Федеральне агентство з освіти
Томський державний університет систем управління і радіоелектроніки (ТУСУР)
Кафедра промислової електроніки (ПРЕ)
Пояснювальна записка до дипломного проектом
Стабілізатор струму електродіалізатора
2009
Реферат
Об'єктом розробки є джерело живлення електродіалізатора для концентрування лужного електроліту.
Мета роботи - розробка пристрою з регульованим струмом і мінімальними габаритами і масою.
У процесі роботи проводився порівняльний аналіз з існуючими аналогами. Визначалися недоліки і вибиралися рішення для усунення недоліків в розробляється пристрої.
В результаті проведеної роботи розроблена принципова схема пристрою, що задовольняє заданих параметрах, вивчені особливості пристроїв подібного типу та призначення.
Досягнуто техніко-експлуатаційні показники: широкий діапазон регулювання струму і висока точність його регулювання при впливі зовнішніх факторів.
Дипломна робота виконана в текстовому редакторі MS Word 2007, із застосуванням MathCad 14, Microsoft Visio 2007, Р-CAD 2004, Photoshop 13, SolidWorks 2006.
Abstract
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.
Введення
Установка концентрування лужного електроліту, призначена для збільшення вмісту лугу у вихідному розчині методом його електродіалізні концентрування.
Найпростіша еквівалентна схема електродіалізатора являє собою нелінійне активне опір з ємністю включеної паралельно. Величина цього опору залежить: від температури, від концентрації домішок у вихідній воді, від продуктивності та режиму роботи та змінюється в широких межах. Швидкість електрохімічних процесів в діалізаторі прямо пропорційна величині середнього значення струму, тому електродіалізатор доцільно живити від джерела струму [1,2].
1. Опис установки
Технологічні параметри очищення лужного електроліту:
- вміст лугу в вихідному розчині не менш ....... 20 г/л
- вміст лугу в готовому обробленому розчині
не менше .............................................................. 170 г/л
- продуктивність по вихідного електроліту
не менше ............................................................ 20 л/годину
Технологія обробки електроліту з метою його концентрування заснована на електродіалізні способі, що дозволяє розділити потік вихідного розчину електроліту на два потоки - більш концентрований і більше розбавлений (демінералізований) розчини по відношенню до вихідного. Принципова схема установки концентрування представлена ​​на малюнку 1.1.
Вихідний потік розведеного електроліту Iіс з бака БП подається на електродіалізатор ЕДА-1, де відбувається його поділ на два потоки. Сильно розбавлений потік електроліту Iр направляється в бак БВРЩ. Другий, більш концентрований потік електроліту Ік, подається для подальшого концентрування у бак БПР другого ступеня концентрування і далі на електродіалізатор ЕДА-2, де, у свою чергу, ділиться на два потоки. Потік Ip розбавленого електроліту надходить назад у бак БПР або в бак БРЧЩ для повторного концентрування, а потік Ік концентрованого розчину луги направляється в проміжний бак БХЧЩ, з якого потім надходить у бак БЧЩ для приготування акумуляторного електроліту, заливається в АБ [3].
Сутність методу електродіалізу полягає у використанні направленого руху іонів в розчині в відповідності зі знаками їх зарядів під дією різниці потенціалів, прикладеної до електродів [4].
електродіалізні апарат складається з двох електродів і пакета робочих рамок, розділених іоноселективних мембранами, аніоно - і катіоноселектівнимі. Таким чином, частина робітників рамок виконує функцію камер знесолення, а частина камер концентрування.
2. Розробка функціональної схеми пристрою
2.1 Вибір структури силової частини
Найпростіша система харчування електродіалізатора являє собою однофазний керований випрямляч з середньою точкою вторинної обмотки трансформатора, підключений до її електродах.
Середнє значення струму на навантаженні стабілізується часом відкритого стану тиристорів. При зменшенні еквівалентного опору навантаження, для підтримки середнього струму на заданому рівні, кут провідності тиристорів зменшується, що призводить до збільшення діючого значення струму, а значить і до збільшення нагрівання як самого електроліту, так і силових елементів регулятора. Ставиться завдання стабілізації середнього значення струму без зміни його форми. В Як регулятора для такого стабілізатора може виступати безпосередній перетворювач напруги понижуючого типу, що працює на підвищеній частоті багато більшої частоти мережі. Структурна схема пропонованого стабілізатора струму представлена ​​на малюнку 2.1.
Обгрунтування цьому служать розрахункові формули [5]:
(2.1)
де T - Період синусоїди, Оі - відносна тривалість паузи на напівперіоді напруги мережі, I max - амплітуда струму, I ср - середнє значення за полперіода, I д - діюче значення, k ф - Коефіцієнт форми.
Для коефіцієнта k ф форми можна побудувати наочний графік наведений на малюнок 2.2.
Малюнок 2.2 показує, що у тиристорної схеми керування при збільшення відносної тривалості Оі паузи діюче значення струму зростає, а у запропонованої схеми воно залишається незмінним.
В Як такого регулятора може виступати безпосередній перетворювач напруги понижуючого типу працюючий на підвищеній частоті багато більшою частоти мережі. Функціональна схема пропонованого стабілізатора струму зображена на малюнок 2.3.
В схемою представлено два безпосередніх перетворювача понижуючого типу включених паралельно, зі зрушенням в 180 градусів, і працюючих з одного входу на один вихід.
2.2 Вибір структури системи управління
Для управління ключами в даному проекті використовується принцип широтно-імпульсної модуляції. На сьогоднішній день виробники випускають широкий ряд інтегральних мікросхем, реалізують цей принцип управління. Використання цих мікросхем значно спрощує систему управління, дозволяє мінімізувати споживану потужність і число допоміжних джерел живлення системи управління, реалізувати захист по струму силових ключів і т.д. У кінцевому рахунку, використання інтегральних мікросхем дозволяє знизити вартість і підвищити якість роботи джерела харчування.
При реалізації складних алгоритмів керування із застосуванням аналогових інтегральних мікросхем принципова схема модуля керування значно ускладнюється і вимагає збільшення числа елементів, що призводить до зменшення надійності пристрою в цілому. Догляд параметрів...
