Исходные данные к домашнему заданию по варианту 030

Регулируемая координата	Положение
Тип системы	Следящая
Режим работы	Малые перемещения
Вид механизма	одномассовый
12, с-1	55
	1,1
12	0,1
МС.М.МАКС, НМ	150
 М.МАКС с-2	3,0
М.МАКС, с-1	5
D	10
С , угл. мин или %	20
Д , угл. мин или %	15
tП , с	0,5
 , %	25

1. Расчет и выбор силовых элементов эп

1.1 Выбор электродвигателя

Выбор двигателя ориентировочно выбирается по мощности:

Р_Н  k_з М_{С.М.МАКС} _М.МАКС

где k_з = 5 – коэффициент, учитывающий требования к динамическим характеристикам ЭП (меньшему времени переходного процесса соответствует большее значение коэффициента).

М_{С.М.МАКС} = 150 НМ - момент статического сопротивления механизма.

_М.МАКС = 5 с^-1 - максимальная угловая скорость механизма.

Р_н= 5*150*5 =3750 = 3,75кВт

Так как P_н от 1,5 до 6 кВт, то выбираем двигатель на номинальное напряжение U_н= 220 В.

Принимаем двигатель серии 2ПН

Тип	Рн, кВт	nн, об/мин	Uн В	н	rЯ + rД.П, Ом	LЯ.Д, мГн	JД,
1	2	3	4	5	6	7	8
2ПН160LГ	4,0	750	220	0,785	0,88	14,7	0,1

Передаточное число редуктора

j_P=ω_н/ω_м.мах

где ω_н =0,1045*n_н=0,1045*750=78,38 - номинальная угловая скорость двигателя.

j_P= 78,38/5 = 15,68

Максимальное ускорение вала двигателя:

ε_max = ε_м.макс*j_p

где  _М.МАКС =3 с^-2 - максимальное угловое ускорение механизма.

ε_max = 3*15,68 = 47 c^-2

Суммарный момент инерции двигателя с редуктором:

J₁=J_д+J_Р=J_д+0,1* J_д

где J_Д = 0,1 - соответственно моменты инерции двигателя.

J₁=0,1+0,1*0,1=0,11 кг*м²

Суммарный момент инерции электропривода:

J = γ*J₁

где  = 1,1 - коэффициент соотношения масс.

J = 1,1*0,11 = 0,121 кг*м²

Приведенный к валу двигателя момент сопротивления нагрузки:

М_с=М_{с.м.макс}/(η_Р*j_P)

где η_Р = 0,785 – КПД редуктора.

М_с =150/(0.785*15,68)=12,2 Нм

Номинальный момент двигателя М_н =P_н/ω_н=4000/78,38= 51 Н*м.

Для проверки выбранного двигателя определяют эквивалентный момент:

13 Н*м

М_э < М_н

Эквивалентный момент не превышает номинальный момент двигателя.

Затем надо определить сопротивление Rяд якорной цепи выбранного двигателя при 75 °С, а также его номинальный ток якоря I ян, если они не указаны в паспортных данных:

R_яд = 1,3 (г_я+ г_дп)=1,3*(0,88)=1,144 Ом

L_яц =14,7 мГн

I_ян =Р_н/U_н*η_н=4000/220*0,785=23,16 А

1.2 Выбор тиристорного преобразователя с трансформатором.

К выбранному двигателю необходимо выбрать тиристорный преобразователь (ТП) в соответствии с заданным режимом работы ЭП, с номинальным выпрямленным током I_d.H  I _Я.Н и номинальным выпрямленным напряжением U_d.H  U_Н . Если нужен реверсивный ТП, то лучше выбрать преобразователь с раздельным управлением.

Технические характеристики тиристорного преобразователя

Тип преобразователя	Udн, В	Idн, А	Idмакс, А
ТПЕ-25/25-230	230	25	40

Так как номинальное напряжение выбранного двигателя = 220В, то трехфазной мостовой схемы подключение преобразователя к сети осуществляется через трансформатор.

Фазное напряжение его вторичной обмотки должно отвечать условию:

U_ТР.Ф  U _d.H /k_U

где k_U составляет 2,34 для трехфазных мостовых схем.

U_ТР.Ф  230/2,34 98,3 В

Мощность трансформатора выбирается по условию:

S_ТР  3 k_p U_ТР.Ф k_I I_Я.Н

где k_p – коэффициент использования трансформатора по мощности, равный 1,045 для трехфазных мостовых схем.

k_I – коэффициент соотношения между выпрямленным током ТП и током, потребляемым из сети, равный 0,815 для трехфазных мостовых схем выпрямления.

S_ТР  3*1,045*98,3*0,815*23,16 5816,84 ВА

Тип трансформатора	Номинальная мощность SТР.Н, кВА	Номинальное вторичное напряжение (линейное) U2Л.Н, В	Потери короткого замыкания РКЗ, Вт	Напряжение короткого замыкания uК , %
ТТ-6	6	208	210	5

Для выбранного трансформатора надо найти активное R_ТР.Ф и индуктивное Х _ТР.Ф сопротивления и индуктивность L_ТР.Ф фазы. Номинальный ток фазы вторичной обмотки:

I_ТР.Н. = S_ТР / (3 U_ТР.Ф.Н)=6000*1,73/3*208=16,63А

Активное сопротивление фазы:

R_ТР.Ф =  P_К.З./ (3 )=210/3*16,63²=0,253 Ом

где  P_К.З – потери короткого замыкания трансформатора, Вт.

Полное сопротивление фазы:

Z_ТР.Ф = 0,01 u_к U_ТР.Ф.Н/ I_ТР.Н.=0,01*5*120/16,63=0,361Ом.

где u_к – напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Индуктивное сопротивление фазы:

Х _ТР.Ф = = Ом

Индуктивность фазы трансформатора:

=0,258/2*3,14*50=0,82mГн

где f_C – частота напряжения сети.

Далее необходимо определить эквивалентные индуктивность L_ТП и сопротивление R_ТП преобразователя.

Эквивалентная индуктивность преобразователя:

L_ТП = k L_ТР.Ф.=2*0,82=1,64 mГн

Эквивалентное сопротивление преобразователя:

R_ТП = k R_ТР.Ф. + R_Т +R_К=2*0,253+0,0425+0,492=1,04 Ом

Здесь k = 2 для трехфазных мостовых схем

R_Т = (0,2…0,3) q  U_Т/I _AТ – динамическое сопротивление тиристоров, Ом;

R_Т=0,25*2*0,65/0,33*23,16=0,0425Ом

 U_Т = (0,5…0,8) – прямое падение напряжения на тиристоре, В;

q – количество одновременно проводящих тиристоров (2 для мостовых схем выпрямления);

I _AТ – среднее значение анодного тока тиристора, А ( 0,33 I_Я.Н. для трехфазных схем)

R_К = mf_C L_ТП– сопротивление, обусловленное коммутацией анодных токов фаз, Ом

R_К=6*50*1,64*10^-3=0,492Ом

m - число пульсаций выпрямленного напряжения за период сетевого ( 6 для трехфазных мостовых схем).