Файл: Расчет и выбор элементов сау автоматизированного электропривода по схеме тиристорный преобразователь двигатель.docx
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 231
Скачиваний: 17
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Некоммерческое акционерное общество«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ ИМЕНИ ГУМАРБЕКА ДАУКЕЕВА»Институт электроэнергетики и электротехникиКафедра «Электрических машин и электропривода»ОтчетРасчетно-графическая работа №2По дисциплине: ЭлектроприводПо теме: «Расчет и выбор элементов САУ автоматизированного электропривода по схеме «тиристорный преобразователь – двигатель»»Специальность: Интеграция и управление Smart технологиями энергосбережения и энергоэффективности в электроэнергетикеВыполнил: ст. гр. ИУТЭ-20-3 Райкен М.М.Транскрипт 204502Проверил: доцент кафедры Мустафин М.А._________________ «____» ____2023годАлматы 2023ЗаданиеВ 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
ВведениеОсновными 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 характеристикВарианты 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 уравнению2.1. 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 координатами2.9. 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 схемы2.1. Расчет мощности и выбор силового трансформатора и вентилей преобразователя
Подводимое к схеме выпрямления напряжениеРасчет действующее значение тока во вторичной обмотке определяется исходя из величины номинального тока двигателя по формулеРисунок 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 формулеТрансформатор выбирается по типовой мощности и необходимому вторичному напряжению и проверяется по нагреву первичным токомВыбираем трансформаторТТ-2,52.2. Расчет индуктивности сглаживающих реакторов (дросселей)Индуктивность якорной цепи двигателя по эмпирической формулеИндуктивность трансформатора определяется, какНеобходимая индуктивность цепиГде рад/с - угловая частота пульсаций;
- относительная величина ЭДС пульсаций для мостовой схемы.2.3. Определение параметров привода и построение электромеханических характеристикЗначение коммутационного сопротивления:Эквивалентное внутреннее сопротивление преобразователяДля 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 нагрузкеГде падение напряжения в переходах тиристоров и щеточных контактах двигателяСтатическая характеристика строится при изменении тока по формуле:ЭДС преобразователя при минимальной скорости и номинальной нагрузкеНижняя статическая характеристика строится по формулеРисунок 4 – «Нижняя статическая характеристика»3 Двухконтурная система электропривода с отрицательной обратной связью по скорости и отсечкой по токуКак 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
| Задание……………………………………………………………………….... | 2 |
| Введение………………………………………………………………………. | 4 |
| 1 Выбор электродвигателя и расчет электромеханических характеристик…………………………………………………………………. | 5 |
| 2 Расчет и выбор элементов силовой схемы………………………………... | 8 |
| 3 Двухконтурная система электропривода с отрицательной обратной связью по скорости и отсечкой по току……………………………………... | 12 |
| 4 Определение параметров обратной связи………………………………… | 14 |
| Заключение……………………………………………………………………. | 15 |
| Список литературы……………………………………………………...……. | 16 |
ВведениеОсновными 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 характеристикВарианты задания выбираются по номеру зачетной книжки и начальной букве фамилии студента.Таблица 1 – «Исходные данные»
| Р, кВт | n, об/мин | Диапазон регулирования скорости D |  ,% | Схема преобразователя | Ток якоря, А | КПД,  | UН, В |
| 1,5 | 1000 | 10 | 6 | 3-х ф. мостовая | 8,7 | 0,92 | 220 |
| Наименование схемы | КН | Ки макс | КТ2 | КТ1 | КМ | Кu | Кα | КR | Кi |
| Трехфазная мостовая | 0,427 | 1,05 | 0,815 | 0,817 | 1,045 | 1,05 | 1 | 1,05 | 1,1 |
Выбор электродвигателя постоянного тока производится по каталогу в соответствии с заданием. Для построения естественной электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения по уравнению2.1. 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 координатами2.9. 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 схемы2.1. Расчет мощности и выбор силового трансформатора и вентилей преобразователя
Подводимое к схеме выпрямления напряжениеРасчет действующее значение тока во вторичной обмотке определяется исходя из величины номинального тока двигателя по формулеРисунок 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 формулеТрансформатор выбирается по типовой мощности и необходимому вторичному напряжению и проверяется по нагреву первичным токомВыбираем трансформаторТТ-2,52.2. Расчет индуктивности сглаживающих реакторов (дросселей)Индуктивность якорной цепи двигателя по эмпирической формулеИндуктивность трансформатора определяется, какНеобходимая индуктивность цепиГде рад/с - угловая частота пульсаций;
- относительная величина ЭДС пульсаций для мостовой схемы.2.3. Определение параметров привода и построение электромеханических характеристикЗначение коммутационного сопротивления:Эквивалентное внутреннее сопротивление преобразователяДля 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 нагрузкеГде падение напряжения в переходах тиристоров и щеточных контактах двигателяСтатическая характеристика строится при изменении тока по формуле:ЭДС преобразователя при минимальной скорости и номинальной нагрузкеНижняя статическая характеристика строится по формулеРисунок 4 – «Нижняя статическая характеристика»3 Двухконтурная система электропривода с отрицательной обратной связью по скорости и отсечкой по токуКак 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