4 Функциональная схема электропривода

Функциональная схема необходима для того, чтобы выяснить, какие функциональные блоки необходимы для реализации системы ЭП. Функциональная схема содержит блоки преобразования силовой энергии, двигатель, измерительные преобразователи, согласующие устройства, функциональные преобразователи, блоки управления, датчики. По функциональной схеме определяют, какие блоки необходимо использовать при составлении структурной схемы ЭП. Функциональная схема позволяет определить, как проходит по схеме силовая энергия (энергия, необходимая для выполнения технологического процесса) и по каким элементам схемы проходит сигнал управления.

Рисунок 4.1 – Функциональная схема электропривода

5 Выбор элементов электропривода

5.1 Выбор тиристорного преобразователя

Прежде чем приступить к выбору ТП, необходимо решить вопрос о способе подключения преобразователя к сети переменного тока или через трансформатор, или непосредственно к сети через токоограничивающие реакторы.

Силовые цепи ТП питаются от трёхфазной цепи переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 0,19; 0,38; 0,415 кВ при помощи преобразователя до 250кВт, или от сети напряжением 6; 10 кВ при мощности свыше 250 кВт.

Также необходимо решить вопрос о том, какой должен быть преобразователь – нереверсивный или реверсивный.

При выборе ТП необходимо руководствоваться следующими: номинальные значения напряжения U_dн, и тока I_dн преобразователя должны быть больше или равны номинальным значениям напряжения U_ном и тока двигателя, т.е. ; .

Кроме того, необходимо также обеспечить превышение максимального тока преобразователя над максимальным током двигателя, т.е. .

Таблица 3 – Тип тиристорного преобразователя

Тип ТП	Pном., кВт	Uн.сети, кВ	Uвыпр., В	Idн, А	η, %	cosφ
АТР – 100/230-1Р	23	0,38	230	100	87	0,82

5.2 Выбор силового трансформатора

При расчёте мощности и выборе трансформатора исходными являются следующие основные величины:

1)Номинальное выпрямленное напряжение и ток преобразователя.

2)Напряжение питающей сети.

3)Допустимые колебания напряжения сети.

4)Число фаз первичной и вторичной обмоток трансформатора.

5)Частота сети.

Расчёт следует начинать с требуемого вторичного напряжения трансформатора:

(5.1)

где К_сх - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (см. табл.4)

Таблица 4 – Расчетные коэффициенты схемы выпрямления

Схема выпрямления	Коэффициенты
			в
Трёхфазная нулевая	1,17	1	0,007	0,0148	0,0085	1,345
Трёхфазная мостовая	2,34	2	0,0025	0,0052	0,0043	1,045

Максимально – расчётное значение выпрямленной ЭДС E_d0 в режиме непрерывного тока определяется:

(5.2)

где номинальное значение ЭДС двигателя

номинальное значение выпрямленного тока преобразователя

активное сопротивление двигателя с учётом сопротивления якоря, компенсационной обмотки и добавочных полюсов, приведённое к рабочей температуре 80⁰С:

(5.3)

минимальный угол регулирования

падение напряжения на тиристоре ( )

коэффициент, учитывающий индуктивность сети переменного тока

напряжение к.з. и потери меди трансформатора

коэффициент, зависящий от схемы выпрямления

расчётные коэффициенты

возможные колебания напряжения сети ( )

При определении необходимо предварительно задаться следующими величинами: .

В случае, когда к проектируемому ЭП предъявляются высокие требования в отношении быстродействия при отработке разного рода возмущений за счёт изменения напряжения преобразователя в величину следует принять порядка . Если особых требований в отношении динамических показателей ЭП не предъявляется, значение можно принять .

Величина определяется соотношением мощности системы ТП-Д и питающей сети. Если мощности соизмеримы, то обычно выбирается в пределах . Это относится к мощным приводам. При проектировании маломощных ЭП и ЭП средней мощности величину уменьшают до .

Расчётная мощность трансформатора определяется по формуле:

(5.4)

где коэффициент, зависящий от схемы выпрямления (см.табл.4).

Для питания ТП используются следующие серии трансформатора:

1.Сухие трансформаторы серии ТСП, ТСПЗ, типовой мощности .

2. Сухие трансформаторы серии ТСПЗ, типовой мощности .

3.Маслянные трёхобмоточные трансформаторы серии ТМТП, ТДТП, ТРДТП типовой мощности .

4. Масляные двухобмоточные трансформаторы серии ТМП, ТРМП типовой мощности .

При выборе трансформатора необходимо руководствоваться полученным значением мощности S, а вторичного фазного напряжение , а также заданным значением первичного напряжения частоты сети, числа фаз первичной и вторичной обмоток.

Полное сопротивление фазы трансформатора, приведённое ко вторичной обмотке:

(5.5)

где линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора

Активное сопротивление фазы трансформатора:

(5.6)

где m - число фаз обмотки трансформатора

Значения , берутся из технических данных выбранного трансформатора. Индуктивное сопротивление фазы трансформатора определяется:

(5.7)

Индуктивность фазы трансформатора:

(5.8)

Выберем по справочнику трансформатор согласно расчётной мощности и сведём его данные в таблицу 5.

Таблица 5 – Тип трансформатора

Тип трансформатора
ТМ –100/10	100	4,5	385	1970	2,6