Автоматизация управления электрообогрева смотровых ям

Управление обогрева кабельных систем отопления осуществляется с помощью автоматических терморегуляторов, которые обеспечивают точное и оптимальное регулирование температуры, как в отношения экономии энергии, так и в отношении комфорта.

Включение и выключения питания нагревательного кабеля от сети производится через силовые контакты регулятора. При включении системы отопления в работу после ее длительного отключенного состояния, регулятор в результате продолжительного включенного режима (или многократных периодических включений) и, соответственно, интенсивного нагрева смотровой ямы за счет выделяемого кабелем тепла, доводит регулируемую температуру до заданного значения, и затем поддерживает его на этом уровне путем периодических отключений и включений кабеля от сети.

Терморегулятор необходимо устанавливать в места, исключающие попадание внутрь влаги, что увеличивает срок его службы. При установке системы отопления в помещениях с повышенной влажностью терморегулятор необходимо выносить за пределы помещения, в этом случае применяется регулятор и датчик температуры раздельного исполнения.

Возможно применение терморегуляторов, обладающих термореле с часовым механизмом, что позволяет заранее задавать требуемый переменный в течении дня или в течении недели температурный режим без вмешательства извне. Применение данных регуляторов повышает комфортность и способствует экономии электроэнергии.

На обратной стороне регулировочного (установочного) лимба регулятора смонтирован ограничитель диапазона регулируемой температурой. На нем можно установить конкретное значение требуемой температуры или требуемый диапазон.

Необходимо при монтаже подключение нагревательного кабеля к сети осуществлять через регулятор по прилагаемой к нему электрической схеме.

Схема терморегулятора представлена на рисунке 4.3.5. Одним из важных достоинств данной схемы является полная гальваническая развязка термодатчика и цепей регулировки от электросети. Это исключает всякую возможность поражения электрическим током.

Терморегулятор построен по схеме моста постоянного тока (резисторы R5-R9), в одном плече которого включен терморезистор R8, а в диагональ моста подключен компаратор А 2, задача которого измерять его рассогласование, и реагировать на переход состояния моста через точку баланса в положительную или отрицательную сторону. При этом компаратор стремится сбалансировать мост изменением сопротивления терморезистора R8 путем изменения его температуры. Возникает термостабилизация, так как баланс моста возникает только при определенной температуре терморезистора.

Точку баланса устанавливают переменным резистором R6. Этой точке соответствует определенное сопротивление терморезистора R8, то есть, выбранная температура. Пока температура ниже заданного значения резистором R6, сопротивление R8 велико, и инверсный вход компаратора А2 оказывается под более высоким напряжением, чем его прямой вход. Как известно, в таком случае на выходе компаратора будет низкий потенциал. Возникнет ток через цепь R11-HL2 и светодиод оптотрона U1, что приведет к открыванию семистора VS1 и включению нагревателя. Включение нагревательных элементов индицируется свечением светодиода HL2.

При работе нагревателя температура повышается, а сопротивление терморезистора R8- понижается. При этом мост приближается к точке баланса, достигает этой точки и переходит через неё в противоположную сторону. При этом, напряжение на инверсном входе А2 постепенно снижается, а на прямом возрастает. В какой-то момент напряжение на прямом входе становится выше, чем на инверсном.

Рисунок 4.3.5. – Принципиальная электрическая схема терморегулятора

Компаратор меняет свое состояние и нагреватель отключается. Для снижения частоты переключения нагрузки, задан небольшой гистерезис резистором R10, который немного загрубляет точность работы моста. Для оптимального режима работы по соотношению точность/стабильность подбирается это сопротивление. В любом случае, при установившейся температуре частота мигания HL2 не должна быть выше 1 Гц.
Питается схема от сети через малогабаритный трансформатор Т1. Это трансформатор с двумя соединенными последовательно вторичными обмотками по 6V (в сумме 12V), и током 100mA.

Измерительный мост запитан от стабилизатора на А1, чем достигается высокая точность установки температуры. Светодиод HL1 индикацирует наличие напряжения в электросети, a HL2 — для индикации включенного состояния обогрева. Светодиоды — типа АЛ307 или импортные аналоги. Нагрузка может быть до 5000W. При мощности до 300W симистору радиатор охлаждения не требуется, а при большей мощности - нужен.

Термистор R8 типа ММТ-4Б. Микросхему TL431 можно заменить отечественный аналог КР142ЕН19А, а микросхему LM311 - отечественным компаратором КР554СА301, или другим .

Расчет сети питания электрообогрева смотровых ям.

Расчет сечения питающего кабеля одной ямы.

Р – мощность одной установки;

P= 4600 Вт

Расчетный ток в жиле кабеля I_р=4600/220=21 A.

Принимаем сечение кабеля S=2,5 мм² и I_доп=29 A, таким образом выполняется условие I_р≤I_доп Принимаем кабель ВВГ (5 х 2,5).

Определим потери напряжения на участке:

5. Подсчёт электрических нагрузок и расчёт сетей 0,4 кВ

5.1 Подсчёт электрических нагрузок

Электрическая нагрузка в помещениях РММ непрерывно изменяется: одни потребители включаются, другие отключаются. Мощность, потребляемая включенными электроприёмниками, например электродвигателями, также уменьшается или увеличивается с изменением механической нагрузки на приводных валах рабочих машин.

Для определения расчётной мощности на вводе в здание используют различные методы. Широко применяют на практике приближённые методы, с помощью которых можно сравнительно быстро находить нужные значения с погрешностью, не превышающей ±10 %.

Чтобы определить нагрузку на вводе построим суточный график электрических нагрузок. Для этого необходимо знать потребляемую мощность электроприёмника. Для всех электроприёмников, кроме электродвигателей, потребляемая мощность при его полной загрузке равна установленной мощности. Для электродвигателей нагрузка рассчитывается по формуле (5.1):

(5.1)

где k_з – коэффициент загрузки рабочей машины, включающий в себя превышение номинальной мощности электродвигателя над максимальной мощностью, потребляемой рабочей машиной, т.е. каталожную неувязку;

η – КПД электродвигателя.

Мощность, потребляемую электродвигателем на механизме подъёма кран-балки, рассчитывается по формуле (5.1):

Для остальных потребителей аналогично определяем потребляемую мощность, и результаты расчёта заносим в таблицу 5.1, а затем по данным таблицы строим суточный график нагрузки (рисунок 5.1.).

График строим на основании данных сменного технологического графика работы предприятия. По графикам нагрузки объекта можно найти все параметры, необходимые для проектирования системы электроснабжения. Для определения расчётной нагрузки на графике берут участок, где в течение не менее получаса мощность наибольшая. Из графика видно, что P_расч равна около 105 кВт.

Реактивную мощность определяем по формуле (5.2)

Q_расч =P_расч · tgφ (5.2)

где tgφ принимаем по таблице 3.7. [5]. Для ремонтных мастерских tgφ =0,95,

Q_расч = 105·0,96 = 100,8 квар.

Таблица 5.1 – Потребляемые мощности электроприёмников в РММ

Наименование операции	Тип машины	Мощность электродвигателей и других электроприёмников, кВт	Потребляемая мощность, кВт	Длительность работы за рабочий день, ч
Токарная обработка	Токарный станок 16К20   Токарный станок 1Д-63А   Фрезерный станок МРФ	0,125;4;6     10;0,1     1,5	0,13;4,2;6,3     11;0,15     1,54	3…4     1,5…2     2…3
Продолжение таблицы 5.1
	Вертикально-сверлильный станок 1Н135		4,54	1…1,5
Получение и подача сжатого воздуха на технологические нужды	Компрессор 1101В5			4…5
Подъёмно-транспортные работы	Кран-балка	1,4;1,4;2,2	2,6;2,6;4,1	3…4
Регулировка топливной аппаратуры	Стенд КИ-22205	3,6	3,65	1…2
Регулировка гидросистем	Стенд КИ4815М			1…2
Притирка клапа­нов	Станок ОПР-1841А			0,1…0,3
Затачивание, рас­тачивание	Заточной станок	0,6	0,75	0,1…0,5
Ковка, гибка, про­тяжка и т.п.	Молот пневма­тический М-4129А		8,4	1…1,5
Запрессовка, рас­прессовка	Пресс гидравли­ческий ОКС-1671М	1,7	2,1	0,5…1
Нагнетание воз­духа в кузнечный горн	Вентилятор куз­нечный ОКС-3361		3,6	0,5…1,5
Вентиляция	Вентилятор вы­тяжной	2,2;1,1;0,75	3,2;1,3;0,9	3…4

Окончание таблицы 5.1

Зарядка аккумуля­торов	Зарядное устрой­ство ЗУ	1,5	2,2	2…3
Сварочные работы	ТС-300			3…5
Регулировка элек­трооборудования	Стенд КИ11500		5,4	1,5…3
Обкатка двигате­лей	Стенд СТЭ-40			1…2

Рисунок 5.1. - Суточный график нагрузки

Полную расчётную мощность определим по формуле (5.3):

S_полн = (5.3)