Проект комплектного тиристорного электропривода постоянного тока (стр. 2 из 3)
Rтр- эквивалентное активное сопротивление обмоток трансформатора приведенное к вторичной цепи.
Rэ- снижение выпрямленной ЭДС за счет коммутационных провалов.
Для трехфазной мостовой схемы выпрямления дополнительное сопротивление от обмоток трансформатора составляет:
Rтр=2rтр=2*0.0055=0.011 Ом (5.3)
Потери ЭДС за счет коммутационных провалов.
(5.4)ЭДС двигателя при максимальной скорости вращения.
В (5.5) 
В*с (5.6)Максимальный ток нагрузки
А (5.7)ЭДС идеально холостого хода преобразователя.
В (5.8)Из формулы (5.1) видно, что величина запаса по выпрямленному напряжению меньше, чем желаемая величина. Это может привести к насыщению тиристорного преобразователя, а это в свою очередь вызывает чрезмерную, неконтролируемую системой регулирования посадку скорости вращения двигателя при колебаниях напряжения сети или при перегрузке привода.
Рассчитаем требуемую индуктивность якорной цепи:
мГн (5.9)где Uн Iн – номинальные напряжение и ток якоря.
К - эмпирический коэффициент.
Рассчитаем индуктивность якоря двигателя:
мГн (5.10)где k – эмпирический коэффициент
pп – число пар полюсов двигателя
(5.11)Получили, что Lтреб>Lяц, т.е. индуктивности якорной цепи не достаточно для ограничения пульсаций тока, т.е. нужен сглаживающий реактор.
Реактор буду выбирать из условий Lp > Lтр - Lяц, Iрн > Iндв.
Выбираю сглаживающий реактор ФРОС – 125/0,543
Таблица 5.2
Параметры реактора ФРОС – 125/0,543
| Номинальный ток Iн, А | Индуктивность Lр, мГн | Сопротивление R, Ом |
| 500 | 0,75 | 0.003 |
Выберем тахогенератор. Будем выбирать тахогенератор по величине скорости вращения двигателя таким образом, чтоб при максимальной скорости вращения якоря двигателя у тахогенератора оставался запас по механической прочности (скорости вращения). Выбираю тахогенератор типа ПТ-22/1.
Таблица 5.3
Параметры тахогенератора типа ПТ-22/1.
| Технические данные тахогенератора | Характеристика тока возбуждения | ||||
| Nн; об/мин | Iя; А | iв; А | Тип ячейки | Uв; В | Iв; А |
| 2400 | 0.5 | 0.35 | БФХ-0545 | 35 | 0.75 |
Принципиальная схема силовых, а так же релейно-контакторных цепей и цепи возбуждения комплектного электропривода представлены в графической части проекта.
6. Функциональная и структурная схемы электропривода
Переход к относительным единицам.
Для выполнения расчётов, связанных с выбором типа и параметров регуляторов, оценкой
статических и динамических показателей процессов в электроприводе, полезно составить для
выбранного варианта комплектного электропривода упрощенную принципиальную
(функциональную) (см.рис.6.2 ) и структурную(см.рис.6.3) схемы.
Структурная схема составлена на основании уравнений звеньев, записанных в относительных
единицах, что позволяет значительно упростить запись самих уравнений и последующие
расчёты. В качестве базовых величин принимаю[1]:
для напряжения и тока якоря – их номинальные значения
для момента на валу и электромагнитного момента двигателя – величину электромагнитного момента при номинальных токе якоря и напряжении на якоре
для скорости вращения двигателя – скорость его идеального холостого хода при номинальных магнитном потоке и напряжении на якоре
для напряжений на входе тиристорного преобразователя – то приращение входного напряжения, которое для преобразователя с линеаризованной статической характеристикой создают изменение выходного напряжения, равное базовому напряжению на нагрузке
для напряжений на входах датчиков обратных связей – показания датчиков при базовом значении измеряемой координаты. При этом величины коэффициентов усиления датчиков обратных связей (в абсолютных единицах) должны быть подобраны так, чтобы во всём возможном диапазоне измеряемой координаты выходное напряжение датчика соответствовало работе его на линейном участке статической характеристики.
для задающих напряжений (как во внешних так и во внутренних контурах регулирования ), сравниваем на входах регуляторов с напряжениями датчиков обратных связей ,- их значения, эквивалентные базовым величинам сигналов обратных связей, т.е. найденные на основании выражения:
Uзб=Uдб*Rвхз/Rвх ос (6.1)
Здесь, Uзб , Uдб –базовые напряжения задания и датчика обратной связи, Rвхз,Rвх ос – сопротивления входных резисторов по каналам задания и обратной связи.
Таблица 6.1
Базовые значения переменных в электроприводе
| N№ | Наименование переменной | Обозначение | Расчетная формула | Численное значение | Размерность |
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| 1 | Напряжение на якоре, ЭДС преобразователя ТП и двигателя | Uя, Еп, Ед | Uн | 220 | В |
| 2 | Ток якорной цепи ЯЦ | Iя | Iн | 381 | А |
| 3 | Момент двигателя | М | Iн*кФн | 518.16 | Нм |
| 4 | Скорость вращения двигателя | N | Uн/кФн | 217 | Рад/с |
| 5 | Коэффициент пропорциональности между ЭДС и скоростью двигателя | кФ | КФн | 1.36 | В*с/рад |
| 6 | Ток возбуждения двигателя | Iв | Iв | 4.94 | А |
| 7 | Напряжение на обмотке возбуждения, ЭДС тиристорного возбудителя | Uв, Етв | Iвн*Rв | 220 | В |
| 8 | Напряжение на выходе регулятора тока якоря | Uртя | F(Еп) | 10 | В |
| Напряжение на выходах датчика тока якоря ДТЯ и регулятора скорости РС | Uдтя, Uрс | Кдтя*Iн | 5 | В | |
| 10 | Напряжение на выходах датчика скорости ДС и задатчика интенсивности ЗИ | Uдс, Uзи | Кдс*nб | 10 | В |
7. Определение параметров силового электрооборудования
Tд –механическая постоянная времени звена Д, учитывающего на структурной схеме механическую инерцию вращающихся масс двигателя и механизма
Тд=(Jд+Jм)nб/Mн=1.8*7*217/518.16=3.94 с (7.1)
Здесь Jд ,Jм – моменты инерции двигателя и рабочего механизма.
- Rяц – суммарное сопротивление силовой цепи преобразователь – двигатель.
Rяц= Rя+Rдп+Rко+2Rтр+Rэ=0.04 Ом (7.2)
- Lяц - суммарная индуктивность якорной цепи
(7.3)Тяц – электромагнитная постоянная времени якорной цепи.
Тяц=Lяц/ Rяц = 0,04 с (7.4)
Кяц – кратность тока короткого замыкания силовой цепи преобразователь – двигатель
Кяц = Uн / Iн*Rяц = 14.4
t - постоянная времени чистого запаздывания преобразователя
t =Т/m=1/(50*6)= 0.003 с (7.5)
Тп - постоянная времени фильтра преобразователя
Тп = 0,002 с (7.6)
8. Выбор типа регуляторов и расчёт их параметров
Вид передаточной функции и параметры регуляторов буду выбирать таким образом, чтобы выполнить заданные требования к настраиваемому контуру регулирования. Точный расчёт ведется с помощью логарифмических амплитудных частотных характеристик по методике, изложенной в курсе ТАУ.
Предварительный выбор параметров регуляторов (метод технического оптимума).
Настройка контура регулирования тока якоря (КРТЯ)
При настройке КРТЯ нужно стремиться к достижению максимально высокого быстродействия, чтобы не допустить в переходном процессе опасных бросков тока якоря при резком приложении чрезмерной статической нагрузки. Т.е. регулятор тока должен содержать пропорциональный (П) канал. Однако П - регулятор тока, сообщая контуру регулирования высокое быстродействие, оставляет большую статическую погрешность регулирования. Это препятствует максимальному использованию двигателя по току во всём диапазоне скоростей. Поэтому применяют пропорционально – интегральный (ПИ) регулятор тока.
(8.1)Введём расчётную постоянную времени:
Трт = Т1 / Кяц (8.2)
Т2 = Тi max = Tяц = 0,04 с (8.3)
(8.4)Т1 = (0.144…0.288) с
Настройка контура регулирования скорости (КРС).
При настройке КРС поддержание заданного значения скорости независимо от приложенных возмущений и достижение требуемых по качеству процессов пуска и торможения электропривода решаются проще и качественнее для быстродействующих КРС. Но предельное быстродействие КРС ограничено условиями его устойчивости и влиянием оборотных пульсаций напряжения тахогенератора. Для стандартных электроприводов принимают wс = (15…20) рад/с.
Введём расчётную постоянную времени:
Трс = Тд / Крс (8.5)
Здесь Крс – коэффициент пропорционального регулятора скорости (РС).
Трс = 1/wс = (0.066…0,05) с (8.7)
Крс = (59...78.8)
Проверим величину статической ошибки скорости ênс в замкнутой системе с П-РС