Система управления электроприводом - StudentLib.com. 1. Требования к системе управления электроприводом 1 Технические данные электродвигателя

• Название: 1. Требования к системе управления электроприводом 1 Технические данные электродвигателя
• Дата: 02.04.2022
• Размер: 0.89 Mb.
• Имя файла: Система управления электроприводом - StudentLib.com.rtf
• Тип: Документы; #435903
• страница: 2 из 4

1.4 Выбор принципиальной схемы главных цепей и структурной электрической схемы системы
Для управления электродвигателем выбираем управляемый мостовой трехфазный выпрямитель. В данной схеме применяются токоограничивающие реакторы, которые включены в сеть переменного тока.

Для регулирования в верхней части диапазона при значении скорости выше основной необходимо воздействовать на поток. Поэтому требуется регулировать напряжение на обмотке возбуждения двигателя. Напряжение питания обмотки 220В, таким образом, выбираем однофазный нереверсивный полууправляемый выпрямитель, так как он дешевле полностью управляемого, а также не требуется шунтирующий контур обмотки возбуждения.

Выберем функциональную схему системы. Так как в нашем случае требуется регулирование скорости выше номинальной то необходимо обеспечить по цепи возбуждения, т.е. требуется построение системы с двухзонным регулированием скорости. В первой зоне должно осуществляться регулирование скорости до номинального значения при постоянстве момента. Во второй зоне скорость должна регулироваться от номинальной до максимальной с ослаблением потока возбуждения, т.е. должно поддерживаться постоянство мощности. Таким образом, необходимо построить систему управления, которая содержит два канала управления: первый - по цепи якоря, второй - по цепи возбуждения двигателя. На первом участке система должна обеспечить Ф=Фн =const. На втором участке e = e_н = const, т.е. система должна обеспечить поддержание заданного номинального значения ЭДС при изменении скорости и потока возбуждения.

В замкнутой системе регулирования скорости переход от режима регулирования напряжения к режиму регулирования потоком возбуждения обеспечивается за счет того, что на скоростях выше основной с помощью регулятора ЭДС, воздействующего на цепь возбуждения, поддерживается равенство ЭДС двигателя номинальному значению. Поскольку ЭДС двигателя есть e_д = c_д×Ф×w в условиях, когда e_д = Е_д = const, а значение w задается входным сигналом, поток возбуждения будет изменяться пропорционально скорости двигателя.


2. Выбор системы электропривода
2.1 Определение параметров главных цепей
. Выбор тиристоров.

Выбор тиристоров производится по среднему значению тока, протекающего через вентиль.

Рассчитаем среднее и действующее значение тока , протекающего через прибор, для режима работы с максимальной загрузкой по току:
;

.
Для номинального режима работы , а условия охлаждения соответствуют номинальным, если при естественном охлаждении максимальная температура воздуха .

Выбираем тип прибора и охладитель по условию:
(2.1)
где К_зрi - коэффициент запаса по току в рабочем режиме (1,25…1,65),

К_зо - коэффициент запаса, учитывающий отклонения режима работы и условий охлаждения от номинальных (0,8…1,2),

I_TAV.m - максимально допустимый средний ток через тиристор при заданных условиях охлаждения, А.

Принимаем К_зо=0,9. Приняв К_зрi=1,25, по условию (2.1) получаем:

.

Из справочника [4, с. 179] по силовым полупроводниковым приборам предварительно выбираем тиристор Т 132-40 с типовым охладителем О231-80, с параметрами I_TAV.m = 19 А при естественном охлаждении и Т_а =40°С.

2. Выбор анодных реакторов.

Индуктивность анодного реактора определим по напряжению короткого замыкания равному (0,05-0,06)U₁.

,




.
Выбираем из справочника [3, с. 122, разд. 23, табл. 23.271] анодный реактор типа РТСТ-41-1,01УЗ со следующими параметрами:

- номинальная индуктивность фазы;

- активное сопротивление обмоток;

- номинальное линейное напряжение питающей сети;

- номинальная сила фазового тока.

3. Выбор сглаживающего дросселя.

Выбор сглаживающего дросселя, включенного последовательно с якорем двигателя, производиться для обеспечения непрерывности тока двигателя на всем диапазоне изменения ЭДС преобразователя, а также ограничения пульсаций тока, которые ухудшают коммутацию в двигателе и увеличивают его нагрев.

Определяем требуемую постоянную времени электрической цепи:
,
где - постоянный коэффициент схемы выпрямителя, - для трехфазной схемы [5, с. 47];

- максимальное значение граничного тока:
,
где - абсолютное значение граничного тока:

,

где - базовое значение тока:
,
где - максимальное значение анодного напряжения:
.

_п - активное сопротивление якорной цепи в граничном режиме:

, .

- активное сопротивление силового преобразователя, учитывающее падение напряжение на вентилях и проводах:

где DU=2В - прямое падение напряжения на вентиле,

n - число последовательно включенных вентилей, проводящих ток в один и тот же момент времени.
.
Тогда требуемая постоянная времени электрической цепи будет равна:
.
Определяем требуемую индуктивность сглаживающего дросселя:
,

,
- индуктивность якоря двигателя, определяется по формуле Уманского-Линвиля,

где - коэффициент пропорциональности, - для машин с компенсационной обмоткой;

- число пар полюсов, ;

- номинальная частота вращения, .
.
Требуемая индуктивность сглаживающего дросселя:
.
4. Определение расчетных параметров силовой цепи.

Расчетная индуктивность цепи выпрямленного тока:
.
Расчетное сопротивление цепи выпрямленного тока:

где R_п - сопротивление перекрытия вентилей:
.
где m - пульсность схемы, m = 6.

R_яц = 2×0,0885 + 0,61 + 0,022 + 0,303 = 1,112 Ом.

Тогда электромагнитная постоянная времени:
.


3. Проектирование системы управления электроприводом
3.1 Сравнение возможных вариантов и выбор способа (закона) управления и структуры СУЭП
Реверсирование двигателя начинается с изменения знака напряжения задания скорости, которое вызывает уменьшение напряжения U_У и изменения знака задания тока U_ЗТ является сигналом начала переключения комплектов тиристоров. Угол открывания a₁ увеличивается, ЭДС уменьшается, уменьшается ток якоря до нуля. Закрывание тиристоров фиксируется датчиком проводимости вентилей (ДПВ). При получении сигналов с ДПВ логическое переключающее устройство (ЛПУ) запрещает подачу импульсов на тиристоры обоих комплектов, т.е. размыкает ключ Кл1 и одновременно начинает отсчитывать временную паузу. После ее окончания ЛПУ формирует разрешение на подачу открывающих импульсов на тиристоры комплекта КВ”2” (замыканием Кл2), одновременно и на переключение переключателя характеристик (ПХ). Переключение ПХ приводит к изменению полярности напряжения U_У на входе СИФУ. С этого момента на комплект КВ “2” начинают подаваться открывающие импульсы, обеспечивающие работу комплекта в инверторном режиме. Так как ЭДС якоря больше прикладываемой ЭДС, то ток якоря протекает в обратном направлении, двигатель переходит в генераторный режим, осуществляя рекуперативное торможение с отдачей энергии в сеть.

Для регулирования в верхней части диапазона при значении скорости выше основной необходимо воздействовать на поток. Поэтому требуется регулировать напряжение на обмотке возбуждения двигателя. Так как напряжение питания обмотки 220В, то выбираем однофазный нереверсивный полууправляемый преобразователь.

Выберем функциональную схему системы. В соответствии с техническим заданием необходимо обеспечить двухзонное регулирование по цепи возбуждения в пределах , что требует построение системы с двухзонным регулированием скорости. В первой зоне должно осуществляться регулирование скорости до номинального значения при постоянстве момента. Во второй зоне скорость должна регулироваться от номинальной до максимальной с ослаблением потока возбуждения, т.е. должно поддерживаться постоянство мощности. Таким образом, необходимо построить систему управления, которая содержит два канала управления: первый - по цепи якоря, второй по цепи возбуждения двигателя. На первом участке система должна обеспечить Ф=Фн =const. На втором участке e = e_н= =const, т.е. система должна обеспечить поддержание заданного номинального значения ЭДС при изменении скорости и потока возбуждения.

В замкнутой системе регулирования скорости переход от режима регулирования напряжения к режиму регулирования потоком возбуждения обеспечивается за счет того, что на скоростях выше основной с помощью специального регулятора, воздействующего на цепь возбуждения, поддерживается равенство ЭДС двигателя номинальному значению. Поскольку ЭДС двигателя есть e_д = c_д×Ф×w в условиях, когда e_д = Е_д = const, а значение w задается входным сигналом, поток возбуждения будет изменяться пропорционально скорости двигателя.

В системе двухзонного регулирования (рисунок 3.1) двигатель М питается от тиристорного преобразователя (ТП), а его обмотка возбуждения - от тиристорного возбудителя (ТВ). Система управления электроприводом включает в себя две взаимосвязанные системы: а) воздействующую на напряжение ТП систему регулирования скорости с регулятором РС и подчиненным контуром регулирования тока якоря с регулятором РТЯ; б) систему регулирования ЭДС с регулятором РЭ и подчиненным контуром регулирования тока возбуждения с регулятором РТВ.

Подчиненный контур регулирования тока возбуждения (ДТВ), причем на входе РТВ по каналу обратной связи предусмотрен фильтр с постоянной времени Тф, образованной резисторами R'т.в. и R''т.в. и конденсатором Ст.в. Входным сигналом для контура тока возбуждения является выходное напряжение регуляторов ЭДС. На входе РЭ сравниваются постоянное значение задающего напряжения Uз с напряжением датчика ЭДС ДЭ. Этот датчик представляет собой суммирующий усилитель, на один вход которого через фильтр, образованный резисторами R'₁ и R₁ и конденсатором С₁, подается напряжение Uд.н. датчика напряжения (ДН), а на второй вход - с резистором R₂ - напряжение Uд.т.я. датчика тока якоря (ДТЯ). Таким образом, ДЭ воспроизводит ЭДС с запаздыванием, равным постоянной времени якорной цепи двигателя. Так как изменяется направление вращения двигателя знак Uд.э. меняется на противоположный, в то время как знак сигнала на входе РЭ меняться не должен, на выходе ДЭ предусмотрен блок выделения модуля (БВМ).

Работа электропривода с двухзонным регулированием скорости в общем случае характеризуется следующей системой уравнений:
(3.1)
где - суммарный момент, приведенный к валу двигателя;

- статический момент нагрузки; е - ЭДС двигателя;

е_пр - ЭДС преобразователя;

- коэффициент неполного потокосцепления;

- ток возбуждения в обмотке возбуждения;

- вихревые токи;

- магнитный поток;

- количество витков в обмотке возбуждения;

М - электромагнитный момент двигателя.

Представим систему 3.1 в виде операторных уравнений:
(3.2)
При изменении магнитного потока в массивных частях магнитопровода возникают вихревые токи, действие которых может быть учтено эквивалентной, фиктивной обмоткой.