Проектирование системы подчинённого регулирования скорости тиристорного электропривода постоянного тока

Министерство образования и науки РФ

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок»

«Проектирование системы подчинённого регулирования скорости тиристорного электропривода постоянного тока»

Вариант №8

Студент: Солнцев А.С.                                Преподаватель: Панкратов В.В.

Факультет: ФМА

Группа: ЭМ-51

г. Новосибирск, 2009

1.  Задание на РГЗ

Спроектировать систему подчиненного регулирования скорости тиристорного электропривода постоянного тока.

2.  Исходные данные

Вариант №8;

Тип двигателя: 2ПН132LГУХЛ4;

Технические данные двигателя:

Номинальная мощность  кВт;

Номинальное напряжение обмотки якоря  В;

Номинальное напряжение обмотки возбуждения  В;

Номинальная частота вращения  об/мин;

КПД в номинальном режиме работы  о.е.;

Сопротивление обмотки при :

Якоря  Ом;

Добавочных полюсов  Ом;

Возбуждения  Ом;

Индуктивность цепи якоря  мГн;

Момент инерции  .

Требуемый диапазон регулирования частоты вращения: ;

Допустимая относительная статическая ошибка регулирования: .

Превышение температуры обмоток в установившемся тепловом состоянии ДПТ типа 2ПН соответствует классу изоляции В (температура ).

Для расчёта необходимо привести активные сопротивления двигателя к рабочей температуре:

где  – температурный коэффициент электрического сопротивления меди;

 – превышение температуры.

Найдём значения сопротивлений:

;

;

.

Полное сопротивление якорной цепи двигателя:

.

Так как КПД определено для параллельного включения обмотки возбуждения, то номинальный ток якорной цепи так:

где  – номинальное напряжение двигателя.

1.  Расчёт силового согласующего трансформатора для питания тиристорного преобразователя

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

Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора:

где  – коэффициент запаса по напряжению сети;

 − коэффициент запаса по напряжению, учитывающий 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;

Коэффициент трансформации:

Действующие значения токов фаз вторичной и первичной обмоток:

где  и  – коэффициенты для мостовой схемы выпрямления по [1].

Типовая мощность трансформатора:

где  − коэффициент для мостовой схемы выпрямления по [1].

Принимаю трансформатор мощностью

Приведенное к вторичной обмотке активное сопротивление одной фазы трансформатора:

где  − потери активной мощности трансформатора в режиме короткого замыкания.

Реактивное сопротивление одной фазы трансформатора, приведенное к вторичной обмотке:

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

 − напряжение короткого замыкания трансформатора.

Индуктивность трансформатора, приведенная к вторичной обмотке:

Эквивалентные параметры якорной цепи двигателя:

Так как в мостовой схеме выпрямления ток нагрузки протекает одновременно через две фазы трансформатора, то:

Максимальная средневыпрямленная ЭДС:

Максимальное значение средневыпрямленной ЭДС с учётом ограничения угла регулирования:

Коэффициент передачи тиристорного преобразователя по управляющему воздействию:

где  – максимальное напряжение управления.

Силовая схема электропривода представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 Силовая схема электропривода

На схеме приняты следующие обозначения:

M − двигатель постоянного тока;

Т – согласующий трансформатор;

S1 − тумблер, включающий напряжение питания;

LM – обмотка возбуждения;

UVS – группа тиристорных преобразователей;

UVD − группа диодных выпрямителей.

3.  Синтез СПР и построение статических характеристик ЭП

На рисунке 2 приведена общая структурная схема СПР по скорости:

Рисунок 2 Общая структурная схема СПР по скорости

Синтез контура регулирования тока якоря (КРТ)

Контур тока является внутренним контуром системы подчинённого регулирования. В его состав входят тиристорный преобразователь и электромагнитная составляющая двигателя.

Оптимизация параметров контура проводится при следующих допущениях:

1)  Тиристорный преобразователь является звеном, передаточная функция которого имеет вид:

Постоянная времени управляющего преобразователя () достаточно мала и ее можно принять в качестве малой некомпенсируемой постоянной времени ;

2)  Режим тока якорной цепи двигатель – преобразователь непрерывный.

На рисунке 3 приведена структурная схема КРТ:

Рисунок 3 Структурная схема КРТ

Коэффициент обратной связи по току как отношение максимально возможного сигнала задания тока к максимально-допустимому току якоря:

Передаточная функция разомкнутого КРТ:

При настройке контура тока на технический оптимум, желаемая передаточная функция имеет вид: