отчет по практике. 2Отчет по практике. Ижболдин К.С.-2-19. Заключение
 Скачать 0.77 Mb.
|
|
Содержание Введение…………………………………………………………………………...3 1 Технические параметры и характеристики…………………………………….4 1.1 Основные технические характеристики……….…………………………...4 1.2 Основные технические параметры………………………………………….5 2 Работа силовой схемы и описание конструкции………………………………7 2.1 Описание работы силовой схемы…………………………………….……..7 2.2 Описание конструкции……………………………………………………..11 3 Описание системы управления………………………………………………..13 4 Описание пульта управления………………………………………………….15 Заключение……………………………………………………………………….17 Список используемых источников……………………………………………...18 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 2 Введение Аэродромные источники электропитания – универсальные устройства, использующиеся в качестве бортового питания воздушных средств передвижения во время выполнения профилактических работ, ремонта их неисправностей или других задач. Кроме того, данное оборудование может также служить для подачи электроэнергии к учебным стендам и симуляторам самолётов, вертолётов. Устройства можно использовать для завода двигателя транспортных средств гражданской или военной авиации. Отличительной особенностью аэродромных источников питания является то, что они способны преобразовывать частоту входного напряжения из 50Гц в 400Гц. Некоторые модели имеют встроенный индукционный преобразователь, позволяющий задать нужную форму электротока на выходе. Все аэродромные источники электропитания можно разделить на две категории (в зависимости от входного источника энергии): Источники электропитания, преобразующие переменное электричество, полученного их трёхфазной сети; Устройства, не требующие подключения в трёхфазную сеть – подача электроэнергии ведётся при помощи генерации электротока встроенным в корпус двигателем внутреннего сгорания (дизельные или бензиновые ДВС) и его дальнейшего преобразования в нужную для работы форму. Кроме того, аэродромные источники электричества могут быть передвижными и стационарными. Первые типы обычно «посажены» на шасси с колёсами – именно такие используются для работы с передвижной техникой. Стационарные больше подходят для питания учебных тренажёров. Отличаются устройства и по множеству других характеристик – габариты, тип корпуса, рабочие параметры и т.д. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 3 1 Технические параметры и характеристики Аэродромные преобразователи частоты для воздушных судов решают те же задачи, что и ПЧ бортовых систем электроснабжения. Требования по части качества электроэнергии к ним предъявляются те же. Различие состоит, во- первых, в ограничении массогабаритных показателей для бортовых систем и, во-вторых, в первичном источнике энергии: на аэродроме эту роль вместо генератора играет промышленная сеть 50 Гц. FCA-60-12S предназначен для питания бортовой системы воздушных судов 3-х фазным переменным током частотой 400 Гц и напряжением 3х115/200 В во время подготовки к полёту и технического обслуживания. 1.1 Основные технические характеристики − автоматическое фазное управление на выходе преобразователя; − компенсация потерь напряжения кабеля; − отсутствие бросков тока при старте – плавный пуск; − 12-ти пульсная выпрямительная схема. Преобразователь имеет следующие защиты: − защита от внутренних и внешних токов короткого замыкания и перегрузок; − защита от выходного напряжения, превышающего допустимый предел (перенапряжение); − защита от низкого выходного напряжения ниже допустимого уровня (пониженное напряжение); − защита от отклонения частоты выходного напряжения за допустимый уровень; − защита от перегрева элементов силовой цепи; − защита от понижения входного питающего напряжения преобразователя ниже допустимого уровня; Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 4 − защита от повышения входного питающего напряжения преобразователя выше допустимого уровня. Питание преобразователя осуществляется от 3-фазной сети мощностью не менее 100 кВА, но не более 1000 кВА. 1.2 Основные технические параметры Таблица 1.1 – Выходные параметры Параметр Стандартное значение Номинальная выходная мощность, кВA 60 Номинальное выходное напряжение фазное / линейное, В 3 x 115 / 200 Частота выходного напряжения 400 Гц ± 0,01% Cтабилизация напряжения, %: - для сбалансированной нагрузки - для несбалансированной нагрузки ≤ 0,5 ≤ 3,0 Суммарный коэффициент искажений (коэффициент гармоник), %: - для линейной нагрузки - для нелинейной нагрузки ≤ 1,5 ≤ 2,0 Коэффициент амплитуды,% 1,414 ± 3,0 Модуляция напряжения, % ≤ 1,0 Фазовая симметрия при полной нагрузке, электр. град.: - для сбалансированной нагрузки - для 30% несбалансированной нагрузки 120 ± 0,5 120 ± 0,5 Допустимая перегрузка, %: - в течение 600 с - в течение 30 с - в течение 10 с - в течение 1 с 150 200 250 300 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 5 Таблица 1.2 – Входные параметры Параметр Стандартное значение Номинальное напряжение питающей сети, В 3 × 400 Диапазон изменения напряжения питающей сети, % ± 15 Номинальная частота питающей сети, Гц 50/60 Диапазон изменения частоты питающей сети, Гц ± 10 Коэффициент мощности при 100 % нагрузке ≥ 0,95 Суммарное значение коэффициента нелинейных искажений тока на входе, % ≤ 7,0 КПД в номинальном режиме 0,9 Прерывание питания, мсек До 50 Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 6 2 Работа силовой схемы и описание конструкции 2.1 Описание работы силовой схемы Блок-схема преобразователя представлена на рисунке 2.1 Рисунок 2.1 - Блок-схема преобразователя Преобразователь состоит из следующих основных силовых элементов: − автоматический выключатель (QF1); − входной дроссель (L3); − фазосдвигающий автотрансформатор (Т1); − 12-ти пульсный выпрямитель (VS1…VS6); − сглаживающие дроссели (L1, L2); − 3 независимых однофазных инвертора (VT1…VT6); − согласующий выходной трансформатор (Т3); − ёмкостной фильтр (C13…C15); − контактор (КМ1); − трансформаторы тока (ТА1-ТА3); − входные и выходные ЕМС-фильтры (LC1-LC3, LC4-LC6). Напряжение силового питания 3 х 400 В, 50 Гц с входных клемм (Х1) через автоматический выключатель QF1, EMC - фильтры (LC1_LC3), 3-х фазный токоограничивающий дроссель (L1) подается на трансформатор (Т1) и далее на 12-ти пульсный полууправляемый выпрямитель (VS1-VS6). Автоматический силовой выключатель QF1 предназначен для подачи Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 7 силового напряжения на силовую схему выпрямителя и её защиты от токов короткого замыкания и перегрузок по току. Выключатель QF1 снабжён расцепителями максимального тока и минимального напряжения. Для контроля состояния выключателя QF1 и контактора КМ1 (включён/выключен) в МПСУ заведён блок-контакт выключателя QF1.2 (Состояние QF1) и контактора КМ 1.2 (Состояние КМ1). Входной 3-х фазный дроссель (L1) предназначен для снижения уровня гармонических искажений входного тока и тока короткого замыкания. Защита устройства от импульсных перенапряжений осуществляется варисторами (Е4, Е5). Полууправляемый 12-ти пульсный выпрямитель преобразует 3-х фазное переменное напряжение в постоянное напряжение. Управление тиристорами модулей выпрямителя осуществляется микропроцессорной системой управления МПСУ установленной на плате с элементами (E1) через блок драйверов (Е3). На выходе выпрямителя установлен ёмкостной фильтр (С1...С6), который предназначен для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения с целью уменьшения низкочастотной модуляции выходного напряжения. С выхода выпрямителя выпрямленное напряжение поступает на три однофазных инвертора напряжения (VT1_VT6). Инвертор напряжения состоит из 3-х однофазных мостовых инверторов на IGBT модулях. Инвертор напряжения преобразует входное постоянное напряжение в широтно-импульсное. Управление транзисторами инвертора осуществляется микропроцессорной системой управления МПСУ установленной на плате с элементами (E1) через блок драйверов (Е3). Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 8 3-х фазное синусоидальное напряжение, частотой 400 Гц, сдвинутых друг к другу на 120 эл. градусов поступают на 3 первичных обмотки согласующего трансформатора (Т3). Согласующий трансформатор уменьшает напряжение инвертора до уровня 3x115/200 В. На выходе трансформатора Т3 установлены конденсаторы C13_C15 для фильтрации выходного напряжения. Управление контактором КМ1 (включение/выключение преобразователя) можно производить кнопками SB2, SB3 - ≪СТАРТ≫, ≪СТОП≫ c местного пульта управления. Преобразователь имеет систему принудительного воздушного охлаждения, включающую вентиляторы. Вентиляторы М1...М8 установлены на радиаторах с силовыми элементами. Вытяжной вентилятор М9 установлен на крыше преобразователя. Команда на включение вентиляторов М1...М9 через реле КМ1 поступает от датчиков температуры (BK5...BK8), которые замыкают электрическую цепь при достижении температуры охладителей 60°C и датчика температуры (Т3.3) установленного на трансформаторе и срабатывающего на замыкание цепи при достижении температуры 50°C. Контроль за перегревом силовых элементов осуществляется при помощи температурных датчиков (BK1...BK4), которые размыкают электрическую цепь, при достижении температуры 90°C. Защита трансформаторов Т1 и Т3 от перегрева осуществляется встроенными температурными датчиками, срабатывающих на размыкание цепи при достижении температуры 155 °C. Команду на отключение преобразователя по перегреву формирует плата с элементами (Е1) по сигналам от датчиков температуры 90 °C и 155 °C. Питание вентиляторов М1...М8 постоянным напряжением 24 В осуществляется от платы с элементами (Е1). Питание вентилятора М9 - 230 В, 50/60Гц осуществляется от автотрансформатора Т4. Для защиты вентилятора от короткого замыкания установлен выключатель SF2. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 9 Система управления состоит из платы с элементами (Е1), панели оператора (Е2) и блока драйверов (Е3). Панель оператора (Е2) предназначена для отображения аварийных сообщений возникающих в преобразователе, а также для изменения параметров работы преобразователя. Для формирования сигналов обратной связи по току на выходе инвертора установлены трансформаторы тока ТА1_TA3. На входе и выходе преобразователя установлены EMC-фильтры LC1- LC3, LC4-LC6. EMC-фильтры предназначены для уменьшения уровня высокочастотных помех. Для гашения высокочастотных помех относительно корпуса на выходе инвертора установлен С-фильтр (Е9). Питание системы управления осуществляется от силового напряжения 3х400 В, 50 Гц (клеммник Х1) через разделительный трансформатор Т2. Контроль состояния двери осуществляется выключателем SQ1. Блок- контакт выключателя SQ1.1 заведён в плату управления (Е1). На схеме электрической состояние выключателя SQ1 соответствует открытому состоянию двери. На передней двери шкафа установлена кнопка ≪Аварийный СТОП≫. Кнопка имеет фиксацию в нажатом состоянии для механического блокирования несанкционированного включения преобразователя после нажатия кнопки. При использовании силового разъёма с пультом управления (кнопками управления и индикацией) и наличие у самолёта сигнала «Anti-flash» необходимо на пульте управления преобразователя тумблер SA1 установить в положение «Anti-flash Вкл». Информация о системе «Anti-flash» заведена в плату с элементами (Е1). Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 10 Включение силового выключателя QF1 возможно при подаче напряжения на нулевой расцепитель выключателя QF1.1 при следующих условиях: − дверной выключатель SQ1 замкнут (дверь закрыта); − система управления готова к подаче силового напряжения (отсутствует неисправность); − блок - контакт SB1 кнопки ≪Аварийный СТОП≫ замкнут (нет аварийного отключения). При нарушении одной из выше приведённых блокировок во время работы приводит к отключению преобразователя. Информация о причине отключения передаётся в плату с элементами (Е1) и выводится на панель оператора. Напряжение синхронизации берётся от питающего напряжения системы управления. При нарушении синхронизации силового напряжения на входе преобразователя система управления вырабатывает сигнал на отключение преобразователя и на панели оператора высвечивается причина неисправности. Для поддержания напряжения на выходе преобразователя на заданном уровне в систему управления заведено напряжение обратной связи 3х115/200 В, 400 Гц. При отклонении выходного напряжения сверх или ниже допустимых значений система управления вырабатывает сигнал на отключение преобразователя и на панели оператора высвечивается причина неисправности. 2.2 Описание конструкции Преобразователь FCA-60-12S собран в шкафу c габаритными размерами ШхВхГ: 1000х800х800 мм. Основой шкафа является сварная несущая рама, выполненная из гнутого стального листа толщиной 2 мм. Детали несущей рамы после сварки оцинкованы и покрыты порошковым полиуретановым Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 11 покрытием цвета RAL 7035 (светло-серый). К вертикальным гнутым стойкам несущей рамы крепятся боковые и задние стенки. В нижней части задней части шкафа установлены кабельные вводы, исполнения IP 65, для питающих кабелей 50 Гц и для выходных кабелей 400 Гц. Дверь шкафа устанавливается на трёх петлях и оборудована замочной системой с фиксацией плоскими тягами в четырех точках. Для обеспечения степени защиты IP 55 двери, задняя и боковая стенки, и крышка имеют литые полиуретановые уплотнения. Каркас установлен на цоколь, выполненный из листовой стали 4 мм толщиной, оцинкованный в гальванической ванне и покрытый полиуретановым покрытием цвета RAL 7022 (тёмно-серый). Принудительная вентиляция шкафа осуществляется вентиляторами, расположенными внутри шкафа и вентилятором, установленным на крыше шкафа. Вход воздуха в шкаф осуществляется через четыре вентиляционные решётки-жалюзи с воздушным фильтром, расположенными в цоколе шкафа. На задней стенке шкафа смонтированы кабельные вводы исполнения IP65 для входного переменного напряжения 3 х 400 В, 50 Гц и для выходного напряжения 3х115/200 В, 400 Гц. На передней двери шкафа расположен пульт управления с панелью оператора, элементы индикации состояния преобразователя, кнопки включения и отключения, кнопка аварийного отключения, ручка включения и отключения силового выключателя. Рисунок 2.2 – Габаритный чертёж Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 12 3 Описание системы управления Микропроцессорная система управления (в дальнейшем MПСУ) предназначена для формирования сигналов управления выпрямителем и инвертором преобразователя, для реализации рабочих функций и защит. В состав МПСУ входит контроллер MPFCAV-03 и панель оператора iX T4A. MPFCAV-03 контроллер включает в себя: − FPGA (15,408 логические элементы; 64 kByte RAM; 260 MHz, 32 bit DSP CORE); − 12 аналоговых входа для управления входными и выходными токами и напряжениями преобразователя; − 2 x 8 каналов, 12 bit, 1 MSPS, аналоговые цифровые преобразователи; − 12 выходов для управления IGBT; − 6 выходов для управления тиристорами; − 16 гальванически изолированных выхода для управления периферийным оборудованием (индикация светодиодами); − 24 гальванически изолированных входа для управления периферийным оборудованием (индикация светодиодами); − интерфейс RS-485 для обмена данными между контроллером и панелью оператора. Панель оператора iX T4A имеет следующие характеристики и конфигурации: − TFT-LCD 480 x 272 пикселей, 24-разрядный цвет, LED подсветка; − размер экрана: Ш x В / 95.0 x 53.9 мм (4.3"); − процессор ARM9, 400 MHz; − операционная система Win CE 6.0; − интерфейс RS-485 / RS-422; − Ethernet 1 x 10 Base-T / 100 Base-T (RJ 45); − USB Host 2.0; Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 13 − интерфейс RS-232; − возможность сохранения данных на SD карточку; − часы реального времени; − степень защиты передней панели IP 65. Структурная схема системы управления представлена на рисунке 3.1; Рисунок 3.1 – Структурная схема системы управления MПСУ генерирует импульсы управления выпрямителем для обеспечения плавного заряда ёмкости DC фильтра при включении преобразователя. Формирует ШИМ импульсы управления IGBT транзисторами инвертора, для получения выходного трёхфазного синусоидального напряжения. Стабилизирует напряжение каждой фазы выходного напряжения, по сигналам обратной связи. Обеспечивает компенсацию выходного напряжения в зависимости от сечения и длины кабеля соединяющего нагрузку с преобразователем. Осуществляет контроль за дискретными и аналоговыми сигналами в режиме реального времени, отключает преобразователь, когда значения сигналов достигли опасных для работы параметров. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 14 4 Описание пульта управления Внешний вид пульта управления представлен на рисунке 4.1: Рисунок 4.1 – Внешний вид пульта управления Пульт управления состоит из следующих элементов: − сенсорная панель оператора; − cветодиоды «400 Гц Включено», «Авария»; − кнопки «СТАРТ», «СТОП» - кнопки включения/отключения («О»/«I») преобразователя; − переключатель «Аnti-flash Вкл/Выкл» - наличие/отсутствие системы Anti-flash. Интеллектуальная сенсорная панель оператора (далее «панель оператора») является основной единицей пульта управления. Она отображает основные режимы работы и параметры (выходную частоту, мощность и напряжение и т.д.) преобразователя. Пульт управления имеет сенсорный экран и управляется непосредственно, нажав на нужную область экрана. Пульт управления преобразователем имеет сигнализацию: − cветодиод «400 Гц Включено» - о включённом состоянии Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 15 преобразователя; − cветодиод «Авария» - об аварийном отключении преобразователя. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 16 Заключение Аэродромные преобразователи частоты для воздушных судов решают те же задачи, что и ПЧ бортовых систем электроснабжения. Требования по части качества электроэнергии к ним предъявляются те же. Различие состоит, во- первых, в ограничении массогабаритных показателей для бортовых систем и, во-вторых, в первичном источнике энергии: на аэродроме эту роль вместо генератора играет промышленная сеть 50 Гц. Обеспечивают: высокое качество выходного трехфазного синусоидального напряжения частотой 400 Гц; высокий К.П.Д. во всех режимах работы и малое потребление электроэнергии в режиме холостого хода; значительную экономию электроэнергии; высокое качество электроэнергии, подаваемое на борт; легкую управляемость процессом; компенсацию падения напряжения на кабеле. Содержит тестовые устройства для оперативной проверки работоспособности систем и узлов, развитую систему контроля и индикации, защиту от превышения и понижения выходного напряжения и отклонения выходной частоты от номинального значения. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 17 Список использованных источников 1 Аэродромные источники питания для воздушных судов АХА 2200 – статические преобразователи 400 Гц/ Санкт-Петербург: ООО «АЕГЭ-АЭРО» – 2012. 2 Современные направления развития силовых преобразователей переменного тока/ Климов В. П. – Практическая силовая электроника, 2007. 3 Системы электроснабжения воздушных судов: Учеб. для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп./ Синдеев И. М., Савелов А. А. – М.: Транспорт, 1990. – 296с. Изм. Лист № докум. Подпись Дата Лист 18 |