Проектирование системы автоматического управления утилизации тепловой энергии
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
по напряжению и мощности, необходимо ввести усилитель мощности.
В данную систему автоматического управления мы выбираем наиболее оптимальный по техническим характеристикам и доступный по цене операционный усилитель типа К1322, который усиливает сигнал с выхода микропроцессора с 5 В до 220 В-напряжение, необходимое для управления электродвигателем.
Технические характеристики усилителя:
-тип корпуса О.У.:Т099;
-выходное напряжение, В 220;
-выходная мощность, кВт 5,5;
-минимальное входное напряжение, мВ 10;
-габаритные размеры, мм 38 х 24.
Определение передаточной функции усилителя: коэффициент усиления усилителя выбираем из условия согласования выходного сигнала с микропроцессора 5 В с напряжением последующего исполнительного механизма (электродвигатель), равного 220 В.
Передаточная функция усилителя:
W(p)=К;
W(p)=220/5=К= 44 (2)
2.3 Выбор электродвигателя
Из всех электрических двигателей выбор двигателя постоянного тока обусловлен следующими причинами:
-лёгкость управления и значительный диапазон плавного регулирования угловой скорости и вращающего момента;
-линейность механических характеристик;
-значительная величина пускового момента;
-высокий КПД;
-высокая надёжность;
-удобство управления с помощью электромагнитного усилителя.
В соответствии с уравнением скоростной характеристики возможны три способа регулирования угловой скорости электродвигателя - за счёт изменения управляющего напряжения, потока возбуждения и сопротивления в цепи якоря.
В автоматике нашли применение в основном два первых способа, в которых используется якорное (независимое возбуждение), полюсное (со стороны обмотки возбуждения), а также комбинированное управление.
Существует огромный выбор различных типов двигателей. Рассмотрев некоторые из предложенных в литературе, подбираем двигатель по числу оборотов n=1450 об/мин типа А112М4, так как он удовлетворяет требованиям системы по техническим характеристикам.
Технические характеристики электродвигателя:
-синхронная частота вращения n, об/мин 1450;
-высота оси вращения, мм 112;
-коэффициент мощности 0,85;
-динамический момент инерции ротора, кг*м2 0,0236;
-мощность N, кВт 5,5;
-К.П.Д. двигателя ?, % 87;
-напряжение питания двигателя Uн, В 22010;
-моментная постоянная электродвигателя км, Н/А 0,18;
-сумма сопротивлений обмоток якоря электродвигателя, соединительных проводов и выходной цепи Ra, Ом 3,6;
-коэффициент вязкого трения kv, Н•c/рад 0,00038;
-постоянная противоЭДС ke, В•c/рад 0,19;
-приведенный к валу электродвигателя момент инерции вращающихся частей и исполнительного механизма Jп, Н•м•c2 0,38;
-электромагнитная постоянная якоря Tg, Гн / Ом La/Ra;
-индуктивность якоря La, мГн 240;
-габариты мм; 460х330х280;
-масса, кг 45.
Передаточная функция электродвигателя имеет вид:
- апериодическое звено второго порядка,
где - передаточный коэффициент двигателя;
Тд = - постоянная времени звена;
?д=,
где км = 0,18 (Н/А) - моментная постоянная электродвигателя;
Ra = 3,6 (Ом) - сумма сопротивлений обмоток якоря электродвигателя,
соединительных проводов и выходной цепи;
kv = 0,00038 (Н•c/рад) - коэффициент вязкого трения;
ke = 0,19 (В•c/рад) - постоянная противоЭДС;
Jп = 0,38 (Н•м•c2) - приведенный к валу электродвигателя момент инерции вращающихся частей и исполнительного механизма;
Tg= La/Ra (Гн / Ом) - электромагнитная постоянная якоря;
La= 240 (мГн) - индуктивность якоря.
Передаточная функция электродвигателя примет вид:
(3)
2.4 Выбор насоса
Известно большое количество типов насосов. В данную систему автоматического управления мы выбираем наиболее оптимальный по техническим характеристикам (число оборотов в минуту 1450) и доступный по цене насос масляный шестеренный с фланцевый типа НМШФ 0.6-25-0,40/25Ю-3.
Технические характеристики насоса:
-напряжение питания, В 22010;
-давление насоса, мПа 10;
-производительность Qн, м3/час 2;
-подача насоса Q, м3/сек 24;
-напор Н, м 4,6;
-число оборотов в минуту n 1450;
-вакуумметрическая высота всасывания Нвак, м 5;
-мощность двигателя N, кВт 4;
-входной диаметр круговой решетки рабочего колеса насоса, м 0,64;
-выходной диаметр круговой решетки рабочего колеса насоса, м 1,19;
-число лопаток круговой решетки zр 16;
-масса, кг 4.
-Вывод передаточной функции для насоса: дифференциальное уравнение, описывающее работу насоса, имеет вид:
,
где U(t) - вход, а x(t) - выход.
Переходя к операторной форме, получим:
kн =Q/Н - коэффициент передачи насоса,
где Н=4,6 м - напор насоса;
Q=24 м3/сек - подача жидкости насосом.
kн=24/4,6=5,22 - коэффициент передачи насоса.
Тн = - постоянная времени насоса,
где d1=0,64 м и d2 =1,19 м - входной и выходной диаметры круговой решетки рабочего колеса насоса соответственно;
кv=0,96 - коэффициент, учитывающий потерю скорости протекания жидкости о стенки насоса.
zр=16 - число лопаток круговой решетки.
Тн =
Передаточная функция насоса примет вид:
(4)
2.5 Выбор теплообменника
Существует огромный выбор различных типов калориферов (теплообменников). Рассмотрев некоторые из них, подбираем теплообменник типа КСк 3-2-0,2ХЛ3Б. Теплообменник изготовлен из углеродистой стали обыкновенного качества. Теплообменник предназначен для нагревания воздуха с помощью тепл?/p>