Электропривод постоянного тока. Механизм Рольганг. Мощность двигателя, рабочая скорость

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени П.О.СУХОГО

Факультет автоматизированных и информационных систем

Кафедра «Автоматизированный электропривод»

ОТЧЁТ

по  расчётно-практической работе

по дисциплине «Системы управления электроприводами»

на тему: «Электропривод постоянного тока»

Исполнитель: студент группы ЭП-41

Руководитель: преподаватель, к.т.н.

Гомель 2009

Задание:

Механизм Рольганг

Мощность двигателя: Р = 43 кВт,

Рабочая скорость: n_р = 240 об/мин,

Момент инерции: J = 1,4 кг∙м².

1. Выбор электродвигателя и расчет его параметров

Выбираю электродвигатель по номинальной мощности и частоте вращения. Исходя из вида рабочей машины, выбираю двигатель серии  Д.

Выбранный двигатель: Д818

U_Н = 220 В,

P_Н = 106 кВт,

n_Н = 470 об/мин,

I_н = 415 А,

J = 27,5 кг∙м².

Таблица 1.1 – Обмоточные данные двигателя

Рассчитываю недостающие параметры:

– индуктивность якоря

где: β_К = 0,6  – коэффициент, учитывающий отсутствие компенсационной бмотки и для двигателей серии Д, р_Д = 2  – число пар полюсов двигателя,

ω_Н = 49,19  – номинальная угловая скорость вращения двигателя (рад/с);

 рад/с

– конструктивная постоянная двигателя

где: N – число активных проводников якоря,

2а – число параллельных ветвей обмотки якоря;

– произведение конструктивной постоянной на номинальный магнитный поток     (Вб)

– номинальный момент (Н·м)

Приводим  сопротивление к рабочей температуре:

где: α – температурный коэффициент (для меди α = 3,9·10^-3),

Δt – разница между допустимой температурой обмотки (для класса изоляции F-  160⁰С) и температурой, для которой приведено сопротивление в справочнике (20⁰С)

2. Выбор комплектного электропривода. Выбор трансформатора. Расчет параметров якорной цепи двигателя

Выбор комплектного электропривода производим исходя из вида рабочей машины,  для которой рассчитывается электропривод.

Выбор трансформатора производим по требуемым номинальным напряжению и току преобразователя.

Выбираем из справочника [3] ЭП.

КТЭ-500/220-132-1ВТ-УХЛ4

Комплектный тиристорный электропривод  серии КТЭ. Iном = 500 А, Uном = 220 В. 1-однодвигательный без линейного контактора; 3-реверсивный с изменением полярности напряжения на якоре; 2-c трансформатором.

1-АСР скорости однозонная; В- наличие устройства питания обмотки возбуждения двигателя; Т-наличие питания обмотки возбуждения тахогенератора.

Выбираем из справочника трансформатор ТСЗП-160/0,7-У3

Таблица 2.1. – Справочные данные трансформатора

Для трансформатора рассчитываем параметры обмотки фазы, приведенные ко вторичной обмотке:

– полное сопротивление:

где u_К – напряжение короткого замыкания,

U_2НФ – номинальное фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора,

I₂ - номинальный ток вторичной обмотки трансформатора;

– активное сопротивление

где Р_КЗ – потери короткого замыкания (Вт);

– реактивное сопротивление (Ом) и индуктивность (Гн)

,

где: ω_с = 2πf_c – угловая скорость вращения напряжения сети (рад/с).

Расчет параметров якорной цепи двигателя производим по следующим формулам:

– активное сопротивление при мостовой силовой схеме тиристорного преобразователя

где Rк – коммутационное сопротивление

где р – количество пульсаций выпрямленного напряжения за период сети (р = 6 для трехфазной мостовой схемы выпрямления);

– индуктивность при мостовой силовой схеме тиристорного преобразователя

– постоянная времени якорной цепи

3. Расчет параметров и характеристик тиристорных преобразователей для режимов непрерывного и прерывистого тока

Для тиристорного преобразователя якорного канала строим регулировочные и внешние характеристики в режимах непрерывного и прерывистого токов. Определяются: постоянная времени, коэффициент передачи для обоих режимов, внутреннее сопротивление для режима прерывистого тока.

Постоянная времени преобразователя равна

Построение характеристик производим в следующем порядке.

Максимальное значение ЭДС преобразователя

где:  k_сх – схемный коэффициент силовой цепи преобразователя (для трехфазной мостовой k_сх =2,34).

Внешние характеристики в режиме прерывистого тока строим для нескольких значений α ( 0°,10° … 90° ). Для каждого значения α определяем граничный угол проводимости из уравнения

где E_m = √2U_2НЛ – для мостовой схемы выпрямления.

Далее расчет реализуется в MathCAD.

По полученным значениям получаем семейство характеристик при различных

α (рис.1).

Рис.1. Семейство внешних характеристик преобразователя в режиме прерывистого тока.

Через несколько значений Ed = Eя проводим горизонтальные линии и в точках пересечения с характеристиками определяем по несколько значений Id = Iя и а для каждого Eя . Полученные значения заносим в первые 3 столбца таблицы 3.1.

Рассчитываем и заносим в таблицу следующие величины:

- Фактическое значение ЭДС преобразователя

Еd=Ея + (Rя - Rк)∙Iя

- Напряжение управления преобразователем

где U_{оп мах} = 8В амплитуда пилообразного опорного напряжения СИФУ.

- Приращение тока якоря

- Приращение ЭДС преобразователя 

- Приращение напряжения управления 

где ,,― разность соседних величин       соответствующих величин

- Коэффициент передачи преобразователя

Таблица 3.1 – Данные для построения регулировочных характеристик

                         преобразователя в режиме прерывистого тока

 Ом

По уравнению регулировочной характеристики

задавая Uу = - U_{оп мах},..., U_{оп мах}   строим  характеристику преобразователя   для режима непрерывного тока.

Затем, по данным из таблицы 3.1, в этих же осях строим семейство характеристик режима прерывистого тока, как показано на рис. 1. Выбираем рабочую точку, ближайшую к режиму электропривода с моментом сопротивления холостого хода. В этой точке определяем по наклону касательной коэффициент передачи преобразователя для режима прерывистого тока Kтп'=0,163. Рассчитываем полное сопротивление якорной цепи для режима прерывистого тока Rя' = Rяд + Rп'

Rя' = 0,01+ 2,6 =2,61 Ом

Рис. 2. Регулировочные характеристики преобразователя в режимах непрерывного и прерывистого тока.

4. Выбор структуры системы управления. Расчет параметров структурной схемы

Исходя из характера рабочей машины, выбираем однозонную систему управления.

Так как возможен режим работы "на упор", то следует применять 2 контура