Проектирование системы подчиненного регулирования скорости тиристорного электропривода постоянного тока

1.  Задание для выполнения РГЗ:

- Спроектировать систему подчиненного регулирования скорости тиристорного электропривода постоянного тока.

2.  Параметры электрического двигателя:

·  В соответствии с вариантом №20 выбираем двигатель постоянного тока серии 2П:

2ПБ112LГУХЛЧ с номинальными данными:

 Номинальная мощность   

Номинальное напряжение  

Номинальная скорость вращения 

КПД в номинальном режиме работы

Сопротивление якоря при температуре     

Сопротивление добавочных полюсов      

Сопротивление обмотки возбуждения     

Индуктивность обмотки якоря 

Момент инерции  

Требуемый диапазон регулирования частоты вращения

Допустимая статическая ошибка регулирования

Превышение температуры обмоток при установившемся тепловом состоянии ДПТ типа 2ПБ и 2ПО – класс F (рабочая температура до ).

Номинальный ток цепи якоря:

·  Необходимо привести активное сопротивление обмоток к рабочей температуре:

где

тогда

,

тогда сопротивление якорной цепи двигателя:

3.  Рассчитываем силовой согласующий трансформатор для питания тиристорного преобразователя, собранного по трехфазной мостовой схеме выпрямления:

Трансформатор в управляемом вентильном электроприводе необходим для согласования напряжения сети с напряжением двигателя.

·  Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора определяется выражением:   ,

где      – коэффициент запаса по напряжению сети

    – коэффициент запаса по напряжению, учитывающей неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале.

    – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий падение напряжения в вентилях схемы и в обмотках трансформатора.

    – коэффициент, устанавливающий зависимость между средневыпрямленным напряжением преобразователя и напряжением вторичной обмотки трансформатора, для мостовой схемы выпрямления.

    –номинальное напряжение двигателя.

·  Коэффициент трансформации трансформатора:

Примем  ,пренебрегая погрешностью в 1.3%

·  Токи фаз вторичной и первичной обмоток определяются по соотношениям:

       

,

 где значение коэффициентов для мостовой схемы выпрямления:

; ; ; ;

·  Типовая мощность трансформатора:

Принимаем трансформатор с мощностью

·  Приведенное ко вторичной обмотке активное сопротивление одной фазы трансформатора:

,

где  – потери активной мощности трансформатора в режиме короткого замыкания .

·  Реактивное сопротивление одной фазы трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке:

 ,

где      – полное сопротивление одной фазы трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке;

           – напряжение короткого замыкания трансформатора.

·  Индуктивность трансформатора, приведенная ко вторичной обмотке: ,

где  – частота напряжения питающей сети

·  Теперь можно определить эквивалентные параметры якорной цепи двигателя.  В мостовой схеме выпрямления ток нагрузки протекает одновременно через две  фазы трансформатора, поэтому:

·  Максимальную средневыпрямленную ЭДС найдем как:

·  Посчитаем ЭДС с учетом ограничения минимального угла регулирования

·  Тогда коэффициент передачи тиристорного преобразователя

·  Описание силовой схемы электропривода:

M - двигатель постоянного тока

Т -  трансформатор

S1 – тумблер, включающий напряжение питания

LM – обмотка возбуждения

UVS – группа тиристорных преобразователей

UVD - группа диодных выпрямителей.

4.  Синтез СПР и построение статических характеристик электропривода:

o  Общая структурная схема системы подчиненного регулирования скорости (регуляторы с обратной связью, обобщенный преобразователь, детализированная структурная схема ДПТ).

Принципы построения СПР:

Все некомпенсируемые звенья  аппроксимируются  одним апериодическим звеном с малой суммарной постоянной времени

Для выходных переменных каждого из последовательно соединенных компенсирующих звеньев организуется свой контур регулирования с последовательным корректирующим устройством-регулятором.

Регуляторы включаются последовательно друг с другом, при этом: обратные связи в контурах регулирования не перекрещиваются между собой, и выходной сигнал регулятора каждого внешнего контура является входным задающим для регулятора внутреннего подчиненного контура.

·  Синтез контура регулирования тока (КРТ).

Структурная схема КРТ: