Материал: Лабораторный практикум по общей энергетике. Крысанов В.Н., Иванов К.В

‒ двухпозиционное регулирование (коммутация при переходе через нуль) (рис. 5.3).

Рис. 5.1. Выходная мощность в зависимости от управляющего входа [18]

Рис. 5.2. Количество полных периодов напряжения в зависимости от управляющего входа [18]

Рис. 5.3. Выходная характеристика при двухпозиционном регулировании [18]

66

Широкие функциональные возможности данного регулятора позволяют реализовать широкий спектр режимов работы системы ГВС.

Для осуществления циркуляции жидкости в системе используется насос WiloPB-201EA с максимальной потребляемой мощностью 340 Вт. При необходимом для стенда напоре воды 2 м, подача воды насосом составляет

62л/мин.

Вкачестве потребителя тепла используется радиатор системы охлаждения двигателя автомобиля, совмещённый с вентилятором. Выбор обусловлен необходимостью интенсивного охлаждения воды в системе, а также регулирования потребления тепла. Вращение вентилятора осуществляет электродвигатель постоянного тока МЭ-27, номинальная мощность которого равна 110 Вт. Для питания вентилятора необходим источник постоянного напряжения

12В. В качестве источника питания был выбран блок питания

конструкции, сигнал задания на который подается с потенциального аналогового выхода контроллера. Регулятор преобразует постоянное напряжение 12 В на его входе в регулируемое (0-12) В на выходе в соответствии с управляющим сигналом.

Для анализа происходящих в лабораторном стенде процессов и снятия результатов исследований в электрические цепи насоса, нагревателя и вентилятора установлены измерительные приборы (амперметры и вольтметры). При выборе измерительных приборов необходимо было учитывать номинальные параметры элементов стенда. Эти параметры приведены ниже:

Насос:Pном=340 Вт, U=220 В, Iном≈ Pном/U=340/220=1,6 А;

67

Нагреватель: Pном= 7 кВт, U=220 В, Iном= Pном/U=7000/220=32 А;

Вентилятор: Pном= 110 Вт, U=12 В, Iном= Pном/U=110/12=9,2 А;

Исходя из приведенных выше параметров, были выбраны следующие измерительные головки:

‒в цепи насоса: амперметр Э8030 (0-3А), вольтметр Э8030 (0-250 В);

‒в цепи нагревателя: амперметр Э8030 (0-50 А),

вольтметр Э8030 (0-250 В);

‒в цепи вентилятора: амперметр М42300 (0-15 А),

вольтметр М42300 (0-15В).

Вольтметры Э8030 0-250 В и амперметр Э8030 0-3 А включаются непосредственно в измеряемую цепь, а амперметр Э8030 0-50 А – с помощью измерительного шунта

75ШСМ3-20-0,5.

Программируемый логический контроллер в ходе управления процессами выдает на выходы управляющие сигналы, которые характеризуются малой мощностью. Непосредственно микроконтроллер не позволяет управлять мощными потребителями напрямую, поэтому для коммутации силовых цепей используются реле.

Для управления включением и выключением насоса выбрано реле FINDER 55.13.9.024.0000, которое соответствует электрическим параметрам насоса: 3 перекидных контакта, номинальный ток контакта 10 А, номинальное напряжение переменного тока на контактах 250 В.

Для коммутации цепи питания вентилятора выбрано реле FINDER 46.52.9.024.0040. Данное реле выбиралось с учетом параметров блока питания постоянного тока (~230 В, 450 Вт): номинальный ток контакта 8 А, номинальное напряжение переменного тока на контактах 250 В.

Для коммутации питания и защиты лабораторного стенда от короткого замыкания используются автоматические выключатели.

68

На входе электрической схемы лабораторного стенда установлен автоматический выключатель дифференциального тока со встроенной защитой от сверхтоков АВДТ32. Выбор обусловлен необходимостью защиты от прямого и косвенного прикосновения к токоведущим частям электроустановок.

При проектировании энергосистемы какого-либо объекта особую важность представляет расчет автоматических выключателей для защиты потребителей от экстратоков. На примере лабораторного стенда рассмотрим расчет автоматического выключателя по мощности и току. Номинальный ток выключателя выбирается в соответствии с номинальным током оборудования стенда.

Полная мощность оборудования стенда вычисляется по следующей формуле:

Pстенда= Pнас+ Pнагр+ Pвент,

где Pнас – мощность насоса, Вт; Pнагр – мощность нагревателя, Вт; Pвент – мощность вентилятора, Вт.

Подставляя величины мощностей в формулу, получаем:

Pстенда=340 + 7000 + 110 = 7450 Вт.

Номинальный токоборудования стенда равен:

Iстенда= Pстенда / Ucети

Iстенда = 7450/220 = 33,86 А.

Номинальный ток автомата выберем 40 А.

Для защиты водонагревателя, как самого мощного потребителя, выберем отдельный автоматический выключатель.

Номинальный ток нагревателя найдем по следующей формуле:

69

Iнагр = Pнагр / Uсети

Iнагр = 7000 / 220 = 31,81 А

Выберем автоматический выключатель ВА47-29 1Р 32А. Для остальной группы потребителей выберем общий автоматический выключатель ВА47-29 1Р 3А.

В данной лабораторной работе проводится опыт с частичной автоматизацией процессов, в частности, используется система управления для регулирования мощности нагревателя. Включение/отключение и изменение мощности всех приборов, кроме нагревателя, выполняется исполнителями работ.

Указание мер безопасности

Перед началом выполнения лабораторных работ, студенты обязаны изучить инструкцию по технике безопасности и противопожарным мерам для работающих в лаборатории, ознакомиться с расположением силового электрооборудования и распределительного щита.

Во избежание несчастных случаев при работе в лаборатории необходимо строгое выполнение следующих основных положений правил техники безопасности:

1.До начала работы все ее участники должны на месте подробно ознакомиться со схемой соединений, усвоить расположение электрических цепей и элементов электрооборудования, обратив особое внимание на место расположения выключателей со стороны питающей сети.

2.Сборка схемы и ее изменение должны производиться без напряжения, при отключенных выключателях со стороны питающей сети.

3.Нельзя прикасаться руками к неизолированным проводам, соединительным клеммам и другим частям схемы, находящимся под напряжением.

70