Расчет параметров и электромеханических характеристик системы стабилизации скорости электропривода постоянного тока типа: “тиристорный возбудитель – генератор – двигатель с постоянным возбуждением”

Содержание:

1.Задание и исходные данные.

2.Функциональная схема ЭП и ее описание.

3.Расчет и выбор генератора и гонного двигателя.

3.1.Выбор генератора.

3.2.Выбор гонного двигателя.

4.Расчет параметров генератора как обобщенного преобразователя.

4.1.Расчет параметров генератора.

4.2.Расчет режима максимальной скорости.

4.3.Расчет режима минимальной скорости.

4.4.Расчет параметров обобщенного преобразователя.

5.Расчет параметров структурной схемы ЭП.

6.Расчет токовой отсечки.

7.Анализ устойчивости СУЭП.

Приложение.

Список литературы.

1. Задание и исходные данные.

Рассчитать параметры и электромеханические характеристики системы стабилизации скорости электропривода постоянного тока типа: “тиристорный возбудитель – генератор – двигатель с постоянным возбуждением”, обеспечивающий необходимый диапазон и точность регулирования частоты вращения, а также ограничение тока якорной цепи двигателя и генератора. Диапазон регулирования частоты вращения ,  - допустимая относительная статическая ошибка регулирования.

Тип двигателя: 2ПФ160МГУХЛ4

Таблица данных двигателя.

UДВ, В	PДВ, кВт	nДВ, об/мин	nДВmax, об/мин	η, %	RЯдв, Ом	RДПдв, Ом	RВдв, Ом	LЯдв, мГн	JДВ, кг·м2	DРЕГ	δ, %
220	7.5	1500	4200	83	0,145	0,101	53,1	4	0,16	50	4

Перерасчет сопротивлений на рабочую температуру

Класс  изоляции B, рабочая температура 90˚С, тогда

Номинальный ток двигателя:

2. Функциональная схема ЭП и ее описание.

 Функциональная схема представлена на рисунке 1.

Описание схемы:

УТО – управление токовой отсечкой, обеспечивает ограничение тока в пределах тока отсечки до тока упора в статических и динамических режимах.

ТВ – тиристорный возбудитель – преобразует сигнал управления в ток возбуждения генератора.

РС – регулятор скорости – осуществляет стабилизацию электропривода с требуемой точностью, если электропривод работает на упор, то эта обратная связь выступает в качестве регулятора тока.

BR – тахогенератор – преобразует скорость электропривода в сигнал пропорциональный скорости.

М1 – асинхронный двигатель – осуществляет вращение вала генератора.

G – генератор постоянного тока, подает напряжение на двигатель М, пропорционально току возбуждения и скорости вращения.

М – электродвигатель постоянного тока, приводит в действие рабочий орган.

LG – обмотка возбуждения генератора.

LM – обмотка возбуждения двигателя.

BA – датчик тока якорной цепи.

3. Расчет и выбор гонного двигателя генератора.

3.1 Выбор генератора.

Двигатель должен работать в заданном диапазоне, поэтому на выбор генератора накладывается следующее ограничение:

По справочной литературе выбираем генератор 2ПН180M

UГ, В	PГ, кВт	nГ, об/мин	N	η, %	RЯг, Ом	RДПг, Ом	RВг, Ом	LЯг, мГн	WОбВ	2а=2
220	10	1000	444	81	0,083	0,053	55	3,2	1600

Обмоточные данные приведены к , поэтому пересчитываем сопротивления обмоток:

Значения сопротивления обмоток приведенные к рабочей температуре:

Номинальный ток генератора:

Проверка генератора по перегрузочной способности:

 где .

Генератор должен обеспечивать протекание максимально допустимого тока в штатном режиме , таким образом, генератор удовлетворяет требованиям по перегрузочной способности.

3.2 Выбор гонного двигателя.

Гонный двигатель выбираем по мощности и скорости генератора. При этом скорость гонного двигателя должна быть приблизительно равна скорости генератора, а мощность должна быть выбрана из условия

 

Выбираем асинхронный двигатель серии 4А с синхронной частотой вращения 1000 об/мин, мощностью 11(кВт). Данные по двигателю сводим в таблицу.

UГ, В	PГ, кВт	nГ, об/мин	sнгон,%	η, %	Mmax/Mном	MП/Mном	Mmin/Mном	IП/IН	cosφНгон
220	11	1000	3	86	2	1,2	1	6	0,86

Номинальная частота вращения АД:

где

Номинальный момент АД:

Вычисляем максимальный момент, обеспечиваемый генератором:

Ад удовлетворяет перегрузочной способности, необходимой для нормальной работы привода .

4.Расчет параметров генератора, как обобщенного преобразователя.

4.1 Расчет параметров генератора.

тогда ; по кривой намагничивания генератора находим значение магнитного потока , тогда

4.2 Расчет режима максимальной скорости.

;

Номинальная ЭДС двигателя:

тогда

Находим ЭДС генератора, соответствующего номинальному режиму работы ЭЛ:

                             где

Магнитный поток генератора соответствующий номинальному режиму:

4.3 Расчет режима минимальной скорости.

Расчет проводим по аналогии с п.4.2

                            

4.4 Расчет параметров обобщенного преобразователя.

Определяем значения коэффициентов передачи генератора в номинальном режима работы системы Г – Д (точка Н) и в режиме минимальной скорости (точка М), через конечные приращения, они взяты в соответствии с кривой намагничивания приложения (см.рис 1).

Коэффициент передачи тиристорного возбудителя:

 где коэффициент форсировки принимаем

Значение индуктивности обмотки возбуждения:

где  - коэффициент, характеризующий долю потоков рассеяния.

Постоянные времени обмотки возбуждения генератора:

                   

5. Расчет параметров структурной схемы ЭП.

Структурную схему СУЭП в установившемся режиме см. на рисунке 2

Уравнение скоростной характеристики в соответствии со структурной схемой СУЭП:

Коэффициент обратной связи:

Чтобы определить  учитываем требования к статической точности регулирования. Ошибка максимальна при минимальной скорости вращения.