Проектирование управляемого преобразователя энергии с датчиками автоматизированного электропривода

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РБ

БНТУ

КАФЕДРА ЭАПУ И ТК

КУРСОВАЯ РАБОТА

НА ТЕМУ:

Проектирование управляемого преобразователя энергии

с датчиками автоматизированного электропривода

ИСПОЛНИТЕЛЬ:       Яцкевич А.В.

Гр. 107630Т

РУКОВОДИТЕЛЬ: Гульков Г.И.

МИНСК

2003
СОДЕРЖАНИЕ

1.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.. 3

2. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯМИ, ВЕНТИЛЬНОГО КОМПЛЕКТА, УПРВЛЯЕМОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.. 8

3.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.. 10

4. РАСЧЕТ ЗАВИСИМОСТИ Е_П = F ( t ) ПРИ ИЗМЕНЕНИИ НАПРЯЖЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ПО ЗАДАННОМУ ЗАКОНУ U_У = F(t). 12

5 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕГУЛЯТОРОВ ТОКА И СКОРОСТИ, И  ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕЫ... 14

6. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДАТЧИКА КООРДИНАТ ЭЛЕКТРОПРИВОДА И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЕГО ПРИНЦИПИАЛЬНУЮ СХЕМУ.. 17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 22

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 23

1.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Для электродвигателя 2ПБ180LУХЛ4 из справочника /1/ выписываем следующие данные:

·  номинальная мощность Рн, кВт                                                        4.2;

·  номинальное  напряжение Uн, В                                                       220;

·  кпд hн, %                                                                                            81.5;

·  номинальная частота вращения n_н, об/мин                                       750;

·  сопротивление обмотки якоря , Ом                                             0,378;

·  сопротивление обмотки добавочных полюсов , Ом                  0,263;

·  индуктивность якорной цепи , Гн                                                 0,015;

·  момент инерции якоря J, кг*м²                                                         0,23;

Рассчитаем номинальный ток якоря:

A.

Рисунок1.1. Принципиальная схема силовой цепи управляемого преобразователя.

 

Рисунок 1.2 Функциональная схема ЭП

Выбор анодного реактора.

,где

-коэффициент,учитывающий наличие свободной составляющей в токе короткого замыкания =1.6-2.0;

-ударный ток который может протекать по прибору в течении 10с,принимаем приблизительно равным 7-10 от ;

n-количество реакторов,ограничивающих ток к.з.;

-угловая частота питающей сети

Примем анодный реактор РТСТ-41-1,01У3 со следующими данными:

I_н=40А                  DP=35Вт

L_н=15мГн             m=23кг

Определим минимальную скорость двигателя:

Рассчитаем  углы открывания

a_min=

Для нижнего диапазона регулирования скорости при D = 10

a_max=

Амплитуда первой гармоники:

Сопротивление якорной цепи:

Амплитуда тока первой гармоники:

Коэффициент пульсаций:

Т.к. К_ПЗ < 0,07, то в цепь якоря необходимо установить сглаживающий реактор, индуктивность которого найдем решая обратную задачу.

L_P = L_ЯЦ - L_Я -Lap=0,11 – 0,015-0,0011 = 0,094Гн

Выберем сглаживающий реактор типа ДФ-7 со следующими параметрами:

I_н = 25 А     R = 0,056 Ом                 L = 100 мГн                   DP_н = 35 Вт

На основании расчетов, применив пакет SimuLink системы MATLAB, произведем расчет переходных процессов в электродвигателе при изменении напряжения управления на входе СИФУ по заданному закону.

рис. 1.2. Расчетная модель

Графики  при номинальной скорости вращения 78.5 рад/с(ея = 211В;α = αо =73,3;Uз=2.96)

а)Зависимость f = E(t);                                б) Зависимость f = Uдв(t);

Графики при минимальной скорости вращения 7.85рад/с(eя = 20,5В; α = 150,6)

Ток якоря двигателя

а)без индуктивности сглаживающего дросселя           б)с индуктивностью

2. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯМИ, ВЕНТИЛЬНОГО КОМПЛЕКТА, УПРВЛЯЕМОГО ПРЕОБРAЗОВАТЕЛЯ

Характеристикой управления вентильного комплекта называется зависимость постоянной составляющей выпрямленной ЭДС Е от угла открывания a. Определим эту зависимость:

,         (2.1)

Построим зависимость Е = f(a) при изменении угла a от 0 до p.

Рис. 2.1. Характеристика управления вентильного комплекта.

Характеристика управления СИФУ – это зависимость угла открывания a от напряжения управления, то есть .

СИФУ осуществляет преобразования напряжения управления в фазу открывающего импульса (и формирование импульса). Данное преобразование осуществляется с помощью компаратора, который сравнивает два напряжения – опорное и управляющее.

Опорное изменяется синхронно с напряжением сети, напряжение управления является выходным сигналом регулятора тока.

Исходными данными для расчета характеристики является вид опорного напряжения – отрицательное пилообразное.

Определим напряжение смещения, исходя из того, что для однофазной мостовой схемы начальный угол  при U_у=0:

, где

U_пм = -10 В –амплитуда отрицательного пилообразного напряжения.

Характеристика управления СИФУ строится согласно выражению:

Таблица 3.Характеристика управления СИФУпри отрицательном пилообразном напряжении

3.РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Электромеханической характеристикой называется зависимость среднего значения скорости электродвигателя от среднего значения тока якоря. Для режима непрерывного тока эта зависимость имеет вид: