Выбор основных элементов электропривода. Определение параметров главных цепей

2. Выбор основных элементов электропривода. Определение параметров главных цепей

2.1 Расчёт параметров схемы замещения

Т – образная схема замещения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором представлена на рисунке 2.1.

 

Рис. 2.1

Номинальные потери мощности в двигателе.

;

;

;

;

;

;

Момент холостого хода.

;

Электромагнитный момент двигателя.

;

Переменные потери.

;

;

Активное сопротивление статора.

;

Полное сопротивление короткого замыкания.

;

Индуктивное сопротивление короткого замыкания.

;

;

Сопротивление ротора.

Индуктивное сопротивление статора и ротора.

;

Критическое скольжение двигателя.

;

Ток холостого хода.

;

Приведенный ток ротора.

;

Активное сопротивление взаимоиндукции.

;

;

Индуктивное сопротивление взаимоиндукции.

;

Индуктивность статора.

;

Индуктивность ротора.

;

Взаимоиндукция.

;

Эквивалентное активное сопротивление цепи статора.

;

Эквивалентная индуктивность цепи статора.

;

Эквивалентная постоянная времени.

;

Произведём расчёт механической и электромеханической характеристик. При этом рабочий участок механической характеристики рассчитаем по формуле Клосса, а электромеханической по формуле Шабенко. Участок механической характеристики от критического скольжения до равного единице (пусковой участок) рассчитаем по формуле Чикунова.

Скольжение изменяется от 0 до 1. Методика расчёта имеет вид.

;

Формула Клосса.

;

;

Угловая частота вращения при изменении скольжения.

;

Формула Чикунова.

;

;

Формула Шабенко.

;

Расчётные значения механической и электромеханической характеристик приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

	s	w	M	I
Формула Клосса
0	0	157,1	0	5,7
1	0,005	156,3	8,9	6,19
2	0,01	155,5	17,4	7,46
3	0,015	154,7	25,7	9,14
4	0,02	153,9	33,6	11,02
5	0,025	153,2	41	13
6	0,03	152,4	48,1	15
7	0,035	151,6	54,7	16,9
8	0,05	149,2	71,8	22,5
9	0,075	145,3	91,7	30,7
10	0,1	141,4	102,7	37,3
11	0,12	138,2	106,8	41,6
12	0,14	135,1	108,17	45,2
Формула Чикунова
13	0,143	134,6	108,18	45,63
14	0,15	133,5	108,6	46,8
15	0,17	130,4	108,7	49,8
16	0,18	128,8	108,3	51,1
17	0,19	127,2	107,7	52,4
18	0,2	125,7	107	53,5
19	0,25	117,8	102,2	58,5
20	0,3	110	97,4	62,5
21	0,35	102,1	93,5	66,1
22	0,4	94,2	90,5	69,5
23	0,5	78,5	87,3	76,3
24	0,6	62,8	86,8	83,2
25	0,7	47,1	88,1	90,6
26	0,8	31,4	90,7	98,2
27	0,9	15,7	94,2	106,1
28	1	0	98,4	114,3

Механическая характеристика асинхронного двигателя приведена на рисунке 2.2.

Рис. 2.2

Электромеханическая характеристика асинхронного двигателя приведена на рисунке 2.3.

Рис. 2.3

2.2 Выбор силовых ключей

Выбор ключей производится по максимально допустимому току через вентиль и обратному напряжению.

Средний ток через вентиль.

;

где  - коэффициент запаса по току в рабочем режиме, ;

;

Максимально допустимое напряжение, прикладываемое к вентилю в обратном направлении, не должно превышать допустимого значения повторяющегося импульсного напряжения.

;

где  - коэффициент запаса по напряжению, ;

 - коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжение в сети, ;

 - максимальное напряжение, прикладываемое к вентилю в обратном направлении, В;

;

;

Принимаем . Класс вентилей по напряжению берём 11.

Так как в процессе работы электропривода ток силовой схемы будет превышать среднее значение, возьмём ток ключей соответствующий максимальному току необходимому для создания требуемого динамического момента.

Выбираем диоды типа: D 132 – 80, охладитель типа О 231 – 80.

Максимальный ток через вентиль - ;

Максимальное напряжение, прикладываемое к диоду в обратном направлении - ;

Действующий ток в открытом состоянии - ;

Пороговое напряжение - ;

Выбираем силовые IGBT модули типа: IRG 4 PH 50 KD (IGBT + диод)

Максимальный ток через вентиль - ;

Максимальное напряжение, прикладываемое к вентилю в обратном направлении - ;

Частота коммутации - ;

Падение напряжения через вентиль - ;

Тип корпуса ТО – 247 АС;

2.3 Выбор анодных реакторов

При выборе анодного реактора необходимо учитывать условия:

;

;

, где , ,  - значения индуктивности, напряжения и тока на анодный реактор, взятые из каталога.

Произведем расчет индуктивности анодного реактора:

;

где  - коэффициент, учитывающий наличие свободной составляющей в токе короткого замыкания, ;

n – число одновременно включенных реакторов.

;

Выбираем анодный реактор типа РТСТ-41-0,5 УЗ со следующими номинальными данными:

Номинальное напряжение: .

Номинальная сила фазового тока: .

Номинальная индуктивность фазы: .

Активное сопротивление: .

Высота: .

Масса: .

2.4 Выбор дросселя и конденсатора фильтра

Для уменьшения пульсаций в цепи, после выпрямителя будет последовательно установлен дроссель. Рассчитаем необходимую индуктивность в цепи.

;

где m = 6 – пульсность схемы;

 - соответственно суммарные индуктивность и активное сопротивление цепи протекания тока, определяемые по формулам:

;

;

где  - индуктивность дросселя;

 - коммутационное сопротивление, обусловленное углом перекрытия анодов вентилей, определяется как

;

 - активное сопротивление преобразователя, учитывающее падение напряжения на вентилях схемы и проводах.

;

где =2 – число одновременно работающих вентилей;

 - падение напряжения на вентиле,

;

Индуктивность дросселя равна

;

;

Напряжение, по которому выбирается дроссель, определяется как:

;

Из полученного выражения видно, что индуктивности в силовой цепи будет достаточно, установив анодные реакторы. В установке дросселя необходимости нет.

Будет лишь установлено разрядное сопротивление для гашения энергии, возвращаемой в сеть.

Приближенно определяем емкость конденсатора фильтра

;

Напряжение на конденсаторе будет такое же, как и на дросселе. Следовательно, номинальное напряжение на конденсаторе равно 728 В.

Выбираем конденсатор типа: К624 – 6- 350 мкФ ± 20%-800 В +35°С.

Тормозное сопротивление выбираем из условия:

;

Мощность тормозного сопротивления;

;

Выбираем резистор типа: СП5 – 40 В 3,3 Ом ± 5%.