Система управления тиристорного электропривода продольно-строгального станка (стр. 2 из 7)
Задачи системы управления:
- Система управления должна создавать синхронизированную с сетью переменного напряжения m-фазную систему импульсов управления. Например для 3-х фазной системы с нулевой точкой m=3, для мостиковой схемы m=6. Каждый импульс формируется согласно принципа работы выпрямительной схемы.
- Система управления должна обеспечивать сдвиг по фазе импульсов управления относительно анодного напряжения тиристоров.
- Система управления должна обеспечивать симметрию формируемых импульсов по каждой фазе преобразователя. Относительная погрешность симметрии не должна превышать 1-2 электрических градуса.
- Система управления должна обеспечивать необходимый диапазон регулирования угла управления , для нереверсивных схем преобразователей диапазон регулирования составляет от α=0 до α=90 градусов, для реверсивных тиристорных преобразователей диапазон от α=0 до α=165 градусов.
- Система управления должна обеспечивать устойчивость и надёжность работы преобразователя во всех рабочих режимах а, так же при резких изменениях нагрузок, частоты переменного напряжения и других помех.
- Система управления должна автоматически отключать тиристоры от аварийных режимов или ложных сигналов управления.
- Моменты формирования опирающих импульсов должны быть согласованны с амплитудой импульса и крутизной импульса, которые должны быть близки к паспортным параметрам тиристора. Как правило формируемые импульсы имеют крутой передний фронт 2-5 мс, и малую длительность 10-15 градусов.
Исходя из выше изложенных технических требований предъявляемых к системе управления, в проекте в качестве электропривода выбирается электропривод постоянного тока с тиристорным преобразователем, обеспечивающим регулирование напряжения на якоре двигателя. В соответствии с технологическими условиями производства система электропривода будет обеспечивать постановленные задачи.
2. Расчётно-техническая часть
2.1. Расчёт мощности и выбор двигателя привода.
Исходные данные
Cv=225 коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и материал резца, принят для обработки стали и чугуна для резцов из быстрорежущей стали.
CF=92 коэффициент характеризующий обрабатываемый материал и вид обработки.
S=3мм/1 двойной ход стола; подача стола
t=10мм глубина резания
T=250мм стойкость резца
1. Стойкость резания
м/мин(1)где: m=0,1; xv=0,1; yv=0,3 – показатели степени, зависящие от свойств обрабатываемого металла, материала резца и вида обработки.
2. Усилие резания
Нгде: XF=1; YF=0.75; n=0 – показатели степени
(2)3. Мощность резания
(3)4. Полная расчетная мощность
(4)где: Кз=1,1-1,3 коэффициент запаса
ηст=0,75-0,8 КПД станка
5. Рабочая скорость на валу двигателя
(5)где: Vобр=80 м/мин – скорость обратного хода стола
i=7 – передаточное число
D=12.4 мм – диаметр шестерни
6. Выбирается двигатель постоянного тока по условиям: Рн≥Рр; ωн≈ωр и выписываются его полные технические данные.
Таблица 1 – Технические параметры двигателя
| № | Тип двигателя | Рн | Uн | nн | nmax | ηн | Iя |
| 1 | 4ПФ180S | 45 | 440 | 1450 | 4500 | 88 | 114 |
Рн≥Рр=45кВт
Расшифровка типоразмеров
4ПФ180S – четвертая серия приводов механизмы, которых предназначены для станков с числовым программным управлением.
180 – высота оси вращения
S – условная длина сердечника якоря
УХЛ4 – умеренный или холодный климат
Охлаждение ICO 6 – независимая вентиляция
Расчет мощности двигателя подачи
1. Суммарное усилие, необходимое для перемещения резца:
(7)где: Fx=0.4*20487.2=8194.88 H
Fy=0.3*20487.2=6146.16 H
μ=0.15
Fn=8164.88+0.15(20487.2+6146.16)=12189.88 H
2. Мощность подачи
(8)3. Полная расчетная мощность
(9)4. Угловая скорость двигателя
(10)5. Выбирается двигатель подачи по условиям Рн≥Ррп; ωн≈ωп и выписываются его полные технические данные.
Таблица 2 – Технические параметры двигателя подачи
| № | Тип двигателя | Рн | Uн | nн | nmax | ηн | Iя |
| 1 | 4ПФ160L | 30 | 440 | 1030 | 4500 | 85.5 | 77 |
Расшифровка типоразмеров
4ПФ160L – четвертая серия приводов механизмы, которых предназначены для станков с числовым программным управлением.
160 – высота оси вращения
L – большая длина сердечника якоря
УХЛ4 – умеренный или холодный климат
Охлаждение ICO 6 – независимая вентиляция
2.2. Выбор тиристорного преобразователя и расчёт его силовых параметров
Для питания обмотки якоря двигателя используется тиристорный преобразователь.
Исходные данные для расчета:
U1~=380В – переменно напряжение питающей сети
f1=50Гц – частота тока питающей сети
Ud=440В – среднее выпрямленное напряжение
Id=Iн=114А – средний номинальный ток нагрузки
а=30о – оптимальный угол управления тиристорами
2.2.1 Расчет мощности и выбор типового тиристорного преобразователя
где: Кз=1,1-1,2 – коэффициент запаса
Ud=440В – напряжение питания главного двигателя
Id=114А - средний номинальный ток нагрузки
ηТП=0,95-0,97 – КПД тиристорного преобразователя
Условия выбора тиристорного преобразователя:
Рн≥Рр; Iнтп≥Id; ~U1н=~Ui; Uнтп≥Ud
Рисунок 3 – таблица выбора параметров силового тиристорного преобразователя
2.2.2 Расчет параметров управляемой схемы выпрямления
Определяем фазное напряжение:
Определяем обратно максимальное напряжение на вентиле в непроводящий полупериод:
Определяем максимальное прямое напряжение, приложенное к тиристору в момент его открывания:
Определяем средний ток вентиля:
Определяем действующий ток вентиля:
Выбираются силовые тиристоры по условиям:
Iн≥Iв.ср; Uпр≥Uобр.м; Uнп≥U1; Iвт≥Iв
Принимаются к установке силовые тиристоры типа Т131-50. их технические данные записываются в таблицу 3.
Таблица 3 – Параметры выбора силовых тиристоров
| Тип | Iм.ср, А | Iн.в, А действ. | Uобр.м, В | Uпр.м, В | ∆U, В пороговое U | Iобр, мА ток утечки |
| Т 131-50 | 50 | 78,5 | 500 | 100-1200 | 1,03 | 6 |
2.2.3. Расчет параметров силового согласующего трансформатора
U1ф – фаз ное напряжение первичной обмотки трансформатора
I1 – ток первичной обмотки трансформатора
I2 – ток вторичной обмотки трансформатора
Pd – расчётная мощность нагрузки, кВт
Sт – расчётная мощность трансформатора, кВА
Находим фазное напряжение вторичной цепи:
Находим коэффициент трансформации:
Находим ток первичной обмотки:
Находим ток вторичной обмотки:
Находим номинальную активную мощность трансформатора:
PdН=IdН*Udн=114*440=57,1 кВт
Находим полную мощность трансформатора:
SТ=Кп*Рd=1.05*57.1=60кВА
Выбираем трансформатор по условиям: I1н≥I1; I2н≥I2; U1н≥U1; Рн≥Рdн; Sн≥Sт