Файл: Курсовая работа по дисциплине Электропривод промышленных установок.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«СЕВЕРО-ВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. К. АММОСОВА»

Физико-технический институт Кафедра "Электроснабжение"

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Электропривод промышленных установок»

(направление/специальность 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника)

на тему: «Разработка замкнутой САР частоты вращения электропривода

постоянного тока»

10 вариант

Выполнил:

Пермяков Николай Иванович

Студент 4 курса группы З-БП-ЭС-18

Руководитель работы:

Рожина Марина Алексеевна,

старший преподаватель,

Кафедра «Электроснабжение»

Якутск, 2022

Содержание

1.Задание на курсовую работу 3

1.1.Паспортные данные ЭД 6

2.Расчет преобразователя 7

2.1Выбор тиристоров 8

2.2.Расчет трансформатора 11

2.3.Выбор сглаживающего дросселя 15

2.4.Определение области прерывистых токов 20

3.Защита тиристорного преобразователя от перегрузок и короткого замыкания 22

3.1.Защита плавкими предохранителями 24

3.2.Выбор автоматического выключателя 26

4.Выбор устройств управления тиристорным преобразователем 27

5.Расчёт статических характеристик 31

Список литературы 39

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Задачей курсовой работы является разработка замкнутой САР частоты вращения электропривода постоянного тока. Замкнутые системы регулирования приводом помимо исполнительного устройства включают в себя регулирующее устройство и обратные связи. В предлагаемой курсовой работе в качестве исполнительного устройства используется двигатель постоянного тока типа ДПМ, а в качестве регулирующего устройства – одно или трехфазные тиристорные регулируемые преобразователи (ТП).

При разработке САР необходимо:

Согласно задания привести структурную схему типовой замкнутой САР (рис. 1.1– рис.1.5.) и параметры двигателя. Все исходные данные и дальнейшие расчеты приводить в системе СИ.
Выбрать тип преобразователя в соответствии с параметрами питающей сети и нагрузки. При этом с учетом колебания напряжения питающей сети в пределах необходимо обеспечить минимальный начальный угол управления тиристорного преобразователя при номинальной частоте вращения двигателя.
Выбрать тиристоры с типовыми охладителями с учетом тепловых потерь и способа охлаждения.
При трансформаторном варианте необходимо либо выбрать требуемый тип трансформатора, либо рассчитать установленную мощность, коэффициент трансформации и действующие значения первичного и вторичного токов.
Определить пульсации выпрямленного напряжения в цепи якоря двигателя для номинальной частоте вращения двигателя, то есть для номинального угла управления преобразователем.
Для ограничения пульсаций с учетом индуктивности якоря двигателя определить индуктивность сглаживающего дросселя и область прерывистых токов.
Выбрать аппараты защиты от перегрузок и токов короткого замыкания.
Выбрать схему и устройства управления тиристорным преобразователем. Привести функциональную схему САР.
Рассчитать статические характеристики.
1. Вывести уравнение электромеханической характеристики .
2. Выбрать задатчик и датчики обратных связей. Рассчитать коэффициенты обратных связей , , (требуемые). При необходимости ввести дополнительно в соответствующие цепи делители и усилители. Построить графически в осях , , , зависимость , а также в осях и зависимость .
3. Построить статические характеристики замкнутой системы для максимальной и минимальной частот вращения.
Определить динамические характеристики на ЦВМ.
1. По структурной схеме записать передаточную функцию САР относительно управляющего воздействия.
2. Рассчитать характеристики переходного процесса.
3. В случае неудовлетворительных качественных показателей переходного процесса подобрать корректирующие звенья и рассчитать характеристику переходного процесса скорректированной системы.
4. Оценить качественные показатели переходного процесса скорректированной системы.

Тип двигателя............................................................................................ДПМ 32

Вид задатчика............................................................................................сельсин

Тахометрическое устройство.............................................................отсутствует

Диапозон регулирования частоты вращения с учетом обеспечения в замкнутой системе перегрузки равной 2Мн....................................................50

Падениe частоты вращения в % от wо.з.min замкнутой САР при номинальной нагрузке..................................................................................................

Допустимое перерегулирование по частоте вращения в % от установившейся при переходных режимах в замкнутой САР.......................................................20

Параметры сети................................................................................3Ф,380В,50Гц

Паспортные данные ЭД

Мощность................................................................................................

=16 кВт

Ток...............................................................................................................

А

Частота вращения...................................................................... ....

об/мин

Сопротивление якоря и добавочных полюсов..................................

Ом

Максимальная частота вращения..........................................

об/мин

Индуктивность якоря..........................................................................

Гн

Потери в стали........................................................................................

Вт

Коэффициент полезного действия...........................................................

2. РАСЧЕТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Выбор типа преобразователя должен определяться прежде всего параметрами питающей сети (номинальное напряжение и число фаз сети, наличие нулевого провода), нагрузки (номинальные напряжение и ток) и диапазоном регулирования, исходя из которого следует рассмотреть возможность применения несимметричной схемы выпрямления (т.е. в одну группу включаются тиристоры, а в другую – диоды). При этом необходимо исходить из условия получения минимальных габаритов и массы САР (трансформаторный или бестрансформаторный вариант, наличие сглаживающего дросселя в цепи якоря двигателя и токоограничивающих реакторов в цепи переменного тока для защиты тиристоров и диодов от токов короткого замыкания) с обеспечением допустимых пульсаций выпрямленного напряжения в цепи якоря двигателя во всем диапазоне регулирования и токоограничения в цепи перменного тока при коротких замыканиях.

При предварительном выборе схемы необходимо учитывать колебания напряжения питающей сети в пределах

. После предварительного выбора схемы САР необходимо привести ее структурную схему, где элементы силовой схемы, задатчика, датчиков обратных связей должны изображаться в виде условных графических обозначений, а узлы сравнения, блоки схемы управления – в виде окружностей и прямоугольников. При этом необходимо указать по какому принципу должна строиться схема управления (вертикальному, горизонтальному, цифровому) и кратко описать назначение каждого блока схемы управления.

2.1. Выбор тиристоров

При выборе диодов и тиристоров необходимо учитывать режимы охлаждения и типы охладителей, форму и длительность протекающего тока, определяемую схемой выпрямления. В трёхфазных схемах выпрямления длительность протекающего тока составляет 120 электрических градусов, а в виду значительной индуктивности в цепи выпрямленного тока форму тока можно принимать прямоугольной. В информационных материалах приводятся параметры вентилей с типовыми охладителями для двух режимов охлаждения: естественного и принудительного. В свою очередь принудительное

охлаждение может быть воздушным и водяным, для которых приводится общее установившееся тепловое сопротивление R_т, с/Вт при скорости охлаждающего воздуха 3,6 и 12 м/с или соответственно расходе воды 1, 2, 3 л/мин. Не рекомендуется применять в САР общего назначения вентили с водяным охлаждением. Не всегда следует применять и принудительное воздушное охлаждение, так как для обеспечения оптимального обдува вентилей необходимы специальная конструкция шкафа, обеспечивающая формирование потока охлаждающего воздуха, и вентиляторы, что в ряде случаев приводит к увеличению массо-габаритных показателей преобразователя.

В зависимости от формы и длительности протекающего через вентиль тока и температуры охлаждающей среды

максимально-допустимый средний ток

изменяется не однозначно. Поэтому эти зависимости в виде графиков приводятся в информационных материалах. При нормальных условиях эксплуатации температуру охлаждающей среды следует брать до 40⁰С с естественным охлаждением, т.к. температура в ограниченном объеме шкафа может существенно отличаться от температуры окружающей среды.

Зависимости

для различных углов проводимости и формы токов даны при предельных условиях охлаждения, т.е. при

или

. В то же время зависимость

дана для синусоидальной формы и углов проводимости 180⁰С при температуре охлаждающей среды не превышающей 40⁰С. Поэтому непосредственно из указанных графиков нельзя получить

для других условий охлаждения и параметров протекающего тока.

Практика расчётов показывает, что при работе вентилей в наиболее распространенных схемах выпрямления с небольшими углами регулирования и с перегрузками, не превышающими