Костромської Державний СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКА АКАДЕМІЯ
Кафедра ТОЕ та автоматики
Курсова робота
АВТОМАТИЗАЦІЯ Електроводонагрівачі ЕВ-Ф-15
Виконав: студент 4 курсу 5 групи
факультету електрифікації
і автоматизації с / г
Струнко у А.М.
Прийняв: Симонов А.В.
КОСТРОМА 2002
Зміст
Введення
1. Принципова схема автоматичного управління електроводонагрівачів ЕВ-Ф-15 і її опис
1.1 Робота реле-регулятора температури
1.2 Робота пристрою вбудованим температурним захисту
1.3 Робота реле часу
1.4 Автоматичний режим роботи
1.5 Ручний режим роботи
1.6 Аварійний режим водонагрівача ЕВ-Ф-15
2. Вибір електрообладнання
3. Функціональна схема з поясненням
4. Функціонально-технологічна схема
Список використаних джерел
Введення
Всі споживачі теплової енергії можна розділити на виробничі та комунально-побутові. Комунально-побутові споживачі використовують теплову енергію для опалення та гарячого водопостачання житлових і громадських будівель, приготування їжі та інших побутових потреб.
Електротермічне устаткування, електричні печі, електронагрівальні елементи й прилади разом з джерелами живлення комутаційної та регулюючою апаратурою утворюють електротермічні установки. Обладнання добре і легко автоматизується і забезпечує високу якість технологічних процесів, часто недосяжне при інших видах нагріву. У порівнянні з вогневими установками при експлуатації електротермічного обладнання зменшується пожежонебезпека, поліпшуються умови гігієни та санітарії, знижується забруднення навколишнього середовища. Устаткування відрізняється простотою пристрою, технічного обслуговування і ремонту, невеликими габаритами і малу металоємність, пред'являє невисокі вимоги до будівельних конструкцій. З точки зору граничної потужності і робочої температури воно є універсальним.
ККД електротермічного устаткування в порівнянні з пристроями, що використовують інші джерела теплоти, більш високий (70 ... 90%). Отримання електроенергії з палива і назад її перетворення в теплоту відбувається з загальним ККД близько 30%.
Електричні водонагрівачі і парогенератори застосовують в системах гарячого водопостачання, опалення та вентиляції, в технологічних процесах тваринництва, рослинництва, в ремонтному виробництві.
У порівнянні з паливними установками електричні водонагрівачі і парогенератори дозволяють знизити одиничну потужність, підвищити коефіцієнт використання і рівень автоматизації теплогенераторів, більш точно підтримувати температуру і отримати великий технологічний ефект, знизити витрати на обслуговування, зменшити довжину теплових мереж. При цьому коефіцієнт корисної виконання первинних енергоресурсів для вогневих та електричних теплогенеріруюшіх установок приблизно однаковий і дорівнює 0,23 ... 0,30.
Темою даної курсової роботи є автоматизація електроводонагрівача ЕВ-Ф-15. Головне завдання цього процесу - забезпечення чіткого виконання операцій з курсу «контроль за роботою і захистом від аварійних режимів»
1. Принцип роботи всієї системи автоматики управління електроводонагрівачів ЕВ-Ф-15
1.1 Робота реле-регулятора температури
Реле-регулятор температури призначений для двохпозиційного регулювання температури газоподібних і рідких середовищ і може використовуватися з механізмами будь-якого типу.
Принципова схема показана на рис.1.1, рис.1.2. Датчик температури - термістор R3, включений в плече моста, утвореного резисторами R1, R4, R2, R5, R6, R7, R8, R9. Необхідне значення температури задається за допомогою змінного резистора R8. Мостова схема включена в ланцюг обмотки зворотного зв'язку блокінг-генератор, виконаний на транзисторі V1. Коли температура, яка вимірюється термісторів R3 нижче заданої, мостова схема розбалансована і забезпечує стійкий коливальний режим роботи блокінг-генератора. З вихідний обмотки блокінг-генератора сигнал надходить на тригер, виконаний на транзисторах VТ2 - VТ3. Конденсатор С2 в ланцюзі колектора транзистора VТ2 забезпечує згладжування коливань і підтримує напругу постійного рівня на базі транзистора VТ3, в результаті чого транзистор V3 знаходиться у відкритому стані. Колекторний струм транзистора V3 створює на резисторі R18 падіння напруги, яке докладено до керуючого електроду тиристора V5 і управляє включенням тиристора. Тиристор VD5 включений у діагональ діодного моста (VD6 - VD9), послідовно з яких включена навантаження. Отже, при зниженні температури в приміщенні в порівнянні заданої навантаження вмикається.
При підвищенні температури в приміщенні вхідні мостова схема розбалансовує в протилежному напрямку і фаза вхідного напруги мостової схеми стає протилежною. Сигнал у вихідний обмотці И3 - К3 генератора відсутній, тригер на транзисторах V2 - V3 перемикається на транзистор V3, він закривається. Відсутність падіння напруги на резисторі R18 призводить до замикання тиристора VD5 і відключення навантаження.
1.2 Робота пристрою вбудованої температурою захисту
У схемі управління водонагрівачем пристрій вбудованим температурним захисту з терморезисторами призначено для відключення водонагрівача при умовах поганої роботи, а точніше вскипании води у водонагрівачі, при якій утворюються повітряні пробки заважають нормальній циркуляції води і перегріву елементів, які можуть вийти з ладу.
На рис.1.1 показана принципова схема такого пристрою, що складається з блоку живлення (понижуючий трансформатор Т1, діодний міст V D 1 - V D 4, стабілітрон VD5 з навантаженням R1), двох паралельно включених терморезистора ММТ-1 (Rт), вбудованих всередині водонагрівача і включених послідовно з тунельними діодом VD6, транзисторних підсилювальних каскадів (транзисторів VТ10, VТ11, VТ12) і реле захисту К1.
У схемі використано принцип релейного ефекту тунельного діода при його послідовному з'єднанні і зі змінним опором (у даному випадку опором терморезісторв). При релейному ефект на тунельному діоді стрибкоподібно збільшується напруга. Цей стрибок напруги через діод VD7 подається на базу транзистора VТ10, який при нормальній роботі закритий, транзистори VТ11 - VТ12 відкриті, реле К1 включено. Стрибок напруги відкриває транзистор VT10, внаслідок чого закриваються VT11 і VT12, реле К1 знеструмлюється і, відключає магнітний пускач.
Застосовуваний тунельний діод типу АІ-101Б спільно з двома паралельно включеними терморезисторами ММТ-1, опір яких за 20 З дорівнює 13 кОм, дає релейний ефект при температурах 70 ... 110 С (у залежності від опору регулювального потенціометра R1).
1.3 Робота реле часу
Реле часу призначено для затримки на включення і відключення водонагрівача. Служить для більш сталої роботи системи та захисту контактів магнітного пускача від частоти включень.
При замиканні вимикача QF1 в автоматичному режимі реле часу КТ1 через 15 ... 45 секунд видає сигнал на включення електронагрівача, при цьому загоряється сигнальна лампа HL2.
При нагріванні води до встановленої температури спрацьовує термореле і видає сигнал на відключення електроводонагрівача, нагрів припиняється. При зниженні температури води контакти термореле знову замикаються, видається сигнал на відключення електроводонагрівача. Проте включення станеться з витримкою часу 15 ... 45 секунд, яку забезпечує реле КТ1. При використанні реле КТ1 виключається багаторазове замикання контактів SA1 термореле ВК1 і підсилює сигнал останнього без застосування в схемі проміжного реле та його контактів.
1.4 Автоматичний режим роботи
Режим роботи (ручний або автоматичний) встановлюється перемикачем SA1. Основний режим автоматичний. Робота в ручному режимі допускається лише при виході з ладу системи автоматики підтримки температури.
Встановивши перемикач SA1 в роботу в автоматичному режимі, замикаємо вимикач QF1, при цьому живлення починає надходити в схему автоматичного управління. Загоряється сигнальна лампа HL2, яка показує режим роботи.
Опором R2 встановлюємо температуру води, що подається в систему опалення, а опорами R2 і R5 реле-регулятора температури повітря задаємо нижню і верхню межі температури.
Якщо температура в приміщенні нижче необхідної, тобто заданої, то реле-регулятор дає сигнал на включення вбудованої температурного захисту. За умови, що температура в котлі нижче заданої або нижче температури аварійного режиму, то контакти реле замикаються і при нормальній роботі знаходяться завжди в замкнутому стані. При цьому на реле часу надходить сигнал, що дозволяє включення, контакт SK1 замикається і з витримкою часу від 15 до 45 секунд спрацьовує магнітний пускач КМ1, який замикає контакти КМ1.1 і починає нагрів води.
При досягненні максимального встановленого значення температури в приміщенні відбувається розбалансування заданої мостової схеми реле-регулятора температури, який дає сигнал на відключення всієї системи автоматики, але при цьому живлення на неї подається і відстежується той встановлений розкид температури. При зниженні температури до мінімального встановленого значення реле-регулятор дає сигнал на включення при цьому відбувається балансування плеча реле-регулятора і водонагрівач починає працювати у встановленому режимі.
1.5 Ручний режим водонагрівача
При замиканні вимикача QF1 загоряється сигнальна лампа HL1 показує, що харчування включено. При натисканні на кнопку SB2 контакти магнітного пускача і по котушці починає протікати струм, вона втягується і замикає контакти КМ1.1. Температура води регулюється за термометром, встановленому безпосередньо на вході води в тепло акумулятор.
1.6 Аварійний режим роботи водонагрівача ЕВ-Ф-15
Аварійний режим може настати лише у тому випадку, якщо відбувається нагрівання води в ручному режимі, тобто вода скипає, і утворюються повітряні пробки, а також при поганій циркуляції і охолодженні радіаторів опалення.
Аварійний режим при роботі в автоматичному режимі повністю виключений. Вода в казані при поганій циркуляції або охолодженні не може нагріватися вище встановленої температури пристроєм вбудованим температурним захисту з терморезисторами. При підвищенні температури до встановленої і вище +2 С відбувається відключення через 15 ... 45 секунд, при цьому потрібно враховувати додатковий нагрів протягом хвилини, при цьому вода нагрівається в середньому на 8 С. Тому верхня межа нагріву води навмисно занижують на 10 С .
При відключенні пристрою вбудованим температурним захисту, відключення реле-регулятора температури повітря не відбувається, і він залишається функціонувати.
2. Вибір електрообладнання
Рассчітіваем допустимий струм роботи котла в номінальному режимі при повній потужності
Відповідно до струмом вибираємо магнітний пускач ПМЛ - 2130, де 2 - габарити Iн = 25А
1 - нереверсивний
3 - з кнопковою станцією і індикацією
0 - блок контакти 1 розмикає, +1 замикає
Як світлової індикації включення живлення HL1 і роботи в автоматичному режимі HL2 вибираємо тиратрон, як найекономічніший і довговічний. Тиратрон МТУ - 90 використовується з додатковим опором, напруга індикації більше 90 В, струм індикації більше ніж 0,5 mA.
Вибираємо автоматичний вимикач по допустимому току електронагрівача
Iрасч = 1,1 1,25 Iн
Iрасч = 25,3 А
Iен = 3 Iрасч
Iен = 75,9 А
Вибираємо автоматичний вимикач АЕ 2043
4 - номінальний струм комутації
3 - 3х полюсний з електромагнітним розщіплювачем
Uном = 660 В Iтр = 25 А [1]
Вибір реле для влаштування вбудованим температурним захисту.
Вибір реле виробляємо по напрузі і струму комутації. U = 9 В, I = 1А.
Вибираємо реле РЕЗ 22. Потужність розсіювання обмотки не більше 1,5 Вт. Час спрацювання реле 15 мс, час відпускання 6 ... 8 мс. При коммутировании постійного струму напругою 6 ... 220 В реле витримує 500000 спрацьовувань при силі струму 0,5 ... 1 А і 1000 - при 1 ... 2 А. Середній термін служби реле 100000 спрацьовувань, вага 36 грам. [1]
Вибір проводів і спосіб прокладки.
Проводку будемо робити в коробах з відкриваються кришками, щоб захистити від ушкоджень. Оскільки приміщення жарке, навколо і безпосередньо біля електронагрівача. Вибираємо провід марки Апри. Допустимий струм 30 А, перетин 4 мм 2, одножильний.
3. Робота функціональної схеми
Об'єктом управління ОУ в даній системі є водонагрівач. На виході з об'єкта управління маємо два сигнали по температурі повітря і по температурі води.
Сигнал t 1 по температурі води надходить на сприймає орган ВО1, яким є терморезистори. Далі сигнал надходить на порівнює орган СО1-резистор R 2 пристрої вбудованим температурним захисту, воно ж є і задає органом ЗО1. Зі порівнює органу сигнал надходить на перший підсилювальний орган УО1, яким є транзисторний підсилювач, з нього на другий підсилювальний орган УО2-реле часу. Далі сигнал йде на елемент затримки ЕЗ, яким є реле часу. Після витримки часу сигнал надходить на третій підсилювальний орган УО3 (магнітний пускач). Потім сигнал надходить на виконавчий орган ІВ (ТЕНи). З виконавчого органу сигнал (кількість теплоти) надходить на орган управління ОУ.
Другий сигнал t 2 з органу управління ОУ по температурі повітря надходить на сприймає орган ВО2 (терморезистор реле-регулятора температури). Далі сигнал надходить на порівнює орган СО2, він же є і задає органом ЗО2 (міст, утворений резисторами R 1, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9). Зі порівнює органу сигнал надходить на перший підсилювальний орган УО4, потім на другий УО5, якими є транзисторні підсилювачі. Далі сигнал надходить на регулюючий орган РВ (транзисторний регулятор). При позитивному сигналі через регулюючий орган, сигнал надходить на пристрій вбудованим температурним захисту (УО1), при негативному - не проходить, і наступна ланцюжок залишається знеструмленою.
При позитивному сигналі ланцюжок замикається, і працюють обидві ланцюжка паралельно.
ОУ-водонагрівач
ІС-ТЕНи
ВО1, СО1, ЗО1-терморезистори
УО1-транзисторний підсилювач
УО2-реле К1
ЕЗ-реле часу
УО3-магнітний пускач
ВО2, СО2, ЗО2-терморезистори
УО4, УО5-транзисторні підсилювачі
РВ-транзисторний регулятор
Список використаної літератури
1. Елементи та пристрої сільськогосподарської автоматики: Довідковий посібник / [Бохан Н.І., Дробіщев Ю.В. и др.]; Під ред. М. І. Бохана. - М.: Урождай, 1983. - 176с.
2. Проектування систем автоматизації технологічних процесів: Довідковий посібник / [А.С. Клюєв, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровський, А. А. Клюєв]; Під ред. А.С. Клюєва. М.: Вища школа, 1990 - 464с.
3. Пястолов А.А., Єрошенко Г.П. Експлуатація електрообладнання .- М.: Агропромиздат, 1982. - 287с.
4. Бородін І.Ф. Технічні засоби автоматики. - М.: Колос, 1982. - 303с.
5. Електротехнологія В.А. Карасенко, Є.М. Заящ, А. М. Баран, В. С. Корьков. - М.: Колос, 1992. - 304с.
6. Живописців Є.М., Косіцін О.А. Електротехнологія та електричне освешеніе. - М.: Агропромиздат, 1990. - 303с.
7. Грундулек А.О. Захист електродвигунів в сільському господарстві. - М.: Колос, 1982. - 104с.
8. Таев І.С. Електричні апарати автоматики і управління. Навч. посібник для ВУЗів. М.: / Вища школа /, 1975.-304 c.
9. Бородін І.Ф., Рисс А.А. Автоматизація технологічних процесів. - М.: Колос, 1996. - 351с.