Автоматизированные электроприводы

Проектирование функциональной схемы, расчет и выбор элементов силовой цепи, построение механических и электромеханических характеристик. Имитационное моделирование и исследование в установившихся режимах системы электропривода и датчиков координат.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Содержание

1. Проектирование функциональной схемы АЭП. Расчет и выбор элементов силовой цепи

1.1 Проектирование функциональной схемы АЭП

1.2 Трехфазный мостовой выпрямитель

1.3 Выбор тиристоров по току

1.4 Выбор силового трансформатора

2. Расчет и построение механических и электромеханических характеристик АЭП

3. Расчет и построение характеристик управления системы управления вентилями, вентильного комплекта, управляемого преобразователя энергии

3.1 Расчет и построение характеристик управления системы управления вентилями

3.2 Расчет и построение характеристик управления вентильного комплекта

3.3 Расчет и построение характеристик управления преобразователя

4. Имитационное моделирование и исследование в установившихся режимах системы электропривода

5. Расчет зависимости при изменении напряжения управления по заданному закону

6. Расчет и выбор датчиков координат АЭП, проектирование их принципиальных схем и схем подключения к АЭП

6.1 Проектирование принципиальной схемы датчика тока

6.2 Проектирование датчика скорости

7. Расчет параметров регуляторов тока и скорости, проектирование их принципиальных схем и схем подключения к АЭП

7.1 Расчет регулятора тока

7.2 Расчет регулятора скорости

Список литературы

1. Проектирование функциональной схемы АЭП. Расчет и выбор элементов силовой цепи

1.1 Проектирование функциональной схемы АЭП

Рисунок 1 - Функциональная схема АЭП.

На рис. 1 представлена функциональная схема автоматизированного электропривода. В нее входят такие блоки как:

СИФУ - система импульсно-фазового управления

ДТ - датчик тока

ДС - датчик скорости

РТ - регулятор тока

РС - регулятор скорости

ЗЭ - задающий элемент

TG - тахогенератор

L_др - сглаживающий дроссель

TV - трансформатор

1.2 Трехфазный мостовой выпрямитель

СИФУ предназначено для выполнения двух функций:

1. Определение моментов времени в которые должны быть включены те или иные конкретные вентили. Эти моменты времени задаются величиной Uупр, которое подается на вход СИФУ и определяет значения выходных параметров преобразователя.

2. Формирование открывающих импульсов передающихся в нужные моменты времени на управляющие электроды тиристоров и имеющие достаточную длительность и мощность.

Датчики тока предназначены для получения информации о величине и направлении Iдв. К датчикам тока предъявляются следующие требования:

1. Линейность характеристики управления в диапазоне изменения тока (0,1…5,0) Iн не менее 0,9.

2. Наличие гальванической развязки силовой цепи и цепи системы управления.

3. Высокое быстродействие.

Датчики скорости предназначены для получения электрического сигнала пропорционального угловой скорости ротора двигателя. Для этих целей используются тахогенераторы и импульсные датчики скорости.

К датчикам скорости предъявляются жесткие требования к линейности характеристики управления, стабильности выходного напряжения и уровню его пульсаций, т.к. их параметры определяют как статические так и динамические показатели привода в целом.

Трехфазный мостовой выпрямитель предназначен для питания якорной цепи двигателя постоянного тока.

Для указанного в задании двигателя 2ПБ200LУХЛ4 с P_ном=15 кВт, U_ном=220 В из справочника [2] выписываем следующие данные:

Таблица 1.1

Тип 2ПБ200LУХЛ4
Мощность, кВт	15	Сопротивление	якоря	0,031
Напряжение, В	220	обмотки	добавочных полюсов	0,02
Частота враще-	номинальная	2360	при 15C, Ом	возбуждения	137 37,1
ния, об/мин	максимальная	3500	Индуктивность цепи якоря, мГн	1,3
КПД, %	89,5	Момент инерции, кгм2	0,3

1.3 Выбор тиристоров по току

Выбор тиристоров осуществляется исходя из максимальной загрузки по току, которой соответствует номинальный режим работы ЭД.

Определяем I_Н -- номинальный ток нагрузки электродвигателя:

(1.1)

где P_н -- номинальная мощность электродвигателя, Вт;

U_н -- номинальное напряжение на якоре электродвигателя, В;

з_н -- номинальный КПД двигателя, берутся из таблицы 1.

Подставив значения в формулу (1.1) получаем:

;

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

; (1.2)

; (1.3)

Рассчитаем коэффициент формы тока:

(1.4)

;

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

По условию (1.5) предварительно выбираем тип прибора и охладитель:

(1.5)

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 (1.5) получаем:

;

Из справочника [3] по силовым полупроводниковым приборам предварительно выбираем тиристор Т 151-100 с типовым охладителем О151-80, с параметрами I_TAV.m = 30 А при естественном охлаждении и Т_а =40°С.

1.4 Выбор силового трансформатора

Находим требуемое значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора по формуле (1.1):

, (1.1)

где E₂ - ЭДС вторичной обмотки трансформатора, рассчитывающаяся по формуле (1.2):

, (1.2)

где U_Н - номинальное напряжение нагрузки; U_Н=220В;

В,

k_схе - коэффициент схемы по ЭДС; k_схе=2,34;

k_C - коэффициент, учитывающий возможность снижения напряжения в сети; k_C=1,1;

k_R - коэффициент, учитывающий падение напряжения на активных сопротивлениях трансформатора, падение напряжения на вентилях и падение напряжения из-за коммутации вентиля k_R=1,05;

k_б - коэффициент, учитывающий неполное открывания вентилей. Для реверсивных выпрямителей k_б=1,2;

В;

Рассчитываем типовую мощность трансформатора:

, (1.3)

где k_p - коэффициент, учитывающий превышение типовой мощности над мощностью постоянных составляющих; в нашем случае принимаем, что k_р = 1,045

Р - мощность постоянных составляющих напряжения и тока.

; (1.4)

Находим S_T:

кВА;

-полная мощность трансформатора:

где - коэффициент прямоугольности тока, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной.

кВА;

Из каталога [2] выбираем трансформатор ТС-25/0,5 по соотношениям:

S_{н кат.} S_расч,

U_{2н кат.} U_2ф.

Таблица 1.2 - Технические данные трансформатора ТС-25/0,5.

<...

SН, кВА	U2Ф, В	Потери, Вт	ЕК, %