Выбор электродвигателя и преобразователя

Задание

 

· В соответствии с индивидуальным заданием выбрать по каталогу электрический двигатель.

·   Рассчитать элементы тиристорного преобразователя (ТП).

·   Составить принципиальную схему силовой цепи системы ТП-Д, определить параметры ее элементов и выбрать жесткие обратные связи.

·   Рассчитать узел отсечки по току (ток отсечки - 1,5 Iн, ток стопорения - 2Iн).

·   Рассчитать и построить статические характеристики разомкнутой и замкнутой систем ТП-Д

·   Составить структурную схему и проверить систему на устойчивость.

Исходные данные

Мощность P,кВт	8
Скорость,n,об/мин	1500
Диапазон регулирования скорости D	13
Статическая ошибка ,%8
Ноинальное нпряжение , В220
Схема преобразователя	3-х ф. нулевая
Номинальный ток якоря ,А43,5
Сопротивление цепи якоря ,Ом0,92

 

Выбор электродвигателя и преобразователя

 

Выбираем электродвигатель серии П52 двигатель постоянного тока. Для электроприводов, работающих с частыми пусками, реверсами, и торможениями, широко применяется реверсивная схема «тиристорный преобразователь-двигатель» (ТП-Д) состоящая из двух встречно-параллельных групп тиристоров, обеспечивающих изменение тока якоря двигателя.

На рисунке 1 изображена принципиальная схема силовой цепи реверсивного электропривода по системе ТП-Д.

 

 

 

Рисунок 1 Принципиальная схема силовой цепи электропривода по системе ТП-Д.

В комплект привода входят: силовой трансформатор ТС, обеспечивающий получение вторичного напряжения, соответствующего номинальному напряжения двигателя; тиристорный преобразователь ТП с тиристорами, управительные дроссели, выпрямитель для питания обмотки возбуждения двигателя ОВД.

Тиристорный преобразователь состоит из двух групп вентилей, включенных по трехфазной нулевой встречно параллельной схеме (встречно по отношению к друг-другу, параллельно якорю двигателя)

 

ά₁+ά₂ =180⁰

где ά₁и ά₂ - углы управления соответственно первой и второй группами вентилей, отсчитываемые от моментов естественного открывания тиристоров.

Регулировочные характеристики системы управления представляют зависимости

 

Е_п =f(U_Ў) и Е_п =f₁(U_Ў)

 

Расчет элементов и параметров ТП при известных номинальных значениях тока Iн и напряжении U двигателя производится в следующем порядке, считая, что

=43,5 А и Ud = Uн =220 В

 

Выбор силового трансформатора производится по расчетным значениям токов, напряжения и типовой мощности трансформатора.

Расчетное значение напряжения вторичной обмотки трансформатора

U2Фрасч =ku · kс · kа· kг · Ud В

 

где ku - расчетный коэффициент, характеризующий соотношение напряжений U2ф / Udо в реальном выпрямителе. Для трехфазной нулевой схемы ku = 0,922.с - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения сети до U = 0,9 Uн

Принимаем kс = 1,05;а - коэффициент запаса, учитывающий неполное открывание вентилей при максимальном управляющем сигнале, принимаем kа = 1,05;г - коэффициент запаса по напряжению учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора и в вентилях, принимаем kг = 1,05

фрасч = 0,922·1,05·1,05·1,05·220 = 234,81 В

 

Расчетное значение тока вторичной обмотки трансформатора

расч = kI · ki · Id А

 

Где kI - коэффициент схемы, характеризующий отношение токов I2ф /Id в идеальном выпрямителе, принимаем kI = 0,578- коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока вентилей от прямоугольной, принимаем ki =1,05

расч = 0,578 · 1,05 · 43,5 = 26,4 А

 

Расчетная типовая мощность трансформатора

 

ST =ks· ku· ka· ki· Ud· Id· 10-3 кВА,

где ks - коэффициент схемы, характеризующий, соотношение мощностей для идеального выпрямителя принимаем ks = 1,45

= 1,45·0,922·1,05·1,05·220·43,5·10-3 = 14,1 кВА

 

Выбираем силовой трансформатор типа Т19

нт =19 кВА > Sрт = 14,1 кВАфн = 260 В > U2фрасч = 234,81 В

 

Основные технические данные трансформатора

·   Потери к.з. Рк.з. =665 Вт

·   Напряжение к.з. Uк =5 %

Выбор тиристоров производится по среднему значению тока через вентиль с учетом увеличения тока двигателя в переходных режимах до (2-2,2) · Iн условий охлаждения и максимального значения обратного напряжения.

Среднее значение тока через тиристор

ср= kз· Iн /kох· mт А

 

Где kз = (2-2,5) - коэффициент запаса по токуох - коэффициент учитывающий интенсивность охлаждения вентиля, при естественном воздушном охлаждении kох = 0,35

электродвигатель преобразователь цепь связь

Idср = 2,5·49,5/0,35·3= 103,57 А

Максимальная величина обратного напряжения

обрм =kзн· kuобр· Idо, В

 

Где kзн = (1,5-1,8) - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное повышение сети напряжения и периодические выбросы напряжения при коммутациях вентилейобр - коэффициент обратного напряжения;обр = 2,25о - напряжение преобразователя при ά = 0 предварительно подсчитывается по формуле

о = kс· ka· kг· Ud = 1,05· 1,05· 1,05· 220 = 254,68 Вобрм =1,5· 2,25· 254,68 = 859,5 В

 

Выбираем тиристоры типа Т-150-10

ном= 150 > Idср ном =1000 В > Uобрм =859,5

 

Расчет индуктивности уравнительных дросселей

Требуемая величина индуктивности УД находится в зависимости от ограничения амплитуды переменной составляющей уравнительного тока до величины (3-5 %) от Iн двигателя, т.е.

 

Где U’п - удвоенное активное значение первой гармоники выпрямленного напряжения, определяемое по соответствующим кривым. При ά =90о,’п = 250 Вчисло фаз выпрямителя, m= 3

ώc - угловая частота сети, ώc = 314 рад/с

 

 

Расчет индуктивности дросселя

Индуктивность дросселя, включаемого последовательно с якорем двигателя, определяется из условия обеспечения непрерывности тока двигателя во всем диапазоне нагрузки от Idмин до Idмин и изменение угла управления от ά = άмин до ά = 900

 

 

Где Uп - действующее значение первой гармоники напряжения. Для трехфазной схемы выпрямления Uп =120 Вмин - минимальный ток преобразователя, принимается равным (3-5)% от номинального значения

 

необх ≤ Lудрасч +hдв+Lтр