При включении выключателя управления СУ переходит в режим поддержания температуры и относительной влажности, заданных задатчиками температуры и влажности.
При недостаточной температуре циркулирующего воздуха в камере расстойного шкафа система управления выдает сигнал на включение ТЭНов поддержания температуры, которые, находясь в потоке циркулирующего воздуха, нагревают его, а он, в свою очередь, передает энергию тестовым заготовкам, расположенным на тележках в камере расстойного шкафа. О работе ТЭНов поддержания температуры воздуха информирует соответствующая лампа на панели приборов, горящая при включенных ТЭНах. При превышении температуры циркулирующего воздуха заданной с помощью задатчика температуры на панели управления на величину допуска, установленного задатчиком допуска на поддерживаемую температуру, система управления выдает сигнал на отключение ТЭНов поддержания температуры. Циркулирующий в камере расстойного шкафа воздух за счет потерь энергии через стенки и на прогрев тестовых заготовок и тележек начинает охлаждаться. При понижении его температуры до нижнего значения допуска, система управления выдает сигнал на включение ТЭНов подогрева воздуха. Таким образом обеспечивается поддержание заданной температуры циркулирующего в камере расстойного шкафа воздуха.
Поддержание относительной влажности циркулирующего в камере расстойного шкафа воздуха происходит аналогично. При недостаточной влажности система управления выдает сигнал на включение ТЭНов поддержания влажности, которые, находясь в воде, нагревают ее. При этом испарившаяся часть воды идет на увлажнение циркулирующего в камере расстойного шкафа воздуха. При достижении заданной с помощью задатчика относительной влажности на панели управления влажности воздуха система управления выдает сигнал на отключение, а при ее понижении (за счет конденсации) на величину допуска - на включение ТЭНов поддержания влажности. О работе ТЭНов поддержания относительной влажности воздуха в камере расстойного шкафа информирует соответствующая лампа на панели приборов, горящая при включенных ТЭНах. Уровень воды в блоке увлажнения и нагрева поддерживается автоматически.
Система управления обеспечивает безопасность работы расстойного шкафа. Для предотвращения последствий коротких замыканий электрические цепи питания снабжены автоматическими отключателями и предохранителями. Для предотвращения поражения обслуживающего персонала пекарни электротоком выполнено защитное зануление. Для предотвращения перегрева ТЭНов поддержания температуры предусмотрен датчик допустимой температуры данных ТЭНов, а для предотвращения перегрева ТЭНов поддержания влажности предусмотрен датчик контроля минимально допустимого уровня воды в блоке подогрева и увлажнения. При любой неисправности система управления отключает все работающие устройства и подает сигнал путем зажигания на панели управления лампы неисправности.
Расчет параметров СУ, обеспечивающих заданный режим
Мощность ТЭНов в системе управления расстойным шкафом должна удовлетворять следующим условиям:
Должен быть обеспечен быстрый выход в установившийся режим работы расстойного шкафа;
Периодичность циклов включения-выключения ТЭНов не должна быть очень высокой и слишком низкой;
Допустимая температура нагрева ТЭНов не должна превышаться.
Путем перебора нескольких значений мощности ТЭНов поддержания температуры воздуха в камере расстойного шкафа и последующего расчета переходного процесса с помощью программы (см. Приложение 1) было выяснено, что оптимальной для данного объема камеры расстойного шкафа и заданного допуска на отклонение поддерживаемой температуры является мощность ТЭНов, равная
Pтэн =2000 Вт.
При такой мощности ТЭНов поддержания температуры воздуха процесс выхода в установившееся состояние занимает примерно 15 минут, периодичность циклов включения‑выключения составляет около 2-х минут, а перегрев ТЭНов выше максимально допустимой температуры не происходит.
Выбор мощности ТЭНов поддержания влажности воздуха в камере расстойного шкафа произведем из условия, что нагрев испаряемой воды с температуры начала расстойки до температуры кипения должен происходить не более чем за 5¸10 мин с начала процедуры расстойки:
Tтэн вл = cводы´ mводы´ (100 - T1)/t,
где cводы - теплоемкость воды:
cводы = 4200 Дж/(кг´гр);
mводы - масса воды в блоке увлажнения и подогрева:
mводы = 5 кг;
T1 - температура воды в начале расстойки:
T1 = 20°С.
Тогда:
Tтэн вл = 4200 ´ 5 ´ (100 - 20)/ 450 = 3733 Вт.
Выбираем Tтэн вл = 4000 Вт.
Выбор допуска на отклонение температуры
При моделировании процессов в расстойном шкафу было выяснено, что необходимо выбирать допуск на отклонение поддерживаемой температуры от заданной, по границам которого система управления включает и выключает ТЭНы, меньше чем данный в задании. Это связано с тем, что при поддержании температуры в камере расстойного шкафа присутствуют большие запаздывания, вызванные характером моделируемого объекта. По результатам моделирования с различными допусками на отклонение температуры стало ясно, что оптимальным для данного случая является допуск на отклонение поддерживаемой температуры в 2 раза более строгий, чем данный в задании. Такой допуск обеспечивает невыход температуры за допустимые пределы и, в то же время, не делает слишком коротким цикл включения-выключения ТЭНов, что положительно сказывается на их ресурсе и ресурсе включающих их реле.
Расчет циркуляционного вентилятора
Подбор циркуляционного вентилятора осуществляется по его объемной производительности (Vцир) и напору (Нцир).
Объемная производительность расчитывается по формуле:
Vцир = uвозд´ fшк / 2 ,
где uвозд - скорость движения воздуха в камере расстойного шкафа:
uвозд =0,4 м/c
fшк - площадь живого сечения камеры расстойного шкафа:
fшк = 1 м2,
тогда
Vцир = 0,4 ´ 1 / 2 = 0,2 м3/c.
Напор определяется путем аэродинамического расчета газового тракта циркулирующей среды по формуле:
Нцир = 1,2 ´åDP,
где DP - основные местные сопротивления:
DP = x´uвозд2´rвозд,
где x - коэффициент местного сопротивления;
r - плотность циркулирующего воздуха.
Расчет местных сопротивлений приведен в таблице 6.1
Таблица 6.1
Расчет местных сопротивлений
| Номер участка | rвозд, кг/м3 | uвозд, м/с | x | DP, Па |
| 1 | 1.11 | 10 | 0.5 | 55.5 |
| 2 | 1.11 | 10 | 2.5 | 277.5 |
| 3 | 1.11 | 5 | 0.25 | 6.94 |
| 4 | 1.08 | 5 | 1.15 | 31.05 |
| 5 | 1.08 | 20 | 0.42 | 181.44 |
| 6 | 1.08 | 30 | 0.47 | 456.84 |
| 7 | 1.08 | 30 | 1.15 | 1117.8 |
| 8 | 1.08 | 30 | 1 | 972 |
| 9 | 1.11 | 0.4 | 2.3 | 0.41 |
| Итого: | 3099 |
Откуда:
Нцир = 1,2 ´ 3099 = 3719 Па.
Этот напор при объемной производительности
Vцир = 0,2 м3/c
может обеспечить центробежный вентилятор с приводным мотором мощностью:
Nэл = Vцир´ Нцир / hцир ,
где hцир - КПД приводного двигателя циркуляционного вентилятора: hцир = 0,75.
Тогда: Nэл = 0,2 ´ 3719 / 0,75 @ 1000 Вт.
Технологическая часть
Автоматизация процесса испытаний асинхронных двигателей малой мощности
При серийном и массовом производстве естественно стремление максимально автоматизировать производственный процесс, который включает в себя и этап испытания электрических машин. Исследования показали, что трудоемкость контрольных операций составляет до 13% трудоемкости изготовления электродвигателей. Средние нормы времени на проведение приемо-сдаточных одной электрической машины средней мощности составляет 3 ... 35 ч (для различных типов машин). На проведение приемочных испытаний одной электрической машины требуется 48 ... 250 ч. Средние нормы времени на обработку результатов приемо-сдаточных испытаний одной машины составляют 0,6 ... 4 ч, а на обработку приемочных испытаний - 40 ... 90 ч. Естественно, что столь высокая трудоемкость проведения испытаний и обработки их результатов заставляет искать пути автоматизации испытаний и использования ЭВМ.
Автоматизация испытаний электрических машин позволяет получить объективные и достоверные результаты испытаний, ускорить проведение контрольных измерений и повысить производительность труда. ЭВМ используются не только для обработки результатов испытаний, но и при управлении процессом испытаний, статистическом контроле и анализе результатов испытаний (не только при выборочном, но и при сплошном контроле). Из всех видов электрических машин наибольший объем выпуска имеют асинхронные низковольтные двигатели. Поэтому в первую очередь был автоматизирован процесс испытаний асинхронных двигателей.
Автоматизированная установка для проведения приемо-сдаточных и периодических испытаний асинхронных двигателей малой мощности