Разработка системы "тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока" - Курсовая работа

Современный автоматизированный электропривод - это высоконадежная и экономичная электромеханическая система, способная полностью обеспечить автоматизацию любого технологического процесса, достигнуть высокого быстродействия и точности при своей работе, улучшить условия труда обслуживающего персонала. Автоматизированным электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенного для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. На современном этапе технологического развития существенно возрастает роль автоматизированного электропривода, который в значительной мере стал определять прогресс в областях техники и технологии, связанных с механическим движением, получаемым путем электромеханического преобразования энергии. В регулируемых электроприводах постоянного тока в качестве источников питания чаще всего используются тиристорные преобразователи, обладающие практически не ограниченной мощностью, высоким КПД и высоким быстродействием при малой мощности управления. Электроприводы выпускаются одно-, двух-и многодвигательными с однозонным и двухзонным регулированием скорости, нереверсивные и реверсивные, с реверсом по цепи якоря или цепи обмотки возбуждения, с обратной связью по скорости, ЭДС, напряжению, положении, моменту, натяжению.Необходимо расчитать и смоделировать в системе MATLAB двигатель постоянного тока серии:2ПФ200LYXЛ4 Расшифровка маркировки двигателя постоянного тока: 1) 2П-название серии: вторая серия машин постоянного тока. Технические данные двигателя постоянного тока сведены в таблицу 1.Для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока с помощью полупроводниковых вентилей, используют две основных схемы. Будем использовать первый вариант - схему Ларионова (Рисунок 1) т.к. трехфазная мостовая схема обладает наилучшим коэффициентом использования трансформатора по мощности, наименьшим обратным напряжением на , коэффициэнт передачи по напряжению равен 2,34.Номинальная угловая скорость двигателя определяется по формуле: ,рад/с (1) где:-номинальная частота вращения, об/мин Номинальный ток двигателя определяется по формуле: , (2) где: - номинальная мощность ДПТ, Вт Ом, Номинальный магнитный поток двигателя определяется по формуле: ,В с (4) В, Постоянная времени якорной цепи определяется по формуле: , с (7) где: - индуктивность якорной цепи, Гн с, Постоянная времени обмотки возбуждения определяется по формуле: , с (8) с, Определяем индуктивность обмотки возбуждения: , Гн (9) где: - активное сопротивление обмотки возбуждения.Определяем фазное напряжение на вторичных обмотках трансформатора: , В (12) где: - отношение равное , для трехфазной мостовой схемы принимает значение равное 0,427; коэффициент учитывающий возможное снижение напряжения в цепи, принимаем из интервала , принимаем ; В, Определяем фазный ток вторичной обмотки трансформатора: , А (13) где: - коэффициент, характеризующий отношение трехфазной мостовой схемы ; А , Требуемая мощность трансформатора определяется по формуле: , В А (14) где: - коэффициент, характеризующий отношение мощностей , ; При выборе трансформатора должны выполняться условия: Выбираем трансформатор ТМ-40Тиристоры необходимо выбирать по прямому току вентиля и максимальному обратному напряжению, прикладываемому к тиристору в закрытом состоянии. Прямой и максимальный ток определяются по формуле: , А (35) В, Максимальное обратное напряжение определяется по формуле: , В (38) В, Номинильный угол управления вентилями определяется по формуле По рассчитанным значениям выбираем тиристор T122-20-10.Для защиты тиристорных преобразователей от коммутационных перенапряжений применяют RC - цепочки, включенные параллельно тиристорам. Расчет защитной емкости выполняется по формуле: , МКФ (39) где:-заряд обратного восстановления, МККЛ;В выпрямителях в качестве управляемых ключей используются тиристоры. • на управляющий электрод необходимо подать открывающий (управляющий) импульс. Момент появления положительного напряжения между анодом и катодом тиристора называется моментом естественного открывания. Для управления тиристорами выпрямителя используется система импульсно-фазового управления (СИФУ), выполняющая следующие функции: • определение моментов времени, в которые должны открываться те или иные конкретные тиристоры; эти моменты времени задаются сигналом управления, который поступает с выхода САУ на вход СИФУ; 2) управляющее переменное синусоидальное напряжение uy сдвигается по фазе (по горизонтали) по отношению к напряжению u1, питающему выпрямитель.Рисунок 5-Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением в среде Matlab На рисунке 5 указаны следующие положения: 1-Блок «Powergui» необходимый для моделирования «Simulink» модели; 6-Блок, в котором задается постоянное значение (в данном случае задается постоянное значение момента двигателя постоянного тока).Модель трехфазного трансформатора в режимах короткого замыкан

Содержание

Введение

1. Разработка системы «тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока».

1.1 Исходные данные

1.2 Обоснование выбора схемы выпрямителя

1.3 Расчет параметров двигателя постоянного тока

1.4 Расчет и выбор согласующего трансформатора

1.5 Расчет и выбор тиристоров.

1.6 Расчет защитных цепей тиристоров

1.7 Система импульсно-фазового управления

2. Исследование системы «тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока»

2.1 Моделирование двигателя постоянного тока в среде MATLAB.

2.2 Моделирование трехфазного трансформатора в режимах короткого замыкания и холостого хода в среде Matlab.

2.3 Моделирование системы «тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока» в среде Matlab.

2.4 Построение регулировочной характеристики Ud=f(?)

2.5 Построение внешней характеристики Ud=f(Id)

2.6 Расчет КПД и коэффициента мощности ?

Заключение

Список используемой литературы

Современный автоматизированный электропривод - это высоконадежная и экономичная электромеханическая система, способная полностью обеспечить автоматизацию любого технологического процесса, достигнуть высокого быстродействия и точности при своей работе, улучшить условия труда обслуживающего персонала.

Для приведения в движение рабочих машин основным двигателем является электродвигатель и, следовательно, основным приводом является электропривод, а на современном уровне техники автоматизированный электропривод (АЭП).

Автоматизированным электроприводом называется электромеханическая система, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенного для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.

На современном этапе технологического развития существенно возрастает роль автоматизированного электропривода, который в значительной мере стал определять прогресс в областях техники и технологии, связанных с механическим движением, получаемым путем электромеханического преобразования энергии.

Революционизирующее влияние на развитие АЭП оказала разработка и производство полупроводниковых приборов - транзисторов, тиристоров, которые благодаря своим преимуществам стали вытеснять ранее применяющиеся в электроприводе устройства с электронными лампами и ионными приборами. Наряду с системой генератор - двигатель (Г-Д), все шире используется более быстродействующая система Тиристорный преобразователь-двигатель (ТП-Д). Врезультате освоения промышленностью мощных и надежных силовых тиристоров удается создавать преобразовательные устройства большой мощности. ТП отличаются высоким КПД, практически безинерционны, требуют незначительной мощности для управления и с их помощью системы ЭП обладают плавным и широким диапазоном регулирования скорости.

В регулируемых электроприводах постоянного тока в качестве источников питания чаще всего используются тиристорные преобразователи, обладающие практически не ограниченной мощностью, высоким КПД и высоким быстродействием при малой мощности управления. Тиристорные преобразователи являются универсальным средством преобразования переменного напряжения питающей сети в регулируемое постоянное напряжение. Разработана и массово выпускается широкая номенклатура комплектных тиристорных электроприводов постоянного тока, состоящих из согласованных по своим характеристикам составных элементов, узлов и устройств электропривода. Электроприводы выпускаются одно-, двух- и многодвигательными с однозонным и двухзонным регулированием скорости, нереверсивные и реверсивные, с реверсом по цепи якоря или цепи обмотки возбуждения, с обратной связью по скорости, ЭДС, напряжению, положении, моменту, натяжению.

Тиристорный преобразователь постоянного тока представляет собой управляемое выпрямительное устройство, преобразующее в общем случае двухфазную систему переменных (синусоидальных) напряжения в регулируемое по величине постоянное выходное напряжение со знакопостоянным (нереверсивный преобразователь) или знакопеременным (реверсивный преобразователь) током нагрузки.

Достоинства этого типа электропривода: -высокое быстродействие, которое ограничивается коммутационной способностью двигателя и механической инерционностью привода;

-мгновенная готовность к работе, широкий диапазон температур и длительный срок службы;

- номинальный КПД преобразователя превышает 92-96%;

-малые весогабаритные показатели; блочная компоновка позволяет сократить требуемые производственные площади, уменьшить капитальные затраты и расходы на установку и эксплуатацию.

В то же время тиристорным электроприводам свойственны недостатки: -пульсации выпрямленного напряжения и тока на выходе тиристорного преобразователя повышают нагрев и ухудшают коммутацию двигателя, что требует установки сглаживающих реакторов;

-при глубоком регулировании напряжения тиристорный преобразователь имеет низкий коэффициент мощности, что требует разработки и установки специальных компенсирующих устройств;

- перегрузочная способность тиристорного преобразователя ниже, чем электромашинного;

-при работе тиристорных преобразователей искажается форма напряжения в сети переменного тока, и возникают помехи.

В настоящее время разработаны различные схемы тиристорных преобразователей и системы регулируемого электропривода на их основе. Промышленностью освоен серийный выпуск комплектных тиристорных электроприводов.

1. Разработка системы «тиристорный преобразователь - двигатель постоянного тока».