшипников (S5), температуры обмоток (S6), наличия (отсутствия) воздушного потока (S7), состояния сопротивления изоляции (S8), положения щеток (S9) (если щетки подняты, то задействуется сервопривод УЗЩ u₄), положения реостата в начальном положении (S11) (если реостат не в исходном положении, то задействуется сервопривод пускового реостата, обратный ход u₆). После получения сигнала о наличии напряжения в сети (S2) подается сигнал на силовой выключатель (u₁) и система переходит в состояние А1.

После того, как получено уведомление о том, что силовой выключатель включен (S1), устанавливается время ожидания Т₁=1 сек и начинается время контроля пуска Т₂=1 мин. По истечении времени ожидания Т₁, а так же при наличии воздушного потока (S7), включается сервопривод пускового реостата (u₅), система в положении А2.

Начинается отсчет времени наблюдения Т₃= 30 сек. После того, как реостат достиг конечного положения (S10), сервопривод отключается (u₅) и щетки поднимаются (u₃); система в положении А3.

Если поступило сообщение о том, что щетки подняты и ротор замкнут (S9), пусковой реостат переводится в исходное положение (u₆) и наблюдение прекращается (Т₃). Положение А4.

Как только реостат займет исходное положение (S11), сервопривод отключается (u₆), время слежения за пуском обнуляется (Т₂), подается сигнал «Пуск окончен». Система в положении А5.

Изобразим вышеизложенное на графе последовательного выполнения программы (рис. 2).

Рис. 2 Граф последовательного выполнения программы

Составим таблицу состояний процесса (табл. 2).

Табл. 2 Таблица состояний процесса

Так как число состояний системы равно шести, то необходимо 3 элемента памяти (D₂, D₁, D₀). Используем код Грея.

Составим автоматный граф: (рис. 3).

Рис. 3 Автоматный граф

На ветвях графа указаны весовые функции h_i,j. Там же отмечается, какой элемент памяти D_i при переходе из одного состояния в другое устанавливается (S(D_i)) или сбрасывается (R(D_i)).

Для весовых функций, необходимых для составления условий установки и сброса, следуют выражения:

для весовых функций собственных контуров имеем:

После того как автоматический граф составлен (рис. 3), на его основе определяют функции установки и сброса для памяти управляющего устройства. В качестве элементов памяти можно применять двухступенчатые триггеры или триггеры, управляемые фронтом. В данном случае использованы двухступенчатые JK - триггеры.

Определим функции J_м и K_м которые обозначают сигналы установки и сброса для м - го JK триггера, на выходе которого появляется сигнал q_м.

Функция установки J_м для элемента памяти D_м получается из логической функции всех членов, которые содержат в качестве логических сомножителей весовую функцию, значение 1 которой вызывает установку элемента памяти D_м и кодовое состояние, из которого исходит соответствующая ветвь:

Функция установки K_м для элемента памяти D_м получается из логической функции всех членов, которые содержат в качестве логических сомножителей весовую функцию, значение 1 которой вызывает сброс элемента памяти D_м и кодовое состояние, из которого исходит соответствующая ветвь:

Определим выходные функции:

u₁=A1+A2+A3+A4+A5;

u₂=A0;

u₃=A3+A4+A5;

u₄=A0+A1+A2;

u₅=A2;

u₆=A4;

T1=A2, T2=A2+A3+A4, T3=A3;

Рис. 4

Выбор ВВ выключателя и подводящего кабеля:

Для подключения электродвигателя выбираем элегазовый выключатель LF1 с U_н= 6,3 кВ, I_ном=630А, номинальный ток отключения 25 кА.

Выбранный выключатель проверяем по следующим условиям:

1) по напряжению установки:

U_нэ.д =6 кВ ? U_номВВ=6,3 кВ;

2) по номинальному току:

I_нэ.д.=112 А ? I_ном=630 А;

3) по отключающей способности

I_n.ф= ? I_{отк.ном}=25 кА,

Выбираем питающий кабель

Для рабочего режима сечение высоковольтных кабельных линий согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) выбирается по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение (F_эк) определяется из соотношения:

где I_м - расчётный ток установки, равный номинальному (I_н) току электродвигателя (расчётный ток должен соответствовать условиям нормальной работы, независимо от фактической загрузки по принципу равнопрочности);

j_эк - нормируемое значение экономически целесообразной плотности тока, которое выбирается по таблице в зависимости от типа проводника и количества часов использования ЭД. Тогда для кабелей с бумажной и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами j_эк=1,0 А/мм².

Принимаем кабель ААШв 3Х50.

Вывод

В данной работе были отработаны приёмы составления и программирования схемы для автоматического запуска асинхронного двигателя (U_ном= 6 кВ) серии АК на логических элементах «И», «ИЛИ», «И НЕ», «ИЛИ НЕ». Так же были выбраны высоковольтный выключатель и подводящий кабель.

Список литературы

1. Копылов И. П. Справочник по электрическим машинам. В 2т. - Т. 1 - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 456 с.

2. Интернет - ресурс http://www.tesli.com/file/catalogue/schneider-electric/schneider-electric-lf.pdf

Размещено на Allbest.ru