2 Выбор и обоснование выбора элементной базы

ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Выбор микропроцессора

S7-300 - это микропроцессоры, предназначенные для решения широкого круга задач автоматического управления. Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, комбинированное использование систем локального и распределенного ввода-вывода, мощные коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем управления в различных областях промышленного производства. Особенностью микропроцессора являются встроенные аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи. Исходя из требуемых технических характеристик и экономической эффективности, выбираем процессор S7-300.

Технические характеристики микропроцессора S7-300:

• максимальная тактовая частота, МГц 33;

• ОЗУ для программ и данных, кб 32;

• время выполнения двоичных команд, мкс 0,6;

• счетчики/таймеры 32/64;

• цифровые входы/выходы 128/16;

• аналоговые входы/выходы 32;

• напряжение питания, В 5.5…12;

• рабочий интервал температур, ºС - 55...+125.

Передаточная функция цифрового устройства микропроцессор является стандартной и имеет вид:

(1)

2.2 Выбор ветротурбины

Существует большое разнообразие конструкций ветротурбин, но по принципу работы их можно разбить на два основных типа: работающие за счет сил давления ветра (парусные) и за счет подъемной силы крыла (пропеллерные и Дарье). Наибольшее применение и развитие на сегодняшний день получили ветроагрегаты, работающие за счет подъемной силы крыла. Они имеют сравнительно высокий коэффициент использования энергии ветра 0,45.

Таблица 1 – Характеристики ветротурбин различных марок

Диаметр, м	Марка	Мощность, кВт	Масса, кг	Скорость ветра, м/с			Частота вращения, об/мин
				мин.	ном.	макс.
1,2	Т600-48	1	1,6	3	11	30	300
3,75	Espero	5	25	3,5	10	50	115
5	Nasa 63	20	40	3,5	12	50	125
3,1	USW56-100	100	3,7	2,5	7,5	45	330

Проведя сравнительный анализ среди различных ветротурбин, выберем ветротурбину марки USW 56-100, которая на сегодняшний день является образцом, удачно сочетающим высокий уровень технологии, высокую надежность, простоту обслуживания, высокое качество и дешевизну вырабатываемой электроэнергии, за счет малого веса, высокой мощности и частоты вращения.

Таблица 2 – Рабочие характеристтики ветротурбины USW 56-100

Характеристика	Значение
1	2
Номинальная мощность, кВт	100
Минимальная стартовая скорость ветра, м/сек	2,5
Номинальная скорость ветра, м/сек	7,5

Продолжение таблицы 2

1	2
Максимальная эксплуатационная скорость ветра, м/сек	45
Диаметр, м	3,1
Количество лопастей, шт.	3
Номинальная частота вращения, об/мин	330
Материал лопастей	стеклопластик
Направление вращения	По часовой стрелке
Ориентация по ветру	Пассивная, свободное рыскание

Передаточная функция ветротурбины имеет вид:

, (2)

где Т₀ – постоянная времени ветротурбины.

Частота вращения равна:

Величины ρ₀ и τ определяются следующими формулами:

(3)

(4)

где а – скорость распространения лобового удара;

- перемещение управляющего органа;

V₀ – номинальная скорость ветра;

у₀ – давление ветра на лопасти;

η – коэффициент трения.

Скорость распространения лобового удара определяется по формуле:

, (5)

где d=3,1 м – диаметр ветротурбины;

е=0,3 м – толщина стенок лопастей;

Е_ж/Е_тр=0,01 – коэффициент, определенный для лопастей из стеклопластика.

Тогда:

(6)

Номинальная скорость ветра составляет V₀= 7,5 м/с, а давление ветра на лопасти – у₀=1·10³ Па, тогда:

Рассчитаем величину гиперболического тангенса:

(7)

Тогда передаточная функция гидротурбины примет вид:

(8)