Выбор электродвигателя и преобразователя

Исходные данные двигателя П52

Введение

Проектирование является важным этапом при создании систем автоматического управления электроприводами. Основной задачей курсовой работы на тему «Расчет системы автоматического поддержания постоянства скорости двигателя постоянного тока» является развитие навыков самостоятельной творческой работы, ознакомление с основными этапами проектирования и методами расчета.

Мощность P,кВт
Скорость, n,об/мин
Диапазон регулирования скорости D
Статическая ошибка ,%
Номинальное напряжение , В
Схема преобразователя	3-х ф. нулевая
Номинальный ток якоря ,А	12,5
Отношение Jмех в % от Jдв
Плотность тока Jдв, кг/м^3	0,052

3 РГР №1 – Расчет элементов системы управления по схеме ТП-Д

3.1.1 Выбор электродвигателя постоянного тока.

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 1.1 изображена принципиальная схема силовой цепи реверсивного 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 I_н и напряжении U двигателя производится в следующем порядке, считая, что

I_d =12,5 А и U_d = U_н =220 В.

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема силовой цепи электропривода по системе ТП-Д

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

Расчетное значение напряжения вторичной обмотки трансформатора

U_2Фрасч =k_u · k_с · k_а· k_г · U_d В,

где k_u - расчетный коэффициент, характеризующий соотношение напряжений U_2ф / U_dо в реальном выпрямителе. Для трехфазной нулевой схемы k_u = 0,922;

k_с – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения сети до U = 0,9 U_н

Принимаем k_с = 1,05;

k_а – коэффициент запаса, учитывающий неполное открывание вентилей при максимальном управляющем сигнале, принимаем k_а = 1,05;

k_г – коэффициент запаса по напряжению учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора и в вентилях, принимаем k_г = 1,05.

U_2фрасч = 0,922·1,05·1,05·1,05·220 = 234,8 В.

Расчетное значение тока вторичной обмотки трансформатора

I_2расч = k_I · k_i · I_d А,

где k_I – коэффициент схемы, характеризующий отношение токов I_2ф /I_d в идеальном выпрямителе, принимаем k_I = 0,578;

k_i – коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока вентилей от прямоугольной, принимаем k_i =1,05.

I_2расч = 0,578 · 1,05 · 12,5 = 7,59 А.

Расчетная типовая мощность трансформатора

S_T =k_s· k_u· k_a· k_i· U_d· I_d· 10^-3 кВА,

где k_s – коэффициент схемы, характеризующий, соотношение мощностей для идеального выпрямителя принимаем - k_s = 1,45.

S_T = 1,45·0,922·1,05·1,05·220·12,5·10^-3 = 4,05 кВА.

Выбираем силовой трансформатор типа ТТ-6, на основании полученных данных, со следующими параметрами:

А) S_нт ≥S_т; S_н =6,0 кВА

Б) U_2фн ≥ U_2фрасч; U_2фн = 260 В

В) I_2фн≥I_2расч;

.

и техническими данными:

Г) P_кз=210 кВт;

Д) U_k=5%.

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

Среднее значение тока через тиристор

I_ср= k_з· I_н /k_ох· m_т А,

где k_з = (2-2,5) – коэффициент запаса по току;

k_ох – коэффициент учитывающий интенсивность охлаждения вентиля, при естественном воздушном охлаждении k_ох = 0,35;

I_dср = 2,5·12,5/0,35·3= 29,76 А.

Максимальная величина обратного напряжения

U_обрм =k_зн· k_uобр· I_dо , В,

где k_зн = (1,5-1,8) – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное повышение сети напряжения и периодические выбросы напряжения при коммутациях вентилей;

k_uобр – коэффициент обратного напряжения;

k_uобр = 2,25.

U_dо – напряжение преобразователя при ά = 0 предварительно подсчитывается по формуле

U_dо = k_с· k_a· k_г· U_d = 1,05· 1,05· 1,05· 220 = 254,68 В.

U_обрм =1,5· 2,25· 254,68 = 859,54 В.

Выбираем тиристоры типа Т-50: I_ном= 50 > I_dср. U_ном= 1000 В > U_обрм = 859,5.

3.1.4 Расчет индуктивности уравнительных дросселей

Далее выполним расчет индуктивности уравнительных дросселей. Требуемая величина индуктивности УД находится в зависимости от ограничения амплитуды переменной составляющей уравнительного тока до величины (3-5 %) от I_н двигателя, т.е.

,

где U’_п - удвоенное активное значение первой гармоники выпрямленного напряжения, определяемое по соответствующим кривым. При ά =90^о, U’_п =250 В;

m- число фаз выпрямителя, m= 3;

ώ_c - угловая частота сети, ώ_c = 314 рад/с.

3.1.5 Расчет индуктивности сглаживающего дросселя

.

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

Сглаживающий дроссель не ставится в случае, если

L_необх ≤ L_удрасч +h_дв+L_тр.

Дата добавления: 2015-08-31