III.Расчет регулировочных характеристик в нижнем поддиапазоне регулирования скорости.

В указанном режиме системы ТП-Д работает при U_d< U_dH, Ф₁=Ф_Н. Если задан угол регулирования _i то расчет характеристик выполняется по формулам (1.6.).

Если требуется рассчитать напряжение U_di, обеспечивающее работу ДПТ на характеристике в точке с заданными координатами ₁, М₁ (рис.2.5, точка 1),оно определяется по формуле:

, (3.6а)

где коэффициент К определить по (2.2).

Необходимый угол регулирования:

(4.6)

Координаты точек для построения характеристик:

1); I=0; M=0.

2) I=I_H; M=M_H (cм.4.2.)

Для расчета величины (I_H) применить формулу 1.6., подставить в нее угол регулирования ₁

IV. Расчет регулировочных характеристик в верхнем поддиапазоне регулирования скорости.

В указанном режиме система работает при U_d=U_dH(=_H), Ф₂<Ф_Н. Если задано значение магнитного потока Ф₂, то расчет характеристик выполняется по (1.6), в которых принимается К=К₂:

,

где К_Н определяется по формуле (2.2.).

Регулировочная характеристика показана на рис. 2.5.

Если же задан режим работы системы ТП-Д в точке 2 регулировочной характеристики (рис.2.5.), то для расчета характеристик (I),(M) необходимо определить величину магнитного потока двигателя Ф₂<Ф_Н. Для этого необходимо использовать формулу 6.2. (см. пункт В, тема 2), подставив в неё, соответственно,U_Н=U_dHиR_Я=R_Э.

Статические характеристики системы ТП-Д вне зоны прерывистых токов аналогичны характеристикам системы Г-Д (рис. 2.5.), но модуль жесткости .

V.Расчет индуктивности сглаживающего дросселя.

Расчет индуктивности СД, необходимой для сглаживания пульсаций выпрямленного тока до заданных пределов /9/.

Суммарная индуктивность, необходимая для сглаживания пульсаций выпрямленного тока до заданного значения:

где - относительные величины пульсаций первых гармоник выпрямленных напряжений и тока;

I_H– номинальный ток двигателя;

В расчетах принимают 1/с.

,

где m=6(или 3) – пульсность схемы выпрямления;

_М– максимальный угол управления в заданном диапазоне регулирования скорости; он определяется по (4.6.) подстановкой в формулу минимальной скорости вращения ДПТ в заданном диапазоне регулирования₁=_МИНи соответствующего ей тока якоря,. Тогда требуемая индуктивность СД:

, Гн

Значение определяется по формуле (8.2.);- индуктивность уравнительного дросселя (см. ниже).

Индуктивность согласующего трансформатора:

(приm=6)

Условия выбора сглаживающего дросселя:

По /10, с.299/ выбираются дроссели серии ФРОС, СРОС,СРОСЗ,ТРОС.

Методика расчета индуктивности СД, необходимой для сужения зоны прерывистых токов.

Задаются значением допустимого граничного тока, соответствующего максимальному углу _Мрегулирования:

где - ток холостого хода привода, А. В расчетах его рекомендуется принять равным:

где - ток х.х. ДПТ;

Значения М_ХХи К определяются по формулам (14.2) и (2.2.).

Требуемая индуктивность якоря цепи (при m=6):

Гн

где - действующее значение номинального линейного напряжения вторичной обмотки Т_Р. Тогда.

Условия выбора сглаживающего дросселя:

Расчет индуктивности дросселя для ограничения токов при коротком замыкании на стороне выпрямленного напряжения.

Расчетное суммарное значение индуктивности на стороне постоянного тока:

где I_C– ток нагрузки якорной цепи двигателя.

I_КМ- см. ниже (пункт 6).

Тогда расчетная индуктивность дросселя:

Условия выбора дросселя:

ПРМЕЧАНИЕ: из трех расчетных значений L_СД(см. пункт А,Б,В) при выборе дросселя использовать максимальное значение.

VI. Расчет индуктивности уравнительных дросселей и токоограничивающих реакторов.

Указанная задача возникает при выборе элементов силовой части реверсивного тиристорного ЭП с совместным согласованным управлением /1/ комплектами вентилей (рис.1.6.).

Требуемую индуктивность УД можно определить по формуле /11/:

где - коэффициент действующего значения уравнительного тока (см.табл.1.6.); Построить кривуюи определитьпри- допустимое значение уравнительного тока, А;

Зависимость коэффициента приведена в табл16 (m=6).

Таблица 1.6.

0	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90
	0	0,02	0,05	0,12	0,25	0,40	0,63	0,42	0,26	0,18

По /10/ выбирается УД, при соблюдении условия:

Уравнительных дросселей в схеме (рис.1.6) может быть четыре, ели они насыщающиеся, или два (например, УД1 и УД3 или УД2 и УД4), если они не насыщающиеся.

Расчет индуктивности токоограничивающих реакторов /9,с.157/

Если выбран ДПТ с номинальным напряжением U_H=440 В, то в схеме системы ТП-Д отсутствует сглаживающий трансформатор. Тогда в каждой фазе напряжения сети на выходе ТП устанавливают токоограничивающие реакторы (ТОР).

Расчетное значение индуктивности ТОР:

где 1/с

I_КМ– максимально-допустимое для тиристоров значение тока короткого замыкания в первый полупериод напряжения питающей сети.

,I_H– номинальный ток ДПТ

Условия выбора /10/ ТОР:

Выбирают, например, ТОР серии РТСТ /10/.

VII. Расчет зоны прерывистых токов (ЗПТ) и характеристики (I), (М).

Поставленная задача возникает при расчете статических характеристик (I),(М); непрерывного или реверсивного тиристорного ЭП с раздельными управлением группами вентилей, т.к. уравнения (1.6.) действительны только вне ЗПТ.

Для построения ЗПТ в системе координат требуется рассчитать зависимостьпо формуле (при_i10⁰):

,

где - граничное значение тока якорной цепи ДПТ соответствующееi-му углу регулирования_i10⁰;

L_d– см. пункт 5А, 5Б

- индуктивность сглаживающего трансформатора.

Найденные значения граничных токов и соответствующие им углы _i, подставляют в формулу(I) (1.6) и рассчитываются значения скорости_iпривода. На основании расчета строится ЗПТ. (рис. 2.6).

Для построения механических характеристик (М) в зоне прерывистых токов необходимо определить граничные моменты двигателя:

Методика расчета характеристик (I), (М) в зоне прерывистых токов /14,с.261/:

1. Задаются угловой длительностью прохождения тока (810 значений)

2. Определяют ток якоря для каждого значения :

3 Для каждого значения определяют ЭДС якоря ДПТ:

(для схемы на рис. 1.6.)

4. Определяют скорость вращения:

5. Определяют

6. По данным расчета строят зависимости (I),(М).

Скорость идеального х.х.:

С



^/₀₁

^/₀₂

^/₀₃

₀₂

₀₃

₀

татические характеристики привода с учетом зоны прерывистых токов показана на рис 2.6. (только для первого квадранта).

₁

₂

₃

I_ХХ.П I,М

Рис. 2.6. Статические характеристики системы ТП-Д с учетом зоны прерывистых токов.

IIХ. Расчет параметров структурной схемы.

Структурная схема системы ТП-Д изображена в /1, с.30/б она соответствует работе ЭП с номинальным магнитным потоком ДПТ и отсутствию ЗПТ

Структурная схема аналогична схеме системы Г-Д (рис. 4.5.). Отличие заключается в том, что вместо ГПТ на схеме изображают ТП с передаточной функцией:

,

где К_ТП – коэффициент усиления ТП по напряжению;

Принимают К_ТП23.U_НУ10В

где - приращение выпрямленного напряжения и напряжения управления ТП, снимаемые с характеристикамив окрестности рабочей точки ТП; Данные для построения указанной характеристики приводятся в каталогах на ТП.

- номинальное выпрямленное напряжение ТП и его системы управления. При расчетах принятьU_Н.У=10В

Постоянную времени принять Т_П=(0,0050,01)с.

Модуль жесткости механической характеристики рассчитывается по формуле:

;

где

- скорость при и.х.х. и номинальной нагрузке ЭП на регулировочной характеристике(М).

Электромагнитная постоянная времени якорной цепи

,

Расчет составляющих см. ранее. Электромеханическая постоянная времени привода рассчитывается по формулам (11.212.2).

IX. Расчет энергетических показателей системы в установившемся режиме КПД рассчитывается по формуле /7/.

или

где U_d, I_d– текущее значение напряжений на якоре и тока нагрузки ДПТ.

Кроме того, КПД можно рассчитать по известной формуле:

где - суммарные потери мощности.

Методика расчета потерь мощности в двигателе , в преобразователе, а также потерь и общего расхода энергии приведена в /15,с.69/.

Коэффициент мощности системы ТП-Д рассчитывается по приближенной формуле:

,

где К_ИТ– коэффициент искажения тока.

I_d=I_Я– ток статической нагрузки двигателя.

Коэффициент искажения тока /7,с.171/:

,

где - угол коммутации тиристоров.

Коэффициент мощности можно определить также:

,

где , (- радианы и градусы.)

Реактивную мощность, потребляемую преобразователем из сети, определяют по формуле:

(вар)

Графические зависимости приведены на рис.3.6. Здесь же для сравнения показаны зависимостисистемы Г-Д.

Рис. 3.6. Графические зависимости и коэффициента мощности системы ТП-Д и Г-Д от относительной скорости при М_С=сonst.

Пример расчета приведен в /1,с.303/

Примечание: При применении ТП с трехфазной нулевой схемой выпрямления (m=3) некоторые расчетные формулы принимают вид:

(требуемая индуктивность якорной цепи для сужения зоны прерывистых токов)

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ

Для привода рабочей машины применен ДПТ НВ типа Д806, имеющий технические данные:

РН=16 кВт	nН=700 об/мин
UН=220 В	RЯ=0.15 Ом(в нагретом состоянии)
IН=84А	МН=242 Н.м
К=2,88 В.с	Н=73,5 1/с
Н=0,866

1. Выбор тиристорного преобразователя.

Для питания якорной цепи ДПТ выбран ТП типа ТЕР-4-100/230 с техническими данными:

РН=23 кВт

UН=230 В

Н=0,96

IdH=100А

2.Выбор согласующего трансформатора:

Расчетная полная мощность трансформатора:

кВт

где _НТ0,96, К_ИТ0,955 – ориентировочные значения номинального КПД трансформатора и коэффициента его использования.

Выбран трансформатор типа ТСП-25/0,7 имеющий технические данные:

SH=29 кВА IХХ%= 8% UКЗ%=5,5%

КТР=1,86 РКЗ=1100 кВт

I1H=45 А U2НФ=118 В

I2НФ=82 А РХХ=210 кВт

3. Активное сопротивление фазы Т_Р:

Ом или,

4. Полное сопротивление Т_Р:

Ом

5. Индуктивное сопротивление Т_Р:

Ом или

Приведенная ко вторичной обмотке Lфазы трансформатора, Гн

6. Коммутационное сопротивление:

Ом или

6. Эквивалентное сопротивление цепи тока

Ом (по формуле 3.6)

8. Определение координат для построения регулировочной характеристики.

Пусть система работает в точке 1 характеристики (см.рис.2.5.). При этом М₁=0,8М_Н,₁=0,5_Н. Тогда М₁=0,8*242=194Н^.м,₁=0,5*73,537 1/с

Напряжение, которое необходимо подать на обмотку якоря (см. формулу 3.6.а): U_d1=129,5В

Угол регулирования тиристоров (по фор.4.6.):

Скорость идеального холостого хода:

1/с

По координатам двух точек истроят регулировочную характеристику(I).

9. Модуль жесткости характеристики (М)

Н^.м^.с

10. Статическая ошибка регулирования скорости на регулировочной характеристики (см.выше):