2.5 Шаговый двигатель шд-5д

Перемещение рам гелиотрекера обеспечивает шаговый двигатель типа ШД-5Д. Характеристики приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – характеристики двигателя ШД-5Д

Напряжение питания постоянного тока при резистивной форсировке, В

48

Ток в цепи фазовой обмотки в режиме фиксированной стоянки при напряжении питания 48 В, при трёх включенных фазах, А

3 (±0,1)

Единичный шаг, градус

1,5

Статическая погрешность отработки шага, мин.

± 27

Номинальный вращающий момент нагрузки, Н*м

0,100

Число фаз

6

Масса, кг

2,2

2.6 Драйвер шагового двигателя

В качестве силового полупроводникового преобразователя (коммутатора или драйвера) используется серийно выпускаемый драйвер DQ-356. Драйвер обеспечивает питанием шаговый двигатель получая команды управления от микроконтроллера. В нем так же реализована возможность ограничивать фазовый ток для обеспечения экономии энергии. При увеличении момента нагрузки на двигатель есть возможность повысить ток фаз. Есть возможность задавать количество импульсов на 1 «шаг» двигателя. Изображение драйвера приведено на рисунке 1.10. Драйвер имеет защиту по току, рабочий диапазон по напряжению от 24 до 80 вольт, так фаз до 8 ампер. При этом обмотки двигателя включены в треугольник.

Рисунок 2.8 – Драйвер шагового двигателя

2.7 Инвертор

Для питания потребителей энергии используется однофазный инвертор A302-1K7-F3.

В инверторе предусмотрены управляющие сигналы, позволяющие отключать инвертор при разряде АБ и включать его при определенном уровне заряда АБ, для защиты АБ от полного разряда. Кроме того, имеется защита инвертора от перегрузки по току и внештатных режимов работы.

Характеристики инвертора А302-1K7-F3:

- диапазон входного напряжения – 21-30В;

- выходное напряжение – 230В ±10%;

- выходная мощность – 1500Вт;

- пиковая мощность – 1700Вт (время непрерывной работы 30мин);

- импульсная мощность – 3000Вт;

- КПД – 85%;

- сигнал о разряде АБ при уровне 21±0.8В;

- отключение при разряде АБ при уровне 20±0.8В;

- защита от повышенного напряжения на входе 29-31В;

- защита от перегрузки при выходной мощности более 1700Вт;

- защита при коротком замыкании на выходе;

- защита от перегрева при температуре +60±5⁰C.

На рисунке 2.9 приведена фотография инвертора.

Рисунок 2.9 – Инвертор A302-1K7-F3

2.8 Конструкция энергетической установки

На рисунке 2.10 приведена фотография двухкоординатной механической системы наведения фотоэлектрических панелей.

Рисунок 2.10 – Фотография двухкоординатной механической системы наведения фотоэлектрических панелей

Основные детали конструкции: рама с двумя модулями КСМ-160, подвижный каркас, неподвижный каркас, редуктор поворота по углу места, шаговые двигатели, редуктор поворота по азимуту. Неподвижный каркас фотоэлектрической установки состоит из стальной сварной рамы, состоящей из четырех уголков и профильных трубчатых элементов с четырьмя угловыми опорами, и одной центральной опоры, в которой установлен вращающийся вал. Вращение вала обеспечивается за счет шагового двигателя через червячный редуктор и муфту. Для дополнительной жесткости конструкции по центру приварена стальная шайба с размещением в ней центрального опорного узла.

Неподвижно закреплен в каркасе нижний опорный узел, в котором вращение вала обеспечивается за счет применения упорного и радиально-упорного подшипника, что позволяет обеспечить наименьшее трение в данном соединении.

Подвижный каркас установки состоит из стальной сварной рамы с закрепленным на ней червячным редуктором и шаговым двигателем, обеспечивающим вращение установки вокруг вертикальной оси. На этом же каркасе закреплены две дуги, на которых установлена ось вращения рамы с модулями КСМ-160 через муфту и червячный редуктор с шаговым двигателем для обеспечения поворота по углу места.

Применение в конструкции подвижного каркаса стальных трубчатых элементов соединенных сваркой, обеспечивает необходимую жесткость конструкции.

В качестве силовых механизмов обеспечивающих поворот фотоэлектрической установки используются: сдвоенный червячный редуктор с передаточным отношением 1:900 в механизме наведения по углу места и червячный редуктор с колесной парой с общим передаточном отношением 1:250 в механизме наведения по азимуту.

Червячные редукторы позволяют исключить самопроизвольное изменение положения относительно солнца под действием ветровой нагрузки.

Ограничение критических углов поворота по азимуту и углу обеспечивается концевыми выключателями, закрепленными на механической установке, и контроллером наведения на Солнце. Поворот солнечных панелей по азимуту ограничивается до 180 градусов, по углу места – до 70 градусов. В пределе механическая система позволяет перемещаться по азимуту на 360 градусов, а по углу места на 180 градусов. Ограничения углов перемещения по обеим координатам обеспечивают конечные выключатели сигналы с которых обрабатываются микроконтроллером.

Заключение

В результате работы спроектирована система наведения гелиоустановки на Солнце, способная обеспечивать автономное электропитание мощностью до 1.5 кВт для объектов, не имеющих доступа к централизованным сетям электропитания. Проведено сравнение технических характеристик аналогичных энергетических систем.