Расчет и выбор элементов автоматизированного электропривода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Выбор электродвигателя и расчет электромеханических характеристик

3. Расчет и выбор элементов силовой схемы

3.1 Расчет мощности и выбор силового трансформатора и вентилей преобразователя

3.2 Расчет индуктивности уравнительных и сглаживающих реакторов

3.3 Определение параметров привода и построение

Заключение

Список литературы

Введение

Основными функциональными задачами современного автоматизированного электропривода (АЭП) являются:

- Управление процессами пуска, торможения, реверса (функции управления). Эту функцию могут выполнять разомкнутые системы АЭП. В процессе управления осуществляется грубый контроль за током. Жесткость механических характеристик хуже естественных. К настоящему моменту это самая распространенная группа АЭП.

- Стабилизация заданной величины (ток, скорость, положение, мощность и т.д.) (функция стабилизации). Эту функцию может выполнить только замкнутая система АЭП. Основная регулируемая величина - та, по которой замыкается главная обратная связь.

- Слежение за вводимыми в систему изменяющимися входными сигналами (функция слежения). Эта задача может быть выполнена только в замкнутых системах. Современная следящая система, как правило, трехконтурная.

- Выбор целесообразных режимов работы АЭП (функция адаптации). Задача может быть выполнена в замкнутых системах.

Кроме основных функций, система АЭП выполняет еще и дополнительные:

- защита электродвигателя и оборудования от коротких замыканий, перегрузок по току, напряжению и т.д.;

- блокировка, которая обеспечивает определенную последовательность операций и исключающая аварийные режимы;

- сигнализация.

Все расчеты и диаграммы выполнены с помощью программы Mathcad 14.

1. Исходные данные

Мощность, P = 6 кВт;

Скорость, n = 3000 об/мин;

Диапазон регулирования скорости, D = 15;

Статическая ошибка, = 6%;

Схема преобразователя 3-х ф. нулевая

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Трёхфазная нулевая схема

- К_u - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий допускаемое по ПУЭ снижение напряжения сети, К_u=1,05;

- К - коэффициент запаса, учитывающий неполное открытие вентиля при максимальном управляющем сигнале (для нереверсивных преобразователей принимают К=1, для реверсивных К=1,2);

- К_R - коэффициент, учитывающий падение напряжения при нагрузке в вентилях и обмотках трансформатора, а также наличие угла коммутации (можно принимать К_R=1,05).

- K_i - коэффициент, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной (по опытным данным K_i=1,05…1,1);

- K_T2 - коэффициент, представляющий собой отношение действующего значения соответствующего фазного тока к выпрямленному току, K_T2=0,577;

- K_T1 =0,817;

- K_{u макс} =2,09;

- K_М =1,345;

- К_Н- коэффициент схемы (в нашем случае К_Н=0,854);

2. Выбор электродвигателя и расчет электромеханических характеристик

электродвигатель трансформатор преобразователь реактор

Выбор электродвигателя постоянного тока производится по каталогу в соответствии с заданием. В нашем случае выбираем двигатель П-62.

7. Определим номинальную частоту вращения двигателя (рад/с)

(1)

Для получения при номинальной нагрузке минимально заданной скорости

(2)

2. Определим номинальный момент двигателя ()

(3)

3. Определим сопротивление якоря (Ом)

(4)

4. Определяем параметр ()

(5)

5. Определяем скорость идеального ХХ

(6)

(7)

Характеристика строится по точкам номинальной нагрузки , и режима холостого хода с координатами

, (8)

6. Строим электромеханическую характеристику по точкам:

Для построения естественной электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения по уравнению

(9)

достаточно знать координаты двух ее точек: номинального режима с координатами , и режима холостого хода с координатами , .

ХХ: w=w0, I=0

НОМ: w=wn, I=In



Рисунок 2 - Электромеханические характеристики двигателя

3. Расчет и выбор элементов силовой схемы

3.1 Расчет мощности и выбор силового трансформатора и вентилей преобразователя

Подводимое к схеме выпрямления напряжение

Расчетное действующее значение тока во вторичной обмотке определяется исходя из величины номинального тока двигателя I_dн по формуле:

(10)

При индуктивно-активной нагрузке или при работе на встречную ЭДС этими значениями можно пользоваться как приближенными.

Расчет типовой мощности трансформатора производится с учетом нагрева первичной и вторичной обмоток трансформатора при помощи коэффициента K_M. Таким образом, типовая мощность трансформатора для преобразователя, питающего якорь двигателя, может быть рассчитана по формуле

Трансформатор выбирается по типовой мощности и необходимому вторичному напряжению и проверяется по нагреву первичным током

I₁=K_iK_T1I_d= А

с учетом коэффициента трансформации.

Выбираем трансформатор ТТ-14

Для выбранного трансформатора активное и индуктивное сопротивления обмоток на фазу определяются, как

Ом(11)

Ом(12)

Выбор вентилей силовой схемы производится по среднему значению тока через вентиль (с учетом условий охлаждения) и максимальному мгновенному значению напряжения, прикладываемому к вентилю.

3.2 Расчет индуктивности уравнительных и сглаживающих реакторов (дросселей)

Сглаживающие реакторы выполняют две функции: ограничивают пульсации тока в якорной цепи и обеспечивают работу в зоне непрырывных токов.

Величина относительных пульсаций I^*_e принимается не более 0,02 и рассчитывается как

(13)

где - относительная величина ЭДС пульсаций;

I_ном - номинальный ток;

L_др,L_я,L_Т - индуктивность сглаживающего реактора (катодного дросселя), якоря двигателя и трансформатора;

fm - угловая частота пульсаций;

f - частота сети;

m - число фаз (для трехфазной нулевой схемы m =3).

На основании специальных расчетов получены кривые зависимости от угла открывания и числа фаз. Величина берется для максимального угла открывания _макс, соответствующего минимальной скорости двигателя. Приводы, рассматриваемые в данном проекте, предназначены для частых пусков и торможений и поэтому примем =0,24 для мостовой и =0,52 для нулевой схем выпрямления.

Из выражения (13) получим общую индуктивность цепи

=Гн (14)

а по ней - искомое значение L_др. При наличии уравнительных реакторов, их индуктивность добавляется в левую часть формулы (14).

Индуктивность трансформатора определяется, как

Гн(15)

а индуктивность якорной цепи двигателя по эмпирической формуле

Гн(16)

где коэффициент C_x=0,5 для некомпенсированных машин

Номинальный ток реактора должен быть не менее номинального тока двигателя.

Гн

3.3 Определение параметров привода и построение электромеханических характеристик

Эквивалентное внутреннее сопротивление преобразователя

Ом(17)

где n=1

Rдт?0,05 для современных тиристоров.

Для мостовых схем R_Т вдвое больше (сопротивление двух фазных обмоток). Значение коммутационного сопротивления

(18)

где m - число фаз.

Величина т указывает число последовательного соединенных тиристоров (для мостовых схем удвоенное).

Электромагнитная постоянная времени якорной цепи равна

c (19)

где эквивалентное сопротивление якорной цепи R_э

Ом (20)

Далее производится расчет статических электромеханических характеристик привода в разомкнутой системе. ЭДС преобразователя при номинальной скорости и номинальной нагрузке

В(21,а)

Статическая характеристика строится при изменении тока по формуле

(22,а)

ЭДС преобразователя при минимальной скорости и номинальной нагрузке

В (21,б)

Статическая характеристика для минимальной скорости строится при изменении тока по формуле

 (22,б)

Верхняя и нижняя статические характеристики строятся по формулам (22,а), (22,б) и приводятся на одном графике.

Рисунок 4 - Статическая характеристика

Заключение

В результате выполнения расчетно-графической работы мною были ознакомлены методы расчета и выбора элементов автоматизированного электропривода, анализа и синтеза систем автоматического управления приводами, навыками использования прикладных программ по моделированию и расчету электромеханических и силовых устройств различных типов на ЭВМ.

Список литературы

1. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода.-СПб.: Энергоатомиздат, 2000.- 496с.

2. Ключев В.И. Теория электропривода. - М.: Энергоатомиздат, 1985.-360с.

3. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод. - М.: Энерго-атомиздат,1985. - 416 с.

4.Башарин А.В., Постников Ю.В. Примеры расчета автоматизированного электропривода на ЭВМ. - Л.: Энергоатомиздат, 1990.-512с.

Размещено на Allbest.ru