Розрахунок параметрів і вибір перетворюючих пристроїв, трансформатору, реакторів, комутаційної апаратури

Вибір тиристорного перетворювача для живлення обмотки

збудження генератору (для системи Г-Д) здійснюється за умовами:

Подвоєння напруги і струму тиристорного перетворювача для живлення обмотки збудження генератора здійснюється з метою форсування процесів збудження, через що тривалість перехідних процесів суттєво зменшується.

Вибір тиристорного перетворювача або широтно-імпульсного перетворювача постійного струму здійснюється виходячи з номінальної напруги, номінального і максимального струму двигуна по каталогам на електрообладнання [1,12 ] або згідно додатків Г-К:

Вибір тиристорного перетворювача частоти змінного струму здійснюється виходячи з номінальної напруги, номінального і максимального струму двигуна по каталогам на електрообладнання

[ 1,12 ] або згідно додатку Г-К:

Вибір регуляторів параметрів електроприводу виконується на основі уніфікованих блочних систем регуляторів (УБСР-АІ) або інтегральних операційних підсилювачах типу К153, К140, К553.

Вибір трансформаторів і реакторів для перетворювачів здійснюється згідно рівня випрямленого струму і напруги схеми перетворювача

по каталогам на електрообладнання [1,12 ] або згідно додатків Г-К.

Вибір реакторів для перетворювача здійснюється згідно умови обмеження пульсацій струму на рівні 2% [13] по каталогам на електрообладнання [1,12 ] або згідно додатків Г-К :

,

де δ_п – допустима величина пульсації струму двигуна, %;

U_тпном, I_тпном – номінальна напруга і струм перетворювача;

L_дв – індуктивність якоря двигуна постійного струму, яка визначається:

де γ – коефіцієнт компенсованості двигуна; γ =0,25 – для компенсованих і γ =0,6 - для некомпенсованих двигунів.

Вибір комутаційної апаратури виконується виходячи з номінальних струмів двигуна і перетворювача по каталогам на електрообладнання [ 1,12 ] або згідно додатків Г-К.

Вибір датчиків

Вибір датчика швидкості здійснюється на основі тахогенераторів з постійним магнітами або незалежним збудженням виходячи з номінальної швидкості двигуна по каталогам на електрообладнання [1,12 ] :

Вибір датчиків струму, е.р.с. і напруги здійснюється на основі модулів оптронної або трансформаторної розв’яки з рівнем розв’язки 1000 – 1500 В виходячи з номінальної напруги двигуна і вимірювального шунта струму по каталогам на електрообладнання [1,12 ] .

Вибір датчиків положення здійснюється на основі сельсинної

пари (сельсин-датчик і сельсин-приймач) по каталогам на електрообладнання [ 1,12 ] .

Розрахунок розімкненої системи керування електроприводом Визначення параметрів елементів схеми заміщення, коефіцієнтів передачі і сталих часу

Електропривод постійного струму (Г-Д, ТП-Д, ШІП-Д).

До незмінної частини структурної схеми відносять: перетворювач, генератор, двигун, датчик струму, швидкості, положення, напруги тощо.

Необхідно розрахувати:

k_п,Т_п - коефіцієнт підсилення і стала часу перетворювача;

k_г,Т_г - коефіцієнт підсилення і стала часу ротора;

R_е, Т_е – опір і електромагнітна стала часу якірного ланцюга двигуна;

kФ, Т_м – коефіцієнт е.р.с. двигуна і електромеханічна стала часу електропривода;

k_{дс, ,} k_дш – коефіцієнт датчика струму і швидкості.

Коефіцієнт підсилення перетворювача визначається:

де U_тпном - номінальна вихідна напруга перетворювача. Номінальна напруга керування приймається U_к = 12 В. Стала

часу перетворювача T_п = 0,01 с.

Коефіцієнт підсилення генератора визначається:

де U_гном,U_згном – номінальні напруги якоря та збудження генератора.

Стала часу генератору визначається:

де n_ном – номінальна швидкість двигуна, об/хв.;

p – число пар полюсів.

Опір якірного ланцюга системи перетворювач - двигун визначається:

де R_дв – активний опір якоря двигуна, який визначається:

R_р – активний опір згладжу вального реактору;

R_тр – активний опір обмотки трансформатору, який визначається:

P_кз – потужність втрат короткого замикання трансформатору;

U_тр, S_тр – лінійна напруга вторинної обмотки і потужність

трансформатору;

X_тр – реактивний опір обмотки трансформатору, який

визначається:

;

u_кз – напруга короткого замикання трансформатору, %;

m – кількість пульсацій струму чи напруги перетворювача за

період; m = 6 – для мостової схеми перетворювача.

Опір якірного ланцюга системи генератор - двигун визначається:

Індуктивність якірного ланцюга системи перетворювач – двигун визначається:

де L_дв – індуктивність якоря двигуна;

L_р – індуктивність згладжу вального реактору;

ω_с – кругова частота живлячої мережі; ω_с = 314 1/с.

Індуктивність якірного ланцюга системи генератор - двигун визначається:

Електромагнітна стала часу електропривода визначається:

Коефіцієнт е.р.с. двигуна визначається:

Електромеханічна стала часу електропривода визначається:

де J_∑ - сумарний момент інерції двигуна і механізму.

Коефіцієнт датчика напруги генератора визначається:

Коефіцієнт датчика струму визначається:

,

де I_макс – максимальний струм якоря двигуна; I_макс =k_макс I_двном ;

k_макс – коефіцієнт допустимого перевантаження за струмом.

Коефіцієнт датчика швидкості визначається:

,

де ω_макс – максимальна швидкість двигуна; ω_макс = ω_ном .

Електропривод змінного струму.

Перетворювач частоти – асинхроний двигун.

До незмінної частини структурної схеми відносять: перетворювач, двигун, датчик струму, швидкості, положення, напруги тощо.

Необхідно розрахувати:

k_п,Т_п - коефіцієнт підсилення і стала часу перетворювача;

k₂,Т₂ - коефіцієнт підсилення і стала часу генератора;

R_е, Т_е – опір і електромагнітна стала часу ланцюга двигуна;

L₂, p_п – індуктивність ротора і число пар полюсів двигуна;

k_{дс, ,} k_дш, k_дп – коефіцієнт датчиків струму, швидкості і

потокозчеплення.

Коефіцієнт підсилення перетворювача визначається:

де U_тпном - номінальна вихідна напруга перетворювача. Номінальна напруга керування приймається U_к = 12 В. Стала часу перетворювача T_п = 0,01 с.

Номінальний струм двигуна визначається:

де P_н – номінальна потужність двигуна, Вт;

U_н –номінальна лінійна напруга двигуна, В;

ή_н – номінальний к.к.д. двигуна;

cosφ_н – номінальний коефіцієнт потужності двигуна.

Число пар полюсів двигуна визначається:

,

де f _м – частота мережі живлення; f_м = 50 Гц;

n_o – синхронна швидкість обертання двигуна.

Критичне ковзання двигуна:

де s_ном – номінальне ковзання двигуна.

Синхронна швидкість двигуна:

Номінальна швидкість:

Номінальний момент двигуна:

,

Пусковий момент двигуна:

,

де μ_п – кратність пускового моменту відносно номінального.

Максимальний момент двигуна:

де μ_max – кратність максимального моменту відносно номінального.

Механічні втрати потужності:

Приведений опір обмотки ротора:

Опір обмотки статора:

де С=1,01.

Приведена індуктивність розсіювання статора і ротора:

де i_п – кратність пускового струму двигуна.

Індуктивність статора і ротора:

Індуктивність контуру намагнічування:

Коефіцієнт ротора:

Стала часу ротора:

Стала часу статора:

де ;

Номінальна е.р.с статора:

Номінальне потокозчеплення:

Коефіцієнт датчика струму:

Коефіцієнт датчика потокозчеплення:

Коефіцієнт датчика швидкості:

Електропривод змінного струму (АВК).

До незмінної частини структурної схеми відносять: перетворювач, двигун, датчик струму, швидкості, положення, напруги тощо.

Необхідно розрахувати:

k_п,Т_п - коефіцієнт підсилення і стала часу перетворювача;

k₂,Т₂ - коефіцієнт підсилення і стала часу генератора;

R_е, Т_е – опір і електромагнітна стала часу ланцюга двигуна;

L₂, p_п – індуктивність ротора і число пар полюсів двигуна;

k_{дс, ,} k_дш, k_дп – коефіцієнт датчиків струму, швидкості і

потокозчеплення.

Коефіцієнт підсилення перетворювача визначається:

де U_тпном - номінальна вихідна напруга перетворювача. Номінальна напруга керування приймається U_к = 12 В. Стала часу перетворювача T_п = 0,01 с.

Номінальний струм двигуна визначається:

де P_н – номінальна потужність двигуна, Вт;

U_н –номінальна лінійна напруга двигуна, В;

ή_н – номінальний к.к.д. двигуна;

cosφ_н – номінальний коефіцієнт потужності двигуна.

Число пар полюсів двигуна визначається:

,

де f _м – частота мережі живлення; f_м = 50 Гц;

n_o – синхронна швидкість обертання двигуна.

Критичне ковзання двигуна:

де s_ном – номінальне ковзання двигуна.

Синхронна швидкість двигуна:

Номінальна швидкість:

Номінальний момент двигуна:

,

Пусковий момент двигуна:

,

де μ_п – кратність пускового моменту відносно номінального.

Максимальний момент двигуна:

де μ_max – кратність максимального моменту відносно номінального.

Механічні втрати потужності:

Приведений опір обмотки ротора:

Опір обмотки статора:

де С=1,01.

Приведена індуктивність розсіювання статора і ротора:

де i_п – кратність пускового струму двигуна.

Індуктивність статора і ротора:

Індуктивність контуру намагнічування:

Коефіцієнт ротора:

Стала часу ротора:

Стала часу статора:

де ;

Номінальна е.р.с статора:

Номінальне потокозчеплення:

Коефіцієнт датчика струму:

Коефіцієнт датчика потокозчеплення:

Коефіцієнт датчика швидкості:

Електропривод змінного струму (вентильний двигун).

До незмінної частини структурної схеми відносять: перетворювач, двигун, датчик струму, швидкості, положення, напруги тощо.

Необхідно розрахувати:

k_п,Т_п - коефіцієнт підсилення і стала часу перетворювача;

R_е, Т_е – опір і електромагнітна стала часу ланцюга двигуна;

kФ – коефіцієнт е.р.с. двигуна;

k_{дс, ,} k_дш – коефіцієнт датчика струму і швидкості.

Коефіцієнт підсилення перетворювача визначається:

де U_тпном - номінальна вихідна напруга перетворювача. Номінальна напруга керування приймається U_к = 12 В. Стала часу перетворювача T_п = 0,01 с.

Активний опір синхронного двигуна визначається:

де η_н – номінальний к.к.д. синхронного двигуна;

S_н ,I_н – номінальна повна потужність і номінальний струм двигуна.

Індуктивний опір синхронного двигуна визначається:

Опір ланцюга системи перетворювач - двигун визначається:

де R_с – активний опір синхронного двигуна;

R_р – активний опір згладжу вального реактору;

R_тр – активний опір обмотки струмообмежуючого реактору або

трансформатору, який визначається:

P_кз – потужність втрат короткого замикання трансформатору;

U_тр, S_тр – лінійна напруга вторинної обмотки і потужність

трансформатору;

X_тр – реактивний опір обмотки трансформатору, який

визначається:

;

u_кз – напруга короткого замикання трансформатору, %;

m – кількість пульсацій струму чи напруги перетворювача за

період; m = 6 – для мостової схеми перетворювача.

Індуктивність ланцюга системи перетворювач – двигун визначається:

де L_дв – індуктивність двигуна;

L_р – індуктивність згладжу вального реактору;

ω_с – кругова частота живлячої мережі; ω_с = 314 1/с.

Електромагнітна стала часу електропривода визначається:

Коефіцієнт е.р.с. двигуна визначається:

Електромеханічна стала часу електропривода визначається:

Коефіцієнт датчика струму визначається:

,

де I_макс – максимальний струм якоря двигуна; I_макс =k_макс I_двном .

Коефіцієнт датчика швидкості визначається:

,

де ω_макс – максимальна швидкість двигуна.