Розробка малопотужного тиристорного електроприводу

Рисунок 4.5 - Блок вводу електропривода

Блок вводу складається з чотирьох швидкодіючих запобіжниківF1,F2,

F3,F4 і реактора L1. Запобіжники призначені для захисту від коротких замикань:

F1,F2в якірному ланцюзі;

FЗ, F4 - в ланцюзі обмотки збудження електродвигуна.

Реактор L1 призначений для виключення нелінійних спотворень мережі і взаємного впливу електроприводів при роботі від загальної мережі. Крім того, вт обмежує комутаційний с грум через вентилі керованого тиристорного випрямляча і знижує di/dt. що збільшує надійність напівпровідникових приладів.

4.6 Вузол блоку живлення (БЖ)

Схема електрична принципова вузла представлений на рис. 4.6

Рисунок 4.6 - Схема блоку живлення

Джерело живлення (ДЖ) призначене, для живлення ланцюгів управління і задатчики частоти обертання. Всі випрямлячі зібрані по двонапівперіодні схемі на трансформаторі з середньою крапкою.

У ДЖ є:

а) два стабілізовані джерела:

+ 15 В, зібраний на одній напівобмотці трансформатора Т1, діодах VDI2, VDIЗ, мосту VDI.I, конденсаторі С2, резистори R4 і стабілітроні VD4;

-15 В, зібраний на іншій напівобмотці трансформатора Т1. Діодах VDI.I, VD1.4, мосту VDL конденсаторі С4; резисторі R5 і стабілітрон! VD5;

б) одне стабілізоване джерело +10 В, зібраний на резистор - R1O і стабілітроні VD10 і елементах джерела +15 В;

в) одне не стабілізоване джерело +15 В, зібраний на напівобмотках трансформатора ТІ, діодах VD2, VD3 і конденсаторі СЗ;

г) одне джерело синхронізуючої напруги, зібране на двох напівобмотках трансформатора ТІ, конденсаторі СІ, резисторі R3, мосту VD6... VD9 і резисторах R11.. .R13.

5. Розрахунок вузлів та вибір елементної бази

5.1 Розрахунок керованого тиристорного випрямляча

5.1.1 Схема керованого тиристорного випрямляча

Рисунок 5.1 Керований тиристорний випрямляч

Керований тиристорний випрямляч призначеній для перетворення змінної напруги в регульовану випрямлену напруг і є однофазним мостом,виконаним на діодних модулях V25. V26 і симетричному тиристорі V27, включеному на вході моста в одну з фаз. Управління V27 здійснюється через імпульсний трансформатор Т2 імпульсами негативної полярності. Переходу V27, що паралельно управляє, включені елементи RІ5, С24, які пригашені для усунення можливих перешкод по каналу управління. Захист елементів V27, V25, V26 від перенапружень виконується варисторами R54, R55. У даній схемі тиристор V27 працює як "ключ" змінної напруги, які потім випрямляється мостом і подається на якір електродвигуна.

5.1.2 Вихідні дані

Навантаження =30B; струм =0.1A ; напруг а мережі = 220B; частота мережі = 50Гц; = 0.1%

Визначити:

1- Розрахувати і підібрати тип діодів для випрямляючого моста;

2- підібрати по параметрам резистор, конденсатор і симетричний тиристор VD27,

Для вибору типу діодів визначаємо зворотну напругу:

(5.9)

Середній струм :

(5.10)

Вибираємо діоди [ 20 ] типу КД521Б з = 100 мА, 60 В, = 2 Ом.

Вибираємо конденсатор С24 типу К73-17-250В-1,0 мкф±10%, резистор R53 типу С2-23-0,125-100 Ом±10%.

Вибираємо тиристор типу ТС122-25із =100…1200B

5.2 Розрахунок параметричного одно каскадного стабілізатора напруги на + 10В

5.2.1 Схема стабілізатора напруги +10В

Рисунок 5.2 Стабілізатор напруги +10 В

5.2.2 Вхідні дані:

Визначити:

- опір резистора R10;

- струми, які протікають через стабілітрон;

- коефіцієнт стабілізації напруги;

- вихідний опір стабілітрона.

Вибираємо стабілітрон типу КС522А1 в якого номінальна напруга стабілізації , номінальний і максимальний струм стабілізації ; , динамічний опір

Задаємося в межах 1,4-2. Приймаємо за розрахунок =1.6. при цьому вхідна напруга .

Опор резистора:

(5.4)

Приймаємо , тоді:

.

Струми якы протікають через стабілітрон:

, (5.5)

Де

Коефіцієнт стабілізації напруги:



Коефіцієнт стабілізації напруги:

Вихідний опір стабілізатора:

5.3 Розрахунок джерела синхронізуючої напруги

Розрахунок джерела синхронізуючої напруги, яке зібране на двох напівобмотках трансформатора Т1, конденсаторі С1, резисторі R3, мосту VD6…VD9 і резисторах R11...R13.

5.3.1 схема джерела синхронізуючої напруги

Рисунок 5.3схема джерела синхронізуючої напруги

Вихідні дані:

Напруга навантаження =10В; струм =0.1оМ; напруга мережі = 220В; частота мережі=50Гц; = 0.1%

Визначити:

- розрахувати і підібрати тип діодів для випрямляючого моста;

- підібрати по параметрам резистори і конденсатори

Для вибору типу діодів визначаємо зворотну напругу:

B (5.7)

де

Середній струм

. (5.8)

Вибираємо діоди [ 20] типу КД522Б з Іср = 100 мА, Uзв =60 В, Rі = 2 Ом.

Вибираємо конденсатор С1 типу К73-17-250В-0,1 мкф±10%; резистор R11 типу С2-23-0,125-1,5 кОм±10%; резистор R11 типу С2-23-0,125-10 кОм±10%; резистор R13 типу С2-23-0,125-100 кОм±10%[ 20] .

Розрахунок параметричного однокаскадного стабілізатора напруги на +15 В

5.4 Схема стабілізатора напруги +15 В

Малюнок 5.4Схема стабілізатора напруги + 15 В

Вихідні дані:

Визначити:

- опір резистора;

- струми, які протікають через стабілітрон;

- коефіцієнт стабілізації напруги;

- вихідний опір стабілізатора.

Розрахунок проводимо згідно методики приведеної у [19].

Вибираємо стабілітрон типу КС522А1 в якого номінальна напруга стабілізації Uст = 22В номінальний і максимальний струм стабілізації Іст.н = 5мА; Іст.мах=37мА, динамічний опір Rд= 25Ом .

Задаємося пст в межах 1,4-2. Приймаємо для розрахунку =1,6. При цьому вхідна напруга .

Опір резистора:

Приймаємо Іст = 8мА, тоді

Струми які протікають через стабілітрон:



. (5.2)

Де:

Де:

Коефіцієнт стабілізації напруги:

Вихідний опір стабілізатора

5.5 Розрахунок трансформатора Т1

Вихідні данні: напруга мережі живлення Uж= 220 В; напруга вторинної

обмотки трансформатора Uвих= 18 В; напруга навантаження Uно=10 В; струм Io= 0,5 А

5.5.1 Для вибору типа діодів визначаємо зворотну напругу

Для вибору типа діодів визначаємо зворотну напругу:

,

де

Вибираємо діоди типу

КД522Б з

5.5.2 Визначаємо опір трансформатора:

Напруга на вторинній обмотці трансформатора:

Струми:

Обраховуємо габаритну потужність трансформатора, яка для двохнапівперіодної схеми визначається виразом:

.

Визначивши габаритну потужність трансформатора, знаходимо додаток площі перерізу осердя трансформатора на площу вікна осердя.

З раніше отриманих розрахунків маємо змогу визначитися з вибором провідну. Вибираємо для нашого прикладу провід [6, с. 79] марки ПЕЛ. При цьому отримуємо:

З табл. 6, в якій приведені основні дані типових Ш-подібних пластин, по значенню вибираємо для осердя трансформатора пластини типу УШ22 з , шириною середнього стержня осердя а = 2,2 см, висотою вікна h= 3,9 см і шириною вікна b= 1.4 см. При цьому отримуємо наступне значення:

Необхідна товщина пакета пластин обраховується за наступною формулою:

Визначаємо число витків і товщину провідника первинної і вторинної обмоток трансформатора:

6. Опис конструкції та роботи зі стендом

6.1 Розміщення і монтаж стенду

Корпус стенда виготовлений з вініпласту товщиною 6 мм, у якому розміщенні блок керування, блок вводу, реактор і задатчик частоти. Передня панель виготовлена із прозорого органічного скла товщиною 4мм яка прикручується гвинтами до корпуса. На передній панелі розміщенні кнопки керування «ПУСК», «СТОП», «РЕВЕРС», потенціометра за датчика швидкості та клеми під єднання електровимірювальних приладів.

При роботі зі стендом необхідно провести зовнішній огляд, звернувши увагу на електричні з'єднання. Перевірити справність після транспортування. Витримати при температурі виробничого приміщення не меншого 6 годин.

Щоб уникнути виходу з ладу блоку управління перед підключенням електродвигуна перевірити опір ізоляції обмоток електродвигуна за допомогою мегомметра. Опір обмоток щодо корпусу повинен бути неменшого 3 мОм.

Обмотку збудження електродвигуна рекомендується приєднувати до блоку керування через реле.

Підключення електроприводу згідно схемі електричних з'єднань проводити проводами перетином не менше: 0,25 при струмі до 4 А.

Для підключення електроприводу до мережі живлення рекомендується застосовувати ввідний комутаційний апарат.

Щоб уникнути дії радіозавад, провід від задатчика частоти обертання і тахогенератора вести окремо від силових проводів скрученими або екранованими дротами.

6.2 Підготовка електропривода до роботи

Задатчик частоти обертання встановити в ліве крайнє положення і подати напругу живлення на електропривод.

Електродвигун обертатися не повинен.

Обертаючи рукоятку задатчика частоти обертання управо до упору, переконатися в зміні частоти обертання електродвигуна від мінімальної до номінальної. Встановити задатчиком частоти обертання необхідну частоту обертання і прикласти до валу електродвигуна необхідне навантаження, що не перевищує номінальною, вказаною в паспорті.

Електропривод підготовлений до нормальної роботи.

6.3 Пуск малопотужного тиристорного електроприводу

Увімкнення електроприводу допускається здійснювати при будь-якому положенні повзунка задатчика частоти обертання. Якщо повзунок задатчика частоти обертання знаходиться в крайньому лівому положенні (заморочений на одну крапку), то у момент включення електроприводу в мережу небажано короткочасного вибігу (обертання) валу електродвигуна не відбудеться, оскільки завдяки тимчасовій затримці С15, R39 транзистор V4 відкритий (потенціал на його "затворі" рівний нулю) і, таким чином, знімає на

якийсь час вихідні імпульси, що подаються на V27. Після заряду конденсатора С15 блокування вихідних імпульсів знімається, і електродвигун обертається на частоті, визначуваній положенням повзунка задатчика частоти обертання, окрім крайнього лівого; при якому електродвигун обертатися не буде. У пускових режимах працює пристрій обмеження струму якоря електродвигуна.

6.4 Робота електроприводу з навантаженням

При збільшенні навантаження на вал електродвигуна зростає струм якоря і падіння напруги на нім. Збільшення падіння напруги на якорі електродвигуна при постійній напрузі Псі приводить до зменшення ЕДС (E=Ud - Iя·Rя), а значить, і частоти обертання, електродвигуна. Проте зменшення ЭДС при незмінній напрузі завдання приводить до збільшення вхідної напруги Uвх=Uз - k·Ea, значить, випрямленої напруги Ud і частоти обертання електродвигуна. Отже, при зміні навантаження на валу електродвигуна і незмінному положенні задатчиков частоти обертання автоматично міняється напруга на виході випрямляча Ud так, щоб компенсувати падіння напруги на якоря Rя, тобто зміна частоти обертання електродвигуна.

електропривод тиристорний малопотужний

6.5 Можливі несправності і методи їх усунення

Підприємством-виготовником випускаються електроприводи, повністю відрегульовані і відповідні вимогам технічних умов. Якщо електропривод не працює або не забезпечує необхідної якості регулювання.

Необхідно перевірити правильність електромонтажу і відповідність навантаження електродвигуна для даного електроприводу.

Навантаження електродвигуна перевірити за допомогою амперметра постійного струму магнітоелектричної системи класу точності не нижче 1,5. Струм якоря електродвигуна не повинен перевищувати номінальний струм, вказаний в паспорті на електропривод.

Таблиця 6 Несправності електропривода

Несправність	Вірогідна причина	Метод усунення
При включенні	Коротке замикання в	Усунути коротке
електроприводу згорає	ланцюзі електродвигуна	замикання
запобіжник Р1(Р2)	Пробій силового	Змінити вентиль
--	вентиля	--
--	Несправність в пристрої	Усунути несправність
--	струмообмеження	--
--	Обрив в ланцюзі
	R37,С16	Усунути обрив
При включенні
електроприводу
електродвигун
обертається з великими
коливаннями частоти
обертання

6.6 Порядок технічного обслуговування

Проводити не рідше за один раз в 6 міс. огляд блоку управління, блоку введення і реактора з метою перевірки надійності контактів. Очистити від пилу продуванням стислим повітрям.

Проводити догляд за електродвигуном відповідно до експлуатаційної документації на електродвигун, а при її відсутності керуватися справжнім розділом.

Догляд за колектором

Протирати кожні 3 міс. колектор електродвигуна і тахогенератора чистою не волокнистою ганчіркою, змоченою в бензині або спирті.

За наявності на поверхні колектора значних слідів обгорання провести його шліфовку скляним наждачним папером. Якщо поверхня колектора має значне вироблення від щіток, необхідно проточити колектор. Якщо поверхня міді порівнялася з міканітовою ізоляцією, слідує профрезерувати міканітову ізоляцію на глибину 1,0... 1,5 мм.

Догляд за електрощітками

Якщо електрощітки зносилися і їх висота стала менше 10 мм, їх слід замінити новими. Нові електрощітки необхідно притерти по поверхні колектора до повного прилягання. Питомий тиск на поверхню електрощітки повинен бути 200. ..300г/см2. Після 2000...3000 ч роботи електродвигуна необхідно змінити мастило підшипника.

Висновок

Визначення за ГОСТом Р 50369-92 [2] Електропривід - електромеханічна система, що складається з перетворювачів електроенергії, електромеханічних та механічних перетворювачів, керуючих і інформаційних пристроїв і пристроїв сполучення з зовнішніми електричними, механічними, керуючими та інформаційними системами, призначена для надавання руху виконавчих органів робочої машини і управління цим рухом з метою здійснення технологічного процесу.

Як видно з визначення, виконавчий орган до складу приводу не входить. Однак, автори авторитетних підручників включають виконавчий орган до складу електроприводу. Це протиріччя пояснюється тим, що при проектуванні електроприводу необхідно враховувати величину і характер зміни механічного навантаження на валу електродвигуна, які визначаються параметрами виконавчого органу. При неможливості реалізації прямого приводу електродвигун приводить виконавчий орган в рух через кінематичну передачу. ККД, передавальне число і пульсації, що вносяться кінематичної передачею також враховуються при проектуванні електроприводу.

Перелік посилань

1. Крысанов В.Н. О возможности применения тиристорного регулятора напряжения в электрических сетях класса 6-1150 кВ / В.Н. Крысанов

2.Электротехнические комплексы и системы управления. - 2008. - № 2. - С. 9-12., 1987. - 464 с..

3. Беркович Е.И. и др. Полупроводниковые выпрямители.- М.: Энергия, 1978-448с.

4. Р.П. Карташов, А.К. Кулиш, Э.М. Чехет Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией киев «техн1ка» 1979

5.Усынин Ю.С., Осипов О.И., Мацин В.П. Системы управления электроприводов: Учебное пособие к курсовому проектированию

6.Справочные данные по электрооборудованию. В 2 - х т. Т. 1. Электрические машины общего применения. - Л.: Энергия, 1964.

Размещено на Allbest.ru