Проектирование силовой схемы электропривода, гальванической развязки и электронного ключа

/В данном разделе необходимо сформировать схему электрическую принципиальную силовой цепи включения электродвигателя, определенного заданием на КП, и схему электрическую принципиальную цепей управления этим двигателем.

В схеме управления надо рассчитать гальваническую развязку между электрической схемой цепей управления и микропроцессорной частью программируемого контроллера, а также схему электронного (транзисторного) ключа для коммутации обмоток контакторов для управления в силовых цепях двигателя (пуск, останов, электрическое торможение.

Эти схемы необходимо оформить в виде графического материала курсового проекта как Приложение Г./

Далее приведен пример расчета транзисторного ключа и гальванической развязки.

1.4.1 Силовая схема электропривода.

Рисунок 2.2 - Силовая схема электропривода

1.4.2 Общие сведения по узлу гальванической развязки.

Данный электрический узел состоит из пяти каналов, каждый из которых представляет электронный ключ, предназначенный для включения и выключения обмотки контакторов и гальванической развязки. Силовая схема состоит из релейно-контакторной схемы управления двигателем и схемы управления контакторами от МПС.

Схема силового блока и схема соединения контакторов представлены в приложении А.

1.4.3 Расчет электронного ключа и гальванической развязки

Каждый из пяти каналов силового блока имеет схему, которая изображена на рисунке 1,6

Рисунок 1.6

Вход усилителей подключается к выходам порта В контроллера параллельного обмена информацией. Номинальные данные катушек контакторов КМ1 – КМ5:

– номинальное напряжение U_н = 42В;

– номинальный ток I_н = 1А.

Напряжение питания катушки U_П3 принимаем равным номинальному напряжению U_н.

Выбор силового транзистора VT1.

Выбор силового транзистора осуществляется по допустимому току коллектора I_{к доп} и допустимому напряжению коллектор-эмиттер U_{кэ доп}. Эти параметры должны удовлетворять следующим условиям:

I_{к доп} ³ I_н; U_{кэ доп} ³ U_н. (1.1)

По справочнику /1/ выбираем транзистор типа П702А со следующими параметрами:

U_{кэ доп} = 60В;

I_{к доп} = 2А;

h_21Э = 25;

ΔU_бэ = 3В.

Определяем ток базы:

мА

Ток базы в режиме насыщения транзистора:

.

Принимаем = 0,1А, резистор R4 = R_бэ = 100 Ом из справочных данных для транзистора VT1.

Выбор оптопары VE1.

Оптопара выбирается по выходному току I_{к опт} и коммутируемому напряжению U_{кэ опт} при условии:

I_{к опт} ³ I_{б кл}; U_{кэ опт} ³ U_П2.

По справочнику /2/ выбираем оптопару типа ЗОТ110А – арсенидгалиевый оптоэлектронный транзисторный ключ со следующими данными:

– коммутируемое напряжение U_{кэ опт} = 50 В;

– амплитуда выходного тока I_{к опт} = 0,2 А;

– сопротивление резистора между выводами 3 и 5 R35= 0,1 ¸ 1 МОм;

– входной ток I_{вх опт} = 0,01 А;

– входное напряжение U_{вх опт} = 2 В;

– выходное напряжениеΔU_вых = 1,5 В.

Принимаем сопротивления R2 = R35 = 0,5 МОм.

Ом.

Определяем мощность рассеивания сопротивления R₃:

Вт

Выбираем сопротивление R3= 500 Ом и мощностью рассеивания Р_н = 5 Вт.

Принимаем U_П1 = +5В.

Определяем сопротивление резистора R1:

Ом.

Принимаем R1 = 300 Ом.

Определяем мощность рассеивания данного сопротивления:

Вт.

Выбираем R1 = 300 Ом и Р_н = 0,125 Вт.

Выбор диода VD1.

В данной схеме для гашения поля катушки контактора после ее выключения используется диод VD1. Он выбирается по допустимому току I_{пр доп} и допустимому напряжению U_обр, при выполнении условия:

I_{пр доп} ³ I_н; U_обр ³ U_н.

По /3/ выбираем диод типа Д305А со следующими данными:

U_обр = 50 В

I_{пр доп} = 3 А.