МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В. И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра Автоматики и процессов управления

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Электромеханические элементы и системы»

Тема: Расчет системы управления электроприводом типа «тиристорный преобразователь – двигатель»

Студент гр. 8091		Гришин И. Д.
Преподаватель		Абрамкин С. Е.

Санкт-Петербург

2022

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект

Студент Гришин И. Д.
Группа 8091
Тема проекта: Расчет системы управления электроприводом типа «тиристорный преобразователь – двигатель»
Исходные данные: 1. Тип электропривода – нереверсивный. 2. Тип двигателя – двигатель постоянного тока (ДПТ) 2ПФ225. 3. Параметры двигателя: – номинальное напряжение В; – номинальная мощность кВт; – номинальный ток двигателя А; – номинальное число оборотов об/мин; – продолжительность включения ПВ = 25 %; – сопротивление обмоток (при 15оС): сопротивление якоря и добавочных полюсов Ом; сопротивление обмотки возбуждения Ом; – КПД %; – суммарный момент инерции кг∙м2. 4. Номинальное напряжение питающей сети В 5. Требование к СУЭП: обеспечение постоянных значений напряжения и тока. 6. По типу силового преобразователя СУЭП относится к системе «тиристорный преобразователь – двигатель» (ТП – Д).
Предполагаемый объем пояснительной записки: Не менее 05 страниц.
Дата выдачи задания: 03.12.2022
Дата сдачи проекта: 20.12.2022
Дата защиты проекта: 27.01.2022
Студент		Гришин И. Д.
Преподаватель		Абрамкин С. Е.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СУЭП ТИПА ТП–Д 4

1.1. Расчет и выбор силового трансформатора 4

1.2. Расчет и выбор тиристорного преобразователя 6

1.3. Расчет параметров силовой цепи ТП–Д 8

1.4. Расчет и выбор сглаживающего реактора 10

1.5. Расчет регулировочных характеристик тиристорного преобразователя 12

2. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ ПОДЧИНЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ 16

2.1. Расчет и моделирование параметров

разомкнутой ЭМС 15

2.2. Расчёт контура тока 17

2.3. Расчет контура скорости 20

2.4. Описание работы синтезированной системы подчиненного регулирования 22

2.5. Моделирование синтезированной системы подчиненного регулирования 25

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 27

Введение

В соответствии с заданной темой курсового проекта была поставлена цель – разработать систему управления электроприводом (СУЭП), предназначенную для обеспечения требуемого технологического режима его работы. На основании темы и сформулированной цели реферата, поставлены следующие задачи: рассчитать параметры системы управления электроприводом (СУЭП) типа тиристорный преобразователь двигатель (ТП-Д) и разработать систему подчинённого регулирования.

1. Расчет параметров суэп типа тп–д

1.1. Расчет и выбор силового трансформатора

Произведем расчет параметров преобразователя электрической энергии, в качестве которого применим силовой трансформатор.

Выбор силового трансформатора обуславливается, в первую очередь, выбранной схемой тиристорного преобразователя и типом привода. Для данного проекта выбран реверсивный тип привода. При мощности двигателя P_д.ном свыше 10 кВт применим трехфазный выпрямитель по мостовой схеме (рисунке 1.1).

Рис. 1.1. Схема трехфазная мостовая симметричная нереверсивного вентильного преобразователя:

M – электродвигатель постоянного тока; L – индуктивность.

Vs1…vs6 – тиристоры; tv – трансформатор напряжения.

U_с – напряжение сетевое

Исходными данными для расчета силового трансформатора являются: номинальное напряжение питающей сети U_с, номинальный ток двигателя I_д.ном и номинальное напряжение двигателя U_д.ном. При этом трансформатор рассчитывается, исходя из условия, что на выходе выпрямителя, питаемого от трансформатора:

Трансформатор выбирают по расчетным значениям типовой мощности S_т и ЭДС фазы вторичной обмотки E_2ф.

Найдем значение ЭДС фазы E_2ф вторичной обмотки трансформатора по следующей формуле:

, (1.1)

где k_u – расчетный коэффициент, характеризующий ЭДС E_2ф/E_d0 в идеальном выпрямителе и равен k_u =0,427;

k_c – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения сети на 10 % от U_c и выбирается k_c =1,1;

k_a – коэффициент запаса учитывающий неполное открывание тиристоров принимают k_a = 1,05…1,1;

k_н – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора, в вентилях и за счет перекрытия анодов при коммутации тока принимают k_н = 1,05…1,1.

125,03

Если в результате расчета Е_2ф окажется, что выполняется условие:

то при использовании трехфазной мостовой схемы выпрямления силовой трансформатор не требуется, так как силовой мост подключается через токоограничивающие реакторы непосредственно к трехфазной питающей сети.

Условие не выполняется. Требуется расчет силового трансформатора.

Типовую мощность силового трансформатора находим из выражения:

(1.2)

где k_s – коэффициент схемы, характеризующий соотношение мощностей S_т/(E_d0∙I_d) для идеального выпрямителя с нагрузкой на противоЭДС и равен k_s = 1,05;

k_i – коэффициент, учитывающий отклонение формы анодного тока вентилей от прямоугольной и равен k_i = 1,05…1,08.

58.56

Значение тока вторичной обмотки определяется:

(1.3)

где k_I – коэффициент схемы, характеризующий отношение токов I_2ф/(I_d∙d), в идеальном выпрямителе и равен k_I = 0,817.

171.18

По полученному значению расчетной мощности выбираем силовой трансформатор. При этом должны быть соблюдены следующие условия:

Полученные данные позволяют выбрать трансформатор типа ТПС-100.

Приведем технические данные трансформатора ТПС-100:

– номинальная мощность S_т.ном = 74.4;

– напряжение сетевой обмотки U_c = 380;

– напряжение вентильной обмотки U_в.о. = 250;

– ток вентильной обмотки I_в.о. = 262;

– напряжение преобразователя U_d.ном = 230;

– ток преобразователя I_d.ном = 320;

– потеря мощности на холостом ходу ΔP_х.х. = 400;

– потеря мощности при коротком замыкании ΔP_к.з. = 2300;

– напряжение при коротком замыкании U_к.з.% = 5.8;

– ток на холостом ходу I_х.х.% = 4.

Рассчитываем также коэффициент трансформации k_т, необходимый для последующих расчетов:

1.65.

Активное сопротивление фазы силового трансформатора, приведенное к вторичной обмотке:

0.03

где m_т = 3 – число фаз.

Сопротивление нагрузки силового трансформатора:

0.08

Индуктивное сопротивление фазы силового трансформатора, приведенное к вторичной обмотке:

0.07

Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора определяем из зависимости:

103.6

Индуктивность фазы вторичной обмотки

0.00024

где – частота питающей сети, f = 50 Гц.

Значения активного сопротивления и индуктивности трансформатора, приведенные к цепи выпрямленного тока, находят по формулам:

0.05

0.00046

где – число обмоток трансформатора, обтекаемых рабочим током, n = 2.