Выбор электродвигателя, его технические характеристики. Выбор схемы тиристорного преобразователя привода, анодных и уравнительных реакторов, определение их активного сопротивления. Расчет статических, динамических, механических характеристик системы ТП-Д.
Аннотация к работе
Этап проектирования СУ включает в себя формирование электромеханических (механических) характеристик электропривода (ЭП) с замкнутой СУ, формирование динамических характеристик ЭП, разработку принципиальной схемы управления, схем электрических соединений и подключений. При проектировании СУ ЭП особое место занимает анализ динамических режимов, который позволяет определить временные зависимости координат электропривода, время и характер протекания переходных процессов в отношении соответствия их технологическому режиму работы механизма; оценить допустимость возникающих в динамических режимах значений момента, ускорения, тока, которые определяют механические и электрические перегрузки в ЭП; произвести правильный выбор мощности двигателя и аппаратуры управления. Определяем средний ток через тиристор: Где Кзі - коэффициент запаса по току, учитывающий пусковой ток двигателя: Кзі=4 - 5 для двигателей серии 2П; Рассчитываем максимальное обратное напряжение, прикладываемое к тиристору: Где К3U - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможные повышения напряжения питающей сети и периодические выбросы, обусловленные процессами коммутации вентилей (Кзv=1,4 - 1,6). Проверка тиристора: По току: По обратному напряжению: Определяем максимальное значение ЭДС преобразователя при угле управления где - линейное ЭДС, подводимое к преобразователю (при питании через реактор ).Определяем прямое падение напряжения на вентилях при номинальном токе где - тактность схемы выпрямления (пульсность); - прямое падение напряжения на одном тиристоре согласно справочных данных. Согласно эквивалентной схеме определяем среднее выпрямленное напряжение преобразователя Расчет производим в программе MO Excel, задаваясь рядом значений и Рис.6.
Введение
Этап проектирования СУ включает в себя формирование электромеханических (механических) характеристик электропривода (ЭП) с замкнутой СУ, формирование динамических характеристик ЭП, разработку принципиальной схемы управления, схем электрических соединений и подключений.
При проектировании СУ ЭП особое место занимает анализ динамических режимов, который позволяет определить временные зависимости координат электропривода, время и характер протекания переходных процессов в отношении соответствия их технологическому режиму работы механизма; оценить допустимость возникающих в динамических режимах значений момента, ускорения, тока, которые определяют механические и электрические перегрузки в ЭП; произвести правильный выбор мощности двигателя и аппаратуры управления. При анализе динамики ЭП интерес представляет не только количественная оценка эффективности системы, но и ее поведение в тех или иных условиях. Для точного наблюдения исследователь должен располагать соответствующими «смотровыми окнами», которые можно было бы при необходимости закрыть, перенести на другое место, изменить масштаб, форму представления наблюдаемых характеристик. Для эффективного решения указанных проблем все чаще и чаще используются продукты компьютерных технологий: специальные математические программы типа Matlab, MATCAD и Simnon. Особое место среди инструментальных приложений занимает система визуального моделирования Simulink, работающая только при наличии пакета MATLAB. Наряду с мощными универсальными компьютерными программами существует большое количество прикладных объектно-направленных пакетов, ориентированных на решение задач проектирования ЭП..Исходные данные для проектирования
-номер варианта -29
- номинальная мощность ЭП ;
- напряжение питающей сети ;
- номинальная частота вращения ;
- привод реверсивный (Р);
- диапазон регулирования скорости ;
- Приведенный момент инерции ;
- статизм механических характеристик ;
- вид обратной связи (ОС) -отрицательная обратная связь по скорости (ОСС) ;
- Ток отсечки ;
- Ток стопорения ;
- величина перерегулирования скорости ;
- время переходного процесса при скачке задания на скорость ;
- длительный режим работы привода;
- частота питающего напряжения сети ;
- плавное регулирование угловой скорости вращения вниз от заданного номинального значения при постоянном моменте нагрузки.. Расчет и выбор электродвигателя
Выбираем двигатель 2ПФ315МУХЛ4, технические параметры приведены в табл. 1
Таблица 1
Мощность РНОМ, КВТ Напряжение UHOM, В кпд Jя, кг*м2 Частота вращения, об/мин. Сопротивление обмоток при 15 ОС, Ом
Номинальная Максимальная Якоря Добавочных полюсов
100 440 88 4,1 1000 2200 0,04 0,024
Рассчитываем номинальный ток двигателя
Где ? - к.п.д двигателя, - номинальная мощность двигателя
Рассчитываем пусковой ток
Рассчитываем сопротивление двигателя при рабочей температуре где
-сопротивление обмотки якоря (при 15 С0 )
- сопротивление добавочных полюсов (при 15 С0 )
- сопротивление компенсационной обмотки (при 15 С0 )
=2/Іном - сопротивление щеточных контактов
- коэффициент, учитывающий изменение сопротивления обмоток при нагреве
Поскольку мощность двигателя более 10КВТ то необходимо применять мостовую трехфазную схему выпрямителя. Так как, привод реверсивный, схема выпрямителя тоже будет реверсивная. Трехфазная мостовая схема позволяет включать ее непосредственно в сеть через анодные реакторы.
4.2 Расчет и выбор силовых тиристоров
Определяем средний ток через тиристор:
Где Кзі - коэффициент запаса по току, учитывающий пусковой ток двигателя: Кзі=4 - 5 для двигателей серии 2П;
m - число фаз;
Кохл - коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения силового вентиля, при скорости охлаждающего воздуха, при V = 6м/с - Кохл = 0,7.
Рассчитываем максимальное обратное напряжение, прикладываемое к тиристору:
Где К3U - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможные повышения напряжения питающей сети и периодические выбросы, обусловленные процессами коммутации вентилей (Кзv=1,4 - 1,6).
По справочным данным выбираем тиристор Т143-630, технические данные которого приведены в таблице 3
Таблица 2
Тип прибора Uобр.,п, Uобр.,max, В Uзс.,п, Uзс.,max, В Іос.,и, А Іос.,ср., Іос.,п., А Uoc.,и, Uoc., В Uy.,нот, В Ізс.,п., Ізс., МА
Т143-630 400-1200 400-1200 1470 630 1,75 0,5 30
Проверка тиристора: По току:
По обратному напряжению:
Определяем максимальное значение ЭДС преобразователя при угле управления где - линейное ЭДС, подводимое к преобразователю (при питании через реактор ).
Рассчитываем активное сопротивление тиристорного преобразователя
Где
- динамическое сопротивление одного тиристора согласно справочных данных;
- число тиристоров включенных последовательно в цепи выпрямленного тока.
Определим активное сопротивление реактора, приведенное к цепи выпрямленного тока
Определим индуктивность реактора, приведенную к цепи выпрямленного тока
Определим индуктивное сопротивление реактора, приведенное к цепи выпрямленного тока
5. Выбор реакторов
5.1 Выбор анодных реакторов
Рассчитываем индуктивность реактора:
Где Іуд - допустимый ударный ток тиристора согласно справочных данных, А;
Выбираем реактор технические характеристики которого приведены в таблице 3
Таблица 3
Тип реактора Номинальное линейное напряжение, В Номинальные фазный ток, А Активное сопротивление обмоток, МОМ Номинальная индуктивность МГН.
РТСТ-410-0,067УЗ 380 410 3,34 0,076
5.2 Расчет и выбор уравнительных реакторов
- амплитудное значение линейного напряжения вторичных обмоток силового трансформатора для мостовых схем;
- угловая частота питающей сети;
- принятое минимальное значение уравнительного тока;
Кур - коэффициент, характеризующий действующее значение уравнительного тока (определяется в зависимости от угла управления и схемы реверсивного выпрямителя, при согласованном управлении наибольшего значения Іур достигает при и составляет для трехфазной нулевой и трехфазной мостовой встречно-параллельной схемы ;
Выбираем реактор по номинальным параметрам, таблица 4
Таблица 4
Тип РЕАКТОРАНОМИНАЛЬНОЕ линейное напряжение, ВНОМИНАЛЬНЫЕ фазный ток, ААКТИВНОЕ сопротивление обмоток, МОМНОМИНАЛЬНАЯ индуктивность МГН.
РТС-410-0,054УЗ 380 410 2,65 0,054
5.3 Реактор для ограничения зоны прерывистых токов
Определяем минимальную угловую скорость двигателя
Определяем сопротивление реактора в якорной цепи
Определяем сопротивление шунта и его коэффициент передачи где - номинальное падение напряжения на шунте;
- номинальный ток шунта
Минимальное значение ЭДС преобразователя, соответствующее максимальному значению угла регулирования при
Максимальное значение угла управления исходя из требования обеспечения минимальной скорости
Требуемое значение индуктивности в цепи выпрямленного тока где - требуемый непрерывный минимальный ток двигателя; - число пульсаций выпрямленного напряжения за период напряжения питающей сети.
Необходимая индуктивность реактора для ограничения зоны прерывистых токов
Реактор выбирают исходя из условий:
Выбираем реактор, таблица 5
Таблица 5
Обозначение типа реактора. Номинальный ток, А Номинальная индуктивность, МГ
ФРОС - 500/0,5УЗ, ТЗ 500 3,25
5.4 Расчет индуктивности и выбор сглаживающего реактора
Определяем относительную величину действующего значения ЭДС первой гармоники
Определяем допустимое действующее значение тока первой гармоники, для некомпенсированных двигателей составляет 6% от номинального тока