Расчет замкнутой САР

Курсовой проект привод 16.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР160М4У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-62 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-250 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=41341 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель второй величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-421002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Справочник по электрическим машинам: Учеб. пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Марк Михайлович Кацман.—М.:
Издательский центр "Академия" 2005. — 480 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 18.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР160М4У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-63 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-250 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=44674 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель второй величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-421002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Справочник по электрическим машинам: Учеб. пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Марк Михайлович Кацман.—М.:
Издательский центр "Академия" 2005. — 480 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 12.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР180S4У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-63 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-250 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=44674 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель четвертой величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-421002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Справочник по электрическим машинам: Учеб. пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Марк Михайлович Кацман.—М.:
Издательский центр "Академия" 2005. — 480 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 3.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР200L6У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-63 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-100 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=1217 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель второй величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-221002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя в и инвертора и поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 2.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР160S4У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-53 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-100 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=25508 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель второй величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-321002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Справочник по электрическим машинам: Учеб. пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Марк Михайлович Кацман.—М.:
Издательский центр "Академия" 2005. — 480 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя в и инвертора и поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 7.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР180S2У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-62 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-250 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=4138 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель третей величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-421002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 10.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР160М6У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-53 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-100 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=25508 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель второй величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-321002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Справочник по электрическим машинам: Учеб. пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Марк Михайлович Кацман.—М.:
Издательский центр "Академия" 2005. — 480 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 6.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР200L6У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-63 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-250 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=44674 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель пятой величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-521002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 13.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР132S4У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-43 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-100 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=8841 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель третей величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-321002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 11.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР132S4У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-43 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-100 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=16341 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель второй величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-221002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Справочник по электрическим машинам: Учеб. пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Марк Михайлович Кацман.—М.:
Издательский центр "Академия" 2005. — 480 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 5.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР180S2У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-62 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-250 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=4138 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель второй величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-221002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Справочник по электрическим машинам: Учеб. пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Марк Михайлович Кацман.—М.:
Издательский центр "Академия" 2005. — 480 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 8.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
КТЭ Я 100220-21-2-1-2-5 П Modbus
Максимум для 5 двигателей
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели 2ПО180LГ выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР160S4У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока 2ПО180LГУХЛ4 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-250 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=66152 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель третей величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-321002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 4.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР180S4У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-43 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-100 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.=16341 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель четвертой величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-421002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Справочник по электрическим машинам: Учеб. пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Марк Михайлович Кацман.—М.:
Издательский центр "Академия" 2005. — 480 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Курсовой проект привод 9.docx

Данные для расчета 3
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя 5
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения 5
Выбор тиристорного преобразователя 6
Выбор тахогенератора . ..7
Расчет и выбор трансформатора .. 7
Расчет и выбор тиристоров .. 8
Определение требуемой индуктивности якорной цепи .. 10
Расчет параметров якорной цепи .. .. 10
Расчет статики .. 11
Расчет задающего устройства . 15
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры .. 16
Список использованных источников . 20
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма . 21
График нагрузки и угловой скорости двигателя. Таблица 1.
График нагрузок. Зависимость активной мощности от интервалов времени. Рисунок 1.
График нагрузки двигателя вспомогательного движения. Таблица 2.
График нагрузок. Зависимость моментов нагрузки на валу от интервалов времени. Рисунок 2.
Принимаем величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн необходимый диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Расчет и выбор мощности асинхронного электродвигателя
Определяем эквивалентную мощность
Выбираем двигатель по условию ( исходя из данных каталога [2] )
Паспортные данные асинхронного электродвигателя главного движения. Таблица 3
Расчет и выбор электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения
Определяем эквивалентный момент
Определяем мощность двигателя по условию
По табл. 3 [1] выбираем двигатель
Паспортные данные электродвигателя постоянного тока. Таблица 4
Проводим проверку правильности выбора марки электродвигателя постоянного тока
Определяем номинальный ток возбуждения
где - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве; принимаем.
Определяем номинальный ток якоря
Определяем номинальный момент двигателя
Проверяем электродвигатель по перегрузочной способности
где - максимальный момент. Н·м
Следовательно двигатель выбран правильно.
Выбор тиристорного преобразователя
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется на основании следующих исходных данных:
- номинальной мощности электродвигателя ;
- номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
- требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода одно - или двухзонного регулирования.
Выбор производим по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи:
Паспортные данные тиристорного преобразователя. Таблица 5
Выбранный тиристорный преобразователь применяется в автоматизированных системах управления электроприводом для питания якорной цепи двигателя постоянного переключения полярности напряжения в якорной цепи (реверс) а также для регулирования угловой скорости путем изменения напряжения на якоре.
Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБС выпускаются со встроенными тахогенераторами.
Паспортные данные тахогенератора. Таблица 6
Тахогенераторы постоянного тока в автоматизированных системах управления электроприводом получили наибольшее применение в качестве датчиков скорости.
Таким образом в качестве двигателя для привода главного движения был выбран асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором АИР132S4У3
Для привода вспомогательного движения выбран электродвигатель постоянного тока ПБС-43 т. к. двигатели постоянного тока обладают хорошими пусковыми и регулировочными свойствами по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока что имеет большое значение при проектировании автоматизированных систем управления электроприводом.
Расчет и выбор трансформатора
Выбираем силовой трансформатор для согласования напряжения двигателя и сети
Определяем фазное напряжение вторичной обмотки идеального трансформатора
где - коэффициент трехфазной мостовой схемы;
- среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя.
Определяем требуемое напряжение с учетом необходимого запаса
где -коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное
снижение напряжения сети; .
-коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов; .
Определяем требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
где -коэффициент схемы; .
-коэффициент учитывающий отклонение формы анодного тока
вентилей от прямоугольной; принимаем .
-среднее значение тока принимается равным номинальному току
Определяем мощность выпрямленного тока
Определяем требуемую мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где -коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления; .
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор
Паспортные данные трансформатора. Таблица 7
Расчет и выбор тиристоров
Тиристоры выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения.
Определяем максимальное значение выпрямленного тока
Определяем среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы.
Определяем действительную величину среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Определяем расчетную максимальную величину обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где -коэффициент схемы;
Определяем максимальную величину обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные тиристоры типа ТЛ 271-250 (6шт.).
Паспортные данные лавинного тиристора. Таблица 8
Для охлаждения применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через тиристор Iв.ср.= 41341 А.
Паспортные данные воздушного охладителя для приборов штыревого исполнения. Таблица 9
Габаритные размеры (ширина х длина х высота) мм (без токоотвода)
Масса кг (без токоот-вода)
Диаметр резьбового отверстия мм
Тепловое сопротивление °СВт (мощность рассеивания Вт)
Естествен-ное охлажде-ние Vcf=0
скорость воздуха 6мс Vcf= 6ms
0x110x167max (110x110x100)
Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Определяем переменную составляющую выпрямленного напряжения
Определяем минимальное значение тока двигателя
Определяем суммарную величину индуктивной якорной цепи
где радс – угловая частота
Расчет параметров якорной цепи
Определяем индуктивность якоря двигателя
Определяем индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке
Определяем индуктивность фазы трансформатора приведенной к цепи выпрямленного тока
Определяем суммарную индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать.
Определяем активное сопротивление якорной цепи двигателя
Определяем активное сопротивление обмотки трансформатора
Определяем коммутационное сопротивление
Определяем полное активное сопротивление преобразователя
Определяем суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис. где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Предполагаемая структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 3.
Определяем изменение тока якоря
Определяем суммарную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя
Определяем коэффициент передачи двигателя
Определяем помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенную к выходу системы
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя;
здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1
относящиеся к НПДР – индексом 2.
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на ВПДР (верхний предел диапазона регулирования)
Определяем относительную помеху от изменения нагрузки преобразователя и двигателя на НПДР (нижний предел диапазона регулирования)
Определяем относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на ВПДР
где - допустимую статическую ошибку; . -ошибка тахометра; .
Определяем требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы на НПДР
При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Определяем коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной.
Определяем коэффициент передачи СИФУ
где – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров; В.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя имеет вид .
Регулировочная характеристика Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в таблицу:
Зависимость Ud =f(α) в регулировочной характеристике. Таблица 10
Характеристика холостого хода тиристорного регулятора. Рисунок 4.
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на ВПДР
Определяем напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя на НПДР
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике
соответствующие приращения угла отпирания тиристоров.
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на ВПДР
Определяем коэффициент передачи тиристорного преобразователя на НПДР
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР
- коэффициент передачи цепи; .
Определяем действительную величину коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР
Действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР получилось значительно меньше требуемого для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель.
Определяем коэффициент усиления промежуточного усилителя
Структурная схема тиристорного привода в статике. Рисунок 5.
После введения усилителя выполняется соотношение причем на НПДР примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика.
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на ВПДР
Определяем коэффициент передачи цепи задатчика на НПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на ВПДР
Определяем относительную ошибку в замкнутой системе на НПДР
В рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на ВПДР
Определяем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы) на НПДР
Расчет задающего устройства
Определяем требуемое напряжение питания задатчика с запасом 10-20 %
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд.
Определяем мощность задатчика
Определяем полное сопротивление задатчика
Определяем величину сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Определяем величину сопротивления источника питания задатчика
Определяем эквивалентное сопротивление на ВПДР
Определяем эквивалентное сопротивление на НПДР
Выбор защитной и коммутирующей аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока.
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М1 (двигателя главного движения)
Определяем номинальный ток двигателя
Выбираем магнитный пускатель
По каталогу выбираем предварительно пускатель второй величины у которого А.
Проводим проверку правильности выбора данного магнитного пускателя:
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-421002
Выбираем тепловое реле
Технические данные теплового реле. Таблица 11
Средн. зн. силы тока А
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М2 (двигателя привода гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М2. Таблица 12
По каталогу выбираем предварительно пускатель первой величины у которого А.
Принимаем магнитный пускатель ПМЛ-161102
Выбираем защитную и коммутирующую аппаратуру для двигателя М3 (двигателя привода насоса охлаждения)
Паспортные данные асинхронного электродвигателя М3. Таблица 13
Выбираем автоматический выключатель (FA1)
где номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель
Паспортные данные автоматического выключателя двигателя М3. Таблица 14
Кратн. силы тока сраб.
Определяем расчетную силу тока срабатывания автоматического выключателя
Определяем каталожное значение силы тока срабатывания
т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя при пуске двигателя не будет.
Выбираем магистральный автоматический выключатель (FA)
Определяем расчетный ток линии
Определяем пусковой ток линии
Выбираем трехполюсный магистральный автоматический выключатель
Паспортные данные магистрального автоматического выключателя. Таблица 15
Т.к. ; то ложных срабатываний электромагнитного расцепителя не будет.
Список использованных источников
Учебно-методическое пособие и контрольные задания СамГТУ; составил А.И. Данилушкин Самара 2008 26 с.
Справочник по электрическим машинам: Учеб. пособие для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Марк Михайлович Кацман.—М.:
Издательский центр "Академия" 2005. — 480 с.
Описание принципиальной электрической схемы производственного механизма
Принципиальная электрическая схема представлена совокупностью силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения;
М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки;
М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока; М4 – для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждения двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя;
М4 – постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 К6 — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
Схема управления электродвигателями: SВ1 SВ2 SВ3 SВ4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных реле К5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями SВ7 SВ8.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции SВ1 –– SВ4.
Схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении
а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы
импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса сдвинутых между собой на угол 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном режиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя aв и инвертора aи поддерживается соотношение с одновременным ограничением углов и .
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току якоря двигателя. Сигнал на входе блока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения поступающего с резистора и напряжения обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра . Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току с отсечкой (ток отсечки равен ) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока
(ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6) первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение токовой отсечки равно нулю при токах . При токах величина а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения . В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении напряжение возрастает. Тем самым ограничивается ток в силовой цепи в статических и динамических режимах.

Задание на курсовой проект.docx

Федеральное агентство по образованию
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
К а ф е д р а "Электроснабжение промышленных предприятий
ТИПОВОЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД
Учебно–методическое пособие
по курсовому и дипломному проектированию
Составитель: А.И. Данилушкин
Типовой электропривод. Учебно–метод. пособие. и контр. задания. Самар. гос. техн. ун-т; сост. А.И. Данилушкин Самара 2008 26с.
Даны теоретические положения и методика статического расчета замкнутой системы автоматического регулирования. Приведены статические характеристики основных элементов системы. Дана методика расчета и выбора электродвигателей постоянного и переменного тока по нагрузочной диаграмме производственного механизма выбора элементов коммутирующей и защитной аппаратуры. Разработаны варианты заданий на курсовой проект.
Рассматривается конкретный пример расчета.
Табл.6. Ил.11. Библиогр.12 назв.
По курсу "Типовой электропривод" предусмотрен курсовой проект рассчитанный на закрепление теоретического материала путем самостоятельного изучения курса лекций и проектирования на основе изученного материала системы управления электроприводами производственного механизма. Курсовой проект содержит несколько взаимосвязанных задач. К ним относятся расчет мощности электродвигателей расчет и выбор электрооборудования разработка принципиальной схемы управления производственным механизмом статический расчет системы стабилизации скорости.
Пояснительная записка курсового проекта должна содержать подробные расчеты с текстовыми пояснениями. Графическая часть должна содержать электрическую принципиальную схему управления производственным механизмом структурные схемы и графики статических характеристик на верхнем и нижнем диапазонах регулирования.
Номер варианта выбирается по сумме двух последних цифр зачетной книжки.
1 Вопросы которые должны быть отражены
в процессе проектирования.
Почему выбран двигатель постоянного тока?
Дайте объяснение применения выбранного преобразователя мощности?
В чем необходимость применения сглаживающих дросселей уравнительных реакторов в схемах с тиристорными преобразователями (ТП)?
С какой целью используются силовые трансформаторы?
По каким условиям выбирается силовой преобразователь работающий на якорь двигателя?
Какой принцип управления принят в проектируемой системе автоматического управления (САУ)?
Какая величина принята в качестве регулируемой?
Какие элементы используются в качестве датчика скорости?
Какие элементы используются в качестве датчика тока?
Что такое статическая ошибка и чем она вызвана?
С помощью какого элемента устанавливается заданное значение скорости?
Защитные аппараты применяемые в САУ?
Как выполняется монтаж электропроводок к отдельным механизмам электропривода и промышленной установки?
Как выполняется заземление отдельных элементов электрооборудования производственной установки: электродвигателей электромагнитов путевых выключателей?
Какие применяются защитные средства для проводов прокладываемых на производственной установке и отдельных механизмах?
В качестве примера рассмотрен расчет САУ где частично даны ответы на ряд вопросов.
Основные теоретические положения
Для расчета установившихся и переходных режимов работы систем автоматического управления необходимо знать статические и динамические свойства отдельных элементов системы. Основные элементы системы электропривода с отрицательной обратной связью по скорости показаны на структурной схеме статики (рис. 1) где использованы следующие обозначения:
Uзд – задающее напряжение;
Uо.с. – напряжение обратной связи;
kц kу kп kд – коэффициенты передачи соответственно цепи усилителя силового преобразователя двигателя и датчика обратной связи;
h’др hп hд – помехи соответственно дрейфа нуля усилителя преобразователя двигателя.
1 Двигатели постоянного тока независимого возбуждения
Коэффициент передачи двигателя при управлении по якорной цепи представляет собой отношение изменения скорости двигателя к изменению э.д.с. на якоре. При номинальном потоке возбуждения коэффициент передачи двигателя определяется по выражению
где - номинальная скорость двигателя радс;
nн – номинальная угловая скорость двигателя обмин;
Uн – номинальное напряжение двигателя В;
Iян – номинальный ток якоря двигателя А;
Rд – сопротивление якорной цепи двигателя в нагретом состоянии Ом.
Обычно в каталогах приводится величина номинального тока двигателя Iн. Номинальный ток якоря двигателя
Рис.1 Структурная схема системы электропривода
в статическом режиме
где номинальный ток возбуждения
В выражении (3) Rв – сопротивление обмотки возбуждения в ненагретом состоянии (при 15 или 20 оС) Ом; αн = 12-14 - коэффициент учитывающий изменение сопротивления при нагреве.
Сопротивление якорной цепи двигателя
где Rд Rдп Rко Ом – сопротивления обмоток якоря дополнительных полюсов и компенсационной обмотки в ненагретом состоянии величины сопротивлений определяются по каталогам;
Rщ – сопротивление щеточного контакта подсчитывается по выражению:
Основной помехой при работе двигателя является помеха обусловленная изменением нагрузки на его валу (помеха нагрузки). Эта помеха представляет собой падение напряжения в якорной цепи двигателя при изменении нагрузки
где Iя – изменение тока якоря двигателя при нормальном режиме работы электропривода А.
Если точные данные о величине изменения тока якоря отсутствуют то приближенно принимают
Помеха нагрузки обычно составляет (005-02)Uн причем большие значения соответствуют двигателям малой мощности.
Коэффициенты се см подсчитываются по формулам
Если в паспортных данных величина номинального момента двигателя Мн не указана то его можно подсчитать по выражению
где Рн – номинальная мощность двигателя Вт. nн – номинальная скорость вращения обмин.
Индуктивность якоря двигателя находится по приближенной формуле
где – коэффициент равный 06 для машин с компенсационной обмоткой;
рд – число пар полюсов двигателя.
2 Тиристорные преобразователи
Тиристорные преобразователи в современном электроприводе получили широкое применение для питания якорных цепей двигателей постоянного тока (система ТП – Д). Промышленностью выпускаются комплектные тиристорные регулируемые электроприводы и тиристорные преобразователи с широким диапазоном регулирования.
При анализе статических свойств тиристорных преобразователей (ТП) их структурную схему удобно представить в виде двух последовательно включенных звеньев (рис.2): системы импульсно-фазового управления (СИФУ) и собственно тиристорного преобразователя (силового блока). Входным сигналом СИФУ является напряжение управления Uу которое преобразуется в угол отпирания тиристоров α. Величина угла отпирания тиристоров определяется среднее значение выпрямленного напряжения Ud на выходе силового блока.
Рис. 2. Структурная схема тиристорного преобразователя в статике
Коэффициент передачи СИФУ представляет собой отношение приращения угла отпирания к приращению напряжения управления
Коэффициент передачи собственно тиристорного преобразователя есть отношение приращения среднего значения выпрямленного напряжения к приращению угла отпирания тиристоров
Общий коэффициент усиления тиристорного преобразователя представляет собой отношение приращения среднего значения выпрямленного напряжения к приращению напряжения управления
и в соответствии со структурной схемой по рис. 8
В табл.1 где кроме характеристик Ud=f(α) приведены основные расчетные соотношения необходимые для выбора элементов тиристорного преобразователя использованы следующие обозначения:
Udo – среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 В;
U2ф – фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора от которого питается выпрямитель В;
U’об.т – максимальная величина обратного напряжения прикладываемого к вентилю В;
I2 – действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора А;
m’ – параметр схемы;
S’тр – расчетная мощность трансформатора кВА;
Рd – мощность выпрямленного тока кВт;
U’п – действующее значение переменной составляющей выпрямленного напряжения В при α=90o.
Все соотношения в табл.1 даны для случая работы выпрямителя на активно-индуктивную нагрузку с .
Основными помехами вносимыми в систему при работе тиристорного преобразователя является: помеха обусловленная изменением падения напряжения в преобразователе и помеха вызванная изменением сетевого напряжения и ведущая к отклонению выходного напряжения ТП при постоянном угле отпирания тиристоров. Первая из указанных помех по выражению
Сопротивление якорной цепи преобразователя
где Rт Rк Rдр Rр – соответственно активные сопротивления фазы трансформатора коммутационное сопротивление сопротивление дросселя и реактора.
При определении сопротивления преобразователя необходимо учитывать схему управляемого выпрямителя. Так в трехфазной мостовой схеме одновременно работает два вентиля а ток нагрузки проходит последовательно через два вентиля и две фазы трансформатора поэтому
Активное сопротивление обмотки трансформатора приведенное к цепи выпрямленного тока может быть подсчитано по выражению
где Uа – активная составляющая напряжения короткого замыкания трансформатора в относительных единицах; I2 – действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора А.
Когда величина Ua неизвестна для расчета можно воспользоваться выражением
где Ркз – потери активной мощности при коротком замыкании Вт;
mтр – число фаз трансформатора;
I1н – номинальный ток первичной обмотки трансформатора А;
- коэффициент трансформации трансформатора.
Коммутационное сопротивление определяется по формуле
где хт – индуктивное сопротивление обмотки трансформатора Ом;
m’ – параметр схемы (см. табл. 1).
Регулировочная характеристика Ud=f(α)
Однофазная двухполупериодная со средней точкой
Однофазная мостовая с 4-мя тиристорами
Трехфазная со средней точкой
Величина хт находится из соотношения
где UL – индуктивная составляющая напряжения короткого замыкания трансформатора в относительных единицах.
Активное сопротивление сглаживающего дросселя и (или) реактора если они устанавливаются в преобразователе определяются по паспортным данным выбранных аппаратов.
Вторая из указанных помех тиристорного преобразователя - помеха от колебаний сетевого напряжения – обычно задается в относительных единицах поэтому ее удобно учитывать при расчете относительной ошибки системы в целом. Методика учета этой помехи поясняется в примере расчета тиристорного электропривода.
3 Промежуточные усилители
Промежуточные усилители в системах автоматического управления применяются как правило для увеличения коэффициента усиления разомкнутой системы с целью достижения заданной точности работы САР в статических режимах. В современных системах электропривода наибольшее применение получили операционные усилители которые обеспечивают высокую стабильность характеристик при коэффициенте усиления более 1000. Для комплектных тиристорных преобразователей и приводов разработаны специальные усилители на которые естественно целесообразно ориентироваться при расчете комплектных приводов.
В качестве датчиков скорости наибольшее применение в системах электропривода получили тахогенераторы постоянного тока и тахометрические мосты.
При выборе тахогенератора необходимо учитывать следующие условия:
Номинальная скорость вращения тахогенератора должна быть не меньше максимальной скорости вращения двигателя;
Мощность тахогенератора Рнтг должна как правило составлять не более 001-005 от мощности двигателя. Несоблюдение этого условия ведет к увеличение махового момента и снижению быстродействия привода.
Коэффициент передачи тахогенератора представляет собой отношение э.д.с. тахогенератора к скорости его вращения при работе на холостом ходу и может быть определен по выражению
где Uнтг Iнтг нтг – номинальные значения соответственно напряжения В; тока А; и скорости радс тахогенератора;
Rнтг – сопротивление якорной цепи тахогенератора в ненагретом состоянии Ом.
В справочниках может быть указана удельная э.д.с. тахогенератора етг на 1000 обмин в этом случае коэффициент передачи тахогенератора рассчитывается по соотношению
Помеха вносимая тахогенератором обусловлена в основном нелинейностью его характеристики. Относительная величина ошибки тахогенератора различного типа указывается в каталогах.
5 Узлы суммирования электрических сигналов
В системах электропривода преимущественное применение получило электрическое суммирование сигналов так как электромагнитное суммирование возможно лишь при коэффициентах усиления разомкнутой системы не превышающих 10.
Суммирование задающего сигнала и сигнала обратной связи обычно выполняется на выходе промежуточного усилителя. Электрическая схема узла суммирования напряжений показана на рис.3. В идеальном узле суммирования напряжений () при постоянной величине задающего сигнала U’зд изменение результирующего сигнала U было бы равно приращению сигнала обратной связи Uос. В реальном узле вследствие падения напряжения на элементах схемы величина U будет меньше Uос. Для того чтобы учесть это обстоятельство в структурную схему системы вводят звено с коэффициентом передачи меньшим единицы (коэффициент передачи цепи kц). Для определения коэффициента передачи цепи необходимо предварительно рассчитать задатчик.
Расчет задающего устройства можно вести в следующем порядке. Определяется требуемое напряжение питания задатчика с запасом на 10-20%.
Исходя из известных стандартных величин мощности потенциометров используемых в качестве задатчиков или мощности источника питания принимается величина мощности задатчика Рзд. Рассчитывается полное сопротивление задатчика
и выбирается стандартный потенциометр с ближайшим большим сопротивлением. Величина части сопротивления задатчика с которой снимается сигнал при работе системы на нижнем пределе диапазона регулирования
Эквивалентное сопротивление задатчика подсчитывается по выражениям:
на верхнем пределе диапазона регулирования
на нижнем пределе диапазона регулирования
Величину сопротивления источника питания задатчика при отсутствии точных данных можно принять равной (02-04)Rзд.
Коэффициент передачи цепи для каждого предела диапазона регулирования рассчитывается по выражению
в которое подставляется соответствующая величина Rэ. Под Rвх в формуле (78) следует понимать входное сопротивление элемента на котором суммируются сигналы (сопротивление усилителя).
Расчет и выбор мощности электродвигателей
Электродвигатели производственного механизма работают в длительном или повторно-кратковременном режимах с переменной нагрузкой поэтому расчет мощности может быть выполнен методом среднеквадратичных величин с последующей проверкой на перегрузочную способность.
Выбор типа асинхронного двигателя и его мощности осуществляется по эквивалентной мощности и заданной максимальной скорости. При этом эквивалентную мощность определяют по выражению
а двигатель выбирают по условию и проверяют на кратковременную перегрузку по току (табл.2).
Для выбора двигателя постоянного тока расчет мощности осуществляют методом эквивалентного момента
по которому определяют мощность двигателя из условия . Выбор двигателя постоянного тока производится по каталогу (например [4]) или по таблице 3.
Выбор типа тиристорного преобразователя осуществляется по каталогу на комплектные тиристорные преобразователи [3] на основании следующих исходных данных:
– номинальной мощности электродвигателя ;
– номинального напряжения и тока якоря двигателя ;
– требуемого диапазона регулирования необходимости реверса привода.
Выбор типа тахогенератора осуществляется по номинальной скорости электродвигателя (табл. 8).
Выбор коммутирующей и защитной аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется по величине пускового тока. Предварительно определяют расчетный ток двигателя
Пусковой ток двигателя принимают равным
Для выбора аппаратов защиты магистральной линии питающей несколько электродвигателей определяют расчетный ток линии с учетом одновременной работы нескольких двигателей (в соответствии с технологическим процессом обработки). В этом случае расчетный ток находят как сумму расчетных токов m одновременно работающих двигателей:
Для расчета пускового тока линии необходимо из всех одновременно работающих двигателей найти (по паспортным данным) двигатель с наибольшим пусковым током. Затем определить расчетный ток линии без учета тока этого двигателя и к полученному значению расчетного тока прибавить пусковой ток неучтенного двигателя:
Примечание. В ряде случаев когда неизвестны и cosφ двигателя при переменной нагрузке вместо расчетного тока Iрасч нужно использовать номинальный ток Iном. двиг.
По найденному значению расчетного тока согласно [6] выбирают плавкую вставку из условия так чтобы выполнялось равенство
Тепловые реле выбираются из условия
Если реле включается через трансформатор тока то
где Ктр – коэффициент трансформации трансформатора тока.
Автоматические выключатели и контакторы выбирают по номинальному току и номинальному напряжению двигателя:
причем номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата должен быть не меньше номинального тока двигателя:
Полная принципиальная схема электрооборудования станка разрабатывается на основе базовой схемы представленной в настоящей работе ниже с учетом необходимых защит и блокировок.
Для производственного механизма на основании приведенной в методическом указании базовой схемы управления производственным механизмом спроектировать систему автоматического управления двигателем постоянного тока независимого возбуждения с тиристорным регулятором напряжения. Дать подробное описание работы схемы управления механизмами и системы стабилизации скорости.
Для всех вариантов принять величину изменения момента на валу электродвигателя Мс = 05Мн Необходимо обеспечить диапазон регулирования скорости D=300 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 5%. Требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин.
Варианты задания приведены в таблицах 4 5. Номер варианта определяется по сумме двух последних цифр зачетной книжки.
В соответствии с вариантом задания требуется следующее.
Методом эквивалентных величин рассчитать мощность и выбрать асинхронный электродвигатель для привода главного движения по заданному графику нагрузки (табл.4) и угловой скорости двигателя
По заданному графику нагрузки двигателя вспомогательного движения (табл.5) максимальной угловой скорости двигателя и диапазону регулирования скорости по методу эквивалентных моментов рассчитать мощность и выбрать электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения (таб.3).
Для управления скоростью двигателя постоянного тока выбрать по каталогу соответствующий по мощности тип тиристорного преобразователя (таб.6) и тахогенератор (таб.7). Рассчитать трансформатор для питания тиристорного преобразователя сглаживающий дроссель выбрать тиристоры.
Технические данные тиристорных преобразователей
Технические данные тахогенераторов
Скорость вращения n обмин
Сопротивление якоря Rя Ом
Выполнить расчет статики системы автоматической стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока. Найти требуемый коэффициент усиления промежуточного усилителя который обеспечивает заданную величину статической ошибки стабилизации скорости во всем диапазоне регулирования.
Выбрать автоматические выключатели магнитные пускатели предохранители тепловые реле для установки в силовых цепях электрооборудования станка в соответствии с мощностью установленных электродвигателей. При выборе элементов системы управления необходимо пользоваться каталогом на электрооборудование.
Графический материал должен содержать принципиальную электрическую схему производственного механизма структурную схему замкнутой системы электропривода и электромеханические характеристики на верхнем и нижнем диапазонах регулирования.
При проектировании систем работающих преимущественно в режиме стабилизации выходной величины основные задачи заключаются в том чтобы во-первых обеспечить заданную точность стабилизации регулируемой величины в установившихся режимах; во-вторых выполнить требования к качеству переходных процессов.
Ниже рассматривается методика решения задачи статического расчета замкнутой САР с обратной связью по скорости.
Важнейшим показателем качества работы системы в установившемся режиме является статическая ошибка в поддержании регулируемой величины в определенном диапазоне регулирования.
При синтезе необходимо спроектировать систему так чтобы действительная статическая ошибка системы во всем заданном диапазоне регулирования не превышала заданной величины которую называют допустимой статической ошибкой.
Общая структурная схема САР в установившемся режиме показана на рис. 4 где обозначено:
h1 – h4 – помехи действующие на систему
k1 – k4 – коэффициенты передачи звеньев системы.
Рис. 4. Структурная схема статики САР
Если бы система была разомкнута (размыкание условно показано на рис.4 в цепи обратной связи) то действие помех привело бы к появлению на выходе системы дополнительного сигнала . (43)
Величина h называется абсолютной статической ошибкой разомкнутой системы или суммарной помехой приведенной к выходу системы имеет ту же размерность что и выходная величина хв. Например в САР стабилизации скорости электродвигателя h имеет размерность радс или обмин и показывает на сколько может изменяться скорость в разомкнутой системе вследствие действия помех. В общем случае помехи в системе могут иметь разные знаки. При расчете рассматривается наиболее неблагоприятная ситуация когда все помехи складываются (если это физически возможно) а знак помех обычно опускается.
Относительная статическая ошибка разомкнутой системы определяется по выражению
где хво - значение выходной величины при отсутствии помех (заданное значение).
В перенастраиваемой САР выходная величина хзд за счет изменения уставки задатчика должна изменяться в некотором диапазоне. Диапазон регулирования есть отношение наибольшего заданного значения регулируемой величины к наименьшему заданному значению регулируемой величины
Например в САР стабилизации скорости диапазон регулирования
В перенастраиваемой САР относительная статическая ошибка равна: на верхнем пределе диапазона регулирования (ВПДР)
на нижнем пределе диапазона регулирования (НПДР)
Учитывая соотношение (46) легко заметить что относительная статическая ошибка регулирования на НПДР в D раз больше ошибки на ВПДР
Действие отрицательной обратной связи позволяет ослабить действие помех. В замкнутой САР относительная статическая ошибка будет равна
где γдат – относительная статическая ошибка датчика обратной связи;
kр – коэффициент усиления разомкнутой системы. Для системы по рис. 4.
Из выражения (50) следует что помеха датчика не ослабляется действием обратной связи поэтому к точности датчика предъявляются особенно высокие требования. Не ослабляется действием обратной связи и ошибка задатчика не учтенная в выражении (50). Ошибку задатчика стремятся свести к нулю. Для этого задающие устройства изготавливают из высокоточных элементов и запитывают их от стабилизированных источников.
Необходимо также иметь в виду что действие обратной связи не компенсирует помех приложенных вне замкнутого контура регулирования.
Из выражения (50) являющегося основным при решении задачи анализа статики САР следует что для уменьшения статической ошибки в замкнутой системе необходимо увеличивать kр.
При решении задачи синтеза необходимо выбрать коэффициент усиления разомкнутой системы так чтобы обеспечить заданную точность стабилизации регулируемой величины. Минимальное значение kp при котором действительная статическая ошибка САР будет не больше допустимой γдоп называют требуемым коэффициентом усиления разомкнутой системы
При синтезе статики все расчеты обычно ведутся для двух режимов работы системы: на НПДР и ВПДР. Причем основным как правило является расчет для НПДР поскольку здесь имеет место наибольшая относительная ошибка разомкнутой системы и следовательно именно по этому режиму приходится выбирать величину kp. Расчеты для ВПДР носят проверочный характер. Их необходимость обусловлена тем что величина коэффициента усиления разомкнутой системы при работе на этом пределе отличается от величины kp на НПДР.
Решение задачи синтеза САР в установившемся режиме рекомендуется вести в следующем порядке:
) составляется структурная схема САР в которой учитываются функционально необходимые элементы системы;
) выявляются основные помехи действующие на систему рассчитывается величина относительной ошибки разомкнутой системы а также определяются коэффициенты передачи отдельных звеньев и коэффициент усиления разомкнутой системы;
) определяется величина требуемого коэффициента усиления разомкнутой системы и сравнивается с величиной kp.
Если выполняется соотношение то заданная точность работы системы может быть достигнута с помощью намеченной структуры. Если же то для решения поставленной задачи необходимо увеличивать kp . Для этого обычно используются промежуточные усилители включаемые в прямую цепь системы. Расчет в этом случае продолжают в следующем порядке;
) подсчитывается требуемое значение коэффициента усиления усилителя по выражению
и выбирается усилитель;
) составляется структурная схема системы с учетом усилителя и вносимой им помехи и повторяют п.п. 2 3 расчета.
) уточняется величина коэффициентов передачи отдельных звеньев в частности коэффициента передачи цепи и коэффициента усиления разомкнутой системы на ВПДР и на НПДР;
) на заключительном этапе расчета определяются действительные величины статической ошибки спроектированной системы на различных пределах диапазона регулирования.
В ходе расчета кроме того могут решаться частные задачи такие как ограничение сигнала ошибки ограничение перегрузок двигателя и т.д.
3 Разработка принципиальной схемы
и выбор электрооборудования
3. Описание принципиальной электрической схемы
производственного механизма
На рис. 6 представлена принципиальная электрическая схема силовых цепей производственного механизма на которой FA – вводной автомат; FA1 FA2 – автоматические выключатели в цепи питания соответственно асинхронного электродвигателя и блока БУ тиристорного выпрямителя. Электроприводы производственного механизма состоят из трех асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором: М1 – двигатель главного движения; М2 – двигатель гидронасоса для создания необходимого давления в системе смазки; М3 –двигатель насоса охлаждения и одного двигателя постоянного тока М4 для привода вспомогательного движения; БУ — блок управления двигателем постоянного тока в который входят тиристорный выпрямитель с системой фазо–импульсного управления источники питания задатчика скорости и обмотки возбуждениия двигателя; Rзад — задатчик скорости двигателя М4 постоянного тока; G — тахогенератор; Тр — трансформатор для питания цепи динамического торможения двигателя М1; К1— магнитный пускатель для управления двигателем М1 привода главного движения; К2 КЗ — магнитные пускатели для управления реверсивным электродвигателем М2; КК1 и КК2 — тепловые реле; К5 Кб — контакты реле управления для коммутации задающей цепи тиристорного преобразователя.
На рис. 7 приведена схема управления электродвигателям где S1 S2 S3 S4 — кнопочные станции соответствующих цепей управления. Регулирование скорости двигателя постоянного тока осуществляется от реверсивного тиристорного преобразователя путем изменения напряжения на якоре двигателя. Реверс осуществляется изменением полярности напряжения на якоре двигателя с помощью реверсивного тиристорного преобразователя. Полярность задающего напряжения изменяется с помощью промежуточных релеК5 К6 катушки которых коммутируются двумя переключателями S5 S6.
Для управления электроприводами станка предусмотрены кнопочные станции S1 –– S4.
На рис. 8 приведена схема реверсивного тиристорного электропривода. Якорь двигателя М питается от реверсивного тиристорного выпрямителя который состоит из силового трансформатора Тр служащего для согласования напряжении двигателя и сети; двух групп тиристоров Т1—Т6 Т7—Т12 соединенных по трехфазной мостовой встречно-параллельной схеме и образующих два нереверсивных преобразователя ТП1 и ТП2 реакторов Р1 и Р2 служащих для ограничения уравнительного тока.
Преобразователь ТП1 работает выпрямителем при вращении двигателя в одном направлении а преобразователь ТП2 работает выпрямителем при вращении двигателя в другом направлении. Регулирование выпрямленного напряжения Ud тиристорного преобразователя т. е. напряжения на якоре двигателя осуществляется с помощью полупроводниковой системы импульсно-фазового управления состоящей из двух блоков СИФУ-1 и СИФУ-2 подающих на тиристоры по два отпирающих импульса Uим сдвинутых между собой на 60°.
С целью упрощения системы электропривода применяется совместное согласованное управление группами реверсивного тиристорного преобразователя при котором один преобразователь работает в выпрямительном режиме а второй подготовлен для работы в инверторном ре жиме.
При этом между углами регулирования выпрямителя в и инвертора и поддерживается соотношение в+и180° с одновременным ограничением углов иmax165° и вmin>15°.
Тиристорный электропривод имеет одноконтурную систему управления. Система управления содержит отрицательные обратные связи (ООС) по скорости двигателя и по току Id якоря двигателя. Сигнал на входе блрока БУ управления представляет собой разность задающего напряжения Uзад поступающего с резистора Rзад и напряжения Uосс обратной связи по скорости снимаемого с потенциометра Rосс. Значение и полярность задающего сигнала определяющего скорость и направление вращения привода регулируются с помощью контактов К1–К2.
В схеме предусмотрено ограничение уровня сигнала управления с помощью двух стабилитронов VS3 включенных параллельно входу блока БУ управления. Если разность между задающим напряжением и напряжением обратной связи по скорости превысит напряжение пробоя стабилитрона VS3 то стабилитроны будут проводить ток а напряжение управления на входе блока управления останется равным напряжению стабилизации стабилитрона.
Сигнал ООС по току Id с отсечкой (ток отсечки равен Iотс) вырабатывается блоком токовой отсечки БТО который получает питание от двух групп трансформаторов тока (ТТ1—ТТЗ и ТТ4—ТТ6 первичные обмотки которых включены в провода питания преобразователей TП1 и ТП2. В каждой группе трансформаторов тока их вторичные обмотки соединенные в звезду включены на резисторы RТ с которых снимается трехфазное напряжение пропорциональное току питания соответствующего преобразователя т. е. току якоря двигателя.. В блоке токовой отсечки БТО эти напряжения выпрямляются с помощью выпрямителя VD4 и через стабилитроны отсечки VS1 результирующее напряжение токовой отсечки подается на вход блока управления где он вычитается из задающего сигнала. Напряжение Uто токовой отсечки равно нулю при токах Id Iотс. При токах Id>Iотс величина Uто>0 а полярность его такова что в выпрямительном режиме работы ТП1 или ТП2 рост Uто приводит к уменьшению результирующего сигнала управления и снижению напряжения Ud. В инверторном режиме работы ТП1 или ТП2 наоборот при увеличении Uто напряжение Ud возрастает. Тем самым ограничивается ток Id в силовой цепи в статических и динамических режимах.
Полная схема управления автоматизированного электропривода с тиристорным управлением включает в себя все блокировочные связи и защитные цепи которые на этой схеме отсутствуют.
5. Выбор коммутирующей и защитной аппаратуры
Выбор автоматов магнитных пускателей контакторов тепловых реле и предохранителей осуществляется согласно рекомендациям [4 6 7 9 10 12] по величине пускового тока. Предварительно определяют расчетный ток двигателя
По найденному значению расчетного тока согласно [4 6 8 9] выбирают плавкую вставку из условия так чтобы выполнялось равенство
Полная принципиальная схема электрооборудования станка разрабатывается на основе базовой схемы представленной в настоящей работе с учетом перечисленных в задании защит и блокировок и диаграммы работы путевых переключателей в полуавтоматическом режиме.
Схему нужно дополнить недостающими видами защит и блокировок и контактами путевых переключателей в цепях управления электромагнитными муфтами. Рекомендации по составлению схемы приведены в работах [1 2 4 5 10].
6. Пример расчета системы
тиристорный преобразователь – двигатель
Задание. Выбрать электродвигатель выполнить расчет статики системы стабилизации скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Эквивалентный момент найденный по нагрузочной диаграмме составляет Мэ =20 Нм; максимальный момент – Mma требуемая наибольшая скорость вращения двигателя 2200 обмин. Необходимо обеспечить диапазон регулирования скорости D=150 вниз от номинальной со статической ошибкой не более 10%. Питание якоря двигателя осуществить от тиристорного преобразователя. Привод нереверсивный и работает преимущественно в режиме стабилизации скорости. Маховой момент производственного механизма приведенный к валу двигателя GD2м = 01 кгс м2 .
6.1 Предварительные расчеты по выбору элементов системы
По методу эквивалентных величин определяем мощность и выбираем тип двигателей. При выполнении расчетов будем ориентироваться на комплектные регулируемые электроприводы типа ЭТ6–3Р (таб.6) ЭПУ–1 или ЭПУ–2.
Силовая часть тиристорного электропривода выполнена по трехфазной мостовой схеме с шестью управляемыми вентилями. Питание силовой части осуществляется от сети промышленной частоты напряжением 380В через разделительный трансформатор. Для повышения жесткости механических характеристик в электроприводе использована отрицательная обратная связь по скорости.
Исходя из требуемого момента и скорости вращения по каталогу (таб.5) выбираем двигатель типа ПБСТ 52 со следующими данными:
Uн=220B; Pн=55кВт; nн=2200 обмин;
Mн=244Н м; Iн=27.8А; GD2Д=044 кгс м2
кратность допустимых перегрузок по току: в течение 10с – 4 в течение 60 мин – 15; сопротивления обмоток при 15 оС: Rя=018 Ом Rдп=00734 Ом Rв=402 Ом; число полюсов: 2рд = 4.
Номинальный ток возбуждения
Номинальный ток якоря
Проверяем двигатель по перегрузочной способности
Следовательно двигатель выбран правильно.
6.3 Выбор тахогенератора
Двигатели серии ПБСТ выпускаются со встроенными тахогенераторами типа ПТ-1. Технические данные тахогенератора :
Uнтг=230B; Pнтг=15Вт; nнтг=3000 обмин;
Rнтг=244Н м; Iнтг=00652А.
6.4 Расчет и выбор трансформатора
Основные расчетные соотношения необходимые для выбора силовых элементов тиристорных преобразователей:
Требуемое значение фазного напряжения вторичной обмотки идеального трансформатора
Ксх – коэффициент (см. табл. 1) равный для трехфазной мостовой схемы 234;
Udo – среднее значение выпрямленного напряжения при α=0 принимается равным номинальному напряжения двигателя В.
Требуемое значение U2ф с учетом необходимого запаса
где Кс=11 – коэффициент запаса по напряжению учитывающий возможное снижение напряжения сети;
КR=11 – коэффициент запаса учитывающий падение напряжения в вентилях обмотках трансформатора и за счет перекрытия токов.
Требуемое линейное напряжение вторичной обмотки
Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора
КI – коэффициент схемы (см. табл.1);
Id – среднее значение тока принимается равным номинальному току якоря двигателя А.
Мощность выпрямленного тока
Требуемая мощность трансформатора с учетом необходимого запаса
где КП – коэффициент повышения расчетной мощности трансформатора зависящей от схемы выпрямления (см. табл. 1).
По требуемой мощности и напряжению выбираем трехфазный трансформатор типа ТТ11 со следующими данными: SТ = 11 кВА U2л = 208 В; схема соединения при включении в сеть 380 В «звезда – звезда».
Вентили выбираются по среднему значению выпрямленного тока с учетом возможной перегрузки двигателя и по максимальному значению обратного напряжения. Максимальное значение выпрямленного тока
Среднее значение тока через вентиль
где m’ – коэффициент зависящий от схемы (см. табл.1). Расчетная максимальная величина обратного напряжения прикладываемого к вентилю
где Кв.т – коэффициент определяемый по табл. 1;
Ud0 – действительная величина среднего значения выпрямленного напряжения при α=0 и питании выпрямителя от выбранного трансформатора
Максимальная величина обратного напряжения с учетом необходимого запаса
По параметрам Iв.ср и Uоб.т выбираем лавинные вентили типа ТЛ-100-5 (6шт.). Параметры вентилей: номинальный ток 100 А номинальное обратное напряжение 500 В.
Для охлаждения вентилей применяем типовые (7-реберные) охладители из алюминиевых сплавов которые при естественном воздушном охлаждении позволяют нагружать тиристоры током до 40% от номинального т.е. А что меньше среднего значения тока через вентиль Iв.ср.=228 А.
6.6 Определение требуемой индуктивности якорной цепи
Требуемая суммарная величина индуктивности якорной цепи обеспечивающая непрерывность тока двигателя определяется [4] по выражению
где радс – угловая частота.
Минимальное значение тока двигателя принимаем
Действующее значение переменной составляющей выпрямленного напряжения находится по данным табл.1 из выражения
6.7 Определение расчетных параметров якорной цепи
Индуктивность якоря двигателя по выражению
Индуктивное сопротивление трансформатора приведенное ко вторичной обмотке по соотношению
Индуктивность фазы трансформатора приведенная к цепи выпрямленного тока
Суммарная индуктивность якорной цепи
Поскольку величина L незначительно отличается от Lтр сглаживающий дроссель можно не устанавливать. Активное сопротивление якорной цепи двигателя по выражению
Активное сопротивление обмотки трансформатора по формуле
Коммутационное сопротивление по выражению
Полное активное сопротивление преобразователя согласно формуле
Суммарное активное сопротивление якорной цепи
Предполагаемая структурная схема САР в установившемся режиме изображена на рис.9 где использованы следующие обозначения: hc hп hд – помехи соответственно от изменения напряжения в сети нагрузки преобразователя и двигателя; kц kс.ф.у. kт kд kтг - коэффициенты передачи соответственно цепи системы импульсно-фазового управления собственно тиристорного преобразователя двигателя и тахогенератора.
Рис.9. Предполагаемая структурная схема
тиристорного привода в статике
Суммарная помеха от изменения нагрузки преобразователя и двигателя определяется по выражению
где изменение тока якоря определяется в соответствии с выражением
Коэффициент передачи двигателя
Помеха от изменения нагрузки преобразователя и двигателя приведенная к выходу системы
Относительная помеха от изменения нагрузки преобразователя и двигателя (здесь и далее величины относящиеся к ВПДР обозначены индексом 1 относящиеся к НПДР – индексом 2):
Относительные ошибки с учетом помехи от отклонений сетевого напряжения и коэффициента запаса
где с = 01 – относительная помеха от отклонений сетевого напряжения.
Требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы при допустимой статической ошибке γдоп =010 находится по выражению
Ошибка тахогенератора γдат не превышает 25%. При этом предполагается что ошибка от изменения потока возбуждения тахогенератора будет устранена за счет питания обмотки возбуждения от стабилизированного источника.
Коэффициент передачи тахогенератора
Характеристика СИФУ близка к линейной поэтому коэффициент передачи СИФУ можно определить по выражению
где =8В – входное напряжение системы управления соответствующее полному открытию тиристоров.
Аналитическое выражение для характеристики собственно тиристорного преобразователя согласно данным табл.1 имеет вид
Регулировочная характеристика (рис.10) Ud =f(α) построена по расчетным данным сведенным в табл. 8.
Напряжение на выходе преобразователя при холостом ходе двигателя:
Приняв приращение напряжения преобразователя В находим по характеристике Ud =f (α) соответствующие приращения угла отпирания тиристоров и рассчитываем коэффициент передачи собственно тиристорного преобразователя:
Действительная величина коэффициента усиления разомкнутой системы:
Коэффициент передачи цепи kц на предварительной стадии расчетов принимаем равным единице.
Поскольку действительное значение коэффициента усиления разомкнутой системы на НПДР kp2 =53 получилось значительно меньше требуемого kтp2 =320 для обеспечения заданной статической точности в систему необходимо вводить промежуточный усилитель. Требуемая величина коэффициента усиления промежуточного усилителя .
Структурная схема системы с усилителем показана на рис.11.
Рис. 11. Структурная схема статики тиристорного привода
Таким образом после введения усилителя выполняется соотношение k’p>kтр причем на НПДР k’p примерно в несколько раза превышает требуемый. Избыточный коэффициент усиления целесообразно скомпенсировать за счет уменьшения коэффициента передачи цепи задатчика. Величина коэффициента передачи цепи задатчика должна быть не менее:
Окончательно получаем: относительная ошибка в замкнутой системе:
Таким образом в рассчитываемой системе будет обеспечено поддержание скорости в статическом режиме с ошибкой не превышающей допустимую (γдоп=10%) как на верхнем так и на нижнем пределах диапазона регулирования.
Дополнительно подсчитаем статическую ошибку замкнутой САР обусловленную только изменением нагрузки двигателя (статизм системы):
По полученным в результате расчета данным строится механическая характеристика замкнутой системы на верхнем и нижнем пределах диапазона регулирования. Вид характеристик представлен на рис.5.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Епифанов А.П. Основы электропривода. 2008. 192 стр.
Онищенко Г.Б. Электрический привод 2008. - 288 стр.
Москаленко В.В. Электрический привод 2007. 368 стр.
Москаленко В.В. Системы автоматизированного управления электропривода. 2007. 208 стр.
Фираго Б.И. Регулируемые электроприводы переменного тока . 2006. 363 стр.
Чиликин М. Г. Сандлер А. С. Общий курс электропривода. – М.: Энергоиздат 1981. – 575 с.
Капунцов Ю. Д. Елисеев В. А. Ильяшенко Л. А. Электрооборудование и электропривод промышленных установок. — М.: Высш. школа 1979 с. 26—30 162—274.
Волотковский С. А. Емец В. И. Козло В. К. и др. Типовой электропривод промышленных установок. — Киев: Вища школа. Головное изд-во 1983 с. 245—272.
Ключев В.И. Теория электропривода. – М. : Энергоатомиздат 1985.
Эпштейн И.И. Автоматизированный электропривод переменного тока.–М.: Энергоидат 1982.
Башарин А. В. и др. Управление электроприводами.- Л.: Энергоиздат 1982.-392с.
Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. М.: Энергия 1997.-413с.
Ковчин С. А. Сабинин Ю. А. Теория электропривода.- С.П. : Энергоатомиздат 1994.-491с.
Справочник по электрическим машинам. Под. ред. П.П. Копылова и Б.К. Клюкова. –М. : Энергоатомиздат 1989. –688с.
Абакумов А.М. Зимин Л.С. Котенев В.И. Расчет типовых систем автоматизированного электропривода. Методические указания. Куйбышев 1983 41с.
Капунцов Ю. Д. Елисеев В. А. Ильяшенко Л. А. Электрооборудование и электропривод промышленных установок. — М.: Высш. школа 1979 С. 26—30 162—274.
Донской Н. В. Кириллов А. А. Купчан Я. М. и др. Комплексные устройства управления электроприводами тяжелых металлорежущих станков.— М.: Энергия 1980.
Справочник по электрическим машинам. В 2 т. Под общ. ред. И.П. Копылова и Б. К. Клокова — Т.1. М.: Энергоатомиздат 1988 456с.
Справочник по автоматизированному электроприводу Под ред. В. А. Елисеева А. В. Шинянского. — М.: Энергоатомиздат 1983 с. 183— 193 203—207 469—473
Справочник по электроснабжению промышленных предприятий Под общ. ред. А. А. Федорова и Г. В. Сербиновского. Т. 2–4. Технические сведения об оборудовании. — М.: Энергия 2004.
Электротехнический справочник Под ред. П. Г. Грудинского. Изд. 5-е. — М.: Энергия 1974 т. I с. 543—547 553—556 577—580 746—754.
Электротехнический справочник. Под общ. ред. Грудинского П. Г. Изд. 5-е. — М.: Энергия 1975 т. 3 с. 82—84 93—101.
Электротехнический справочник Под. ред. В. Г. Герасимова П. Г. Грудинского. — М.: Энергоиздат 1981 т. 2 с. 169—181.
Зимин Е. Н. Чувашов И. И. Электрооборудование промышленных предприятий — М. 1977. 478с.

Чертеж.dwg