2.3. Выбор сглаживающего дросселя.

При работе ТП на якорь двигателя часто необходимы сглаживающий дроссель, который служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока, ограничивает зону прерывистых токов, ограничивает ток через вентили при К.З. на стороне постоянного тока или опрокидывании инвертора.

Основными расчетными параметрами дросселя являются его номинальный ток и индуктивность .

При выборе дросселя по току необходимо обеспечить соотношение:

(10)

Индуктивность сглаживающего дросселя:

Гн, (11)

где  полная индуктивность якорной цепи.

Требуемое значение можно рассчитать, исходя из индуктивности дросселя, определённой исходя из следующих условий:

а) ограничение зоны прерывистых токов

Гн, (12)

где граничное значение непрерывного тока (10 – 15%)I_dН, А;

m  кратность пульсаций выпрямленного напряжения;

максимальный угол регулирования, определяемый по заданному диапазону регулирования скорости двигателя;

(13)

где ЭДС преобразователя, необходимая для получения минимальной скорости вращения двигателя, В.

Минимальная скорость двигателя при заданном диапазоне

б) ограничение пульсаций выпрямленного тока

Гн, (14)

где амплитуда основной гармонической составляющей выпрямленного напряжения, В;

кратность гармоники (К=1, 2, 3). Для мостовой и нулевой схем выпрямления К=1;

m – Кратность пульсаций выпрямленного напряжения;

номинальный выпрямленный ток преобразователя, А;

допустимое действующего значение основной гармоники тока, берется от 2 до 15% в зависимости от мощности, диапазона регулирования частоты вращения двигателя и допустимого снижения зоны темной коммутации

в) ограничение тока при опрокидывании инвертора (рассчитывается в случае совместного управления группами тиристоров)

Гн, (15)

где полное сопротивление якорной цепи ТПД, Ом;

ЭДС двигателя в момент опрокидывания ( ), В;

 ток двигателя перед опрокидыванием ( ), А;

максимально допустимый в течение одного полупериода ток двигателя, А.

При выборе сглаживающего дросселя ориентируются на максимальную индуктивность , полученную в результате расчета по всем трем вариантам.

Ориентируясь на максимальную индуктивность L = 0.085 Гн

Гн,

Выбираем дроссель СРОС -160/6 У4 Iном = 75/50 А, Lн = 80/20 мГн,

После выбора дросселя необходимо уточнить значение индуктивности якорной цепи по формуле

Гн, (16)

2.4 Компоновка системы управления. Расчет регуляторов.

2.4.1. Система с однозонным регулированием скорости.

Наибольшее распространение при управлении ДПТ по якорной цепи получили две системы электропривода. Первая из них система с ПИ-регулятором скорости и обратной связью по току с отсечкой .Такая система управления применена в преобразователях типа ЭПУ1. В настоящее время наиболее предпочтительной является классическая система подчиненного регулирования (рис. 1), которая используется в отечественных приводах постоянного тока типа ЭПУ1М, ЭПУ3, а также в электроприводах различных зарубежных фирм.

Рис. 1. Структурная схема ЭП с подчинённым регулированием

В системе подчиненного регулирования используются два регулятора:

ПИ  регулятор тока и ПИ или П  регулятор скорости.

Передаточная функция регулятора тока:

, (18)

где  постоянная времени регулятора тока якоря, с;

коэффициент усиления регулятора тока якоря;

 постоянная времени якорной цепи электропривода, с;

 индуктивность якорной цепи электропривода, Гн;

 полное сопротивление якорной цепи электропривода, Ом;

 малая постоянная времени контура тока якоря;

 коэффициент усиления преобразователя;

 номинальное напряжение преобразователя, В;

 номинальное напряжение управления (для преобразователя ЭПУ, принимается равным 15 В);

 коэффициент обратной связи по току якоря, Ом;

Механическая постоянная времени

Электромагнитная постоянная времени

Коэффициент обратной связи по току

Параметры элементов регулятора тока определяются

Из выражения , задаваясь , находим

(19)

Коэффициент усиления регулятора тока

Сопротивление на входе регулятора тока

(20)

Коэффициент датчика тока

. (22)

Сопротивление в цепи обратной связи регулятора тока

, Ом; (21)

Принципиальная схема регулятора тока

Тип передаточной функции регулятора скорости выбирается исходя из обеспечения требуемой точности поддержания скорости в системе электропривода.

Определяется оптимальная неточность стабилизации скорости при использовании П – регулятора по формуле.

, с^-1 (23)

где К_д = 1/ КФ = 0,764 – коэффициент усиления двигателя

Ом – сопротивление якорной цепи

Т_п = 0,0033 с – электромагнитная постоянная времени привода

Т_м = 0,17 с – электромеханическая постоянная привода

Определяется неточность стабилизации скорости по заданию

, с^-1, (24)

Так как то в качестве регулятора скорости используем ПИ – регулятор, обеспечивающий астатическое регулирование скорости.

Передаточная функция ПИ  регулятора скорости имеет вид:

.

Где  коэффициент усиления регулятора скорости;

 постоянная времени регулятора скорости, с;

 коэффициент обратной связи по скорости, В/с;

 коэффициент обратной связи по току якоря, Ом;

 механическая постоянная времени электропривода, с;

 суммарный момент инерции электропривода, кгм²;

 момент инерции двигателя, кгм²;

 приведенный к валу двигателя момент инерции механизма, кгм²;

 конструктивный коэффициент двигателя, В/с;

Параметры элементов регулятора скорости находятся из соотношений:

Из выражения , задаваясь , находится .

,

Коэффициент передачи тахогенератора: ТП 1 10-100

 коэффициент передачи тахогенератора (ТГ), Вс;

_BR, U_BR – номинальная скорость и напряжение на якоре ТГ соответственно;

Сопротивление на входе регулятора скорости находится из выражения:

(27)

Сопротивление в цепи обратной связи по скорости находится из выражения:

,Ом (28),

К_ДС = К_BR  для электроприводов ЭПУ исполнения М, Д, П, И;

Принципиальная схема регулятора скорости