Технические требования ТЗ

1. Требования к составу электропривода.

Перечисляются все конструктивные самостоятельные узлы, требования к которым впоследствии детализируются.

2. Требования к питающей сети.

Требования формируются на основе ГОСТ 21128–83 «Системы энергоснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В», ГОСТ 13109–97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» и ГОСТ 30372–95 «Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения»

Регламентируются:

а.) U_н – номинальное напряжение

б.) f_н – номинальная частота

в.) dUу – отклонение напряжения от номинального значения

Нормально допустимые и предельно допустимые значения установившегося отклонения напряжения dUy на выводах приемников электрической энергии равны соответственно ±5 и ±10 % от номинального напряжения электрической сети по ГОСТ 721 и ГОСТ 21128.

ГОСТ 27803–91 «Электроприводы регулируемые для металлообрабатывающего оборудования и промышленных роботов. Технические требования» допускает величину dU% = +10–(–15)%.

г.) df – отклонение частоты от номинального значения

Df = f – f_н – абсолютная величина;

– относительное отклонение

Нормально допустимое и предельно допустимое значения отклонения частоты равны ±0,2 и ±0,4 Гц соответственно; от +0,5% до –1% – в послеаварийном режиме. По ГОСТ 27803–91 – df% = ±2% – для электропривода.

д.) Несинусоидальность напряжения характеризуется следующими показателями:

– коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения;

– коэффициентом i-ой гармонической составляющей напряжения.

Коэффициент несинусоидальности

Коэффициент гармоник k_U(n)

Максимальные величины коэффициента гармоник:

6% – нечетные, не кратные 3;

5% – нечетные, кратные 3;

2% – четные.

е.) Несимметрия напряжении характеризуется следующими показателями:

– коэффициентом несимметрии напряжений по обратной последовательности;

– коэффициентом несимметрии напряжений по нулевой последовательности.

Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности в точках общего присоединения к электрическим сетям равны 2,0 и 4,0 % соответственно.

Нормально допустимое и предельно допустимое значения коэффициента несимметрии напряжений по нулевой последовательности в точках общего присоединения к четырехпроводным электрическим сетям с номинальным напряжением 0,38 кВ равны 2,0 и 4,0 % соответственно.

ж.) Глубина провала мгновенных значений питающего напряжения

Провал напряжения характеризуется показателем длительности провала напряжения, для которого установлена следующая норма:

– предельно допустимое значение длительности провала напряжения в электрических сетях напряжением до 20 кВ включительно равно 30 с. Длительность автоматически устраняемого провала напряжения в любой точке присоединения к электрическим сетям определяется выдержками времени релейной защиты и автоматики.

По ГОСТ 27803–91 – gDU% £ 400, где g – угол коммутации вентиля

g £ 20°, а DU% £ 100%

з.) Максимальная длительность провала мгновенного значения питающего напряжения Dt_max в °эл.

Dq £ 40°эл

и.) Соотношение допустимых мощностей питающей сети и вентильного преобразователя

S_сети ³ m×S_вп

m = (5¸6), 10 – из условия отсутствия взаимного влияния преобразователей, и на сеть.

3. Требования к основным техническим параметрам и функциям как всей системы, так и отдельных составляющих, включая описание алгоритма функционирования, требования к аппаратному и программному обеспечению.

а.) Основные функции электропривода и алгоритм работы

Общие функции электропривода (приведение в движение и управление движением рабочего механизма) должны быть конкретизированы формализованным описанием требований на основе теории конечных автоматов или с использованием таблиц соответствия.

б.) Режимы работы (S1¸S8) по продолжительности, перегрузочная способность.

в.) Статические и динамические показатели.

Статические показатели и классификация электроприводов по диапазону D и точности

1. Направление регулирования

2. Диапазон регулирования

3. Плавность регулирования

4. Точность регулирования

5. Экономичность регулирования

6. Закон регулирования из условий допустимой нагрузки

Классификация электроприводов:

По диапазону регулирования скорости электроприводы могут быть с малым (D £ 3), средним (3 < D £ 50), широким (50 < D £ 10⁴) и сверхшироким (D > 10⁴) диапазоном регулирования.

По точности регулирования скорости:

1. dW > (5¸1)% – малая точность

2. dW > (1¸0,1)% – средняя точность

3. dW = (0,1¸0,01)% – точные электроприводы

4. dW < 0,1% – высокоточные электроприводы

Динамические показатели (временные и частотные).

Временные показатели:

1) Т_н – время нарастания

2) Т_м – время достижения первого максимума

3) Т_р – время регулирования (устойчивый выход в 5 %-ную зону)

4) – перегулирование

5) – интегральный критерий качества

6) Угловое ускорение электропривода

7) Т_в – время восстановления

Примечание. Все эти показатели для реакции системы на ступенчатое изменение управляющего и возмущающего воздействия.

Частотные показатели:

1. Частота среза w_с

В замкнутой системе амплитуда задающего сигнала с частотой w_с ослабляется в 1,41 раза.

2. Частота, соответствующая полосе пропускания системы w_п

3. Резонансная частота w_р

4. Запасы устойчивости по амплитуде и по фазе

Для хорошо демпфированных систем:

5. М – показатель колебательности

г.) Требования к аппаратно-программному обеспечению (если они могут быть сформулированы).

4. Требования к системам защиты и диагностики.

Указываются типы защит, аппаратура защиты, сигнализации и индикации рабочих и аварийных режимов.

5. Требования к надежности.

Надежность определяется сочетанием следующих свойств: безотказность; ремонтопригодность; долговечность; сохраняемость (ГОСТ 27.002–90, ГОСТ 27.003–90).

Требования к надежности:

а) состав и количественные значения показателей надежности для системы в целом или ее подсистем;

б) перечень аварийных ситуаций, по которым должны быть регламентированы требования к надежности, и значения соответствующих показателей;

в) требования к надежности технических средств и программного обеспечения;

г) требования к методам оценки и контроля показателей надежности на разных стадиях создания системы в соответствии с действующими нормативно-техническими документами;

6. Требования по устойчивости к внешним воздействиям во время эксплуатации, транспортировке и хранении.

6.1. Воздействие климатических факторов внешней среды

ГОСТ 15150–69

Выдержка из ГОСТ:

Обозначение	Климатическое исполнение для района с климатом
РУС	ЛАТ
У	N	Умеренным
УХЛ	NF	Умеренным и холодным
Т	T	Тропическим (сухим и влажным)
М	M	Морским (умеренно-холодным)
ОМ	MU	умеренно-холодным, тропическим, морским

Категории размещения оборудования

1 – на открытом воздухе

2 – под навесом, где нет прямого воздействия воздуха, дождя и т.д.

3 – в закрытых помещениях с естественной вентиляцией

4 – в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями

5 – в помещениях с повышенной влажностью

Нормальные значения климатических факторов

h £ 1000 м

Исполнение	Категория	Температура, °С	Средняя отн. влажность, % при t°=20°С
верхнее	среднее	нижнее
УХЛ	1, 2, 3	+40 (+45)	+10	–60	80%
	+35 (+40)	+20	+1
	+35	+10	–10	90%

6.2. Воздействие механических факторов

ГОСТ 17516.1–90

Группы механического исполнения М1…М47

Классификация производится по следующим параметрам:

– синусоидальная вибрация

М3 0,5…35 Гц – диапазон частот

5 м/с² (0,5g) – амплитуда ускорения

– удары одиночные и многократные

– пиковые ускорения м/с² (g)

– длительность, мс

7. Требования безопасности.

Требования безопасности включают требования по обеспечению безопасности при монтаже, наладке, эксплуатации, обслуживании и ремонте технических средств системы (защита от воздействий электрического тока, электромагнитных полей, акустических шумов и т.п.), по допустимым уровням освещенности, вибрационных и шумовых нагрузок;

8. Требования к конструкции.

8.1. Классификация по степени защиты

Электротехническое оборудование выпускается в защитных оболочках, обеспечивающих защиту персонала и самого устройства от попадания предметов (ГОСТ 14254–96)

IP ХХ (International Protection)

1-ая цифра – обозначает степень защиты персонала от соприкосновения с токоведущими и движущимися частями внутри оболочки, а также степень защиты изделия от попадания внутрь твердых посторонних тел

0 – защита отсутствует

1 – защита от тел более 50 мм

2 – защита от тел более 12 мм

3 – защита от тел более 2,5 мм

4 – защита от тел более 1 мм

5 – защита от пыли (не исключает полностью)

6 – проникновение пыли исключено

2-ая цифра – обозначает степень защиты от попадания воды

0 – защита отсутствует

1 – защита от капель воды

2 – защита от воды при наклоне 15°

3 – защита от дождя

4 – защита от брызг

5 – защита от водяных струй

6 – защита от волн воды

7 – защита от погружения в воду

8 – защита от длительного погружения в воду

Использование электродвигателей со степенью защиты допустимо:

IP00 – IP20 – в помещениях с нормальной средой

IP43 – в сырых и особо сырых помещениях

IP44 – на открытом воздухе и во взрыво- и пожароопасных помещениях и с химически активными средами

IP54 – в пожароопасных помещениях категории П–II

Исполнения:

IP00 – открытое

IP12 – IP22 – защищенное

IP23 – IP24 – брызго- и помехозащищенное

IP44 – IP54 – закрытое

8.2. Классификация по способу монтажа (по ГОСТ 2479–79)

IМ ХХХХ (International Mounting)

1-ая цифра – конструктивная группа (1…9)

1…5 – для станков

2, 3-я цифры – способ монтажа

00 – горизонтальный вал

01 – вертикальный вал, направленный вниз

4-ая цифра – исполнение выходного конца вала

Например: IM 4001 – машина без лап с фланцем на станине, имеющая горизонтальный вал с цилиндрическим концом

8.3. Классификация по способам охлаждения машины (по ГОСТ 20459–87)

IС YХХ(International Cooling)

Буква Y – тип хладагента

А – воздух; Н – водород; N – азот; F₂ – фрион; W – вода

1-ая цифра – устройство цепи циркуляции

0 – свободная циркуляция

2-ая цифра – способ перемещения хладагента

0 – свободная конвекция

1 – самовентиляция

2 – зависимым от вала вентилятором

3 – вентилятором с независимым двигателем

Например:

IC А 01 – охлаждение за счет свободной циркуляции воздуха

IC А 03 – воздушное охлаждение посредством пристроенного вентилятора

8.4. Классификация по уровню вибрации

(По ГОСТ 16921–83 и ГОСТ 20815-93)

Оценку вибраций производят по вибрационной скорости (по эффективному значению, мм/с) в диапазоне частот 0…2000 Гц

Классы вибраций

0,28; …; 0,7; 1,1; 1,8; 2,8; …; 7,1 мм/с

Категории машин

N – (1,12¸4,5 мм/с)

R – (0,71¸2,8 мм/с)

S – (0,48¸1,8 мм/с)

8.5. Классификация по уровню шума

(По ГОСТ 16372-93 – предельные значения уровня шума)

Уровень шума оценивается по величине звукового давления на расстоянии 1 м от корпуса

4 класса:

1 – без специальных требований по уровню шума

2 – с малошумными подшипниками качения и специальными вентиляторами

3 – с пониженным уровнем шума и подшипниками скольжения с подавлением шума

4 – со звукопоглощающим кожухом

9. Требования к защите от помех.

По ГОСТ 23450-79 «Радиопомехи индустриальные от промышленных, научных, медицинских и бытовых высокочастотных установок. Нормы и методы измерений»

Указываются нормы напряжения и напряженности поля радиопомех в дБ относительно 1 мкВ/м в полосе 0,15–1000 МГц

10. Другие дополнительные требования.

– Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы: условия и регламент (режим) эксплуатации, которые должны обеспечивать использование технических средств (ТС) системы с заданными техническими показателями, в том числе виды и периодичность обслуживания ТС системы или допустимость работы без обслуживания; требования по количеству, квалификации обслуживающего персонала и режимам его работы; требования к составу, размещению и условиям хранения комплекта запасных изделий и приборов; требования к регламенту обслуживания.

– Требования к защите информации от несанкционированного доступа включают требования, установленные в НТД, действующей в отрасли (ведомстве) заказчика.

– Требования по сохранности информации при авариях - приводится перечень событий: аварий, отказов технических средств (в том числе - потеря питания) и т. п., при которых должна быть обеспечена сохранность информации в системе.

– Требования по стандартизации и унификации включают показатели, устанавливающие требуемую степень использования:

а) стандартных, унифицированных методов реализации функций (задач) системы;

б) поставляемых программных средств;

в) типовых математических методов и моделей, типовых проектных решений;

г) унифицированных форм управленческих документов, установленных стандартами;

д) классификаторов технико-экономической информации и классификаторов других категорий в соответствии с областью их применения,

е) требований к типовым автоматизированным рабочим местам, компонентам и комплексам.

– Требования к эргономике и технической эстетике – показатели системы, задающие необходимое качество взаимодействия человека с машиной и комфортность условий работы персонала.

– Специальные требования по усмотрению разработчика или заказчика системы.