5.3 Выбор сглаживающего реактора

Сглаживающий реактор включается в цепь выпрямленного тока преобразователя с целью уменьшения переменной составляющей тока (пульсаций). Пульсация выпрямленного тока должны быть ограничены на уровне допустимого значения для выбранного двигателя. Максимально допустимый коэффициент пульсации K_I(доп) задается в числе данных двигателя и представляет собой отношение действующего значения переменной составляющей тока якоря к его номинальному значению. Для расчета индуктивности сглаживающего реактора определим требуемую индуктивность всей главной цепи системы «тиристорный преобразователь- двигатель» по условию ограничения пульсаций.

ЭДС преобразователя при угле управления :

где Ке — коэффициент, зависящий от схемы преобразователя (для трехфазной мостовой схемы Ке = 1,35).

Максимальная эквивалентная индуктивность главной цепи по условию ограничения пульсаций выпрямленного тока:

Гн

Расчетная индуктивность сглаживающего реактора:

Гн

5.4 Разработка принципиальной электрической схемы силовой части электропривода

На рис. 5.1. приведена функциональная схема реверсивного электропривода серии КТЭУ на ток до 200 А. Тиристорный преобразователь ТП, состоящий из двух встречно включенных мостов VSF, VSB, получает питание от сети 380 В через автоматический выключатель QF1 и анодный реактор LF (первый вариант) или трансформатор TM (второй вариант). На стороне постоянного тока защита автоматическим выключателем QF2. Линейным контактор КМ служит для частой коммутации якорной цепи (при необходимости), торможение электродвигателя М осуществляется через контактор KV и резистор HV. Отметим, что в первых поставках электроприводов цепь динамического торможения замыкалась через тиристоры. Трансформатор 77 и диодный мост V служат для питания обмотки возбуждения двигателя LM. Тахогенератор JBR возбуждается от отдельного узла А — BR:имеется также узел питания электромагнитного тормоза YВ. Система управления СУ по сигналам оператора с пульта управления ПУ, сигналам о состоянии коммутационных и защитных аппаратов получаемым из узлов управления этими аппаратами и сигнализации УУКиС, сигналам из обшей схемы уп­равления технологическим агрегатом СУТА. сигналам о токе якоря дви­гателя и токе возбуждения, получаемый с шунтов RS1, RS2. сигналам о напряжении на якоре электродвигателя, снимаемым с потенциометра RP1, сигналам о скорости, формируемым тахогенератором BR, выдает сигналы управления в СИФУ, УУКиС и на пульт управления ПУ. Узел управления коммутационной аппаратурой и сигнализации УУКиС по командам оператора и сигналам от СУ включает или выключает аппараты QF1-QF3, КМ, KV, а также осуществляет сигнализацию о состоянии этих и других защитных аппаратов.

Сигналы задания и обратных связей в СУ гальванически разделяются от внешних протяженных цепей или цепей с высоким потенциалом. Система управления СУ через гальванические разделители выдает в СУТА значения необходимых регулируемых параметров (скорости. тока и др.). Устройство УУКиС получает сигналы от ПУ, датчиков; СУТА через двухпозиционные гальванические разделители и преобразователи напряжения высокого уровня в напряжение низкого уровня, используемое в системе. Устройство УУКиС выдает на пульт управления и в СУТА двухпозиционные логические или контактные сигналы: о готовности электропривода к работе, состоянии аварийной и предупреждающей сигнализации нулевой скорости или достижении некоторой заданной скорости и т. п. Логические сигналы подаются через гальванические разделители и преобразователи напряжения низкого уровня в напряжение высокого уровня.

Рисунок 5. 1 Функциональная схема однодвигательного электропривода серии КТЭУ, Iном<200А

Определим параметры силовой части в абсолютных единицах.

Фиктивное сопротивление преобразователя, обусловленное коммутацией тиристоров:

Ом

Эквивалентное сопротивление главное цепи:

Ом

Эквивалентная индуктивность главной цепи:

Гн

Электромагнитная постоянная времени главной цепи:

с

Электромагнитная постоянная времени цепи якоря двигателя:

с

Коэффициент передачи преобразователя:

Где Uy(max) – напряжение на входе импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя, при котором угол управления равен нулю и ЭДС преобразователя в режиме непрерывного тока максимальна. В проекте примем Uy(max) =10В.

Выбор базисных величин системы относительных единиц

При рассмотрении модели силовой части электропривода как объекта управления параметры и переменные электропривода удобно перевести в систему относительных единиц. Переход к относительным единицам осуществляется по формуле:

где Y— значение в абсолютных (физических) единицах,

Yб— базисное значение (также в абсолютных единицах);

у — значение в относительных единицах.

Принимаем следующие основные базисные величины силовой части электропривода:

Базисное напряжение:

U6 = ЕяN = 210,1 В

Базисный ток:

Iб =IяN = 52 А

Базисную скорость:

== 120,4 рад/с

Базисный момент:

Мб =МN =91 Нм

Базисный магнитный поток:

Фб =ФN = 1,75 Вб

Базисный ток и базисное напряжение регулирующей части электропривода выбираются так, чтобы они были соизмеримы с реальными уровнями токов и напряжений в регулирующей части.

В проекте принимаем:

Базисное напряжение системы регулирования:

U6p = 10 В;

Базисный ток системы регулирования:

Iбр = 0,5 мА.

Рассчитаем производные базисные величины:

базисное сопротивление для силовых цепей:

Ом

базисное сопротивление для системы регулирования:

Ом

Механическая постоянная времени электропривода зависит от суммарного момента инерции и принятых базисных значений скорости и момента:

5.5. Расчет параметров силовой части электропривода в относительных единицах

На рис 5.2 показана структурная схема модели силовой части электропривода как объект управления. Переменные модели выражены в относительных единицах. В модель входят следующие звенья:

тиристорный преобразователь (ТП) — пропорциональное звено с коэффициентом передачи k_п

главная цепь (ГЦ) — апериодическое звено с электромагнитной постоянной времени Т_э и коэффициентом передачи, равным r_э^-1 т.е. эквивалентной проводимости главной цепи в относительных единицах;

механическая часть (МЧ)- интегрирующее звено с механической постоянной времени Тj,

звенья умножения на магнитный поток (поток рассматривается в модели как постоянный параметр).

Входные величины модели представляют собой управляющее воздействие иу (сигнал управления на входе преобразователя) и возмущающие воздействие тc (момент статического сопротивления на валу двигателя).

Переменными модели являются:

• ЭДС преобразователя e_d;

• ЭДС якоря двигателя е_я;

• ток якоря двигателя i_я;

• электромагнитный момент двигателя m;

• угловая скорость двигателя со.

Рис 5.2

Определим параметры электропривода в относительных единицах:

-коэффициент передачи преобразователя:

эквивалентное сопротивление главной цепи:

Ом

сопротивление цепи якоря двигателя:

Ом

магнитный поток двигателя: