Министерствообразования и науки РФ
Федеральноеагентство по образованию
Пермскийгосударственный технический университет
КафедраЭАПУ
КУРСОВАЯРАБОТА
Тема:«Расчет привода ТП-Д с реверсом по цепи возбуждения»
Курс IV, группа ЭАПУ-07-1
Студент Бояршинов М. М.
Преподаватель Седунин А.МПермь 2011
Содержание
Исходные данные
Введение
Обоснование выбора привода
Разработка силовой схемы электропривода
Расчёт и выбор электрооборудования силовойсхемы
Составление и расчет параметров структурнойсхемы модели электропривода
Список использованной литературы
Исходныеданные
1. Типэлектропривода ТП-Д с реверсом поля (возбуждения).
2. САУподчиненного регулирования с обратными связями по току.
3. Двигатель:
П2 Pном = 55кВт
UЯ = 440В
UВ = 110/220В
IЯ = 90А
IВ = 10А
IСТ = 85А
ФН= 0,67Вб
ТЯ= 0,04с
RЯ = 0,035с
Вес колонны G = 10т
4.Функциональная схема системы регулирования электропривода роторного стола.
ZZ1, ZZ2 – сельсинныйкомандоаппарат; ФВ – фазочувствительный выпрямитель; ЗИ – задатчикинтенсивности; РМР – регулятор мощности; УОР – узел ограничения; РЭР –регулятор ЭДС; РТР – регулятор тока; ЯГР – ячейка гальванической развязки; ДЭ –датчик ЭДС; ДТР – датчик тока; ТПЯР – тиристорный преобразователь по токуякоря; ТПВР – тиристорный преобразователь по току якоря; ТПВР – тиристорныйпреобразователь по току возбуждения; РТВ – регулятор тока возбуждения; МР –электродвигатель роторного стола; ДНР – датчик напряжения; КР – контакторротора; ОВМР – обмотка возбуждения электродвигателя роторного стола.
/>
Введение
В настоящее время многие выполняемые работы вразличных отраслях деятельности человека не мыслимы без электропривода.
Современные автоматизированные электроприводыпредставляют собой сложные динамические системы, включающие в себя различныелинейные и нелинейные элементы (двигатели, генераторы, усилители,полупроводниковые и другие элементы), обеспечивающие в своем взаимодействииразнообразные статические и динамические характеристики.
Большинство рабочих машин, агрегатов, технологических линий икомплексов приводится в движение электрическим приводом.
Однакофункции электропривода не ограничиваются только преобразованием энергии — онисущественно шире. Каждая рабочая машина нуждается в управлении, нужно включать ивыключать двигатели, приводящие в движение рабочие органы машины, изменятьскорость и усилие на рабочих органах в соответствии с условиями ведениятехнологического процесса, осуществлять необходимые защиты и блокировки,обеспечивающие безаварийную работу машин.
Втех случаях, когда рабочая машина или технологический комплекс имеет несколькорабочих органов, каждый из которых приводится в движение своим электроприводом,в задачу управления входит согласование движений рабочих органов в соответствиис требованиями технологического процесса.
Вторуюфункцию электропривода можно определить как управление движением исполнительныхорганов рабочей машины, причем это управление может осуществляться вручную сэлементами автоматики или автоматически.
Сочетаниедвух функций электропривода: преобразование электрической энергии вмеханическую и управление параметрами механической энергии (мощность, усилие,крутящий момент, скорость, ускорение, путь и угол перемещения) с цельюрационального выполнения технологического процесса, выполняемого рабочеймашиной, определяет назначение и роль электропривода в машинном производстве.
Не стоить забывать, что важная роль принадлежит электроприводу всоздании энергосберегающих технологий. Многие технологические процессы связаныс большими затратами электрической энергии, однако не всегда эти затраты носятпроизводительный характер. Электропривод- главный потребитель электрической энергии. В развитых странах на долюэлектропривода приходится свыше 60% всей вырабатываемой электроэнергии. электропривод двигатель возбуждение реверс
Целью курсового проектирования является систематизация, расширениеи углубление теоретических знаний студентов. В ходе курсового проектированиястуденты приобретают опыт самостоятельного решения задач проектирования, атакже получают навыки пользования нормативной и справочной литературой.
Обоснованиевыбора привода
Развитиесиловой полупроводниковой техники определило широкое применение статическихтиристорных преобразователей в различных системах электроприводов и, вчастности, в электроприводах рудничных подъемных установок. Свойстваэлектроприводов с тиристорными преобразователями в значительной степени зависятот свойств самих тиристоров — основных силовых элементов.
- Тиристоры характеризуются достаточно высокимидопустимыми напряжениями и токами, сравнительно большими интервалами рабочихтемператур: от минус 60—50 до плюс 100 — 150 0С.
- Тиристоры имеют малое время включения: послеприложения к управляющему электроду кратковременного положительного сигнала оносоставляет 1—4 мкс. Время запирания тиристоров 10—20 мкс. Время восстановленияуправляемости тиристоров после окончания протекания тока составляет 25—35 мкс,что в 10 раз меньше времени восстановления ионных вентилей.
- Тиристоры размещаются в герметичном сварномкорпусе простой конструкции, обладающем высокой механической прочностью,стойкостью к воздействию ударных и вибрационных нагрузок, возможностью работатьпри любом положении в пространстве.
Применениетиристорного электропривода обусловливает целый ряд преимуществ:
1) Благодаря широкой номенклатуре изготовляемыхполупроводниковых элементов упрощается производство ТП и могут быть сокращенызатраты на ТП в связи с постоянно снижающейся стоимостью тиристоров.
2) Экономия меди и черных металлов при изготовлениитиристорного агрегата и трансформатора.
3) Снижение затрат на строительно-монтажные работытиристорного электропривода, для которого не требуются громоздкие фундаменты,мощные грузоподъемные средства и большая площадь помещений (для тиристорногоэлектропривода на 20-40 % меньше, чем для других преобразователей).
4) Снижение эксплуатационных затрат, в основном засчет сокращения расходов на электроэнергию и обслуживание преобразователя.
5) Большая потенциальная надежность по сравнению сэлектроприводом Г—Д за счет меньшего числа электрических машин и применениястатического ТП в виде шкафных или встраиваемых конструкций блочно-модульногоисполнения с хорошей доступностью к элементам для быстрого устранениянеисправностей. Более простое осуществление резервирования и взаимозаменяемостиблоков ТП, больший срок службы ТП при условии применения защитных мероприятий иустройств по ограничению тока, напряжения и других параметров.
Рядотрицательных качеств электропривода ТП—Д обусловлен отрицательными свойствамисамих тиристоров, основные из которых:
— низкая перегрузочная способность по току вследствие малых размеров р-n-перехода;
- относительно небольшая стойкость к импульснымперегрузкам по току в связи с малой теплоемкостью;
- чувствительность к перенапряжениям;
- ограниченные скорости нарастания тока инапряжения;
- большой разброс параметров (ток управления, времявключения, ток утечки в пределах одного класса и группы), что ухудшаетпараллельную работу тиристоров, их поведение в аварийных режимах;
- кумулятивность — накапливание ухудшения состоянияструктуры перехода при повторных перегрузках определенной длительности;
— подверженность при определенных условиях аварийным пробоям.
Разработкасиловой схемы привода
На рисунке 2представлена упрощеннаяпринципиальная схема привода системы ТП-Д с реверсом по возбуждению.
/>
Рис.1 Упрощенная принципиальная схема приводаТП-Д с реверсом по цепи возбуждения.
Обозначения,принятые в схеме:
Тр –трансформатор,В –выключатель,А –автоматический выключатель, НТП – нереверсивный тиристорный преобразователь, РТП – реверсивныйтиристорный преобразователь, СИФУ – система импульсно-фазового управления, АГТ – автомат главноготока, Ш – шунт, ДР – сглаживающийдроссель, Я – якорь машины постоянного тока, ОВ – обмотка возбуждения, РС – разрядное сопротивление, ТГ – тахогенератор.
В основепривода имеется двигатель постоянного тока независимого возбуждения, якорькоторого получает питание от нереверсивного преобразователя. В соответствии сэтим, возникает необходимость установки в цепь якоря сглаживающего дросселя дляснижения пульсаций выпрямленного тока.
Реверспривода осуществляется изменением направления магнитного потока, поэтомуприменяется реверсивный преобразователь в цепи возбуждения. Оба преобразователя– управляемые (якорный – для регулирования скорости привода изменениемнапряжения на якоре; в цепи возбуждения – для реверсирования привода (сиспользованием форсировки) и для ослабления тока возбуждения во время паузы).
ТрансформаторТр предназначен для питания преобразователей, они обеспечивают согласованиепреобразователей с сетью по уровню напряжения и их потенциальную развязку. СИФУпредназначены для управления тиристорными преобразователями.
Автоматглавного тока предназначен для разрыва цепи якоря во время отключения привода изащиты двигателя от перегрузки.
Контрольпараметров привода осуществляется с помощью тахогенератора (контроль скорости)и шунтов (контроль тока якоря и тока возбуждения).
Коммутационныеаппараты В и А предназначены для отключения от сети соответствующих элементовсиловой схемы. Разрядное сопротивление служит для защиты обмотки возбуждения отперенапряжения при коммутации.
Как известноиз всех способов регулирования и изменения направления скорости, использованиереверсивного тиристорного преобразователя (РТП) является одним из самыхсовременных способов создания быстродействующего регулируемого электроприводапостоянного тока. Реверсивным тиристорным преобразователем называетсяпреобразователь, через который ток может протекать в обоих направлениях.Поскольку тиристоры пропускают ток только в одном направлении, то для изменениянаправления тока нагрузки необходимо использовать две группы вентилей, каждаяиз которых проводит ток в своем направлении. Эти группы вентилей чаще всегособираются по трехфазной мостовой или трехфазной нулевой схеме. Трехфазнаянулевая схема отличается простотой, меньшим числом вентилей применяемых всхеме. Трехфазная мостовая схема обладает рядом преимуществ по сравнению стрехфазной нулевой:
1) Выпрямленная ЭДС приодном и том же вторичном напряжении трансформатора в два раза больше;
2) Пульсации выпрямленнойЭДС в два раза больше по частоте и меньше по амплитуде;
3) Вентильные группы могутподключаться к сети без трансформатора;
4) Типовая мощностьтрансформатора меньше.
Перечисленные достоинства обуславливаютпреимущественное применение трехфазной мостовой схемы в системах электропривода(ЭП) мощностью десятки — сотни киловатт. Поскольку мощность ТП, питающегоякорную цепь достаточно велика, то выбираем трехфазную мостовую схему.
Как былоотмечено выше, для получения реверсивного ТП две группы вентилей определеннымобразом соединяют между собой. Различают встречно – параллельное и перекрестноесоединение. При встречно – параллельном соединении применяется простойдвухобмоточный трансформатор меньшей мощности.
Применяютсядва основных метода управления комплектами РТВ: совместное и раздельное. Присовместном управлении импульсы подаются на тиристоры обеих одновременно. Приэтом одна группа работает в выпрямительном режиме с углом регулирования aВ, развивает среднеезначение выпрямленного напряжения UaВ и обеспечиваетпротекание тока через нагрузку. В это же время вторая группа переводится винверторный режим с углом регулирования aИ и среднее значениевыпрямленного напряжения UaИ. При таком управлении в РТВ образуется замкнутыйконтур, по которому может протекать уравнительный ток. Для уменьшения этоготока углы регулирования должны быть в определенном соотношении. Присогласованном управлении соотношение углов устанавливается таким образом, чтобывыполнялось соотношение: />. Эторавенство выполняется при условии />. Приэтом способе управления в уравнительном контуре протекает прерывистый токсреднее значение, которого называют статическим уравнительным током иограничивают до допустимого уравнительными реакторами. Для уменьшенияуравнительного тока применяют несогласованное управление группами тиристоров вРТВ. Необходимо отметить также то, что протекание небольшого уравнительноготока благоприятно сказывается на статических характеристиках ТП. Таким образомпреимущества совместного управления:
1) Отсутствие необходимостив переключениях силовой цепи;
2) Высокое быстродействие припереходе с одного режима в другой и постоянная готовность к этому переходу;
3) Однозначность встатических характеристиках ТП.
В разрабатываемом преобразователе применяетсясовместное управление вентильными группами.
В цепи якоряустановлен сглаживающий дроссель для снижения пульсаций выпрямленного тока.
Трансформаторыпредназначены для питания преобразователей, они обеспечивают согласованиепреобразователей с сетью по уровню напряжения и их потенциальную развязку. СИФУпредназначены для управления тиристорными преобразователями.
Автоматглавного тока предназначен для разрыва цепи якоря во время отключения привода изащиты двигателя от перегрузки.
Контрольпараметров привода осуществляется с помощью тахогенератора (контроль скорости)и шунта (контроль тока якоря).
Коммутационныеаппараты предназначены для отключения от сети соответствующих элементов силовойсхемы. Разрядное сопротивление служит для защиты обмотки возбуждения отперенапряжения при коммутации.
Расчет ивыбор электрооборудованиясиловой схемы
Расчетосновных параметров двигателя
Примем КПДдвигателя равным η=70% и определим сопротивление якорной цепи двигателя:
/>
Номинальнаячастота вращения двигателя:
/>;
Круговаячастота двигателя:
/>;
Номинальныймомент двигателя:
/>;
Максимальныйток двигателя:
/>;
Дополнительныепараметры двигателя
1. Коэффициентпропорциональности между током и моментом:
/>
2.Коэффициент пропорциональности между током возбуждения и магнитным потоком:
/>
3.Сопротивление обмотки возбуждения:
/>
4. Постояннаявремени обмотки возбуждения:
/>
5.Индуктивность обмотки возбуждения:
/>
Силовойпреобразователь в цепи якоря
Силовойпреобразователь выбирается по эффективному току и по максимальномувыпрямленному напряжению.
/>
/>
/>
/> - эффективная мощностьдвигателя
/> - номинальная частотавращения двигателя
К –допустимая кратность перегрузки двигателя (К=2,25)
Км — коэффициент пропорциональности между током и моментом двигателя
Кз –коэффициент запаса (Кз=1,1)
/> - падение напряжения натиристорах (/>)
/>
/>
/>
С учетомноминального напряжения электродвигателя принимаем тиристорный преобразовательТП4-320/460Р-2-2УХЛ4.
Структураусловного обозначения : Т — тиристорный; П — принудительное воздушное охлаждение; 4- перегрузка 2,25 Iном длительностью 10 с; 320 — номинальный выходной ток (63,100, 160, 200, 320, 500 А);
460 — номинальное выходное напряжение (230, 460 В); Р — через токоограничивающийреактор; 2 — напряжение питающей сети (1 — 220В, 2 — 380В, 3 — 400В, 4 — 415В,5 — 440В); 2 — конструктивное исполнение агрегата — защищенное (в шкафу), для незащищенногоисполнения номер не ставится* Х4 — климатическое исполнение и категорияразмещения по ГОСТ 15150-69 (УХЛ4 и О4).
Техническиехарактеристики: Напряжение, В: 380 Частота, Гц: 50 Выходные параметры: Номинальныйток, А: 320 Максимальный ток, А: 720 Номинальное выпрямленное напряжение, В:460 Номинальная мощность, кВт: 147,2
Агрегатытиристорные серии ТП, ТПР предназначены для питания якорных цепей электродвигателейпостоянного тока в электроприводах станкостроительной и других отраслейпромышленности.
Выборсилового трансформатора
Трансформаторвыбирается по значениям мощности, тока и напряжения вторичной обмоткитрансформатора.
Действующеезначение фазного тока вторичной обмотки трансформатора:
/>;
Найдеммаксимально выпрямленное напряжение (оно же ЭДС условного холостого ходапреобразователя ):
/> ,
где: kз.н ≡ 1,1 — коэффициент запаса напряжения;
DU – падение напряжения на тиристорах;
U– напряжение спрямления ВАХтиристоров ( их количество равно 6, но одновременно в работе находится 2);
DUк- коммутационное падение напряжения на тиристорахпри номинальной нагрузке.
Тогда получим:
/>
где /> - классификационное падениенапряжения на тиристоре при номинальном токе Uкл=(1...1,8)=1,5
Тогда найдемдействующее значение вторичного линейного напряжения:
/>;
Типоваямощность трансформатора:
/>;
По даннымсайта www.cztt.ru выбираем силовой трансформатор типа ТЛС-63.
Техническиеданные трансформатора ТЛС-63Мощность, кВА /> /> /> /> 63 Номинальная частота, Гц /> /> /> /> 50 Напряжение ВН, кВ /> /> /> /> 10 Напряжение НН, В /> /> /> /> 400 Напряжение кор. замыкания, % /> /> /> /> 2,1 Потери кор. замыкания, Вт /> /> /> /> 800 Ток холостого хода, % /> /> /> /> 1,5 Потери холостого хода, Вт /> /> /> /> 330 Масса, кг /> /> /> /> 450
Пересчитаеммаксимально выпрямленное напряжение преобразователя:
/>
Параметрытрансформатора, приведенные к вторичной обмотке:
Активноесопротивление:
/>
Потерикороткого замыкания:
/>
Коэффициенттрансформации трансформатора:
/>
Номинальныйток первичной обмотки:
/>
Индуктивноесопротивление:
/>
/> - напряжение короткогозамыкания
/>
Индуктивность:
/>.
Выборсглаживающего дросселя
При выборедросселя необходимо понимать, что увеличение его индуктивности ведет, с однойстороны, к улучшению сглаживания выпрямленного тока. С другой, это ухудшаетбыстродействие привода, снижает скорость нарастания тока привода. Такимобразом, выбор сглаживающего реактора осуществляется исходя из ограничениядопустимого уровня пульсаций тока якоря двигателя (2-8%) и ограничения зоныпрерывистых токов. Скорость нарастания тока якоря при этом, как правило,отвечает требованиям привода по быстродействию.
Найдёмамплитудное значение основной гармоники выпрямленного напряжения:
/>,
где уголотпирания тиристоров, соответствующий номинальному выпрямленному напряжению надвигателе:
/>,
р — пульсность силовойсхемы преобразователя,
k — кратность основнойгармоники к числу пульсаций. Обычно принимается 5-6.
Тогда найдем />:
/>
Рассчитаемполную индуктивность цепи выпрямленного тока якорного преобразователя(включающая и индуктивность сглаживающего реактора), обеспечивающая требуемыйкоэффициент пульсаций тока двигателя:
/>
где:
р(0)%-действующее значение основной гармоники тока, равной 2 — 15 % номинального токав зависимости от мощности, диапазона регулирования частоты вращения двигателяи допустимого снижения зоны темной коммутации. Ввиду того, что это значение дляданного конкретного двигателя не дано, то примем p(0)% = 2%.
Тогда найдем />:
/>
Найдемвеличину индуктивности якорной цепи привода без учета сглаживающего реактора:
где:
/>
а— коэффициентсхемы, равный 1 для нулевых, 2 для одномостовой;
U2ф- действующее значениефазного напряжения вторичной обмотки трансформатора ;
U’к%— индуктивнаясоставляющая напряжения К.З. трансформатора.
I2н— действующее номинальноезначение вторичного тока трансформатора;
f- частота тока вторичнойобмотки трансформатора.
Индуктивностьсглаживающего реактора:
/>;
Ввиду того,что получившееся значение индуктивности является отрицательным, то по уровнюпульсации привод не нуждается в сглаживающем дросселе.
Ограничениезоны прерывистых токов вызвано ухудшением статических и динамическиххарактеристик привода при работе в этом режиме. Расчет индуктивности реакторапо этому условию проводят, исходя из принятого значения граничного тока.Индуктивность якорной цепи с учетом реактора рассчитывается для трехфазноймостовой схемы по формуле:
/>
где:
U2л, U2ф — соответственно линейное и фазное действующие значения напряжениявторичной обмотки трансформатора;
Iд.гр — граничное (начально — непрерывное) значение выпрямленного тока, принимается равным 10% от Id.н;
a -угол отпирания тиристоров, соответствующий граничному току привода, принимаетсяравным 90 эл.град.
Индуктивностьсглаживающего реактора:
/>;
По даннымсайта www.transformator-prb.ru выбираем однофазный сухой сглаживающий реактор CРОС-400/0,5УХЛ4
Техническаяхарактеристика:
Индуктивность,мГн: 0,3
Номинальныйвыпрямленный ток, А: 200
Масса, кг:505
Автоматглавного тока
Условиявыбора:
/>
По даннымсайта www.texenergo.ru выбираем выключатель типа ВА 69-35
Характеристика:Наименование ВА 6935 Номинальный ток (уставка теплового расцепителя), In, А 180 Максимальный номинальный ток Inm, A 250 Номинальное рабочее напряжение, Ue, В 660 Номинальное напряжение изоляции, Ui, В 750 Уставка электромагнитного расцепителя, In регулируемая от 5 до 10 Расцепитель тепловой и электромагнитный Номинальная рабочая наибольшая отключающая способность Ics, кА 25 Номинальная предельная наибольшая отключающая способность Icu, при 220В, кА 25 Номинальная предельная наибольшая отключающая способность Icu, при 690В, кА 25 Механическая износостойкость циклов, В-О, не менее 7000 Электрическая износостойкость циклов, В-О, не менее 1000 Исполнение стационарное Присоединение внешних проводников переднее Вид привода ручной Климатическое исполнение УХЛ 3
Тиристорныйвозбудитель
Выбираемреверсивный преобразователь по мощности возбуждения:
/>
/> - коэффициент запаса
/> - мощность возбуждения
/>
по токувозбуждения:/>
и повыпрямленному напряжению с учетом форсировки:
/>
Исходя изэтих условий выбираем возбудитель ТЕР4-63/230Н-1-2УХЛ4
Т –тиристорный
Е –естественное воздушное охлаждение
Р –реверсивный
4 –допускается 2,25-кратная перегрузка по току в течение 10 с
Н –непосредственное подключение к сетиПараметры тиристорного возбудителя Напряжение сети 380 В Частота сети 50 Гц Номинальный выпрямленный ток
/> Номинальное выпрямленное напряжение
/> Номинальная мощность
/> Схема выпрямления 3-х фазная мостовая Число пульсаций 6 Тип СИФУ Цифровая одноканальная Управление тиристорными группами раздельное
Получаемкоэффициент форсировки:
/>
Разрядноесопротивление в цепи возбуждения
Значениесопротивления:/>
Датчикитока
Шунты в цепиякоря и цепи возбуждения выбираем по номинальному току:
1. Дляцепи якоря: />
2. Дляцепи возбуждения: />
По даннымсайта www.etaloros.ru в цепь якоря выбираем шунт 75-ШСМ на 100А, а в цепь возбужденияшунт 75-ШС на 20А
75 – падениенапряжения при номинальном токе, мВ
Определимсопротивление шунтов: />
В цепи якоря:/>
В цепивозбуждения: />
Датчики токареализуем по следующей схеме:
/>
Рис 3. Схемареализации датчиков тока
Коэффициентпередачи датчика тока выбираем из условия его работы на линейной частихарактеристики (выходное напряжение менее 15 В – для УБСР-АИ) при максимальныхзначениях тока.
Датчик токаякоря
Максимальныйрабочий ток двигателя: /> Напряжение на шунте при100 А – 75 мВ будет соответствовать выходному напряжению датчика тока 10 В. Определим коэффициентусиления датчика тока:
/>,
чтосоответствует /> Определимсквозной коэффициент обратной связи по току якоря:
/>
Определимзначения выходного напряжения датчика тока при номинальном и максимальном токедвигателя:Ток двигателя Значение тока Выходное напряжение датчика тока Номинальный 90 А 9 В Максимальный рабочий 225 А 22,5 В
Датчик токавозбуждения
Номинальныйток возбуждения двигателя:
/>
Напряжение нашунте при 20 А – 75 мВ будет соответствовать выходному напряжению датчика тока5 В.
Определимкоэффициент усиления датчика тока:
/>,
чтосоответствует />
Определимсквозной коэффициент обратной связи по току якоря:
/>
Определимзначение выходного напряжения датчика тока при номинальном токе возбуждения:Ток возбуждения Значение тока Выходное напряжение датчика тока Номинальный 10 А 2,5 В
Датчикскорости
Тахогенераторвыбираем по условию:
/>
По даннымсайта www.motor-remont.ru датчик скорости реализуемс помощью тахогенератора ПТ-22 (претенциозный тахогенератор), впрессовываемогов вал двигателя.Параметры тахогенератора Номинальная частота вращения
/> Номинальный ток
/> Номинальное напряжение
/> Ток возбуждения
/> Сопротивление якорной цепи
/> Сопротивление обмотки возбуждения
/> Масса
/>
Датчикскорости реализуем по следующей схеме:
/>
Рис 4. Схемареализации датчика скорости
Определимзначение напряжения тахогенератора при номинальной частоте вращения двигателя:
/>
Допустим, длязаведения обратной связи по току при данной частоте вращения мы должны иметьвыходное напряжение датчика скорости примерно равное 10 В. Для этогоиспользуется делитель напряжения. При определении сопротивления делителя должнобыть учтено следующее:
1) Падениенапряжения на /> при номинальнойскорости должно быть />
2) Суммарное сопротивлениеделителей:
/>
4) Составляющие делителярассчитывают последовательно, используя выражения:
/> />
Определимзначение выходного напряжения датчика скорости и тока в цепи тахогенератора приноминальной скорости вращения двигателя:Частота вращения Значение тока в цепи тахогенератора Выходное напряжение датчика скорости 600 об/мин
/>
/>
Определимпередаточный коэффициент датчика скорости:
/>
Высоковольтныйвыключатель
Высоковольтныйвыключатель выбираем по номинальному току и по номинальному напряжению, приэтом должно выполняться условие
/>
По этимпараметрам выбираем выключатель ВВ/TEL-10-5/100
ВВ –выключатель вакуумный; TEL – фирменная марка предприятия (Таврида Электрик); 10 – номинальноенапряжение, кВ; 5– номинальный ток отключения, кА; 100 – номинальный ток, А
ПараметрывыключателяНаименование параметра, характеристики Нормируемое значение Номинальное напряжение, кВ 10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ 12 Номинальный ток, А 100 Номинальный ток отключения, кА 5 Ток термической стойкости (3 с), кА 12,5
Сквозной ток короткого замыкания, кА
А) наибольший пик
Б) периодическая составляющая
32
12,5 Нормированное процентное содержание апериодической составляющей, % 40
Ресурс по коммутационной стойкости:
А) при номинальном токе отключения, «О»
Б) при номинальном токе отключения, «ВО»
В) при номинальном токе, «ВО»
100
100
50000 Механический ресурс циклов «ВО» 50000
Полное время отключения, мс
— при использовании ВР-02А и ВU-05А, не более
— при использовании БУ-12А, не более
95
55 Время протекания тока КЗ, не менее 120 Разновременность замыкания и размыкания контактов, мс, не более 4 Номинальное напряжение электромагнитов привода (постоянный ток), В 220
Масса коммутационного модуля, кг, не более
А) с межполюсным расстоянием 200 мм
Б) с межполюсным расстоянием 250 мм
35
37
Автоматическийвыключатель дляподключения возбудителя к сети 0.4 кВ
Выключательвыбираем по номинальному току и по номинальному напряжению, при этом должновыполняться условие
/>
По этимпараметрам выбираем выключатель А 3710Б производства ЗАО «Контактор»,обладающий следующими параметрамиПараметры автоматического выключателя Номинальный ток 160 А Номинальное напряжение 660 В Число полюсов 3 Ток уставки 250…600 А Предельный ток отключения 32 кА Время отключения 0.03 с
Составлениеи расчет параметров структурной схемы модели привода
Расчетсистемы регулирования следует начинать с синтеза контура тока, при этом так женеобходимо учитывать внутреннюю обратную связь по ЭДС двигателя, иначе припостроении разомкнутой системы управления, модель не будет соответствоватьдействительности, привод за счет интегрирующих звеньев будет уходить в разнос.
На рис. 5показана структурная схема привода ТП-Д с РВ и системой подчиненногорегулирования.
/>
Рис.5Структурная схема привода ТП-Д с РВ и системой подчиненного регулирования.
Расчетконтура регулирования тока возбуждения
Постояннуювремени фильтра, установленного на входе датчика тока возбуждения рассчитываютдля заданных К=5 и m=6:
/>
Эквивалентная постоянная времени контура цепи возбуждения:
/>
С учетом рассчитанного ТВ и принятого RФ=100 Ом,величина емкости Т-образного фильтра:
/>
На рисунке 5 представлена структурная схема контура регулированиятока возбуждения.
/>
Рис. 6Структурная схема и реализация контура регулирования тока возбуждения
Передаточныйкоэффициент обратной связи контура:
/>
Статическая ошибка контура IВ:
/>
Требуемый коэффициент датчика IB, который подключен к шунту 75-ШС(Iш.ном=20А, Uш.ном=2,5В) составляет:
/>
Для заданного RT9, а так же с учетом RЭ сопротивлениеобратной связи регулятора тока возбуждения:
/>
Расчетконтура регулирования тока якорной цепи
На входедатчика тока включен фильтр, постоянная времени которого для заданных m=12 и К=5 рассчитываются:
/>
Для заданного RФ=100 Ом, величина емкости Т-образногофильтра:
/>
/>
Рис. 7Структурная схема и реализация контура регулирования якорной цепи
Эквивалентную некомпенсационную постоянную времени контура токавычисляют по формуле:
/>
Передаточный коэффициент обратной связи контура тока:
/>
Параметры элементов схемы регулятора тока рассчитываютпоследовательно при заданной емкости Ст1=2мкФ:
/>
КТВ – коэффициент усиления тиристорного выпрямителя
/>
/>
По значению /> по формулерассчитывают постоянную времени интегратора:
/>
а затем коэффициент усиления нелинейного элемента в линейной зоне:
/>
Реализацияпостоянной времени Т1 на шунтирующем усилителе «И»осуществляется по заданному значению СОС=3мкФ и рассчитанному наосновании этого RТ3:
/>
Для заданного R1=10 кОм по формуле определяют RОС:
/>
Соответствие сигналов UЗ и Uд.т достигается при условии равенства сопротивлений R1 = R2.
Расчет контура регулирования скорости
/>
Рис. 8Упрощенная структурная схема и реализация контура регулирования скорости
Длярасчетного значения частоты полюсных пульсаций тахогенератора ПТ-22(р=2; nТГ.ном=800об/мин; UТГ.ном=230В; IТГ.ном=0,2А)
/>
и уменьшения их уровня в К=3 раз значения постоянной времени фильтрапо формуле:
/>
Определимэквивалентную постоянную времени контура скорости:
/>
Коэффициент обратной связи по скорости рассчитывают по выражению:
/>
Суммарное сопротивление делителей:
/>
Составляющие делителя рассчитывают последовательно, используявыражения:
/>
/>
Мощность сопротивления делителя:
/>
Расчет параметров фильтра Rc1, Rc2 и Cc1 сводится к определению значенияодного из них при заданном другом, если Rc1= Rc2=100 Ом, то
/>
Передаточный коэффициент пропорциональной части РС:
/>
На основании выбираемого аС рассчитывают постояннуювремени интегральной части РС по формуле:
/>
А затем при заданном СОС=2мкФ, значение выходныхсопротивлений регулятора скорости по формуле:
/>
и сопротивление обратной связи:
/>
Параметры схемы фильтра, устанавливаемого на входе РС, рассчитываютпо значению его постоянной времени: />
Тогда сучетом RТ5 значение емкости СФ:
/>
Списокиспользуемой литературы
1. ДинкельА.Д., Католиков В.Е., Седунин А.М. Тиристорный электропривод рудничногоподъема. – М.: Недра, 1977.
2. ДинкельА.Д. Автоматизированный электропривод постоянного тока. – Пермь: Изд-во ПГТУ,2007.
3. Справочникпо высоковольтному оборудованию
4. Буклет«Вакуумные выключатели серии ВВ/TEL». Таврида Электрик
5. http://www.transformator-prb.ru
6. www.texenergo.ru
7. www.etaloros.ru
8. www.motor-remont.ru