Райкен привод РГР2. Расчет и выбор элементов сау автоматизированного электропривода по схеме тиристорный преобразователь двигатель
 Скачать 1.24 Mb.
|
|
Некоммерческое акционерное общество «АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ ИМЕНИ ГУМАРБЕКА ДАУКЕЕВА» Институт электроэнергетики и электротехники Кафедра «Электрических машин и электропривода» Отчет Расчетно-графическая работа №2 По дисциплине: Электропривод По теме: «Расчет и выбор элементов САУ автоматизированного электропривода по схеме «тиристорный преобразователь – двигатель»» Специальность: Интеграция и управление Smart технологиями энергосбережения и энергоэффективности в электроэнергетике Выполнил: ст. гр. ИУТЭ-20-3 Райкен М.М. Транскрипт 204502 Проверил: доцент кафедры Мустафин М.А. _________________ «____» ____2023год Алматы 2023 Задание В данных РГР проводится расчет регулируемого электропривода постоянного тока по схеме "тиристорный преобразователь – двигатель" (ТП - Д), выполняющего стабилизацию частоты вращения и ограничение пусковых токов. Основной задачей выполнения РГР является развитие навыков самостоятельной творческой работы и ознакомление с основными этапами проектирования. В результате выполнения РГР студенты должны овладеть методами расчета и выбора элементов автоматизированного электропривода, анализа и синтеза систем автоматического управления приводами, навыками использования прикладных программ по моделированию и расчету электромеханических и силовых электронных устройств различных типов на ЭВМ. Для выполнения РГР необходимо: а) выбрать по каталогу электродвигатель, рассчитать и построить естественную электромеханическую характеристику и характеристику при минимальной скорости; б) составить принципиальную силовую схему электропривода по схеме ТП – Д (схему преобразователя выбрать согласно заданному варианту), рассчитать и выбрать основные элементы схемы; в) рассчитать и построить статические электромеханические характеристики разомкнутой системы электропривода; г) составить функциональную схему системы автоматического управления привода, рассчитать параметры необходимых обратных связей и узел отсечки по току (ток отсечки-1,5 IH, ток стопорения-2 Н I ). д) рассчитать и построить статические электромеханические характеристики замкнутой системы электропривода. е) обосновать систему автоматического регулирования и рассчитать параметры регуляторов. Содержание
Введение Основными функциональными задачами современного автоматизированного электропривода (АЭП) являются: - Управление процессами пуска, торможения, реверса (функции управления). Эту функцию могут выполнять разомкнутые системы АЭП. В процессе управления осуществляется грубый контроль за током. Жесткость механических характеристик хуже естественных. К настоящему моменту это самая распространенная группа АЭП. - Стабилизация заданной величины (ток, скорость, положение, мощность и т.д.) (функция стабилизации). Эту функцию может выполнить только замкнутая система АЭП. Основная регулируемая величина – та, по которой замыкается главная обратная связь. - Слежение за вводимыми в систему изменяющимися входными сигналами (функция слежения). Эта задача может быть выполнена только в замкнутых системах. Современная следящая система, как правило, трехконтурная. - Выбор целесообразных режимов работы АЭП (функция адаптации). Задача может быть выполнена в замкнутых системах. Кроме основных функций, система АЭП выполняет еще и дополнительные: - защита электродвигателя и оборудования от коротких замыканий, перегрузок по току, напряжению и т.д.; - блокировка, которая обеспечивает определенную последовательность операций и исключающая аварийные режимы; - сигнализация. 1 Выбор электродвигателя и расчет электромеханических характеристик Варианты задания выбираются по номеру зачетной книжки и начальной букве фамилии студента. Таблица 1 – «Исходные данные»
Таблица 2 – «Коэффициенты»
Выбор электродвигателя постоянного тока производится по каталогу в соответствии с заданием. Для построения естественной электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения по уравнению  2.1. Определим номинальную частоту вращения двигателя:  2.2. Минимальная заданная скорость:  2.3. Определим номинальный момент двигателя:  2.4. Определим сопротивление якоря:  2.5. Определяем параметр:  2.6. Определяем скорость идеального ХХ:  2.7. Необходимое снижение величины напряжения на статоре двигателя:  2.8. Характеристика строится по точкам номинальной нагрузки  ,  и режима холостого хода с координатами 2.9. Строим электромеханическую характеристику: Строим естественную электромеханическую характеристику двигателя постоянного тока независимого возбуждения по уравнениям:    Рисунок 1 – «Электромеханическая характеристика» 2.10 Строим механическую характеристику по точкам:    Рисунок 2 – «Механическая характеристика» 2 Расчет и выбор элементов силовой схемы 2.1. Расчет мощности и выбор силового трансформатора и вентилей преобразователя Подводимое к схеме выпрямления напряжение  Расчет действующее значение тока во вторичной обмотке определяется исходя из величины номинального тока двигателя  по формуле  Рисунок 3 – «Трехфазная мостовая схема» Расчет типовой мощности трансформатора производится с учетом нагрева первичной и вторичной обмоток трансформатора при помощи коэффициента КМ. Таким образом, типовая мощность трансформатора для преобразователя, питающего якорь двигателя, может быть рассчитана по формуле  Трансформатор выбирается по типовой мощности и необходимому вторичному напряжению и проверяется по нагреву первичным током   Выбираем трансформатор ТТ-2,5      2.2. Расчет индуктивности сглаживающих реакторов (дросселей) Индуктивность якорной цепи двигателя по эмпирической формуле  Индуктивность трансформатора определяется, как  Необходимая индуктивность цепи   Где  рад/с - угловая частота пульсаций; - относительная величина ЭДС пульсаций для мостовой схемы.2.3. Определение параметров привода и построение электромеханических характеристик Значение коммутационного сопротивления:  Эквивалентное внутреннее сопротивление преобразователя  Для мостовых схем  вдвое больше (сопротивление двух фазных обмоток). Величина п указывает число последовательно соединенных тиристоров (для мостовых схем удвоенное).Электромагнитная постоянная времени:  Где  Далее производится расчет статических электромеханических характеристик привода в разомкнутой системе. ЭДС преобразователя при номинальной скорости и номинальной нагрузке  Где  падение напряжения в переходах тиристоров и щеточных контактах двигателя Статическая характеристика строится при изменении тока по формуле:  ЭДС преобразователя при минимальной скорости и номинальной нагрузке  Нижняя статическая характеристика строится по формуле   Рисунок 4 – «Нижняя статическая характеристика» 3 Двухконтурная система электропривода с отрицательной обратной связью по скорости и отсечкой по току Как видно из предыдущих расчетов, жесткость механических характеристик электропривода с вентильным преобразователем относительно мал. В связи с этим с целью расширения диапазона регулирования скорости в системах вентильного электропривода постоянного тока могут использоваться обратные связи, а именно положительная по току якоря, либо отрицательные по скорости и по напряжению. С целью огра¬ничения тока в вентильном преобразователе и якоре дви¬гателя может использоваться задержанная отрицательная обратная связь по току (токовая отсечка). В этом случае электропривод имеет экскаваторную характеристику. Система АЭП с отрицательной обратной связью по скорости и отсечкой (задержанной обратной связью) по току представлена на рисунке 5.  Рисунок 5 – «Система АЭП с отрицательной обратной связью по скорости и отсечкой по току» В зависимости от величины тока якоря, возможны два режима работы привода: а) I < Iотс, Uдт< Uст VD. В рабочем диапазоне тока работает только одна отрицательная обратная связь по скорости (сигнал ОС по току не поступает на усилитель). Тогда напряжение управления (при Rзс = Rдс) равно Uy = (Uзс – Uдс)крс (22) ЭДС преобразователя уравновешивается ЭДС двигателя и падением напряжения на эквивалентном сопротивлении Еп = Uу кп = Е + IRЭ (23) где Е = kФнω - ЭДС якоря ДПТ; КП – коэффициент усиления преобразователя. Напряжение датчика скорости пропорционально частоте вращения якоря двигателя: Uдс = кдс ω (24) Совместное решение уравнений (22), (23) и (24) дает выражение (25) для первого участка электромеханической характеристики привода с отрицательной обратной связью по скорости: (Uзс – кдс ω)крскп = kФн ω + IRЭ ; Uзскрскп + кдс ω крскп = kФн ω + IRЭ ;  (25)где Кд = 1/kФН – коэффициент передачи двигателя. б) I > Iотс, Uдт> Uст VD. В этом диапазоне тока одновременно на входе регулятора скорости действуют два сигнала ОС: - сигнал по скорости, который стремится сделать скоростную характеристику более жесткой; - сигнал по току, который стремится сделать скоростную характеристику более мягкой. Для получения требуемой характеристики должна преобладать ОС по току. Сигнал управления становится равен Uy = (Uзс – Uдс – Uдт + Uст)крс (26) где UДТ = IRЭ сигнал датчика тока; UСТ – напряжение пробоя стабилитрона. Решая совместно уравнения (23), (24) и (26), получим выражение (27) для второго участка электромеханической характеристики привода при наличии обратных связей по скорости и по току: [Uзс – ωкдс – I(Ra + Rп) + Uст]крскп = сеФн ω + I(Ra + Rп);  . (27)4 Определение параметров обратной связи Перепад скорости в разомкнутой системе при номинальной нагрузке  Р  10,917 с-1где  Заданный перепад скорости в замкнутой системе З  0,668 с-1где   0,06 % - статистическая ошибка в относительных единицах.Перепад скорости в замкнутой системе равен  где Кд = 1/  = 1/2,017 = 0,496 – коэффициент передачи двигателяТогда необходимый коэффициент отрицательной обратной связи по скорости   необх =  = 1,326где Кп =  =  = 23,319Значение коэффициента усиления Кп берется из регулировочных характеристик преобразователя при Еnmin. По необходимому коэффициенту обратной связи выбирается тахогенератор с фактическим значением Кдс =  =  = 0,095и рассчитывается коэффициент усиления регулятора скорости Крс =  =  = 13,96Заключение Когда мы строили механические характеристики они не достаточно жесткие для того чтобы обеспечить высокую точность, широкий диапазон регулирования. Анализ показывает, что жесткость механических характеристик электропривода с вентильным преобразователем относительно мала. В связи с этим, с целью расширения диапазона регулирования скорости в системах вентильного электропривода постоянного тока, могут использоваться обратные связи, а именно положительная по току якоря, либо отрицательные по скорости и по напряжению. РС – регулятор скорости с коэффициентом усиления КРС, ДС - датчик скорости с передаточным коэффициентом КДС. На сумматоре алгебраически складываются напряжения задания по скорости UЗС и напряжения от датчика скорости UДС. Список литературы 1. Москаленко, В.В. Системы автоматизированного управления электропривода [Текст]: учебник / В.В. Москаленко.- М.: ИНФРА-М, 2011.- 208с. 2. Лезнов Б.С. Частотно-регулируемый электропривод насосных установок. М.:»Машиностроение», 2013.-176с. 3. Мустафин М.А., Алмуратова Н.К. Электропривод. Методические указания к выполнению курсовой работы.- Алматы: АУЭС, 2017.-34с. 4. П.И.Сагитов, Р.М.Шидерова, Н.К.Алмуратова Электропривод. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности «Электроэнергетика».-Алматы: - АУЭС, 2014-34с. |
