1.5. Техническое задание на разработку контроллера - компенсатора реактивной мощности

Разработать микропроцессорную систему которая удовлетворяла бы следующим требованиям:

1. Функции устройства:

• контроль тока;

• контроль напряжения;

• контроль угла ;

• управление конденсаторной батареей с целью компенсации реактивной составляющей нагрузки.

2. Требования к входным / выходным сигналам:

• сигнал тока от трансформатора тока типа ТК (ТШ) 200 – 2000 / 5 А с максимальным значением напряжения не более 40 В;

• сигнал напряжения до 420 В;

• 16 выходных сигналов, обеспечивающих включение магнитных пускателей 2 – 5 типоразмера с питанием катушек 220 или 380 Вольт;

• выходной сигнал бесконтактный, тиристорный;

• оптронная развязка выходных и входных сигналов.

3. Точность измерения:

• погрешность измерения тока не выше 5%;

• погрешность измерения напряжения не выше 5%;

• погрешность измерения угла  не выше 0,5%;

4. Требования к регулированию:

• дискретность управления – настраиваемая от 30 секунд до 8 минут;

• регулирование с учётом тока, напряжения, угла ;

• включение конденсаторов – последовательное.

5. Сервис и режим работы:

• индикация количества подключенных конденсаторов на светодиодах;

• связь с ЭВМ верхнего уровня по RS – 232C;

• установка задания на регулирование с помощью микропереключателей;

• режим работы круглосуточный;

• место монтажа – силовой электрошкаф.

6. Энергетические параметры:

• потребляемая мощность, не более 7 ВА;

• напряжение источников питания, +5 В;

• напряжение источника питания для линий связи, +12 В, –12 В;

• предельные отклонения, не более 5%.

7. Объёмно весовые показатели:

• габаритные размеры, не более 400х200х150 мм.;

• масса, не более 2 кг.

8. Показатели устойчивости к внешним воздействиям:

• рабочая температура:

• пониженная – минус 10^С;

• повышенная – плюс 50^С.

• синусоидальная вибрация:

• диапазон частот, 1 – 80 Гц ;

• амплитуда ускорения, 20(2) м/с².

• атмосферное давление, от 630 до 800 мм. рт. ст.

9. Показатели надёжности:

• средняя наработка на отказ, не менее 10000 ч.;

• средняя наработка на сбой, не менее 500 ч.;

• среднее время восстановления работоспособного состояния, не более 1 ч.;

• средний срок службы с учётом восстановительных работ, не менее 10 лет;

• коэффициент технического использования – 0,99.

10. Ремонтопригодность: изделие ремонтопригодно.

1.6. Общая характеристика

Контроллер представляет собой микропроцессорную систему управления.

Контроллер выполняет следующие функции:

• контроль тока и напряжения в 3х фазной сети,

• вычисление на их основе угла ФИ между активной и реактивной составляющих полной мощности;

• управление электромагнитными коммутаторами (до 16 штук), подключающими емкости конденсаторной установки;

• светодиодная индикация числа подключенных конденсаторов.

Контроллер измеряет напряжение между фазами А и В и ток фазы А (с помощью токового трансформатора). Внутренняя частота синхронизации микропроцессорной системы 2.5 МГц позволяет с высокой точностью отслеживать синусоиды тока и напряжения, вычислять их величины и угол сдвига .

Измерительная часть схемы контроллера не содержит аналоговых элементов, что делает ее надежной и помехозащищенной, сводит настройку измерительных цепей к минимуму. Погрешность измерения cos  не более 0.5%, тока и напряжения не более 5%.

Измерительная схема построена так, что изменение энергопотребления с расширением производства не требуют перенастройки контроллера.

Выходные цепи контроллера реализованы на базе тиристоров, позволяющих коммутировать напряжение питания катушек электромагнитных коммутаторов 380В или 220В.

Емкости конденсаторной батареи контроллер подключает/отключает последовательно по одной, что практически исключает в электросети переходные процессы, вызванные коммутацией. Интервал управления от 30 секунд до 8 минут задается микропереключателями при наладке. Для равномерного износа электромагнитных коммутаторов в контроллере предусмотрен прямой и обратный порядок их включения (микропереключатель).

Также микропереключателями при наладке задается требуемая величина , ее знак и точность стабилизации (зона нечувствительности).

Контроллер управляет компенсацией реактивной мощности по углу  с коррекцией по величине тока. При наличии определенного рассогласования между заданным и текущим углом , но отсутствии нагрузки в сети контроллер не будет пытаться уменьшить . Это значит, что в часы минимального энергопотребления ( выходные дни, ночная смена, обеденный перерыв) контроллер отключит конденсаторы.

Контроллер не возобновит регулирования, пока ток в сети не превысит установленного значения.

Контроллер также обеспечивает защиту сети от перенапряжения. Если напряжение питания превысит 380 В +10% контроллер прекратит компенсировать реактивную мощность и перейдет в режим стабилизации напряжения.