Стабилизатор тока электродиализатора - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Технологические параметры очистки щелочного электролита. Сущность метода электродиализа. Разработка функциональной схемы устройства. Расчет параметров и выбор элементов силовой части. Разработка алгоритма работы микроконтроллера системы управления.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Федеральное агентство по образованию
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)
Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)
Пояснительная записка к дипломному проекту
Стабилизатор тока электродиализатора
Объектом разработки является источник питания электродиализатора для концентрирования щелочного электролита.
Цель работы - разработка устройства с регулируемым током и минимальными габаритами и массой.
В процессе работы производился сравнительный анализ с существующими аналогами. Определялись недостатки и выбирались решения для устранения недостатков в разрабатываемом устройстве.
В результате проведенной работы разработана принципиальная схема устройства, удовлетворяющая заданным параметрам, изучены особенности устройств подобного типа и назначения.
Достигнуты технико-эксплуатационные показатели: широкий диапазон регулирования тока и высокая точность его регулирования при воздействии внешних факторов.
Дипломная работа выполнена в текстовом редакторе MS Word 2007, с применением MathCad 14, Microsoft Visio 2007, Р-CAD 2004, Photoshop 13, SolidWorks 2006.
The object of development is the power source elektrodializatora for the concentration of alkaline electrolyte.
The purpose of this project is to develop device with adjustable current and minimal dimensions and weight.
Based on the comparing analysis of the existing similar models the disadvantages of the unit were revealed and the ways of improving investigated.
As a result the principle board of the device corresponding to all the basic parameters required has been developed, the specific features of the similar devices and their purposes have been investigated.
Operational parameters are achived: wide range of use of welding current and high accuracy of its regulation at at influence of external factors.
Degree project is executed in text editor MS Word 2007 with use of MathCad 14, Microsoft Visio 2007, Р-CAD 2004, Photoshop 13, SolidWorks 2006.
- содержание щелочи в исходном растворе не менее…....20 г/л
- содержание щелочи в готовом обработанном растворе
не менее……………………………………………………..170 г/л
- производительность по исходному электролиту
не менее……………………………………………………20 л/час
Технология обработки электролита с целью его концентрирования основана на электродиализном способе, позволяющем разделить поток исходного раствора электролита на два потока - более концентрированный и более разбавленный (деминерализованный) растворы по отношению к исходному. Принципиальная схема установки концентрирования представлена на рисунке 1.1.
Исходный поток разбавленного электролита Iис из бака БП подаётся на электродиализатор ЭДА-1, где происходит его разделение на два потока. Сильно разбавленный поток электролита Iр направляется в бак БВРЩ. Второй, более концентрированный поток электролита Iк, подаётся для дальнейшего концентрирования в бак БПР второй ступени концентрирования и далее на электродиализатор ЭДА-2, где, в свою очередь, делится на два потока. Поток Ip разбавленного электролита поступает обратно в бак БПР или в бак БРЧЩ для повторного концентрирования, а поток Iк концентрированного раствора щёлочи направляется в промежуточный бак БХЧЩ, из которого затем поступает в бак БЧЩ для приготовления аккумуляторного электролита, заливаемого в АБ[3].
Сущность метода электродиализа заключается в использовании направленного движения ионов в растворе в соответствии со знаками их зарядов под действием разности потенциалов, приложенной к электродам [4].
Электродиализный аппарат состоит из двух электродов и пакета рабочих рамок, разделенных ионоселективными мембранами, анионо - и катионоселективными. Таким образом, часть рабочих рамок выполняет функцию камер обессоливания, а часть камер концентрирования.
где T - период синусоиды, г - относительная длительность паузы на полупериоде напряжения сети, I max - амплитуда тока, I ср - среднее значение за полпериода, I д - действующее значение, k ф - коэффициент формы.
Для коэффициента k ф формы можно построить наглядный график приведенный на рисунок 2.2.
Рисунок 2.2 показывает, что у тиристорной схемы управления при увеличение относительной длительности г паузы действующее значение тока возрастает, а у предложенной схемы оно остается неизменным.
В качестве такого регулятора может выступать непосредственный преобразователь напряжения понижающего типа работающий на повышенной частоте много большей частоты сети. Функциональная схема предлагаемого стабилизатора тока изображена на рисунок 2.3.
В схеме представлено два непосредственных преобразователя понижающего типа включенных параллельно, со сдвигом в 180 градусов, и работающих с одного входа на один выход.
Диаграммы работы преобразователя приведены на рисунке 3.1. Диаграммы работы показывают работу одного непосредственного преобразователя т.к. диаграммы работы второго будут идентичны, за исключением сдвига в 180 градусов.
На вход преобразователя подается выпрямленное синусоидальное напряжение амплитудой 70В. На рисунке 3.1 показаны напряжения управления транзисторами с частотой преобразования 40 кГц. При расчете были заложены пульсации выходного тока в 10 процентов, но так как у нас два преобразователя включенных параллельно, то фактические пульсации будут в два раза меньше.
Действующий ток на выходе преобразователя рассчитывается по формуле:
Мощность нагрузки рассчитывается по формуле:
Активное сопротивление рассчитывается по формуле:
Максимальный ток в нагрузке рассчитывается по формуле:
При равном распределении мощности в обоих каналах получим ток каждого канала по формуле:
Действующий ток нагрузки рассчитывается по формуле:
Максимальные пульсации тока будут при относительной длительности импульса равной 0.5 и рассчитываются по формуле:
Определим индуктивность дросселя по формуле:
Введем зазор . Магнитная постоянная
Подставим значения в формулу 3.10 и получим число витков
округлим значение число витков до 15.
Индукция насыщения рассчитывается по формуле 3.11
Зададимся значением коэффициента укладки и плотности тока
Необходимая площадь сечения провода:
Площадь провода диаметром равным 1.1 мм:
округляем значение до 6 жил в витке.
Таблицы обмоточных данных приведены в Приложении Б.
очистка щелочной электродиализ устройство
Максимальное обратное напряжение на диоде будет во время открытого ключа VT1 (рис) и составляем максимально возможное входное напряжение.
Выберем диоды 80CPQ150 фирмы International Rectifier[8]. В одном корпусе содержаться два диода Шотки. Параметры диода:
I F ( AV ) =80 А - среднее значение прямого тока в диоде при температуре t=90°C;
V R =150 В - максимальное обратное напряжение;
V FM =1.09 В - максимальное прямое напряжение при t=25°C (из графика в документации).
Определим максимальные статические потери в диоде:
Для расчета динамических потерь зададимся следующими параметрами:
- время нарастания фронта t нарастания = 130 нс;
- время спада фронта t спада =60 нс.
Определим коэффициент трансформации:
Произведем пересчет ко вторичной обмотки, получим:
В качестве сердечника используем сердечник марки EFD15 фирмы Epcos. Провод выбираем ПЭВ-2-0.15 ГОСТ 7262-78.
В таблице 3.2 приведены результаты расчетов для построения нагрузочных характеристик, где R n диапазон изменения сопротивления нагрузки, I sr среднее значение тока, U sr среднее значение напряжения.
Продолжение Таблицы 3.2 - Результаты расчетов
После полученных результатов были построены графически нагрузочные прямые и представлены на рисунке 3.5.
По полученным нагрузочным характеристикам можно увидеть, что разрабатываемый преобразователь является источником тока в диапазоне требуемого изменения выходного напряжения удовлетворяет требованиям технического задания.
Так же нужно отметить, что форма выходного тока при разных относительных длительностях импульса управления не изменяется, а только меняет свою амплитуду. Это хорошо видно на рисунке 3.6.
При построении диаграмм сопротивление нагрузки оставалось неизменным. Пульсации возрастают при уменьшении относительной длительности импульса, и максимальные пульсации будут при относительной длительности импульса равной 0.5.
Выбираем чип резисторы RC0805 номиналом 2.2 Ом.
Защита по току реализована на делители напряжения R2 и R3 и срабатывает при токе равном 250 мА.
где ДT jhs = 110 o C - разность температур кристалл-среда;
P jhs - общая мощность, рассеиваемая радиатором.
Она равна сумме мощностей, рассеиваемых всеми компонентами, расположенными на радиаторе:
Определим общее тепловое сопротивление:
Это сопротивление складывается из двух составляющих: общего сопротивления полупроводниковых приборов и сопротивления радиатора. Определим общее сопротивление полупроводниковых приборов:
Определим тепловое сопротивление радиатора:
Для того, чтобы температура кристалла не превысила предельно допустимое значение тепловое сопротивление выбранного радиатора не должно превышать R РАД . Выбираем радиатор АВ95. Тепловое сопротивление радиатора без обдува 0,12 К/Вт. Из графика, приведенного в документации видно, что при обдуве воздухом со скоростью 5 м/с тепловое сопротивление уменьшается до 0,08 К/Вт.
Индикация предустановленного значения тока
Отображение на индикаторе увеличенного значения тока задатчика
Отображение на индикаторе уменьшенного значения тока задатчика
1. Индикация текущего значения выходного тока
Продолжение таблицы 4.1 - Таблица прецедентов программного обеспечения устройства управления преобразователем
3. Возможно зажигание светодиода «ошибка»
Нажата кнопка больше/меньше после старта
2. Загорается светодиод температуры
Индикация значения тока задатчика и гашение всех светодиодов
Для написания программы будет использоваться язык программирования высокого уровня C++. Написание кода будет осуществляться в среде разработки CodeWarrior. Также будет использован инструмент Processor Expert, предназначенный для ускорения процесса настройки регистров DSP-контроллера. Интерфейс среды разработки CodeWarrior представлен на рисунке 4.5.
POWER_MODE - переменная, предназначенная для отображения состояния, в котором находится модуль стабилизации в данный момент. В таблице 4.3 приведены в соответствии состояния системы и значения переменной POWER_MODE, которые она принимает в данном состоянии.
Таблица 4.3 - Состояния переменной POWER_MODE
CURRENT_OREVFLOW - превышено максимальное значение тока
TEMPERATURE - превышена температура
CURRENT_BOORDER - вычисление нуля тока на АЦП
BORDER_I - переменная, предназначенная для счетчика интегратора.
BORDER - переменная, предназначенная для вычисления полочки тока.
CURRENT_FROM_ADC - переменная, предназначенная для считывания в нее значения с АЦП.
k,b(COUNT_TEMPRET_TABLE) - константы для вычисления температуры (взяты из технической документации на датчик температуры).
SPI_MODE - переменная, предназначенная для идентификации команды, поступившей системе по параллельному порту.
В таблице 4.4 приведены в соответствии команды системе, поступающие по параллельному интерфейсу, и значения переменной SPI_MODE, которые она принимает при поступлении этой команды.
Таблица 4.4 - Команды переменной SPI_MODE
Режим ожидания параллельного интерфейса
DATA_TO_SEND - массив данных отправляемых по параллельному интерфейсу на управляющий контроллер.
Значения которые может отправлять массив DATA_TO_SEND:
- текущее значение тока DATA_TO_SEND [1];
- текущая температура DATA_TO_SEND [2];
В таблице 4.5 приведены в соответствии команды системе, поступающие по параллельному интерфейсу, и значения переменной DATA_TO_SEND, которые она отправляет.
Таблица 4.5 - Коды переменной DATA_TO_SEND
TEMP_OVER - сработала защита по температуре
CUR_OVER - сработала защита по току
PACET - массив для хранения принятых байт.
В таблице 4.6 приведены в соответствии команды системе, поступающие по параллельному интерфейсу, и значения переменной PACET.
Таблица 4.6 - Команды переменной PACET
SS1_RecvChar() - процедура чтения данных из буфера приемника SPI.
SS1_ClearRxBuf() - процедура очистки буфера приемника SPI.
SS1_SendBlck() - процедура посылки данных в буфер приемника SPI.
TI1_OnInterrupt() - процедура вызываемая при возникновении прерывания по таймеру-счетчику.
TI1_Disable() - процедура запрещения работы таймера-счетчика.
TI1_Enable() - процедура разрешения работы таймера-счетчика.
AD1_GetValue16() - процедура считывания данных с АЦП.
AD1_Mesure() - процедура инициализации АЦП.
AD1_GetChanOfSet() - процедура установки нулевого уровня АЦП.
AD1_OnHighLimit() - процедура срабатывающая при достижении верхнего порога АЦП.
AD1_OnLowLimit() - процедура срабатывающая при достижении нижнего порога АЦП.
AD1_SetLowChanLimit() - процедура установки нижнего уровня срабатывания АЦП.
AD1_SetHighChanlimit() - процедура установки верхнего уровня срабатывания АЦП.
Однако при таком токе свечение светодиодов будет слишком ярким. Экспериментальным путем было установлено, что для обеспечения нужной яркости свечения требуется использовать резисторы номиналом 220 Ом. Используем чип резисторы RC0805 620 Ом. VT1 - VT3 - полевые p-n-p транзисторы IRLML5103 в корпусе SOT-23 для поверхностного монтажа. Максимальный ток стока - 760 мА, максимальное напряжение сток-исток 30 В. R9 - R11 - чип резисторы RC0805 1 кОм. Кнопки SB1 - SB3 типа DTSM81.
Напряжение питания пульта управления 3.3 В. Питание обеспечивается источником питания собственных нужд, который расположен на силовой плате преобразователя. Конденсаторы C65, C66 - чип конденсаторы CC0805 15 пФ [стр. 16, 18]. Остальные конденсаторы на плате пульта управления служат для защиты микросхем и других элементов схемы от помех по питанию. Используются чип конденсаторы CC0805 0.1 мкФ и электролитические конденсаторы SR 25 В 47 мкФ.
При срабатывании одной из защит МК преобразователя в блок индикации посылается сообщение «Ошибка» и блок «Логики работы» переходит в соответствующий режим.
При нажатии кнопки «Стоп» МК преобразователя посылается команда об остановке инвертора и блок переходит в состояние «Стоп силовой части»
При срабатывании защиты «Перегрев» происходит остановка инвертора и длится она до тех пор пока температура не спадет до заданного уровня.
При срабатывании защит «КЗ нагрузки» и «Защита инвертора» так же происходит остановка инвертора и переход в состояние «Стоп силовой части».
Разработка функциональной и принципиальной схемы устройства, расчет его силовой части. Разработка системы управления: микроконтроллера, элементов системы, источники питания. Моделирование работы преобразователя напряжения, программного обеспечения. дипломная работа [2,4 M], добавлен 22.08.2011
Разработка функциональной и принципиальной схемы блока управления контактором и расчет силовой части устройства. Расчет параметров силового транзистора и элементов блока драйвера. Выбор микроконтроллера и вычисление параметров программного обеспечения. дипломная работа [3,4 M], добавлен 16.12.2011
Разработка функциональной и принципиальной схемы контактора. Расчет силовой части устройства: выбор варистора и диодного моста, фильтровых конденсаторов. Расчет параметров силового диода и расчет тепловой загрузки. Источник питания системы управления. дипломная работа [3,9 M], добавлен 08.11.2011
Разработка структурной функциональной схемы устройства, его аппаратного обеспечения: выбор микроконтроллера, внешней памяти программ, устройства индикации, IGBT транзистора и драйвера IGBT, стабилизатора напряжения. Разработка программного обеспечения. курсовая работа [495,1 K], добавлен 23.09.2011
Структурная схема преобразователя, расчет и выбор элементов силовой части схемы. Выбор и описание системы управления частотным преобразователем. Синтез и описание функциональной схемы работы системы управления. Особенности моделирования силовой части. курсовая работа [6,2 M], добавлен 28.01.2015
Определение параметров и структуры управления двигателя постоянного тока. Разработка принципиальной электрической схемы и выбор её элементов. Разработка алгоритма управления и расчёт параметров устройств управления скорости с внутренним контуром потока. курсовая работа [8,5 M], добавлен 29.07.2009
Разработка силовой схемы преобразователя. Расчет параметров и выбор силового трансформатора, тиристоров, сглаживающего дросселя. Проектирование функциональной схемы АЭП и электрической схемы блока системы импульсно-фазного управления электропривода. курсовая работа [575,2 K], добавлен 17.05.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Стабилизатор тока электродиализатора дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат: Сердце 3
Курсовая Работа На Тему Загальна Фармакологія
Написание Курсовой Работы По Водоотведению
Учебное пособие: Методические указания для проведения семинарских занятий по дисциплине «политология» для студентов дневной формы обучения
Реферат: Роман Анны Зегерс "Седьмой крест"
Курсовая Работа На Тему Особенности Формирования Промежуточной Бухгалтерской Отчетности
Образование Ссср Курсовая Работа
Сочинение: Младограмматизм
Рынок Земли Земельная Рента Цена Земли Реферат
Сочинение Олеся И Общество
Дипломная работа по теме Исследование управления муниципальной собственностью в Челябинске
Реферат: Drugs In Sports Essay Research Paper Drugs
Реферат Иванов
Реферат На Тему Операційна Система Windows Xp
Реферат: Конструкция существенного изменения обстоятельств как модель, учитывающая интересы субъектов гражданского оборота
Отчет по практике по теме Организация бухгалтерского учета предприятии
Расширение Евросоюза Формирование Мирового Рынка Труда Реферат
Реферат: Трансфер знаний в университете
Реферат по теме Вторая Мировая война и страны Магриба
Реферат: Конкурентоспособность отечественных теплоэнергетических предприятий
Особливості організації системи валютного регулювання і контролю в Україні - Государство и право контрольная работа
Вещные права как социально-юридическая категория - Государство и право дипломная работа
Магнитная восприимчивость, плотность и электропроводность. Месторождение Миссури - Геология, гидрология и геодезия курсовая работа