Измерительный преобразователь переменного тока

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

ПГУ ДП.468160.005 П3

 

 

Разраб.

Денисевич

Провер.

Янушкевич

Реценз.

 

Н. Контр.

 

Утверд.

Мальцев С.В.

Измерительный преобразователь переменного  тока

Лит.

Листов

87

ПГУ гр. 08 -РТ

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

 

Подпись

 

Дата

 

Лист

 

 

 

ПГУ ДП.468160.005 П3

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 6

1 ОБЗОР АНАЛОГИЧНЫХ  СИСТЕМ 8

1.1 Преобразователь  измерительный переменного тока  Е854. 8

1.2 Преобразователь  измерительный переменного тока  ЭП8542 9

1.3 Преобразователь  измерительный переменного тока  Е842/1 10

2 ТЕХНИЧЕСКИЕ  ТРЕБОВАНИЯ 12

3 ОПИСАНИЕ  СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ 13

4 РАЗРАБОТКА  ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА 14

5 РАСЧЁТ БЛОКОВ  СХЕМЫ 17

5.1 Блок питания 17

5.1.1 Выбор  и расчёт трансформатора 17

5.1.2 Расчёт  выпрямителя 22

5.1.3 Выбор  стабилизатора 24

5.2 Входная  цепь 27

5.2.1 Выбор  входного трансформатора тока 27

5.2.2 Выбор  и описание усилителя напряжения 27

5.2.3 Расчёт  фильтров нижних частот 34

5.3 Генератор  опорного напряжения 35

5.4 Выбор микроконтроллера 36

5.5 Аналоговый  выход 39

5.5.1 Выбор  микросхемы ключа 39

5.5.2 Расчёт  интегрирующей RC-цепи 40

5.5.3 Расчёт  источника тока 41

6 КОНСТРУКТИВНОЕ  ИСПОЛНЕНИЕ УСТРОЙСТВА 45

7 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ 49 

7.1 Экономическое  обоснование 49

7.2 Составление  сметы затрат 50

7.2.1 Материалы  и комплектующие 51

7.2.2 Электроэнергия 52

7.2.3 Амортизация  спецоборудования 53

7.2.4 Основная  заработная плата 54

7.2.5 Дополнительная  заработная плата 55

7.2.6 Отчисления  в фонд социальной защиты населения. 56

7.3 Накладные  расходы. 56

8 ОХРАНА ТРУДА 58

8.1 Введение 58

8.2 Требования  безопасности при проведении  работ 61

8.2.1 Анализ  вредных производственных факторов 61

8.2.2 Требования  к освещённости 62

8.2.3 Требования  к параметрам микроклимата. 63

8.2.4 Требования  к организации оборудования рабочих  мест 64

8.2.5 Техническая  безопасность 65

8.2.6 Электробезопасность 68

8.3 Пожарная  безопасность 69

9. ЗАЩИТА НАСЕЛЕНИЯ И ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ 73

9.1 Чрезвычайные  ситуации, характерные для проектируемого  объекта 73

9.2 Меры по  ликвидации ЧС 74

9.3 Защита  населения и оказания первой  помощи пострадавшим 79

9.4 Эвакуация  населения 81

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 84

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Электроэнергетика — это  ведущая область энергетики, охватывающая производство электроэнергии на электростанциях  и её доставку потребителям по линиям электропередачи, тем самым обеспечивая  электрификацию потребителей.

В современном мире электроэнергетика  стала важнейшей составляющей всех сфер человечества: промышленности, науки, сельского хозяйства и даже космоса. Такое распространение объясняется ее уникальными свойствами:

- возможность превращаться  в другую энергию (тепловую, механическую  и другие);

- способность легко передаваться  на огромные расстояния в больших  количествах.

Развитие электроэнергетики  на современном этапе сопровождается увеличением значений рабочих напряжений и токов. Это требует переоснащения  энергетики и промышленности измерительными устройствами с более совершенными принципами измерения.

В системе мероприятий  по экономии и рациональному использованию  энергоресурсов важное место занимают вопросы повышения точности и  расширения диапазона измерения  токов. Это связано, например, с установлением  оптимальных режимов работы оборудования и ведения технологических процессов.

В настоящее время существует множество устройств, с приемлемой точностью, надёжностью и широким  диапазоном измеряемых токов.

Целью дипломного проекта является разработка измерительного преобразователя переменного тока. Измерительный преобразователь предназначен для линейного преобразования входного сигнала в унифицированный электрический сигнал постоянного тока. Выходной сигнал прямо пропорционален среднеквадратичному значению входного сигнала. Измерительный преобразователь может применяться для контроля переменного тока в электрических системах и установках, для комплексной автоматизации объектов электроэнергетики различных отраслей промышленности.

Данная тема актуальна  для электроэнергетики, так как с увеличением значений рабочих напряжений и токов требования к устройствам измерения и автоматизации возрастают. Возникает необходимость в улучшении метрологических параметров (увеличение чувствительности, точности и быстродействия, уменьшение влияния посторонних факторов), эксплуатационных характеристик (надёжность и срок службы, устойчивость к отрицательным внешним воздействиям, удобство в обслуживании и ремонте) и конструкторских требований (унифицированность и взаимозаменяемость, уменьшение габаритов и массы, улучшение технологичности и экономичность производства).

Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

• провести обзор существующих аналогов;
• разработать структурную схему
• разработать функциональную схему;
• провести расчёт основных узлов устройства;
• разработать конструкцию устройства;
• рассчитать затраты на производство макетного образца.
 

1 ОБЗОР АНАЛОГИЧНЫХ СИСТЕМ

1.1 Преобразователь измерительный переменного тока Е854.

 

Аналоговый измерительный  преобразователь переменного тока Е845 производиться предприятием ООО «Энерго-Союз». Внешний вид устройства представлен на рисунке 1.1.

 

Рисунок 1.1 –  Внешний вид аналогового измерительного преобразователя Е845.

 

Назначение: преобразователи  Е854 изготавливаются в соответствии с ГОСТ 24855-81, ТУ РБ 300521831.004-2002. Предназначены для преобразования переменного тока в унифицированный выходной сигнал постоянного тока.

Область применения: могут  применяться для контроля токов  электрических систем и установок, для комплексной автоматизации  объектов электроэнергетики различных  отраслей промышленности.

Питание осуществляется от сети переменного тока 220 В, 50 Гц.

Предназначены для включения  непосредственно или через измерительные  трансформаторы тока.

Диапазон рабочих температур от минус 30 до плюс 60 °C и относительной влажности до 95%.

Технические характеристики:

• Диапазон измерения входного сигнала, А 0 – 5;
• Диапазон изменения выходного аналогово сигнала, мА 0 – 5;
• Диапазон изменения сопротивления нагрузки, кОм 0 – 3;
• Пределы допускаемой основной погрешности ± 0.5 %;
• Время установления выходного аналогового сигнала при скачкообразном изменении входного сигнала от начального до любого значения внутри диапазона измерения, с, не более 0.5;
• Габаритные размеры, мм 125х110х80;
• Масса, кг не более 0.8 [1].

1.2 Преобразователь измерительный переменного тока ЭП8542

 

Преобразователь измерительный переменного тока ЭП8542 производиться предприятием ООО «МНПП «Электроприбор». Внешний вид устройства представлен на рисунке 1.2.

 

 

Рисунок 1.2 – Внешний вид преобразовательного измерителя переменного тока ЭП8542.

 

Измерительные преобразователи  ЭП8542 предназначены для линейного  преобразования переменного тока в  унифицированный выходной сигнал постоянного тока. Частота входного сигнала от 45 Гц до 65 Гц.

Преобразование производится по среднему значению входного сигнала. Информацию несет среднее значение выходного сигнала.

В ИП обеспечивается гальваническое разделение входных и выходных цепей.

Диапазон рабочих температур от - 30 до +50 °C, и относительная влажность воздуха при температуре + 35 °C до 95%.

Технические характеристики:

• Диапазон измерения входного сигнала, А 0 – 5;
• Диапазон изменения выходного сигнала, мА 0 – 5;
• Диапазон изменения сопротивления нагрузки, кОм 1.2 ± 0.1;
• Пределы допускаемой основной погрешности ± 1%;
• Потребляемая мощность – не более Вт;

от измеряемой цепи 1;

• Время установления выходного сигнала, с 0.5;
• Габаритные размеры, мм 110х120х70;

• Масса (фактическая), кг 0.35.

[2]

1.3 Преобразователь измерительный переменного тока Е842/1

 

Преобразователь измерительный переменного тока Е842/1 производиться предприятием ОАО «Витебский завод электроизмерительных приборов». Внешний вид устройства представлен на рисунке 1.3.

 

 

Рисунок 1.3 – Внешний вид преобразовательного измерителя переменного тока Е842/1.

 

Преобразователи измерительные (в дальнейшем — ИП) предназначены  для линейного преобразования переменного  тока в унифицированный выходной сигнал постоянного тока. ИП могут применяться для нужд народного хозяйства, включая атомные станции (АС).

Информацию несет среднее значение выходного сигнала.

ИП предназначены для  работы при температуре окружающего  воздуха от – 40 до + 60 °С и относительной влажности (95±3) % при температуре 35 °С.

Диапазон частот входных сигналов от 45 до 65 Гц.

Технические характеристики:

• Диапазон измерения входного сигнала, А 0 – 5;
• Диапазон изменения выходного сигнала, мА 0 – 5;

• Диапазон изменения сопротивления нагрузки, кОм 0 – 2.5;

• Пределы допускаемой основной погрешности ± 1%;
• Потребляемая мощность – не более Вт;

от измеряемой цепи 1;

• Время установления выходного сигнала, с 0.5;
• Габаритные размеры, мм 80х80х90;

• Масса (фактическая), кг 0,495 [3].

Исходя из представленных данных можно сделать вывод, что проектируемое устройство должно обладать всеми основными качествами существующих аналогичных измерительных преобразователей переменного тока, но, при этом, необходимо снизить стоимость устройства, качественно улучшить масса габаритные и метрологические параметры системы.

 

2 ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

 

Для каждого разрабатываемого устройства, на ранней стадии разработки, должны быть выработаны технические требования. Технические требования представляют собой перечень параметров, которым должно соответствовать устройство. [4] Для измерительного преобразователя (ИП) требования определены согласно ГОСТ 22261-94. Разрабатываемый в данном дипломном проекте цифровой ИП переменного тока должен соответствовать следующим параметрам:

• диапазон преобразования входного сигнала, А – 0 – 5;
• диапазон изменения выходного сигнала, мА – 0 – 5;
• диапазон изменения сопротивления нагрузки, кОм – 0 – 3,0;
• класс точности ИП 0,5.

Пределы допускаемой основной приведенной погрешности ИП (в  дальнейшем – основная погрешность) должны быть равны ±0,5% от нормирующего значения;

• ИП должны быть тепло-, холодоустойчивыми при воздействии температуры окружающего воздуха от минус 30 ºС до плюс 55 ºС.

Пределы допускаемой дополнительной погрешности ИП (в дальнейшем – дополнительная погрешность), вызванной изменением температуры окружающего воздуха от нормальной до любой температуры в пределах рабочих условий применения на каждые 10ºС, не должны превышать ± 0,25%;

• питание ИП должно осуществляться от сети переменного тока частотой (50 ± 0,5) Гц и напряжением (220 ± 22) В.

Дополнительная погрешность  ИП, вызванная изменением напряжения питания от 220 В на ±10%, не должна превышать ± 0,25%.

• диапазон изменения частоты входного сигнала должен быть от 45 до 55 Гц;
• мощность, потребляемая ИП, должна быть не более
• от цепи входного сигнала – 0,5 ВА;
• от цепи питания – 4,0 ВА;