Принципиальные схемы силовой части системы электропривода

Принципиальные, функциональные и структурные схемы электропривода по системам Г-Д, ТП-Д и ПЧ-АД изображены на рисунках 3 − 18.

Рис. 3. Принципиальная схема разомкнутой системы Г-Д

Рис. 4. Функциональная схема замкнутой двухконтурной системы Г-Д

Uзс – напряжение задания скорости,Uзт– напряжение задания тока, Uу –напряжение управления, РС – регулятор скорости, РТ – регулятор тока, ТВ - тиристорный возбудитель, ОВГ - обмотка возбуждения генератора, ДТ - датчик тока (с шунтом), ГПТ – генератор постоянного тока , АД – асинхронный гонный двигатель, ДПТ − двигатель постоянного тока, ОВД − обмотка возбуждения двигателя, ТГ − тахогенератор, ОВТГ − обмотка возбуждения тахогенератора, Uос.с – напряжение обратной связи по скорости, Uос.т – напряжение обратной связи по току.

Рис. 5. Структурная схема разомкнутой системы Г-Д

Рис. 6. Структурная схема двухконтурной замкнутой системы Г-Д

Uy – напряжение управления, К_г – коэффициент усиления генератора, К_тв – коэффициент усиления тиристорного возбудителя, Т_г – механическая постоянная времени генератора, Т_тв – электромагнитная постоянная времени тиристорного возбудителя, е_г – ЭДС генератора, Т_я – электромагнитная постоянная времени якоря машины, i_я – ток в якорной цепи, Мс – момент сопротивления рабочей машины, kφ – коэффициент ЭДС приводного двигателя, R_я∑ − суммарное сопротивление якорной цепи, Т_м – электромеханическая постоянная времени машины, е – противо ЭДС двигателя, ω – скорость двигателя, K_дт, K_дс – коэффициенты датчиков тока и скорости, Wрс, Wрт – передаточные функции регуляторов скорости и тока

Рис. 7. Принципиальная схема силовой части нереверсивного электропривода по системе ТП-Д

Рис. 8. Принципиальная схема силовой части реверсивного электропривода по системе ТП-Д

Примечание. При выборе двигателя постоянного тока на 440 В в системе ТП-Д вместо трансформаторов ТП подключается к сети 380 В через токоограничивающие реакторы.

Рис. 9. Функциональная схема замкнутой двухконтурной системы ТП-Д

ОВД − обмотка возбуждения двигателя ; ТР – силовой согласующий трансформатор; ТТ − трансформатор тока; БТ "В" и БТ "Н" - блоки тиристорные (комплекты "вперед" и "назад"); БВ − блок тиристорного возбудителя; ТГ − тахогенератор; БУА − блок управления агрегатом; ЗУ − задающее устройство; ДТ − датчик тока; УЗ − узел защиты; РС − регулятор скорости; РТ − регулятор тока; НЗ − нелинейное звено; ПХ − переключатель характеристик; СИФУ − система импульсно-фазового управления; ДН − датчик напряжения; ФПЕ − функциональный преобразователь ЭДС; УЛ − устройство логическое, Uс – напряжение обратной связи по скорости, Uт − напряжение обратной связи по току.

Рис. 10. Структурная схема разомкнутой замкнутой системы ТП-Д

Рис. 11. Структурные схемы замкнутой системы ТП-Д с регулятором тока (a) и скорости (б)

U_y – напряжение управления, ω₀– скорость идеального холостого хода двигателя, К'_п – коэффициент усиления тиристорного преобразователя по напряжению, Т_п – постоянная времени тиристорного преобразователя, b – жесткость механической характеристики двигателя, b_c − жесткость механической характеристики механизма; Т_я –электромагнитная постоянная времени якоря, Т_м – электромеханическая постоянная времени машины, М – электромагнитный момент, М_сo − момент холостого хода механизма, М'_с − приведенный момент сопротивления механизма, Т_μ - некомпенсированная (малая) постоянная времени; К_с - коэффициент усиления обратной связи по скорости; К_т – коэффициент усиления обратной связи по току; ω –скорость двигателя; T_э − электромагнитная постоянная времени; T_тп , T_фрт , T_фдт − малые постоянные времени тиристорного преобразователя и фильтров ; e_д - э.д.с. двигателя; W_pт −передаточная функция регулятора тока якоря и скорости; U_зт,U_зс − напряжения задания тока и скорости, ЗКРТ – замкнутый контур регулирования тока.

Рис. 12. Принципиальная схема силовой части электропривода по системе ПЧ-АД с тиристорным преобразователем на базе АИН

Рис. 13. Принципиальная схема силовой части электропривода по системе ПЧ-АД с тиристорным преобразователем на базе АИТ

Рис. 14. Принципиальная схема силовой части электропривода по системе ПЧ-АД на базе преобразователя частоты с непосредственной связью

Рис. 14. Функциональная схема транзисторного электропривода АТ05

Рис. 15. Функциональная схема электроприводов АТ04, АТ06, АТ16

АД − приводной асинхронный электродвигатель; ИП − источник питания (конвертор); ДН − датчик напряжения; ФИ − формирователь управляющих сигналов транзисторов (драйвер); МК − микропроцессорный контроллер; УВВ − устройство ввода/вывода (внешний интерфейс); ПУ − пульт управления; В − силовой полууправляемый (диодно-тиристорный) выпрямитель; ФС − силовой LC фильтр звена постоянного напряжения; ТК – транзисторный (IGBT) ключ реостатного торможения (тормозной ключ), устанавливается в АТ04 и в АТ05; ВТР − внешний блок тормозного резистора; АИН − транзисторный (IGBT) автономный инвертор напряжения; ДТ − датчик тока;

Рис. 16. Функциональная схема замкнутой системы ПЧ-АД

ТПЧ – транзисторный преобразователь напряжения; АИН – автономный инвертор напряжения;

АД – асинхронный двигатель; ФП – функциональный преобразователь; РМ – регулятор момента; PC – регулятор скорости; Кос – коэффициент обратной связи по скорости; Uзм – напряжение задания момента; Uзс – напряжение задания скорости; Uуч – напряжение управления частотой; U_ум – напряжение управления моментом; Кпс – коэффициент преобразования по моменту; ТГ – тахогенератор

Рис. 17. Структурная схема разомкнутой системы ПЧ-АД

Рис. 18. Структурная схема замкнутой по скорости системы ПЧ-АД

Uy – напряжение управления; w – угловая скорость двигателя; w₀ – скорость идеального холостого хода двигателя; b – жесткость механической характеристики двигателя; b_c − жесткость механической характеристики механизма; Т_э – электромагнитная постоянная асинхронного двигателя; М – электромагнитный момент; М_сo − момент холостого хода механизма; М'_с – приведенный момент сопротивления; p_п – число пар полюсов двигателя; К_у – коэффициент усиления преобразователя частоты; J_∑- суммарный приведенный момент инерции; К_ос – коэффициент обратной связи по скорости; W_pт −передаточная функция регулятора скорости; U_ос –напряжение обратной связи по скорости; Т_м – электромеханическая постоянная времени, T_э − электромагнитная постоянная времени

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица П1 Основные технические и обмоточные данные краново-металлургических двигателей независимого возбуждения серии Д, закрытых с естественным охлаждением при ПВ% = 40 %

Серия	Рн, кВт	Iн, А	nн, об/мин	N	2а	Wв	Фн, мВб	Iв.н, А	Rя, Ом	Rв, Ом	J, кг∙м2	Мдоп, Н∙м
Тихоходные Uн = 220 В
Д12	2,4						4,6	0,7	1,63		0,05
Д21	3,6						5,8	1,2	0,95		0,125
Д22	4,8						7,4	1,18	0,57		0,155
Д31	6,8						8,8	1,18	0,42		0,3
Д32	9,5						13,2	1,62	0,27		0,425
Д41								2,16	0,17		0,8
Д806								2,7	0,1085		1,0
Д808								3,93	0,054		2,0
Д810							47,5	3,9	0,0356	46,2	3,6
Д812							57,2	5,74	0,023	34,4	7,0
Д814							82,1	6,25	0,0129	35,2	10,25
Д816								7,44	0,0087	24,7	11,25
Д818								10,2	0,0066	17,3	12,5
Тихоходные Uн = 440 В
Д21	3,1	9,5					5,6	1,24	3,54		0,125
Д31	5,2	14,5					8,8	1,42	2,08		0,3
Д41	12,5							2,2	0,695		0,8
Д808							38,6	3,6	0,208		2,0
Д810							46,8	3,85	0,146	46,2	3,82
Д812							57,3	5,1	0,099	36,4	7,0
Д814							82,1	5,5	0,052		10,25
Д816								7,44	0,0324	24,7	16,25
Д818								10,2	0,026	17,3	27,5
Быстроходные Uн = 220 В
Д21	4,4						5,8	1,24	0,531		0,125
Д22	6,5						7,45	1,18	0,322		0,155
Д31	9,5						8,8	1,42	0,194		0,3
Д32							13,2	1,6	0,125		0,425
Д41	17,5							2,16	0,072		0,8
Д806								2,7	0,047		1,0
Д808							37,2	3,9	0,0295		2,0
Быстроходные Uн = 440 В
Д22	5,6				2		7,45	3,6	1,69		0,155
Д32							13,2	4,3	0,534		0,425
Д806								2,7	0,205		1,0

Примечание. Двигатели допускают увеличение скорости в два раза за счет ослабления магнитного потока. При этой скорости максимальный момент не должен превышать 0,8М_ДОП при Uн = 220 В и 0,64М_ДОП при Uн = 440 В. Сопротивления обмоток даны при t_о.ср = 20 °С; рабочая температура обмоток t= 115 °С; число пар полюсов р_п= 2.

Таблица П2 Технические данные асинхронных двигателей серии 4АС, U_н =380 В

Тип двигателя	Рн, кВт	ηн	cosφн	λм	Sн, %	Параметры схемы замещения, о.е	Jд, кг·м2
xµ	r1	x1	r’2	x’2
Синхронная частота вращения ω0= 157 1/с
4АС132	8,5	0,825	0,85	2,8	6,9	2,8	0,051	0,093	0,080	0,13	0,028
4АС132	11,8	0,84	0,85	2,2	6,1	2,7	0,043	0,084	0,072	0,12	0,040
4АС160	17,0	0,845	0,86	2,2	6,1	3,7	0,045	0,082	0,064	0,13	0,10
4 АС 160	20,0	0,87	0,87	2,2	5,3	3,6	0,039	0,072	0,055	0,13	0,13
4 АС 180	21,0	0,86	0,92	2,2	5,7	4,2	0,044	0,086	0,059	0,11	0,19
4 АС 180	26,5	0,885	0,91	2,2	4,4	3,3	0,033	0,068	0,047	0,092	0,23
4АС200	31,5	0,875	0,92	2,2	5,7	4,5	0,034	0,075	0,062	0,10	0,37
4АС200	40,0	0,89	0,93	2,2	5,8	4,9	0,030	0,073	0,060	0,11	0,45
4АС225	50,0	0,875	0,92	2,2	5,8	4,4	0,029	0,080	0,061	0,11	0,64
4АС250	56,0	0,875	0,92	2,2	6,3	3,6	0,020	0,072	0,068	0,068	1,00
4АС250	63,0	0,870	0,93	2,2	6,4	3,9	0,019	0,070	0,069	0,069	1,20
Синхронная частота вращения ω0 = 104,7 1/с
4АС132	6,3	0,79	0,80	2,1	6,4	1,9	0,079	0,079	0,081	0,12	0,04
4 АС 132	8,5	0,80	0,80	2,1	5,8	2,0	0,062	0,073	0,076	0,12	0,058
4 АС 160	12,0	0,825	0,85	2,1	7,7	2,5	0,065	0,092	0,087	0,10	0,14
4 АС 160	16,0	0,84	0,85	2,1	7,8	3,1	0,060	0,098	0,093	0,13	0,18
4 АС 180	19,0	0,845	0,90	2,1	7,6	3,7	0,061	0,120	0,083	0,12	0,22
4АС200	22,0	0,835	0,92	2,1	7,3	5,0	0,053	0,110	0,076	0,12	0,40
4АС200	28,0	0,855	0,91	2,1	6,2	4,4	0,046	0,099	0,068	0,11	0,45
4АС225	33,5	0,81	0,91	2,1	6,9	4,0	0,042	0,099	0,079	0,11	0,74
4АС250	40,0	0,89	0,90	2,1	5,4	3,8	0,033	0,079	0,058	0,10	1,16
4АС250	45,0	0,865	0,88	2,1	3,8	2,7	0,026	0,061	0,045	0,079	1,26
Синхронная частота вращения ω0= 78,5 1/с
4АС132	6,0	0,77	0,70	2,0	8,1	1,6	0,069	0,11	0,110	0,19	0,042
4 АС 160	9,0	0,815	0,80	2,0	7,4	2,4	0,079	0,14	0,110	0,15	0,058
4 АС 160	12,5	0,825	0,79	2,0	9,3	2,4	0,065	0,14	0,110	0,15	0,14
4АС180	15,0	0,835	0,83	2,0	9,0	2,7	0,061	0,12	0,086	0,13	0,18
4АС200	20,0	0,835	0,85	2,0	8,4	3,4	0,065	0,14	0,090	0,15	0,40
4АС225	26,5	0,830	0,85	2,0	7,2	2,5	0,042	0,10	0,084	0,12	0,74
4АС250	36,0	0,850	0,85	2,0	6,7	3,2	0,046	0,11	0,077	0,14	1,20

Примечание.

Таблица П3 Технические данные металлургических асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором,

U_н = 380/220 В, ПВ%_Н = 40 %, закрытое обдуваемое исполнение

Серия МТКН
Параметр	111-6	112-6	211-6	311-6	311-8	312-6	312-8	411-6	411-8	412-6	412-8	511-8	512-8
Рн, кВт		4,5			7,5
ωн, 1/с	95,3	94,2	93,7	95,3	72,3	97,4	73,3	97,9	72,8	97,9	73,3	72,8	72,8
cosφн %
ηн,%
λм	2,8		2,7	2,9		3,2		2,6	2,4	3,3	2,8	2,3	2,5
Статор
I1н,А	9,6	12,8	20,8	28,4	21,9	36,1
Ixx,А		9,6	14,4
R1, Ом	2,62	1,61	0,84	0,51	0,98	0,34	0,54	0,22	0,35	0,13	0,2	0,16	0,1
X1, Ом	1,7	1,14	0,88	0,64	0,84	0,43	0,53	0,27	0,51	0,2	0,31	0,23	0,17
Ротор
I'2н, А	6,2	9,1
R'2, Ом	2,8	2,2	1,4	0,8	1,01	0,48	0,64	0,33	0,51	0,24	0,33	0,31	0,24
X'2, Ом	1,43	1,12	0,88	0,56	0,65	0,36	0,42	0,35	0,41	0,25	0,27	0,46	0,37
Kr(∙104)	3,03	1,8	1,25	0,74	1,34	0,36	0,62	0,32	0,6	0,17	0,3	0,39	0,23
Jд, кг	0,045	0,065	0,11	0,213	0,275	0,3	0,388	0,475	0,538	0,638	0,75	1,1

Серия МТКF
Параметр	011-6	012-6	111-6	112-6	211-6	311-6	312-6	311-6	312-8	411-6	412-6	411-8	412-8
Рн, кВт	1,4	2,2	3,5		7,5			7,5
ωн, 1/с	91,6	92,1	92,6	93,7	92,1	95,3	97,4	72,3	73,3	97,9	97,9	72,8	73,3
cosφн	0,66	0,69	0,79	0,74	0,77	0,76	0,78	0,71	0,74	0,79	0,78	0,71	0,69
ηн, %
λ,м	2,3	2,2	2,3	2,3	2,2	2,9	3,2			2,6	3,3	2,4	2,8
Статор
I1н,А	5,3	7,2	9,4
Iхх, А	4,2	5,3	6,2	9,6
R1,Ом	5,8	3,6	2,1	1,3	0,76	0,48	0,23	0,84	0,37	0,2	0,12	0,33	0,18
Х1,Ом	3,6	2,5	1,9	1,3		0,65	0,33	0,84	0,53	0,29	0,20	0,53	0,32
Ротор
I'2н,А			7,5	11,3	16,1
R2,Ом	7,45	5,4	3,26	2,2	1,6	0,8	0,48	1,01	0,64	0,33	0,24	0,5	0,33
Х'2,Ом	3,17	2,32	1,5	1,12	1,02	0,56	0,36	0,65	0,42	0,35	0,25	0,41	0,28
Kr(∙104)	8,7	4,6	3,5	1,8	1,4	0,74	0,36		0,62	0,32	0,17	0,6	0,29
Jд, кг·	0,02	0,028	0,045	0,065	0,11	0,213	0,3	0,275	0,388	0,475	0,638	0,538	0,75

Примечание: сопротивления обмоток даны в нагретом состоянии, ω_макс= 2,5·ω₀.

Таблица П4 Технические данные асинхронных короткозамкнутых двигателей серии 4МТ,при U_н = 380 В, ПВ%н = 40 %

Тип	Рн, кВт	nн, об/мин	I1н, А	cosφн	Мк, Н·м	2·pп	R1, Ом	Iх.х, А	Rk Ом	Хk,Ом	Jд кг·
4МТКН-6	5,5		13,6	0,75		6	1,07	8,0	3,36	2,87	0,09
4МТКН-6	7,5		18,3	0,70			0,68	10,1	2,37	1,91	0,11
4МТКН-6	11,0		29,0	0,76			0,35	20,4	1,15	1,18	0,23
4МТКН-6	15,0		36,5	0,78			0,23	22,7	0,81	0,86	0,28
4МТКН-6	22,0		51,0	0,79			0,23	31,3	0,50	0,63	0,57
4МТКН-6	30,0		70,0	0,78			0,13	42,1	0,36	0,46	0,68
4МТКН-8	7,5		24,0	0,71			0,48	16,4	1,81	2,24	0,23
4МТКН-8	11,0		33,5	0,74			0,26	25,2	1,10	1,43	0,29
4МТКН-8	15,0		40,0	0,71			0,24	25,4	0,77	0,90	0,62
4МТКН-8	22,0		60,0	0,69			0,14	43,3	0,47	0,58	0,74
4МТКН-8	30,0		68,0	0,77			0,14	38,8	0,45	0,57	1,07

Примечание: R_k= R₁ + R'₂, Х_k = Х₁ + Х'₂.

Таблица П5 Основные технические данные генератора постоянного тока серии П с независимым возбуждением

Наименование параметров	Uн, В	П-81	П-82	П 91	П-92	П-101	П-102	П-111	П-112
nн, об/мин		980 / 1450	980 / 1450	980 / 1450	980 / 1450	980 / 1450	980 / 1450
Рн,кВт	19 / 27	25 / 35	32 / 50	42 / 70	55 / 90	65 / 110
Wя	290 / 210	210 / 145	210 / 145	165 / 105	141 / 93	141 / 138
2а	2 / 2	2 / 2	2 / 2	2 / 2	2 / 2	2 / 2
Rя,Ом	0,243	0,144	0,102	0,0741	0,049	0,031	0,0096	0,00624
	0,128	0,0687	0,0504	0,0278	0,0187	0,0128
Wв
Rв,Ом	34,6	23,4	35,8	31,8	37,8	32,9	21,4	13,2
	51,5		35,8	31,8	44,6	24,5
ηн	0,83 / 0,86	0,84 / 0,88	0,85 / 0,87	0,86 / 0,89	0,87 / 0,89	0,87 / 0,9	0,9	0,91

nн, об/мин			980 / 1450	980 / 1450	980 / 1450	980 / 1450	980 / 1450
Рн, кВт		25 / 35	32 / 50	42 / 65	55 / 90	65 / 110
Wя		435 / 290	435 / 290	330 / 210	282 / 175	222 / 141
2а	2 / 2	2 / 2	2 / 2	2 / 2	2 / 2	2 / 2
Rя,Ом		0,689	0,483	0,312	0,197	0,135	0,0362	0,0298
	0,167	0,275	0,198	0,111	0,0738	0,0522
Wв	-
Rв,Ом	-		35,8	31,8	37,8	32,9	21,5	12,9
	51,5		25,8	31,8	29,3	32,9
ηн	-	0,825	0,825	0,845	0,85	0,855	0,855	0,895
	0,825	0,85	0,855	0,875	0,88	0,885

Примечание. Число пар полюсов р_п= 2: номинальное напряжение возбуждения U_вн= 230 В, сопротивления обмоток указаны при t_ос=20 ^○С. Рабочая температура t_наг= 75°С, число активных проводников якоря N= 2W_я.

Таблица П6 Основные технические данные асинхронных короткозамкнутых двигателей серии 4А (Uн= 380/220 В)

Типоразмер двигателя	Рн, кВт	Sн, %	cosφн	ηн	Параметры схемы замещения, о.е.
					r1	x1	r’2	x’2
Синхронная скорость вращения ω0=314 с-1
4A71	1,5	5,9	0,85	0,81	0,084	0,051	0,089	0,081
4А80	2,2	4,3	0,87	0,83	0,076	0,05	0,049	0,087
4А90	3,0	4,3	0,88	0,845	0,072	0,057	0,097	0,1
4А100	4,0	3,3	0,89	0,865	0,054	0,055	0,036	0,099
4А112	7,5	2,5	0,88	0,875	0,046	0,058	0,028	0,14
4А132	11,0	2,3	0,9	0,88	0,04	0,061	0,025	0,12
4А160	15,0	2,1	0,91	0,88	0,052	0,092	0,022	0,12
4А160	18,5	2,1	0,92	0,885	0,049	0,092	0,022	0,12
4А180	29,0	1,9	0,91	0,885	0,039	0,091	0,02	0,11
4А180	30,0	1,8	0,9	0,905	0,03	0,073	0,018	0,11
Синхронная скорость вращения ω0=157 с-1
4А80	1,1	5,4	0,81	0,75	0,012	0,078	0,068	0,12
4А80	1,5	5,8	0,83	0,77	0,012	0,078	0,069	0,12
4А100	3,0	4,4	0,83	0,82	0,078	0,079	0,053	0,13
4А100	4,0	4,6	0,84	0,84	0,067	0,079	0,053	0,14
4А112	5,5	3,6	0,85	0,855	0,064	0,073	0,0141	0,13
4А132	7,5	2,9	0,86	0,875	0,048	0,085	0,033	0,13
4А132	11,0	2,8	0,87	0,875	0,043	0,085	0,032	0,13
4А160	15,0	2,3	0,88	0,885	0,047	0,086	0,025	0,13
4А160	18,5	2,2	0,88	0,895	0,042	0,085	0,024	0,13
4А180	22,0	2,0	0,9	0,9	0,041	0,08	0,021	0,12
4А180	30,0	1,9	0,89	0,91	0,034	0,068	0,018	0,12
4А200	37,0	1,7	0,9	0,91	0,039	0,086	0,018	0,14
4А225	55,0	1,4	0,9	0,925	0,027	0,086	0,015	0,14
4А250	75,0	1,2	0,9	0,93	0,025	0,089	0,014	0,11
4А250	90,0	1,3	0,91	0,93	0,024	0,093	0,014	0,12
4А280		2,3	0,9	0,925	0,023	0,122	0,019	0,16
4А280		2,3	0,9	0,93	0,021	0,115	0,018	0,15
4А315		1,4	0,91	0,935	0,018	0,107	0,017	0,15
4А315		1,3	0,92	0,94	0,014	0,086	0,014	0,12
Синхронная скорость вращения ω0=104,7 с-1
4А200	22,0	2,3	0,9	0,9	0,05	0,11	0,024	0,14
4А200	30,0	2,1	0,9	0,905	0,046	0,12	0,022	0,13
4А225	37,0	1,8	0,89	0,91	0,042	0,1	0,019	0,13
4А250	45,0	1,4	0,89	0,915	0,037	0,09	0,015	0,14
4А250	55,0	1,3	0,89	0,92	0,034	0,083	0,014	0,14
4А280	75,0	2,0	0,89	0,92	0,032	0,12	0,021	0,13

Примечание:

Таблица П7 Основные технические данные тиристорных агрегатов серии ТЕ, ТЕР с естественным охлаждением

Тип агрегата	Параметры сети	Выходные параметры
		Номин. выпрямл. ток, А	Максим, выпрям. ток, А	Номин. выпрямл. напряжение, В	Номин. мощность, кВт
Нереверсивные
ТЕ4-63/230	190-220		141,75		14,5
ТЕ4-63/460
ТЕ4-100/230	190-220
ТЕ4-100/460
ТЕ4-160/230	190-220				36,8
ТЕ4-160/460				73,6
ТЕ4-200/230	190-220
ТЕ4-200/460
Рев