invertorul monofazat

DIAGNOZ I SISTEME EXPERT

Universitatea Politehnica BucurestiPROIECTINVERTORUL MONOFAZAT Nume student:Cazacu C-tin Marian Grupa: 141SE Facultatea: Inginerie Electrica CUPRINSCapitolul 1

Tema lucrarii

Prezentare PLC Prezentare generalaCapitolul 2

Diagnoza invertorului monofazat

Descrierea simptomelor, defectelor i a cauzelorCapitolul 3

Diagnoza automata a invertorului

Lista de defecte

Capitolul 4

Program PLC folosit pentru sistemul de diagnoza Observatii si concluzii

CAPITOLUL 11.1 Tema lucrarii In cadrul proiectului se va realiza sistemul de diagnoza on-line folosind tehnici de inteligenta artificial de tip sistem expert in cazul particular al invertorului monofazat. Pentru controlul i monitorizarea schemei se va utiliza un PLC, care poate afia strile normale, respectiv de avarie. n cazul strilor de avarie PLC-ul poate executa o anumit comand automat de protecie, conform programului de diagnoz implemetat n memorie.1.2 Prezentare PLC

Figura 1. PLC Moeller

PLC - Programmable Logic Controller, cunoscut n literatur ca i Automat Programabil - AP sau releu inteligent - este un aparat electronic care controlez regimurile de funcionare ale mainilor i proceselor. PLC-ul recepioneaz semnale prin intermediul intrrilor sale, le prelucreaz dup un program i transmite semnale la ieirile sale. Programul se realizeaz cu ajutorul unui software dedicat de programare.

Prin program se pot comanda intrrile i ieirile dup dorin, se pot msura timpi i efectua operaii de calcul .

Caracteristicile principale ale unui automat programabil sunt :

numrul maxim de intrri i ieiri ;

capacitatea memoriei ;

viteza de calcul .

Automatele programabile pot fi compacte sau modulare .

Automatele programabile compacte pot fi echipate cu numeroase elemente cum sunt de exemplu poteniometre de setare valori impuse, intrri/ieiri analogce sau extinderea memoriei.

Sunt definite prin urmtoarele caracteristici de sistem :

gabarit compact ;

blocuri terminale detaabile ;

interfa integrat pentru comunicaie ;

posibilitate de extindere local i la distan ;

programare cu pachet software . Automate programabile modulare au urmtoarele caracteristici :

construcie modular ;

vitez mare de procesare ;

memorie cu capacitate ridicat ;

numeroase opiuni de legare n reea .

PLC-ul din Figura 1. este utilizat n acest proiect pentru diagnoza i controlul automat al schemei redresorului monofazat i are urmtoarele caracteristici: 12 intrri; 4 intrri analogice 0-10V, 10 bii;

6 ieiri pe releu, a cte 8A;

tensiune de alimentare 24VDC;

16 module afiare text.1.3 Prezentare generala Invertoarele reprezint instalaii care transform energia de curent continuu n energie de curent alternativ de o anumit form, amplitudine i frecven. Dac la ieirea invertorului se conecteaz un grup de redresoare cu filtru, ntregul ansamblu reprezint un convertor de tensiune continu. n general, parametrii tensiunii de ieire i ale curentului de ieire trebuie s fie n concordan cu cerinele consumatorului. n acest sens, n cazul convertoarelor electronice de putere n primul rnd ne intereseaz funcia realizat n ansamblu a circuitului, care desigur rezult din funciile de transfer ale componentelor sale.Din punct de vedere constructiv, invertoare se pot realiza cu:

tranzistoare tiristoareDup structura circuitelor de comutaie se deosebesc trei categorii de invertoare: invertor de tip paralel la care elementul de stingere este o capacitate ce apare conectat n paralel cu circuitul de sarcin; invertor de tip serie la care elementul circuit de stingere se afl conectat n serie cu tiristorul invertorului; invertor n punte, la care circuitele de stingere sunt conectate la fiecare tiristor al punii sau exist un singur circuit de stingere comun pentru toate tiristoarele punii.

Figura 2. Schema bloc a invertorului monofazat

Figura 3. Schema electric a invertorului monofazat

CAPITOLUL 22.1Diagnoza invertorului monofazat Operaia de diagnoz determin cauzele unui defect cunoscnd simptomele. n acest sens se prezint n continuare schema simptomelor principale anormale de funcionare, provocate de defecte, la invertorului monofazat i a cauzelor care produc respectivele defecte. 2.2 Descrierea simptomelor, defectelor i a cauzelorS1 Invertorul nu functioneaza (lipsa tensiunii)

D11 Lipsa tensiunii la intrarea invertorului (partea de c.c.) C111 Contactele/conectori dintre sursa de alimentare si cablul de alimentare nu sunt bine fixate sau sunt deteriorate;

C112 Cablul (cablurile) de alimentare nu este conectat corespunzator;

C113 Cablul (cablurile) de alimentare prezinta intreruperi;

C114 Mufele de conectare prezinta deteriorari.

D12 Lipsa tensiunii, pe una din faze, la iesirea invertorului

C121 Unul din tiristoarele fazei fara tensiune s-a defectat;

C122 Unul din condensatoarele fazei fara tensiune s-a defectat;

C123 Una dintre diondele fazei fara tensiune nu mai functioneaza;

C124 Una din legaturile ce unesc piesele invertorului s-a deteriorat sau s-a distrus;

C125 Una dintre lipiturile prin care au fost prinse elementele semiconductoare sau electronice s-a dezlipit.

C126 Unul dintre elementele invertorului nu a fost conectat corect sau nu face contact cu conductorul de legatura;

C127 Dispozitivul de comanda a tiristorului functioneaza eronat;

D13 Lipsa tensiunii la iesirea invertorului (partea de c.c)

C131 Dispozitivul de comanda a tiristoarelor nu functioneaza;

C132 Tiristoarele invertorului s-au defectat;

C133 O parte din circuit s-a distrus;

C134 Producerea unui scurtcircuit, care a condus la arderea sigurantelor fuzibile ce asigura protectia invertorului.

S2 Invertorul s-a incalzit excesiv

D21 Conexiunile dintre invertor si sursa de alimentare sau consumator s-au incalzit excesiv

C211 - Izolatia cablului de legatura s-a deteriorat;

C212 Una din legaturile interioare alea invertorului nu face bine contact cu mufa de conectare (legatura);

C213 Curentul care strabate circuitul respectiv este mai mare decat curentul nominal;

D22 Circuitul invertorului s-a incalzit excesiv

C221 Sursa de racire, fortata, a invertorului s-a defectat;

C222 - Unul sau mai multe elemente semiconsuctoare din cadrul invertorului (tiristoare, diode) s-au desprins de radiatoare;

C223 Pasta termoconductoare dintre dispozitivul conductor si radiator si-a pierdut proprietatile termoconductoare;

C224 Curentul cerut de consumator este mai mare decat curentul nominal de functionare al invertorului;

C225 - Producerea unui scurtcircuit pe linia de alimentare a consunatorului, au chiar in cadrul consumatorului montat la borenele invertorului;

C226 Dispozitivul de comanda al tiristoarelor functioneaza eronat.

D23 Scurtcircuite locale

C231 - Contacte imperfecte;

C232 - Contacte uzate (depilizate);

C233 - Depunerea prafului.

S3 Invertorul emana gaze D31 - Mufa de conexiune dintre invertor si sursa de curent continuu scote fum

C311 Izolatia cablului de alimentare s-a topit;

C312 Izolatia cablului sau mufei de legatura s-a strapuns

C313 Producerea scanteilor datorita contactelor imperfecte C314 Curentul furnizat de sursa de curent continuu depaseste valoare curentului nominal al invertorului.

D32 Mufa de conexiune dintre invertor si consumator miroase a incins

C321 Izolatia cablului sau a mufei de lagatura s-a incins excesiv;

C322 Datorita contactelor imperfecte dintre mufa invertorului si cea a consumatorului se produc scantei;

C323 Curentul cerut de consumator este mai mare decat curentul nominal al cablurilor de legatura

D33 Interiorul invertorului miroase a ars C331 Curentul nominal al invertorului a fost depasit;

C332 Una dintre piesele electronice s-a defectat;

C333 Producerea unu scurtcircuit pe placuta electronca

C334 Izolatia unui dintre conductoarele de legatura, dintre piesele electronice ala invertorului, s-a topit

C335 - Izolatia unui dintre conductoarele de legatura, dintre piesele electronice ala invertorului, s-a strapuns;

S4 - Unghiul de comanda al invertorului nu poate fi modificat

D41 Potentiometrul de reglare s-a blocat

C411 - Potentiometrul s-a defectat; C412 Lamelele potentiometrului s-au uzat/dezlipit; D42 Potentiometrul de reglare nu functioneaza

C421 - Una din conexiunile potentiometrului (cu dispozitivul de comanda a tiristoarelor) s-a dezlipit; C422 - Conexiunea dintre potentiometru si dispozitivul de comanda este imperfecta; C423 Unul din cablurile ce fac legatura intre potentiometru si dispozitivul de comanda s-a rupt. D43 Dispozitivul de comanda al tiristoarelor nu functioneaza

C431 Eroare de soft; C432 Dispozitivul de comanda nu este alimentat; C433 Legatura dintre dispozitivul de comanda si tiristoare s-a distrus; C434 Legatura dintre dispozitivul de comanda si potentiometru a fost intrerupta; C435 unul din circuitele electronice ale dispozitivului de comanda s-a defectat

S5 Valorile tensiunea, curentului sau frecventei obtinute la iesirea invertorului nu corespund cu cele impuse

D51 Invertorul nu primeste la intrare curent continuu la parametrii ceruti

C511 Sursa de curent continuu functioneaza cu defect; C512 Cablurile de legatura dintre sursa de curent continuu si invertor nu sunt adegvate

C513 Conexiunea dintre sursa de curent continuu si invertor nu a fost realizata cum trebuie

D52 Dispozitivul de comanda a tiristoarelor fuctioneaza eronat C521 Eroare de soft;

C522 - Una dintre conexiunile cu tiristoarele este imperfecta ;

C523 Una din legaturile dispozitivului de comanda cu potentiometrul sau cu convertorul digital-analogic (daca este cazul) a fost realizata cu defect.

D53 Invertorul functioneaza corect dar montat in punctul de lucru nu furnizeaza parametrii doriti

C531 Invertorul nu este ecranat;

C532 Exista o sursa perturbatoare in zona;

C533 - Poluarea electromagnetica din zona de lucru depaseste limitele specificate de producatorul invertorului;

C534 Ecranul de protectie (electromagnetica) al invertorului s-a deteriorat sau distrus local;

C535 Prin apropierea invertorului trec cabluri strabaturte de curenti intensi sau tensiuni mari

S6 Invertorul perturba functionare acelorlalti consumatori din reteaua la care este conectat si/sau din incaperea in care a fost montat

D61 Coeficientul de distorsiune totala (THD) depaseste valorile normale

C611 Circuitul de compensare a puterii reactive s-a defectat;

C612 Legaturile/Conexiunile dintre dispozitivul de compensare a puterii reactive si invertor si/sau retea s-au deteriorat/distrus;

C613 Dispozitivul de comanda s-a defectat;

C614 Degradarea ecranului de protectie electromagnetica sau distrugerea locala a acestuia.

D62 Gradul de poluare electromagnetica emisa de invertor depaseste valorile admisibile

C621 Ecranul de protectie a invertorului s-a deteriorat sau distrus partial;

C622 Izolatia cablurilor de legatura s-a degradat;

S7 Bascularea invertorului (aprinderea inversa)

D71 Tiristoarele nu se comuta ciclic C711 Tiristorul aflat in conductie nu are timp sa-si recapete proprietatile de comanda;

C712 Supraincarcarea sau comandarea tiristoarelor cu unghiuri prea mari de comanda (apropiate de 180);

C713 Scaderea sau disparitia tensiunii in reteaua de current alternative;

D72 Scurtcircuit (invertorul functioneaza in regim de redresor) C721 Tensiunea retelei de current alternative nu mai scade din tensiune de alimentarea a mutatorului ci se aduna cu aceasta;

S8 Supratensiuni ce depasesc valorle maxime admisibile

D81 Supratensiuni repetitive

C811 Variatia curentului di/dt in inductanta L;

D82 Supratensiuni aleatoare

C821 Traznete, comutaia sarcinilor paralele legate n paralel pe acelai sistem de distribuie sau, n cazul n care multe componente semiconductoare protejate individual prin cte o siguran sunt conectate n paralel, datorit eliminrii curentului de defect n una dintre componente prin funcionarea siguranei sale.

Capitolul 33.1 Diagnoza automata a invertoruluiScopul creerii arborelui de defecte si al identificarii tuturor posibilitatilor de defectare, precum si a solutiilor este de a se implementa intr-un microprocesor, sau alt dispozitiv mai sofisticat, un cod, prin intermediul caruia acesta sa fie capabil sa depisteze, sa identifice si sa de o solutie pentu o problema aparuta in timpul functionarii unui invertor.

Ca urmare, in cadrul acestui proiect s-a facut o simulare, in sensul ca s-a utilizat un PLC (Programabil Logic) de la Moeler, care prin rutina implenentata monitorizeaza functionarea invertorului, iar in momentul cand acesta depisteaza o neregula, va afisa pe ectran o eroare.

Intrucat displayul aparatului nu permite sa afisam decat 12 caractere, mesajul va fi succint, urmand ca operatorul sa consulte manualul (descriere simptomelor), in care sunt explicate erorile si se dau solutii pentru fiecare defectiune detectata.

PLC-ul utilizat, precum si programul implementat in mmoria acestuia sunt prezentate in cele ce urmeaza.

Figura 1 PLC-ul de diagnoza al invertorului

3.2.Lista de defecteNr. Defect CauzeTip defectIntrareCauze

posibileIesire / Mesaj alarma

1.Cauze externeLipsa tensiune la iesireI05(voltage check)Cablu de la retea intreruptD01(display eroare alimentare)Q02(averizare luminoasa)

Q01(conectare / deconectare inv.)

Cauza externaI07(voltage probe)Sigurante de la intrare arsaD02(display lipsa tensiune faza)Q02(averizare luminoasa)


Cauza externaI08(Frecventa eronata)

Transformator de retea defectD06(display frecv. eronata)Q02(averizare luminoasa)

Cauza internaI05(voltage check)Lipsa fazei sau a nululuiD01(display eroare alimentare)

Q02(averizare luminoasa)


Cauza mixtaI07(voltage probe)Arse toate sigurantele sau toate diodeleD02(display lipsa tensiune faza)



2.Cauza externaNivelul de tensiune scazutI07(voltage probe)Oscilatie de tensiuneD07(display tensiune eronata)


Cauza internaI07(voltage probe)

I12(termometru)Strapungerea unei diodeD07(display tensiune eronata)

D09(display temperatura)


Cauza internaI11(traductor de curent)Siguranta arsaD08(display eroare de curent)


3.Cauza externaNivel de tensiune ridicatI05(voltage check)Tensiunea retelei mai mare decat cea a nominalaD01(display eroare alimentare)


Cauza externaI07(voltage probe)Aparitia rezonantelor de tensiune D07(display tensiune eronata)


Cauza externaI07(voltage probe)Oscilatii de tensiuneD07(display tensiune eronata)


4.2. Observatii si concluzii

Unsistem expert(SE) este o aplicaie complex (un programsoftware) care exploreaz o multitudine de cunotine date pentru a obine concluzii noi despre activiti dificil de examinat, folosind metode asemntoare cu experii umani. Un sistem expert poate avea succes la problemele fr soluie algoritmic deterministic. Principalele caracteristici ale sistemelor expert sunt: baz de date(baz de cunotine), mpreun cu unalgoritmde deducere specific metodei de raionare.

Sistemele expert constituie un domeniu al inteligentei artificiale, ramura informaticii ce are drept scop dezvoltarea de programe si aplicatii inteligente.Ceea ce este remarcabil petru sistemele expert este aria larga de aplicabilitate,ce acuprins deja numeroase domeni de activitate. In diagnoza produselor complexe , aceasta utilizare este naturala , intrucat sistemele avansate de comanda si control bazate pe microprocesoare impun si tehnici de autocontrol. Pentru diagnoza produselor supuse unor teste functionale , sistemul automat si test poate si trebuie sa fie imbogatit cu facilitati de diagnoza.PLC-urile sunt echipamente destinate conducerii automate a proceselor industriale.

Ele pot nlocui automatizrile discrete ce utilizeaz o comand realizat cu elemente electromecanice, pneumatice sau electronice n logic cablat, aducnd flexibilitate, structur compact, siguran mrit n funcionare.

Aceste echipamente s-au impus ntr-o gam tot mai larg de aplicaii, datorit simplitii programrii, accesibilitii i fiabilitii ridicate n exploatare.

Generaiile actuale de automate programabile asigur posibiliti complexe de comunicaie serial i conectare n reea.

Aplicaia implementat n PLC poate fi monitorizat, prin intermediul modulelor de comunicaie.

Aplicaia poate modifica ulterior, n vederea creterii siguranei i rapiditii execuiei programului.Invertoarele sunt convertoare statice de putere continuu-alternativ. Ele transform o surs de tensiune (sau curent) continuu ntr-o surs de tensiune (sau curent) alternativ, de amplitudine sau/i frecven variabil. Ele sunt utilizate ca surse de tensiune alternativ de siguran sau pentru alimentarea i reglajul vitezei mainilor electrice.

Invertoarele cu tiristoare sunt numite "cu comutaie forat",deoarece ele au nevoie de circuite auxiliare speciale pentru blocajul acestora. Aceste circuite conin condensatoare i/sau inductane pentru acumularea energiei necesare blocrii.

.

PAGE

invertorul monofazat

Documents