Введение

Автоматизация - одно из направлений научно-технического прогресса, находит выражение в применении саморегулирующих технических средств, экономико-математических методов и систем управления, освобождающих человека полностью от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов или информации. Требует дополнительного применения контрольных устройств, использующих электронную технику и методы вычислений, копирующие нервные и мыслительные функции человека.

Автоматизация технологического процесса – это совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление производственным процессом без непосредственного участия человека.

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

Повышение эффективности производственного процесса.

Повышение безопасности производственного процесса.

Автоматизация может быть частичной, комплексной и полной.

Частичная автоматизация – это автоматизация отдельных производственных операций и установок. Остальные технологические процессы осуществляются с непосредственным участием человека-оператора. Такая автоматизация не освобождает человека от участия в производственном процессе, но существенно облегчает его труд.

Комплексная автоматизация технологического процесса предполагает автоматическое выполнение всего комплекса операций по заранее заданным программам с помощью различных автоматических устройств, объединенных общей системой управления. Функции человека-оператора сводятся к наблюдению за ходом процесса, его анализу и изменению режима работы этих устройств с целью достижения наилучших технико-экономических показателей.

Полная автоматизация в отличие от комплексной возлагает выполнение функций выбора и согласования режимов работы отдельных машин и агрегатов как при нормальном режиме, так и в аварийных ситуациях не на человека, а на специальные автоматические устройства. В этом случае все основные и вспомогательные установки работают в автоматическом режиме. За обслуживающим персоналом сохраняются функции периодического осмотра, профилактического ремонта, переналадки всей системы.

Любая автоматическая система состоит из отдельных, связанных между собой элементов. Элемент автоматики — часть системы, в которой происходят качественные или количественные преобразования физических величин, а также передача преобразованного воздействия от предыдущего элемента к последующему. В системах автоматики применяют различные элементы управления: датчики, усилители, исполнительные механизмы, элементы настройки, командоконтроллеры, измерительные приборы и аппаратуру защиты.

Аннотация

Пояснительная записка содержит 18 листов, 1 таблицу, 2 рисунка. Графическая часть выполнена на формате А3 и содержит принципиальную схему запуска электродвигателей.

B кypсовом проекте была произведена pабота по расчету и выбору элементов системы управления и защиты. B первом разделе курсового проекта был описан принцип работы магнитного усилителя без обратной связи.

Bо втором разделе произведены расчеты и выбор электрических аппаратов для системы управления электродвигателями.

1 Теоретическая часть

1.1 Магнитные усилители без обратной связи

Принцип действия магнитного усилителя основан на использовании явления насыщения ферромагнитных материалов в магнитном поле.

 

а) б)

 

Рисунок 1.1 – Простейший дроссельный однотактный магнитный усилитель

а – зависимость магнитной индукции В от напряженности магнитного поля Н; б – схема усилителя

Работа магнитных усилителей основана на использовании свойств ферромагнитных материалов. Эти свойства известны из курса физики. Если по обмотке, расположенной на сердечнике из ферромагнитного материала, проходит электрический ток, то в сердечнике возникает магнитное поле. Это магнитное поле в сердечнике характеризуется напряженностью Я и магнитной индукцией В. Напряженность магнитного поля Н создается током, проходящим по обмотке, и выражается в амперах на метр (А/м). Магнитная индукция В увеличивается при возрастании напряженности Я и выражается в

теслах (Тл). Кривая, характеризующая зависимость магнитной индукции В от напряженности магнитного поля Я, называется кривой намагничивания ферромагнитного материала.

Начиная с некоторого значения напряженности магнитного поля дальнейшее ее увеличение практически не приводит к изменению магнитной индукции. В этом случае говорят, что магнитный материал достиг состояния насыщения. Максимальная индукция в сердечнике называется индукцией насыщения Bs, напряженность поля при этом равна Hs.

Рисунок 1.2 - Кривая намагничивания ферромагнитного материала.

Если далее уменьшать напряженность поля, то изменение магнитной индукции, происходит по новой кривой (кривая 2). Индукция при этом уменьшается медленного материала нее, чем она возрастала при увеличении.

При уменьшении напряженности магнитного поля до нуля (т. е. при отсутствии тока в обмотке) индукция в сердечнике сохраняет значение Вг, называемое остаточной индукцией.

При увеличении напряженности магнитного поля в обратном направлении (т. е. при изменении направления тока в обмотке) индукция уменьшается до нуля при напряженности -Нс, которая носит название коэрцитивной силы. Затем при значении напряженности -Hs сердечник снова насыщается, индукция в нем будет равна -Bs. Теперь при изменении напряженности от -Hs до +HS изменение индукции происходит по кривой 3. Таким образом, изменение индукции в зависимости от напряженности поля происходит по графику, имеющему вид петли, называемой петлей гистерезиса. Как видим, зависимость В(Н) имеет явно выраженный нелинейный характер.

В зависимости от ширины петли гистерезиса различают магнитомягкие и магнитотвердые материалы. Материалы с широкой петлей гистерезиса называются магнитотвердыми, они используются для постоянных магнитов. Материалы с узкой петлей гистерезиса называются магнитомягкими, они используются для сердечников магнитных усилителей и других электромагнитных устройств: реле, трансформаторов, электрических машин. Для пояснения принципа действия магнитного усилителя можно пренебречь петлей гистерезиса и считать, что изменение магнитной индукции в зависимости от напряженности происходит по средней (основной) кривой намагничивания.

Основной характеристикой магнитного усилителя является зависимость действующего или среднего значения тока в нагрузке от тока управления. Графическое изображение такой зависимости называется статической характеристикой вход-выход. При отсутствии управляющего сигнала эти величины имеют максимальное значение. Если подадим в обмотку управления постоянный ток, то в сердечнике создается постоянный магнитный поток, накладывающийся на переменный поток, созданный рабочей обмоткой. По мере увеличения входного сигнала из-за нелинейности характеристики намагничивания происходит насыщение сердечника.

Это приводит к уменьшению магнитной проницаемости, а следовательно, и индуктивности рабочей обмотки Lp. Направление (полярность) тока управления не влияет наци Lp. Вид статической характеристики вход-выход зависит от того, как включена нагрузка: последовательно или параллельно рабочей обмотке.