Электропривод с двигателями постоянного тока
При выполнении расчетов будем ориентироваться на комплектный регулируемый реверсивный электропривод. Приципиальные схемы привода и их описание приведены в [2], [4], [5]. Силовая часть тиристорного электропривода обычно выполняется по трехфазной нулевой или мостовой схеме. Питание силовой части осуществляется от сети промышленной частоты напряжением 380В через разделительный трансформатор. Для повышения жесткости механических характеристик в электроприводе использована отрицательная обратная связь по скорости.
7.2.1 Расчет мощности и выбор силового трансформатора и вентилей преобразователя
Вначале определяется необходимое вторичное напряжение при заданном напряжении сети (первичной обмотки). При этом также надо учитывать некоторые коэффициенты запаса: Ки – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий допускаемое по ПУЭ снижение напряжения сети, Ки=1,05; Кa - коэффициент запаса, учитывающий неполное открытие вентиля при максимальном управляющем сигнале (для нереверсивных преобразователей принимают Кa=1, для реверсивных Кa=1,2); КR - коэффициент, учитывающий падение напряжения при нагрузке в вентилях и обмотках трансформатора, а также наличие угла коммутации (можно принимать КR=1,05). Подводимое к схеме выпрямления напряжение
U2ф=Udн·Кн·Ки·Кa·КR , (7.12)
где Кн- коэффициент схемы, его значение приведено в табл. 2.1. Расчетное действующее значение тока во вторичной обмотке определяется исходя из необходимого выпрямленного тока Id по формуле:
I2=Ki×KT2×Id, (7.13)
где Ki - коэффициент, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной (по опытным данным Ki=1,05…1,1); KT2 – коэффициент, представляющий собой отношение действующего значения соответствующего фазного тока к выпрямленному току, значения которого приведены для чисто активной нагрузки в таблице 2.1. При индуктивно-активной нагрузке или при работе на встречную ЭДС этими значениями можно пользоваться как приближенными.
Таблица 7.1
Расчет типовой мощности трансформатора производится с учетом нагрева первичной и вторичной обмоток трансформатора при помощи коэффициента KM (обоснование значений коэффициентов KT1, KT2 и KM приводится в курсе “Промэлектроника”). Таким образом, типовая мощность трансформатора для преобразователя, питающего якорь двигателя, может быть расчитана по формуле
ST=KН×Ku Kα×KR×Ki×KM×UdId
Трансформатор выбирается по типовой мощности и необходимому вторичному напряжению и проверяется по нагреву первичным током I1=Ki×KT1×Id
с учетом коэффициента трансформации. Для выбранного трансформатора активное и индуктивное сопротивление обмоток на фазу определяются, как
;
.
Выбор вентилей силовой схемы производится по среднему значению тока через вентиль (с учетом условий охлаждения) и максимальному мгновенному значению напряжения, прикладываемому к вентилю.
7.2.2 Расчет индуктивности и выбор 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 расчитывается как
, (7.14)
где - относительная величина ЭДС пульсаций; Iном - номинальный ток; Lдр,Lя,LТ - индуктивность сглаживающего реактора (катодного дросселя), якоря двигателя и трансформатора; w0=2pfm - угловая частота пульсаций; f - частота сети; m - число фаз (для трехфазной мостовой схемы m =6). На основании специальных расчетов получены кривые зависимости от угла открывания и числа фаз. Величина берется для максимального угла открывания aмакс, 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 (7.14) получим общую индуктивность цепи:
, (7.15)
а по ней – искомое значение Lдр. При наличии уравнительных реакторов индуктивность их добавляется в левую часть (7.15). Индуктивность трансформатора определяется, как
LТ=xТ×2pf,
а индуктивность якорной цепи двигателя по эмпирической формуле
,
где коэффициент Cx=0,5…0,6 для некомпенсированных машин и Cx =0,25 – для скомпенсированных. Номинальный ток реактора должен быть не менее номинального тока двигателя. . Значение индуктивности , найденное по условию сглаживания пульсаций, необходимо проверить по условию ограничения зоны прерывистых токов (7.16)
Минимальный статический ток нетрудно определить, зная минимальный момент сопротивления Мс мин.. Гранично-непрерывный ток Iг непр. растет с увеличением угла регулирования, поэтому его следует рассчитать при угле
(7.17)
Если окажется то, задавшись условием следует, исходя из формулы (7.17), найти новое значение Lяц, а затем по (7.15) ндуктивность сглаживающего дросселя Lдр. При расчете систем, работающих в режиме частных пусков и торможений, проверять индуктивность Lяц по гранично-непрерывному току не надо.
7.2.3 Определение параметров привода и построение электромеханических характеристик
Эквивалентное внутреннее сопротивление преобразователя
Rпр=RТ+п×RдТ+Rк.
Для мостовых схем RТ вдвое больше (сопротивление двух фазных обмоток). Значение коммутационного сопротивления
,
где m - число фаз (для мостовых схем m=6); xT - индуктивное сопротивление обмоток трансформатора, определяемое по напряжению корткого замыкания трансформатора e как xT=eкз/I2H . Величина п указывает число последовательного соединенных тиристоров (для мостовых схем удвоенное). Характеристику разомкнутой системы строим в режиме непрерывных токов по формуле
для нескольких значений a .
Электромагнитная постоянная времени якорной цепи равна
Тя=(Lдр+Lя+LТ)/Rэ,
где эквивалентное сопротивление якорной цепи Rэ
Rэ=Rя+Rпр. Далее производится расчет статических характеристик привода в замкнутой системе с обратной связью по скорости.
8 Расчет переходных режимов и построение нагрузочных диаграмм электропривода
Переходные режимы при пуске и торможении электроприводов в данном курсовом проекте можно рассчитать без учета электромагнитной инерции двигатели, т.е. принимая, во внимание только механическую инерцию системы электропривод – рабочая машина, характеризуемую общим моментом инерции . Универсальным методом расчета переходных режимов, пригодным для электроприводов с механической характеристикой любого вида и легко реализуемым на ПЭВМ, является метод кусочно-линейной аппроксимации. При этом пусковые и тормозные механические характеристики разбиваются на участки настолько малые, что их можно заменить прямыми линиями. Каждый -ый участок характеризуется начальной скоростью , начальным моментом , конечной скоростью и конечным моментом . Электромеханическую постоянную времени электропривода на рассматриваемом участке механической характеристики рассчитывают по формуле
(8.1)
При этом при отрицательной жесткости участка характеристики (2) . Примерами характеристик с отрицательной жесткостью являются пусковые характеристики и характеристика противовключения двигателя. Если участок характеристики имеет положительную жесткость , то . Время работы (разгона или торможения) электропривода на данном участке характеристики может быть рассчитано по формуле
, (8.2)
где значения моментов и должны подставляться со своими знаками, т.е. для двигательного режима знак (+), для режима торможения знак (-). Время разгона электропривода от скорости до скорости определяется суммированием времен работы на каждом из аппроксимированных участков характеристик
Аналогично можно рассчитать время торможения от начальной скорости ( скорости, при которой двигатель переключается на тормозной режим ) до скорости в конце -го участка торможения . Путь, проходимый электроприводом за время работы на рассматриваемом участке (угол поворота вала электродвигателя), может быть приближенно рассчитан по формуле:
Путь, проходимый электроприводом при пуске или торможении за время (когда скорость изменяется от до ) определяется по соотношению: Для скоростей и - границ участков механических характеристик, по соответствующим скоростным (электромеханическим) характеристикам можно определить значения тока в силовой цепи двигателя и . Принимая, что во времени ток на рассматриваемом участке движения изменяется по линейному закону, определяют среднеквадратичное значение тока на - ом участке по формуле:
Величина, характеризующая нагрев двигателя за время , при этом рассчитывается по соотношению:
Расчет переходных процессов в приводе по схеме ТП-Д производится на ПЭВМс использованием структурных схем типовых элементов электропривода.
Популярное: Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (811)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |