Файл: Исходные данные 3 Выбор электродвигателя 4.docx

Оглавление

Исходные данные

Вариант №9

• 
  масса груза m = 800 кг;
  
• 
  скорость подъема = 0,25 м/с;
  
• 
  точность поддержания скорости
  

Допустимая величина пульсации тока обмотки якоря ????_яп = 0,1????_я???? ;

При проектировании необходимо выбрать исполнительный двигатель и рассчитать силовую схемы усилителя мощности, выполненного по схеме управляемого тиристорного выпрямителя.


Рис.1 Кинематическая схема электропривода лебедки

Выбор электродвигателя

Мощность электродвигателя при подъеме груза определяем по формуле

• 
  Fн – сила тяжести груза;
  
• 
  η = ηрηб, – результирующий КПД кинематической схемы;
  
• 
  ηр и ηб – КПД соответственно редуктора и барабана .
  

КПД редуктора и барабана. (ηр≈0.8, ηб≈0.9)




Выбираем двигатель постоянного тока типа ДПЦЯ-3. Параметры выбранного двигателя:

---

• 
  номинальная мощность Рд N=3000 Вт;
  
• 
  номинальная скорость вращения n=3000 об/мин;
  
• 
  номинальное напряжение якоря UяN=22 В;
  
• 
  номинальный ток обмотки якоря IяN=19 А;
  
• 
  активное сопротивление обмотки якоря RяN=0,007 Ом;
  
• 
  момент инерции ротора Jд=2600•10^-6 кг•м².
  

Значения номинальной угловой скорости Ωд N



Эквивалентный момент инерции ЭП по формуле



Приведенный к валу двигателя момент сопротивления нагрузки



Расчет силовой схемы усилителя мощности, выполненного по схеме реверсивного тиристорного преобразователя (ТП)

Исходные данные для расчета ТП

Схема силовой части ТП и способ управления:

1. 
   Схема ТП – два трехфазных мостовых управляемых выпрямителей, включенных по встречно- параллельной схеме (рис.2) способ управления ТП – раздельный.
   

Рис.2 Встречно – параллельная трехфазная однотактная схема реверсивного тиристорного ЭП постоянного тока

2. 
   
   
3. 
   Параметры питающей сети:
   

• 
  величины напряжение Uc =220/380В;
  
• 
  частоты напряжения fc =50 Гц;
  
• 
  допустимые отклонения напряжения питающей сети ±ΔUc =±10%.
  

Допустимый коэффициент перегрузки двигателя по моменту, kпер=1,5.

Допустимая пульсация тока обмотки якоря Iя.п=0,1 Iя.N.

Выбор трансформатора

Выбор трансформатора силовой схемы ТП выполняется по двум параметрам:

– установленная мощность трансформатора ;

– напряжение вторичной обмотки трансформатора .

Напряжение фазы первичной обмотки равно напряжению питающей сети, рабочая частота трансформатора равна частоте питающей сети

---

Коэффициент мощности трансформатора трехфазной мостовой схемы выпрямления


На первом этапе расчета элементы выпрямителя еще не выбраны, поэтому при расчете задаемся следующими примерными значениями падений напряжения:







Напряжение холостого хода управляемого выпрямителя


- ток цепи постоянного тока выпрямителя
- номинальная расчетная мощность
Мощность трансформатора трехфазной мостовой схемы выпрямления


Напряжение вторичной обмотки трансформатора определим по формуле

• 
  kсх=2,34; (коэффициент преобразования схемы трехфазной мостовой схемы
  

выпрямления)

• 
  kc=(UcN-ΔUc)/ UcN=0,9; (коэффициент, учитывающий нестабильность напряжения питающей сети)
  
• 
  α_min – минимальное значение угла регулирования, принимаем равным 10^о.
  

Принимаем групповую схему выполнения трехфазного трансформатора. Мощность одного трансформатора равна одной трети типовой мощности, т.е. равна 1493.59 Вт.

Выбираем три серийных трансформатора типа ОСМ-1,6 мощностью по 1600 Вт каждый и с напряжением вторичных обмоток

Первичную и вторичную обмотки соединяем по схеме «звезда».

Расчет параметров выпрямителя

Определим активное сопротивление обмоток фазы трансформатора, приведенное к вторичной обмотке

• 
  – значение магнитной индукции в магнитопроводе трансформатора,;
  
• 
  – число стержней магнитопровода трансформатора, несущих обмотки, ;
  
• 
  =2,5·10³ – коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, трехфазной мостовой схемы;
  
• 
  =50 Гц
  

---

Определим индуктивность обмотки якоря:


k_L = 0,6 т.к. двигатель ДПЦЯ-3 выполнен без компенсационной обмотки;

ρ_п =1 (число пар полюсов)

Определим индуктивность рассеяния обмотки трансформатора, приведенная к вторичной обмотке, L_a :

• 
  uк = 0.07 – напряжение короткого замыкания трансформатора;
  
• 
  U2лN = 130 В – номинальное линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора;
  
• 
  Sт =4800 Вт – номинальная мощность трансформатора;
  
• 
  ωc= 2πfc =314.159 с^-1– угловая частота напряжения питающей сети
  

Выбор тиристоров

- среднее значение тока вентиля

- обратное напряжение на тиристорах

С учетом необходимого коэффициента запаса по напряжению и току необходимо выбрать тиристоры на напряжение не менее 462 В и токи 12.54 А

выбираем шесть тири­сторов типа ТЧ40, параметры которых:

• 
  номинальный ток (среднее значение) Iв.ср N = 40 А;
  
• 
  максимальное обратное напряжение Uобр max = 500 В;
  
• 
  пороговое напряжение ΔUв.пр = 1,1 В;
  
• 
  сопротивление тиристора Rв.д = 5.5*10^-3 Ом;
  

Расчет величины сглаживающего дросселя

определим требуемое значение индуктивности цепи обмотки якоря Lэ для подавления пульсаций тока якоря Iя.п до величины, равной 0.1*IяN=1.9 А.



ω_ог.п=k_тm₂ω_c – угловая частота основной гармоники пульсаций тока обмотки якоря.

Требуемое значение индуктивности сглаживающего дросселя Lc.д определим как разность индуктивности Lэ и индуктивности обмотки якоря Lя :



Так как , положителен, значит сглаживающий дроссель устанавливать нужно.

Выбираем стандартный дроссель типа Д338, обмотки соединяем параллельно, при этом получим следующие параметры дросселя:

---

• 
  индуктивность L=0,006 Гн;
  
• 
  активное сопротивление обмотки дросселя R=0,83 Ом.
  

Уравнительный дроссель не требуется, т.к. применен раздельный способ управления.

Расчет постоянных времени ЭП

Эквивалентная индуктивность цепи обмотки якоря


Эквивалентное активное сопротивление цепи обмотки якоря



Электромагнитная постоянная времени



Электромеханическая постоянная времени

Расчет потерь мощности и КПД выпрямителя и ЭП в целом

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора


Потери мощности на активных сопротивлениях обмоток трансформатора


Потери мощности на тиристорах


Сумма потерь мощности


Полезная мощность, отдаваемая выпрямителем двигателю


Коэффициент полезного действия выпрямителя


КПД двигателя


КПД ЭП (полн.)



Вывод: КПД ЭП в целом, находится в тех пределах значений КПД, которые соответствует ЭП малой мощности.

Передаточные функции датчиков тока, скорости и тиристорного преобразователя.

Передаточная функция тиристорного преобразователя

---