Выбор двигателя
При выборе электродвигателя инженеру приходится решать широкий круг вопросов, а именно: рассчитать его мощность, выбрать род тока, напряжение, скорость вращения, конструктивное исполнение. Для того, чтобы справиться с такой задачей, нужно знать условия работы механизма, которые определены в задании на проектирование.
В данной работе в качестве электродвигателя будем использовать двигатели постоянного тока независимого возбуждения (ДПТНВ), поскольку они имеют наиболее разработанные структуру и математическое описание. Двигатель следует выбирать по двум рассчитанным ранее параметрам: скорости вращения и мощности. Параметры ДПТНВ сведены в таблицу приложения 1
Вопросы для самопроверки
Зачем применяется приведение величин к валу двигателя?
Объяснить назначение отдельных элементов кинематической схемы механизма.
Силовые элементы для управления двигателем
Управление двигателем – это, в общем случае, управление его скоростью вращения. Как известно, наиболее простым способом изменения скорости вращения ДПТНВ является изменение величины напряжения, подводимого к якорной обмотке.
Для достижения поставленной задачи предлагается использовать тиристорные преобразователи (ТП).
Тиристорный преобразователь
Тиристорный преобразователь предназначен для преобразования переменного напряжения промышленной сети в постоянное напряжение (необходимое для питания двигателя), а также для плавной регулировки величины постоянного напряжения. Широкое распространение получили такие схемы выпрямления, как трехфазная мостовая и трехфазная нулевая.
Так как в настоящей работе не рассматриваются режимы реверсирования, на рис.5 приведены типовые нереверсивные схемы выпрямления. Одним из основных параметров преобразователя является коэффициент схемы, который показывает, во сколько раз схема преобразователя изменяет напряжение на вторичной обмотке трансформатора.
Изменение подводимого к двигателю напряжения производится с помощью системы импульсно-фазового управления (СИФУ), которая в нужные моменты времени подает на тиристоры управляющие импульсы «вырезая» из входного переменного напряжения необходимые участки.
Если рассматривать работу тиристорного преобразователя в режиме непрерывного тока, то сопротивление якорной цепи складывается из сопротивлений тиристорного преобразователя, щеточного контакта и якорной обмотки
.
Индуктивность якорной цепи также складывается из индуктивностей тиристорного преобразователя и якорной обмотки
.
а) б)
Рис. 5. Варианты силовых схем выпрямления: а) – мостовая; б) – нулевая.
Трансформатор
Чтобы рассчитать
параметры тиристорного преобразователя
(
и
)
нужно сначала выбрать трансформатор.
Выбор силового трансформатора производится
по значениям токов первичной обмотки
,
вторичной обмотки
(номинальному
току якорной цепи ДПТ), напряжению на
вторичной обмотке (напряжению питания
ДПТ)
,
а также типовой полной мощности
.
Необходимое
значение выпрямленной э.д.с. на выходе
преобразователя составляет
,
где
.
Расчетное значение
напряжения
,
вторичной обмотки трансформатора,
питающего
-
фазный ТП, нагруженный на якорь ДПТ, с
учётом запаса на внутреннее падение
напряжения, определяется из следующего
соотношения:
,
где
– максимальная э.д.с. на выходе
преобразователя;
–коэффициент
схемы выпрямления (для трехфазной
мостовой схемы
,
для трехфазной нулевой схемы
);
–коэффициент
запаса по напряжению, учитывающий
возможное снижение питающего напряжения;
–общий коэффициент
запаса по напряжению, учитывающий ряд
факторов (неполное открытие вентилей
при максимальном управляющем сигнале,
компенсация падения напряжения на
тиристорах
и обмотках трансформатора).
Коэффициент трансформации определяется как обычно:
,
причем
В.
Действующие значения фазных токов первичной и вторичной обмоток трансформатора определяются соотношениями
, 
,
где
– номинальный выпрямленный ток.
Полная мощность трансформатора есть полусумма его первичной и вторичной мощностей
.
По этим данным выбираем силовой трансформатор из приложения 2.
Расчет параметров обмоток трансформатора ведется на основе паспортных данных. Полное сопротивление (сопротивление короткого замыкания) определяется равенством
,
где
– напряжение короткого замыкания (в
процентах от номинального).
Активное сопротивление трансформатора вычисляют по формуле
,
где
– мощность потерь короткого замыкания;
– количество фаз трансформатора. Отсюда,
– индуктивное сопротивление обмоток
.