2.7. Определение максимальной мощности, развиваемой ид

в режиме позиционирования

В режиме позиционирования ИД развивает максимальную мощность в конце участка разгона, когда скорость достигает максимальной величины. При этом

Допускается

, где

2.8. Проверка двигателя на нагрев (тепловой расчет привода)

Предположим, что рабочий цикл соответствует диаграмме рис. 2.1

Эквивалентный в смысле нагрева среднеквадратичный момент равен

, где

Двигатель работает в нормальном тепловом режиме, если

При движении с постоянной скоростью, эквивалентный момент определяется лишь статическими моментами

При движении по синусоидальному закону условно можно считать, что

В режиме позиционирования

2.9. Выбор усилителя мощности

Мощность усилителя определяется с учетом к.п.д. ИД

Если в качестве усилителя мощности выбран электромашинный усилитель, то его технические характеристики подбираются из литературы [3,7,8].

Технические характеристики магнито-тиристорных преобразователей приведены в работе [9], а тиристорных преобразователей – в работах [5, 10, 11, 12].

9

Если в качестве усилителя мощности выбран тиристорный трехфазный преобразователь, то необходимо произвести статический расчет силовой части привода.

2.10. Статический расчет силовой части тиристорного преобразователя

Статические расчеты тиристорного электропривода (регулятора скорости) включает в себя [5]: определение параметров и типовой мощности трансформаторов, выбор типа вентилей, расчет индуктивностей ограничивающих реакторов, определение расчетных параметров цепи якоря ИД, выбор коэффициентов усиления регулятора скорости и промежуточного усилителя.

Расчет параметров силового трансформатора

Напряжение вторичной обмотки трансформатора, питающего m-фазный выпрямитель с нагрузкой на противо-э.д.с. в зоне непрерывных токов, определяется [5]

или , где

U_я – номинальное напряжение якоря двигателя.

Значения основных параметров расчетных коэффициентов, связывающих ток и напряжение в цепи с параметрами трансформатора и вентилей без учета коэффициента запаса, приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Основные расчетные коэффициенты

Тип схемы
Однофазная двухполупериодная	1,32	0,786	1,11	1,77	3,72	0,5
Трехфазная с нулевым выводом	0,922	0,578	0,47	1,45	2,25	0,333
Трехфазная мостовая	0,755	0,815	0,815	1,065	1,065	0,333

Примечание: I₁, I₂, I_я – ток первичной и вторичной обмоток, номинальный ток двигателя.

С учетом необходимого запаса напряжение вторичной обмотки определяется ,

где – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное движение напряжения в сети; – коэффициент запаса, учитывающий полное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале.

10

Численное значение коэффициента принимается равным 1.1, что обеспечивает нормальную работу при снижении напряжения сети до .

Коэффициент учитывает запас по минимальному углу опережения векторной группы. Он определяется углом коммутации и временем восстановления запирающих свойств вентиля: что вызывает необходимость в ограничении минимального значения угла управления выпрямительными группами. Так как точное значение параметров схемы до проведения полных конструктивных расчетов анодного трансформатора обычно неизвестны, целесообразно с некоторым запасом принять .

Значение – коэффициента запаса по напряжению учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора, вентиля и в результате перекрытия токов, с достаточной для практики точностью принимают равным 1,05.

Действующее значение тока вторичной обмотки

,

где – коэффициент схемы (см. табл. 2.2); – коэффициент, учитывающий отклонение формы тока от прямоугольной (по экспериментальным данным – теоретическое действующее значение тока вторичной обмотки; – ток нагрузки (по якорной цепи двигателя).

Действующее значение тока первичной обмотки

; ;

где – коэффициент схемы (см. табл. 2.2); – коэффициент

трансформации, – теоретическое действующее значение тока первичной обмотки.

Расчетная типовая мощность силового трансформатора

= .

где – теоретическое значение мощности трансформатора для идеального выпрямителя с нагрузгой на противо-э.д.с., – теоретическое значение типовой мощности для идеального выпрямителя.

Выбираем тип трансформатора по табл. 2.3

Таблица 2.3

Тип трансформатора

Тип	ТТ-6	ТТ-8	ТТ-11	ТТ-14	ТТ-19	ТТ-25
Номинальная мощность, кВт	6	8	11	14	19	25

11

Расчет индуктивности ограничивающих реакторов

Индуктивность реакторов, необходимых для статических уравнительных токов в реверсивных схемах, вычисляется по формуле

,

где – суммарная индуктивность двух реакторов, – угловая частота сети, – среднее значение уравнительного тока при угле управления, при котором (для трехфазной схемы с нулевым выводом этот угол равен ); – расчетный коэффициент (для 3-фазной схемы с нулевым выводом ).

Для ненасыщающихся реакторов, т.е. реакторов с большим зазором величина индуктивности каждого реактора , для насыщающихся реакторов .

Для получения наименьших габаритных размеров реакторы обычно выбираются частично насыщающимися, тогда . Величина сравнительного тока принимается равной (0,1-0,3) .

Расчет параметров якорной цепи

Сопротивление якорной цепи определяется по формуле

где и – сопротивления обмотки якоря и дополнительных полюсов ИД (при ); – сопротивление обмоток силового трансформатора, приведенное к цепи выпрямленного тока, – сопротивление, вносимое за счет перекрытия анодных токов; – сопротивление щеточного контакта; – сопротивление ограничивающего реактора.

Напряжения короткого замыкания трансформаторной серии ТТ . Активное и индуктивное сопротивление обмоток трансформатора, приведенное к цепи выпрямленного тока

;

Сопротивление вносимое за счет перекрытия токов вентилей

где m – число фаз преобразователя, соответствующее числу перекрытий за один период анодного напряжения.

Сопротивление щеточного контакта обычно принимается равным

12

Это соответствует постоянному падению напряжения в щеточном контакте равном 2В.

Значения в результате определяются

;

где – индуктивности якоря и дополнительных полюсов; – индуктивность сводного трансформатора, приведенная к контуру ИД . Электромеханическая постоянная времени , где маховой момент двигателя, – маховый момент нагрузки, приведенный к валу ИД, – маховой момент нагрузки.

,

Электромагнитная постоянная времени

Так как при линейном согласованном управлении группами вентилей преобразователь работает практически только в зоне непрерывных токов это естественные статические характеристики привода рассчитывают по уравнению

Определение коэффициентов усиления регулятора скорости (РС) и его промежуточного усилителя

Для выбора коэффициента усиления регулятора скорости необходимо определить наклон естественных скоростных характеристик. Данная схема имеет непрерывный ток управления (с учетом запаса на разброс углов отпирания ). Относительный перепад скорости при её номинальном значении определяется . Требуемый коэффициент усиления РС определяется , где D – диапазон регулирования по скорости, - требуемый статизм замкнутой системы.

Коэффициент усиления промежуточного усилителя

где – коэффициенты передачи соответственно тиристорного преобразователя, ИД, тахогенератора (ТГ).

Рис. 3.1. Структурная схема привода.

13