Частотный преобразователь для электродвигателя 380В/50Гц

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1 Обзор аналогов частотного преобразователя

2 Схемотехническое проектирование

3 Расчет и выбор элементов схемы

3.1 Расчет инвартора частотного преобразователя

3.2 Расчет источника питания блока управления

4 Разработка программного обеспечения для микроконтроллера

5 Проектирование печатной платы

Заключение

Список использованных источников

Приложение А(обязательное) Листинг программы микроконтроллера

Графический материал (на отдельных листах):

ФДО ВКР. 435221.182 Э1 Частотный преобразователь

для электродвигателя 380 В/ 50 Гц

Схема электрическая структурная

ФДО ВКР. 435221.182 Э2 Частотный преобразователь

для электродвигателя 380 В/ 50 Гц

Схема электрическая функциональная

ФДО ВКР. 435221.182 Э3 Частотный преобразователь

для электродвигателя 380 В/ 50 Гц

Схема электрическая принципиальная

ФДО ВКР. 435221.182 Частотный преобразователь

для электродвигателя 380 В/ 50 Гц

Чертеж печатной платы

Реферат

Выпускная квалификационная работа 47 страниц, 10 рисунков,

11 источников, 4 листа графического материала.

ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, МИКРОКОНТРОЛЛЕР, ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА, ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ, ИНВЕРТОР.

Объектом проектирования является частотный преобразователь для электродвигателя 380 В/50 Гц.

Цель работы − разработать устройство на основе современной элементной базы с использованием микроконтроллера.

В ходе работы проведен анализ существующих аналогичных технологий и устройств, разработаны структурная, функциональная и принципиальная электрические схемы, печатная плата, выполнены технические расчёты.

Работа выполнена в текстовом редакторе Microsoft Office World 2016 и представлена на CD диске (в конверте на обороте обложки).

Задание

на выпускную квалификационную работу

1.Тема работы: Частотный преобразователь для электродвигателя 380 В/50Гц

2. Назначение и область применения (устройства: Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя для систем автоматизированного привода.

4. ТРЕБОВАНИЯ К РАБОТЕ

4.1. Технические параметры:

- Входной ток 5,5 А;

- Выходной ток 5,3 А;

- Выходная мощность 2,2 кВт;

- Номинальное входное напряжение – 3-фазы 380 В 50 Гц;

- Диапазон выходных частот 1400 Гц.

4.2. Условия эксплуатации:

- Температура 10 ºC…+50 °C;

- Влажность воздуха 50±5%.

4.3. Дополнительные условия:

- Метод управления – широтноимпульсная модуляция (ШИМ);

- Габаритные размеры - не более 250×150×100 мм;

- Коэффициент заполнения по объему - не менее Кз= 0,5.

5. ПЕРЕЧЕНЬ РАЗДЕЛОВ, ПОДЛЕЖАЩИХ РАЗРАБОТКЕ

5.1. По специальной части:

- Обзор аналогов частотного преобразователя.

- Схемотехническое проектирование.

- Расчёт и выбор элементов схемы и конструкции устройства.

- Разработка программного обеспечения для микроконтроллера.

- Проектирование печатной платы.

6. ПОДЛЕЖИТ РАЗРАБОТКЕ В РАБОТЕ СЛЕДУЮЩАЯ

ДОКУМЕНТАЦИЯ:

6.1. Чертежи:

(выполняются в соответствии с ГОСТ и ЕСКД)

Схема электрическая структурная

Схема электрическая функциональная

Схема электрическая принципиальная

Плата печатная

Введение

В ВКР разрабатывается частотный преобразователь для электродвигателя

380 В/50 Гц с регулированием оборотов. Регулирование реализуется с использованием широтноимпульсной модуляции (ШИМ). Схема проектируется на основе микроконтроллера.

C возрастанием сложности технологических процессов требует от электроприводов регулирования скорости, положения либо момента. С этой целью создаются новые методы регулирования оборотов электродвигателей постоянного и переменного тока. Процесс регулирования осуществляется по нелинейному алгоритму, и для этого требуются высокая вычислительная мощность устройства управления оборотами электродвигателя. Проектирование частотных преобразователей для асинхронных трехфазных электродвигателей является актуальной задачей. Сейчас имеется большой выбор электронных компонентов, предназначенных для применения в устройствах управления автоматизированным приводом. Предоставляется возможность разработчикам проектировать частотные преобразователи, рассчитанные под конкретные задачи, с определёнными функциями. Возможно управление через цифровые интерфейсы (RS485, RS-232, Ethernet).

Целью выпускной квалификационной работы является разработка аппаратной и программной составляющих устройства. Для реализации поставленной цели решаются следующие задачи:

обзор существующих аналогов;

схемотехническое проектирование;

технические расчёты и выбор элементной базы;

разработка программы для микроконтроллера;

разработка печатной платы.

Заключение

В итоге выполнения ВКР спроектирован частотный преобразователь для электродвигателя 380 В/50 Гц. В ходе работы проведен анализ существующих аналогичных устройств, разработаны структурная, функциональная и принципиальная электрические схемы, печатная плата, выполнены технические расчёты. По результатам расчётов произведён выбор силовых IGBTтранзисторов и диодов инверторной схемы частотного преобразователя. Рассчитаны элементы стабилизированного блока питания платы микроконтроллерного управления. В части реализации программного обеспечения описан алгоритм управляющей программы и написана сама программа для микроконтроллера в среде MPLAB IDE. Отличительным преимуществом спроектированного устройства является простота схемотехнического решения, которая достигнута за счёт использования специализированного микроконтроллера PIC18F4331 и микросхемы IR2130.

Принципиальная схема А1.dwg

ФДО ВКР 411151.182 Э1
Частотный преобразователь
для электродвигателя
ФДО ВКР 435221.003 Э3

Чертёж печатной платы А1.dwg

Устройство зарядное аккумуляторной батареи Схема электрическая принципиальная
Генератор термоэлектрический
Аккумуляторная батарея
Устройство зарядное аккумуляторной батареи Схема электрическая структурная
Устройство измерения длины сетевого кабеля Сборочный чертеж
*Размеры для справок. i0
Печатную плату изготовить комбинированным методом. 3. Печатная плата должна соответствовать ГОСТ 23752-79
группа жесткости 2. 4. Класс точности 3 по ГОСТ 23751-86. 5. Шаг координатной сетки 1
мм. 6. Конфигурацию проводников выдержать по чертежу с отклонением ±0
Форма контактных площадок произвольная
Параметры элементов рисунка печатной платы приведены в таблицах 1
9. Покрытие печатных проводников
контактных площадок и металлизированных отверстий сплавом РОЗЕ ТУ 6-09-4065-75.
Стеклотекстолит фольгированный СФ-2-35-1.5 ГОСТ 10316-78
Параметры элементов рисунка печатной платы
Минимальные значения основных параметров
для свободного места
Ширина печатных проводников
Расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка
Условные обозначения отверстия
Наличие металлизации в отверстии
Количество отверстий
Условные обозначения контактной площадки
Размер контактной площадки
Количество контактных площадок
Маркировать травлением шрифт 3
-ПР3 по ГОСТ 2.314-68 11. Маркировать краской SUM-90 черной по ОСТ 4Г0.054.205 С2
шрифт 3.0 - по ГОСТ 2.314-68: а) позиционные обозначения элементов; б) первые и последние контакты разъемов; в) знаки вспомогательной маркировки; г) дату изготовления. 12. Остальная маркировка показана условно. 13. Предельные отклонения расстояний между осями площадок или центрами в двух отверстий ±0.1 мм.