Тиристорный преобразователь типа ЭПУ – 1

Для управления скоростью электропривода выбираем систему ТП-Д

2 ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ЭЛЕКТРОПРИВОДА И ЕЕ ОПИСАНИЕ

Рисунок 2.1 – Функциональная схема электропривода

Структурная с

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

хема электропривода серий ЭТ-6 приведена на рисунке выше. Электропривод выполнен по двухконтурной структуре подчиненного регулирования с регуляторами тока AA и скорости AR. AA и AR представляют собой ПИ-регуляторы. Работа электропривода происходит следующим образом.

При наличии рассогласования по скорости Du, между сигналами задания U_З и обратной связи по частоте вращения u_ТГ на выходе AR появляется управляющее напряжения U_РС, которое сравнивается с напряжением U_ДТ пропорциональным текущему значению тока якоря электродвигателя. Напряжение рассогласования по току DU₂ поступает на вход AA, что вызывает появление на его выходе соответствующего управляющего напряжения U_РТ,

которое управляет схемой импульсно-фазового управления (СИФУ). СИФУ обеспечивает формирование и распределение импульсов управления силовыми тиристорами управляемого выпрямителя УВ. СИФУ и УВ входят в состав тиристорного преобразователя ТП. По мере уменьшения рассогласования (за счет действия отрицательной обратной связи по скорости) происходит стабилизация частоты вращения электродвигателя n на уровне, пропорциональном значению напряжения задания U_З. Коэффициент усиления системы регулирования обеспечивает необходимый диапазон регулирования и точность поддержания частоты вращения электродвигателя при различных возмущающих воздействиях.

Для обеспечения надежной и безопасной работы электропривода предусмотрено наличие: схемы ограничения тока якоря двигателя в динамических режимах; схемы ограничения минимального угла регулирования УВ; схемы защиты.

ЗС – задатчик скорости;

РС – регулятор скорости;

РТ – регулятор тока;

BR – тахогенератор;

ОВ – обмотка возбуждения двигателя;

ДХ – датчик холла;

Др – дроссель;

ДН – делитель напряжения;

СН – стабилизатор напряжения;

VD1, VD2 – выпрямители;

Т1, Т2 – трансформатор;

F – автоматический выключатель.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

3 РАСЧЕТ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 3.1 Расчет трансформатора

ЭДС двигателя в режиме стабилизации скорости на верхнем пределе:

E = U_н – I_н × R_я,

E = 220 – 16 × 1,62 = 194,08 В;

Коэффициенты запаса

Значения коэффициентов для расчета трансформатора берем из таблицы:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

Для мостовой:

Для определения действующего значения фазового напряжения вторичной обмотки трансформатора используем формулу Зимина Е.Н.: (3.1)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

= 135,55 В.

Определив , находим , коэффициент трансформации, токи фаз:

(3.2)

(3.3)

(3.4)

(3.5)

Определим типовую мощность трансформатора:

(3.6)

На основании этих данных выбираем трансформатор /6/:

ТС – 6,3/0,7

Активное сопротивление трансформатора определим по формуле:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

(3.7)

Индуктивное сопротивление по формуле:

(3.8)

Эквивалентное сопротивление по формуле:

(3.9)

Где

Так как в режиме непрерывного тока , то может быть определен угол , соответствующий номинальному режиму:

(3.10)

3.2 Расчет дросселей

Исходные данн

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

ые для расчета дросселя:

Для мостовой однофазной схемы:

Кратность гармоники:

Круговая частота сети:

(3.11)

Допустимое значение основной гармоники для компенсированных двигателей:

Число пар полюсов двигателя:

В мостовой схеме значения гармонических составляющих выпрямленного напряжения связаны с и :

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

(3.12)

Определяем необходимую индуктивность цепи выпрямленного тока:

(3.13)

Индуктивность катодного дросселя:

(3.14)

где - индуктивность якоря электродвигателя

(3.15)

Отсюда получим:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

По полученным расчетным данным выбираем катодный дроссель:

Д44-0,16-1,6.

3.3 Выбор тиристоров

Выбор тиристоров осуществляется по трем параметрам: по среднему току, протекающему через тиристор, по обратному напряжению на тиристоре, по току глухого короткого замыкания в нагрузке.

Среднее значение тока, протекающего через тиристор:

(3.16)

где - пусковой ток двигателя

- для однофазной схемы

Значение среднего тока, приведенного к классификационной схеме:

(3.17)

где: - коэффициент запаса по току;

- коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, угла проводимости и от формы тока;

- коэффициент, учитывающий условия охлаждения.

Найденный ток должен быть меньше паспортного тока тиристора:

Указываемое в п

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

аспорте повторяющееся напряжение тиристора должно быть больше расчетного

(3.18)

где - коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможность возникновения перенапряжений на тиристорах;

- линейное напряжение вторичной обмотки трансформатор,

действующее значение.

Амплитуда базового тока короткого замыкания

(3.19)

где - амплитуда фазового напряжения вторичной обмотки трансформатора при холостом ходе:

(3.20)

- приведенные к вторичной стороне реактивное и активное сопротивления одной фазы трансформатора.

(3.21)

где - номинальная мощность трансформатора

(3.22)

Отсюда получим

Выбираем тиристор марки Т160

Предельный

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

ток тиристора 160 А;

Ударный ток при длительности 10 мс 3600;

Прямое падение напряжения не более 1,75 В.

3.4 Выбор защиты

При выборе автоматов необходимо выполнять условия:

,

Минимальный ток расцепителя автоматов потрепителей выбирают по расчетным рабочим токам и по условию . Выбор номинального, максимальных расцепителей определяет и номинальный ток автомата.

Уставку на ток срабатывания в зоне КЗ автоматов выбираем по условию отстройки от ложных срабатываний при пуске электродвигателя. Определяем мощность потребляемую из сети.

(3.27)

где - КПД трансформатора

Определяем ток фазы, принимая для двигателя

(3.28)

Принимаем защиту о

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

т перегрузок и от короткого замыкания с комбинированным (тепловым и электромагнитным) расцепителем.

(3.29)

(3.30)

Принимаем автоматический выключатель типа А3710Бс номинальным током расцепителя

4 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Для разомкнутой системы, в режиме непрерывного тока, электромеханическая характеристика может быть построена по формуле

(4.1)

где

(4.2)

здесь: - эквивалентное сопротивление, Ом;

- сопротивление якорной цепи двигателя, Ом.

(4.3)

Для замкнутой системы регулирования, если преобразователь имеет астатическую систему регулирования скорости, то в режиме непрерывного тока электромеханические характеристики представляются горизонтальными линиями – для заданного диапазона регулирования .

и .

Однако так как преобразователь в режиме непрерывного тока не может обеспечить выпрямленное напряжение выше , то при токе ,

(4.4)

Рабочую стати

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

ческую характеристику можно построить по формуле:

Определим .

(4.6)

Принимаем тахогенератор ТМГ-30

Для построения статических характеристик используем следующие формулы:

(4.7)

(4.8)

Рисунок 4.1 – Электромеханические характеристики двигателя постоянного тока

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

(4.9)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Целью данной курсовой работы являлось разработка системы автоматического управления электроприводом постоянного тока на базе современной полупроводниковой техники. Поставленная цель была достигнута в результате выполнения и решения следующих задач. В ходе работы был рассчитан и выбран силовой трансформатор «ТС-6,3/0,7» , дроссель «Д44-0,16-1,6», тиристоры «Т160». В качестве защиты электропривода был выбран автоматический выключатель «А3710Б» на основе произведенных расчетов. Рассчитали и построили статические электромеханические характеристики электродвигателя постоянного тока.

Важной частью выполняемой курсовой работы являлось синтез системы, в ходе которого произвёлся расчет параметров регуляторов автоматизированного электропривода и выбор их элементов.

Следующей частью работы было построение переходного процесса. В ходе построения анализировалась система стабилизации скорости электропривода с обратной связью по току и скорости, с фильтром для уменьшения перерегулирования по скорости, с ограничением по току и с введением интегратора. В ходе анализа системы стало очевидно, что система стала менее устойчивой, переходный процесс увеличился по времени.

Заключительной фазой курсовой работы явилось разработка принципиальной схемы управления электроприводом.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ

Список литературы

1. Бурянина, Н.С., Зенков Д.Ф., Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Упрвление электроприводами» Новосибирск -1982, 66 с.

2. Лесных, А.С., Романов, М.Н., Системы управления электроприводами. Методические указания по курсовому проектированию. Новосибирск-2007, 54 с.

3. Бургин, Б.Ш., Управление электроприводами. Методические указания по курсовому проектированию. Новосибирск-1986, 48 с.

4. Китаенко, Г.И., Справочни

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140604.СУЭП.КП.13.03.00 ПЗ П. П.1 .0 . 0 ПЗ

к судового электротехника, том 2

5. Шило, В.С., Цифровые микросхемы 352 с.

6. Терехов, В.М.“Система управления электроприводов”, учебник, “Академия, М., 2005 г., с. 300.