Реферат Cиловой управляемый электропривод

Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28

Поможем написать учебную работу

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

от 25%

Подписываем

договор

Имя

Выберите тип работы:

Принимаю Политику конфиденциальности

Скидка 25% при заказе до 21.9.2024

Содержание.
Задание …………………………………………………………………………….

Введение ……………………………………………………………………………

1. Выбор электродвигателя ……………………………………………………..

2. Выбор структуры управления электропривода …………………………………

3. Выбор комплексного тиристорного электропривода …………………………..

4. Определение параметров силового электрооборудования …………………….

5. Синтез регуляторов ………………………………………………………………..

6. Защиты в электроприводе и расчет их установок ……………………………….

7. Построение статических характеристик замкнутой системы ЭП ……………….

8. Исследования качества переходных процессов в проектируемой системе

ЭП с применением ЭВМ ………………………………………………………

10. Составление принципиальной электрической схемы ………………………..

Список использованной литературы …………………………………………

Задание

Исходные данные для проектирования:

1. диапазон мощностей (выбора двигателя): 250-300кВт

2. момент инерции механизма в долях по отношению к моменту инерции двигателя: = 0,8

3. изменение статической нагрузки : 0,8

4. колебания напряжения сети : =0,05

5.диапазон регулирования скорости вниз от номинальной: D₁==40

6.диапазон регулирования скорости вверх от номинальной: D₂==1

7.допустимая статическая погрешность поддержания скорости при минимальной уставке: =0.06

8.величина тока ограничения при упоре:=2.3

9.ускорение ЭП при пуске: =1.2
Введение.

Электропривод представляет собой электромеханическую систему, состоящего из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенную для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.

Современное машинное устройство или, как его называют иначе, производственный агрегат состоит из большого числа разнообразных деталей , отдельных машин и аппаратов, выполняющих различные функции. Все они в совокупности совершают работу, направленного на обеспечение определенного производственного процесса. Необходимо хорошо знать назначение отдельных элементов, составляющих машинное устройство, а также невозможно обслуживать ее в эксплуатации.

Различают регулируемый ЭП, параметры движения которого могут различаться по внешним командам, и нерегулируемый. Наиболее совершенным видом регулируемого ЭП является электропривод постоянного тока, в котором регулирование осуществляется изменением среднего значения напряжения, приложенного к якорю электродвигателя постоянного тока. В последнее время в качестве источника регулируемого напряжения постоянного тока используют , как правило, тиристорные преобразователи. Такие электроприводы называют тиристорными.

Электропривод, разработанный в данном проекте, может быть использован в различных производственных механизмах, где требуется автоматическое регулирование скорости, большая жесткость механической характеристики и широкий диапазон регулирования.

1. Выбор электродвигателя.

2.1 На основе диапазона исходных данных выбираем два двигателя подключенных последовательно:

Тип двигателя 2ПН280
L
УХЛ4.

Номинальные данные двигателя:

Мощность Р=138 кВт ;

Напряжение U=220B;

Скорость n=1500 об/мин;

Максимальная скорость n=2600 об/мин;

КПД=90,6 %;

Сопротивление обмотки якоря (при 15⁰С): R_я=0,00604 Ом ;

Сопротивление добавочных полюсов (при 15⁰С): R_д=0,034 Ом;

Сопротивление обмотки возбуждения (при 15⁰С): R_в=25,2 Ом;

Момент инерции: J=2,32 кг*м² ;

Запись типа двигателя означает:

2П- название серии;

H-исполнение защищенное с самовентиляцией;

280 -высота оси вращения, мм;

L- Условная длина сердечника якоря (длина сердечника якоря – вторая);

УХЛ4-климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Приведем краткое описание серии 2П.

Серия 2П машин постоянного тока охватывает диапазон мощностей от 0,37 до 200 кВт. Машины этой серии предназначены для работы в широкорегулируемых электроприводах. По сравнению с предыдущими сериями у машин серии 2П повышена перегрузочная способность, расширен диапазон регулирования частоты вращения , улучшены динамические свойства , повышена мощность на единицу массы, увеличены надежность и ресурс работы.

Условия эксплуатации машин серии 2П:

Высота над уровнем моря – до 1000 м, температура окружающего воздуха от 5 до 40 ⁰С , относительная влажность воздуха –до 80% при температуре 2540 ⁰С и при более низких температурах без конденсации влаги. Окружающая среда не взрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров, в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.

Двигатели выполняются с полным числом добавочных полюсов. Двигатели с высотой оси вращения больше 112мм. – четырехполюсные. Степень защиты окружающей среды – IP22. Способ охлаждения – IC01. Двигатели со степенью защиты IP22 имеют центробежный реверсивный вентилятор, насаженный на вал якоря со стороны, противоположной коллектору. Двигатели изготавливаются с независимым возбуждением. Напряжение возбуждения 110 или 220В независимо от номинального напряжения якоря.

Средний срок службы двигателей – 12 лет, средний ресурс – 30000 ч. Вероятность безотказной работы двигателя при доверительной вероятности 0,8 и наработке 2000 ч -0,9.

Двигатели типа 2П…Г выпускаются с тахогенератором типа ТС1. Тахогенераторы имеют закрытое встроенное исполнение. Возбуждение тахогенератора – от постоянных магнитов. Крутизна напряжения тахогенератора 0,033В/(об/мин) или 0,315В/(рад/сек). Нагрузочное сопротивление – не менее 2кОм. Режим работы двигателя – продолжительный S1. Превышение температуры обмоток при установившемся тепловом состоянии двигателей типа 2ПН соответствует классу В(130⁰С). Допустимые кратковременные перегрузки по току при номинальном потоке возбуждения для двигателей типа 2ПН:

2Iн – в течение 60 с.

3Iн - в течение 10 с.

Двигатели независимого возбуждения – реверсивные. Частота вращения регулируется изменением напряжения на якоре (в сторону уменьшения ) и ослаблением потока возбуждения (в сторону повышения).
1.2 Используя справочные данные рассчитаем параметры двигателя.

1.2.1 Потребляемая мощность одного двигателя:

;
1.2.2 Номинальный ток якоря:

1.2.3 Температурный коэффициент обмоток двигателя:

k_t=1+,

где t – превышение температуры обмоток, соответствующее классу F(155⁰C);

      - температурный коэффициент меди;

1.2.4 Сопротивление одного двигателя:

R_дв=k_tОм;

          Суммарное сопротивление двигателей:

            R_{дв Сум}=2∙0,0619=0,124 Ом;

1.2.5 Конструктивный коэффициент двигателя:

c=

1.2.6 Момент инерции привода:

=8,352 кг∙м²;

1.2.7 Скорость холостого хода:

;

1.2.8 Номинальный момент двигателя:

=878,6 Н∙м;

Результирующий момент двух двигателей:

М_{н ∑} = 2∙ М_н=1757,2   Н∙м;

2. Выбор структуры системы управления электропривода.

Выбор структуры системы управления электропривода производиться с учетом требований задания на электропривод. Основными требованиями к электроприводу являются: поддержание заданной скорости вращения ЭП (с учетом требуемого диапазона регулирования скорости), величина токоограничения при упоре, ускорение ЭП при пуске.

Для управления ЭП используются два типа систем управления – разомкнутая и замкнутая. Разомкнутая система управления имеет низкую точность и ограниченный диапазон регулирования. Для расширения диапазона регулирования и повышения точности используются замкнутые системы регулирования. Идея замкнутых систем сводится к тому, что в системе автоматически компенсируются воздействие возмущающих факторов и угловая скорость или момент двигателя могут с большей точностью поддерживаться на требуемом уровне.

Для осуществления автоматического регулирования необходимо измерить сигнал обратной связи, затем этот результат в виде напряжения сравнить с заданным в виде напряжения с значением регулируемой величины и направить результат сравнения регулируемому объекту. Обычно энергии регулируемого органа бывает недостаточно для воздействия на регулирующий орган, поэтому возникает необходимость в применение усилительного устройства. Перечисленные элементы (измерительный орган, усилитель и регулирующий орган) входят в устройство регулятора, осуществляющего процесс регулирования

Таким образом, система автоматического регулирования состоит из регулируемого объекта и регулятора, реагирующего на изменение регулируемой величины.

Ограничение момента, развиваемого приводом, до требуемого значения с определенной точностью может произойти, например, при снижение ЭДС преобразователя, питающего якорь двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Автоматически это выполняется при соответствующей обратной связи. В данном случае целесообразно применить отрицательную обратную связь по току, которая вступает в действии при достижении током (или моментом при Ф=const) заданного значения .

Для управления электроприводом принимаем двухконтурную схему с внешним контуром регулирования скорости и внутренним подчиненным контуром регулирования тока якоря двигателя.

В качестве внутреннего контура принимаем контур регулирования тока якоря. Он применяется, если требуется обеспечить:

- ограничение тока якоря допустимым значением при перегрузках электропривода;

- пуск или торможение электропривода с максимально возможным темпом;

- дополнительную коррекцию во внешнем контуре регулирования скорости.

В качестве внешнего контура принимаем контур регулирования скорости. В структурную схему входят: двигатель постоянного тока, тиристорный преобразователь, регуляторы тока и скорости, датчики обратных связей тока и скорости.

Где, R_яц – суммарное активное сопротивление двух двигателей;

С= 2*С_дв –поток.

3.
Выбор комплектного тиристорного электропривода.

Основными техническими данными являются номинальные ток I_нтп и напряжение U_нтп. номинальный ток комплектного электропривода должен быть больше номинального тока двигателя:

I_нтп I_ндв.

Номинальное напряжение электропривода должно быть меньше номинального напряжения комплектного привода на 5-10%, что обеспечивает запас на регулирование скорости и на безопасное инвертирование при снижении напряжения питающей сети.

Выбор комплексного тиристорного электропривода производим по току, напряжению и регулируемой координате (в данном случае скорости).

Принимаем комплектный тиристорный электропривод унифицированной серии КТЭУ мощностью до 2000кВт:

КТЭ-800/440М-22Т-04Т-1УХЛ4.

Цифры преобразователя имеют следующие значения:

800- номинальный ток электропривода;

440- номинальное напряжение электропривода;

М – (исполнение) модернизированный;

2- электропривод двухдвигательный;

3 - режим работы: реверсивный с изменением полярности напряжения на якоре;

Т – исполнение ТП по способу связи с сетью: с трансформатором;

04 -основной регулируемый параметр: скорость, однозонное регулирование;

Т – (встроенные устройства) устройства питанея обмотки возбуждения тахогенератора;

1 – количество КТЭ в одном шкафу;

УХЛ4-исполнение для районов с холодным и умеренным климатом.

КТЭ предназначены для эксплуатации в закрытых вентилируемых помеще-ниях на высоте до 1000 м над уровнем моря при температуре окружающего воздуха от плюс 5 ⁰С до плюс 40 ⁰С, относительной влажности воздуха не более 80 % при плюс 25 ⁰С и при более низких температурах без конденсации влаги.

Окружающая среда должна быть не взрывоопасная, не содержащая токопро-водящей пыли, паров и газов в концентрациях, разрушающих изоляцию и антикоррозийные покрытия. Недопустимо наличие в помещении различных излучений (нейтронного, g - излу-чения и т.п.)

Основные технические данные КТЭ приведены в таблице 1.
Таблица 1

Наименование параметра	Значение, характеристика	Примечание
1 Номинальный ток, А	От 10 до 10 000
2 Номинальное выпрямленное напряжение, В	220; 440; 600; 750; 930
3 Номинальное напряжение питающей сети силовых цепей, кВ	0,38; 6; 10
4 Допустимое отклонение напря-жения питающей сети силовых цепей от номинального, %	плюс 10, минус 10
5 Номинальная частота, Гц	50
6 Допустимое отклонение частоты от номинальной, %	плюс 2,5; минус 2,5
7 Номинальные частота и напря-жение питающей сети собственных нужд	3~50 Гц; 380 В
8 Допустимое отклонение напря-жения питающей сети собственных нужд от номинального, %	плюс 10 минус 15
9 Величина входного сигнала управления МСУ, В, не более	плюс 10 минус 10
10 Время допустимых нагрузок, с, не более: током Iном током 2,0 Iном током 2,25 Iном	длительно 15 10	среднеквадратичное значение тока за время 60 с, , не должно превышать Iном
11 Номинальный ток встроенных устройств, А, системы питания электромагнитно-го тормоза (СПТ) длительно системы возбуждения тахогенерато-ра (СВТ)	10 1,1
12 Номинальное напряжение пита-ния встроенного регулируемого воз-будителя	~50 Гц; 380 В 3~50 Гц; 380 В

4.Определение параметров силового электрооборудования.

Выбору и проверке подлежат трансформатор, сглаживающий реактор и коммутирующая аппаратура.

Трансформаторное оборудование , используемое для КТЭ, соответствует общим техническим требованием ГОСТ 16772-77.трансформаторное оборудование выбирается в соответствие с параметрами ТП.

5.1 Выбор трансформатора:

5.1.1 Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора:

                                      U _2ф=,

где, k=2,34 – коэффициент схемы (3^х фазная мостовая);

Е_d_о – максимальное выходное напряжение преобразователя,

        Е_d₀=k_u∙k_a∙k_R∙k_дин∙U_н ,

Сдесь, k_u = 1,1 коэффициент допустимой просадки напряжения (± 5%);

             k_a= 1,1   коэффициент учитывающий падение напряжения на дросселе и тиристорах;

             k_R=1,15 коэффициент учитывающий падение напряжения в проводах;

             k_дин=1,1 коэффициент учитывающий динамическую нагрузку. (принимаем для настройки на модульный оптимум)

             Е_d₀=1,1∙1,1∙1,15∙1,1∙440=673,5 В.
                                          U _2ф==272,4 В.

                                          U _2л=U _2ф =471,8В.

5.1.2 Фазный ток вторичной обмотки трансформатора:

                                      I _2ф =I _2л = к_I∙I_d,

где, к_I= - коэффициент схемы (3^х фазная мостовая);

                                     I _2ф = ∙692.4=565,3 А.

5.1.3 Расчетная мощность трансформатора, кВ∙А:

S_тр=∙U ₂_л∙ I ₂_л,

S_тр=∙471,8∙ 565,3=461,95 кВ∙А,

Принимаем трансформатор ТСЗП-630/10УЗ с номинальными данными:

Параметр	Значение
Сетевая обмотка
Мощность, кВ∙А.	645
Напряжение, кВ	6
Вентильная обмотка
Напряжение, В U_л/U_ф	570/329
Ток, А	652
Потери
Холостого хода, Вт	2100
Короткого замыкания, Вт	6350
Напряжение короткого замыкания, %	6,2
Ток холостого хода, %	2

Обозначение типа трансформатора содержит следующие данные:

Т-число фаз(трехфазный);

С3-охлаждение естественное воздушное при защищенном исполнении;

630 - типовая мощность в кВа;

УЗ - климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

5.3. Произведем выбор и проверку тиристоров по току:

Выбираем тиристоры Т153-600, используемые в КТЭУ, имеют следующие номинальные данные:

средний ток I_пр=600 А;

повторяющееся обратное напряжение 1200-1800В;

рекомендуемое рабочее напряжение 320-1760В;

прямое падение напряжениеU_пр=0,8В;

пороговое напряжениеU₀=1.16В;

динамическое сопротивление R_д=88*10^-5Ом;

отпирающий ток управления (при U_пр=12B) I_у=300мА;

отпирающий напряжение управления (при U_пр=12B)U_у=5В;

так как схема соединения тиристоров трехфазная мостовая, то угол проводимости каждого тиристора , то есть каждый тиристор находится во включенном состояние третью часть периода. Соотношение между током в плече моста и током двигателя:

I_пт=0.33*I_у

Проверку проводим по максимальному току двигателя(току упора).

I_пт=0.33*I_у=0,33*2,3*692,4=525,5 А.

U_обр=· U_дв=2,45*440=1077,8 В.

Тиристоры соответствуют предъявляемым требованиям, так как выполняется условие:

I_т< I_доп. U_т> U_доп.

5.2 Сглаживающий реактор:

Принимаем реактор ФРОС-800/0,5УЗ, с номинальными параметрами:

Постоянный ток I_н=1600А;

Индуктивность L_н=0,5 мГн;

Активное сопротивление R_а=0,002 Ом.

5.3 Расчет силовой части ЭП.

Определим параметры силового электрооборудования.

Активное сопротивление якорной цепи с утом двух двигателей:

R_яц=2*R_дв+2*R_тр+R_р+R_ПВ,

где , R_дв –активное сопротивление одного двигателя;

R_тр –активное сопротивление трансформатора;

R_р –активное сопротивление реактора;

R_ПВ,–активное сопротивление тиристорного преобразователя.

5.3 Расчет силовой части ЭП.

5.3.1 Активное сопротивление трансформатора рассчитывается по формуле:

;
где U_ка–активная составляющая напряжения короткого замыкания:
U_ka=U_k*0.3=0,3*6,2=1,86 %

R_тр=0,0094 Ом;

5.3.2 Реактивное сопротивление трансформатора рассчитывается по формуле:

;

где U_кр–реактивная составляющая напряжения короткого замыкания;

U_кр=U_k*0.95=6,2*0.95=5,89 %

Находим реактивное сопротивление трансформатора:

X_тр=.0,03 Ом;

5.3.3 Активное сопротивление тиристорного преобразователя:

R_n=0,029 Ом;

Где m – число тиристоров (в данном случае m=6)

Находим активное сопротивление якорной цепи:

R_яц=2*0,0619+2*0,0094+0,002+0,029=0,17 Ом.

5.3.4 Суммарная индуктивность якорной цепи:

L_яц=2*L_тр+L_р+2*L_дв;

где L_тр –индуктивность обмоток трансформатора, находится:

L_тр=0,1 мГн;

Где f₁ – частота питающей сети-50Гц;

L_р=0,5 мГн -индуктивность сглаживающего реактора;

L_дв - индуктивность якоря двигателя, находится:

L_дв=4,2 мГн;

где р=2 – число пар полюсов двигателя;

найдем суммарную индуктивность якорной цепи:

L_яц=2*0,1+2*4,2+0,5=9,1 мГн.

Электромагнитная постоянная времени якоря:

T_я=0,054с.

Жесткость естественной характеристики электропривода:

15

Механическая постоянная времени электропривода:

T_m=0,56 с.

Максимальный ток якорной цепи двигателя(ток упора):

I_{я макс}=2.3*I_н=2,3*692,4=1592,5 А.

5.3. Определим коэффициенты передачи электропривода.

При этом будем считать, что рабочие области передаточных характеристик линейны, а сигнал управления, соответствующий максимальному значение управляемого параметра равен 10В, т.е. максимальному уровню напряжения системы управления.

Коэффициент передачи тиристорного преобразователя для одного двигателя:

k_min=,

где U_ном– номинальное напряжение на выходе тиристорного преобразователя;

U_СИФУ - максимальное входное напряжение СИФУ.

Коэффициент передачи обратной связи по скорости:

к_ос=,

где –скорость холостого хода двигателя(принимаем ее как максимальную).

Коэффициент передачи обратной связи по току:

k_от=;

Коэффициент передачи датчика напряжения:

k_дн=.

6. Синтез регуляторов.

6.1 Синтез контура тока.

Контур тока является внутренним и выполнен с отрицательной обратной связью по току. Настройку контура тока осуществляет регулятор тока. При этом один регулятор тока воздействует на оба вентильных преобразователя.

Регулятор тока якоря на вход получает сигнал задания u_зт с выхода регулятора скорости и сигнал обратной связи u_дт с выхода датчика тока. На выходе он формирует напряжение управления u_у в СИФУ ТП, определяющие угол управления

. Параметры регулятора выбираются по соотношениям:

R₂*C=T_я;

R₁*C=T_и;

Сигнал обратной связи по току снимается с шунта, установленного в главной цепи; датчик тока осуществляет гальваническое разделение цепей управления от главных цепей и усилению по напряжению. Возможно также использования датчика тока на основе трансформаторов тока, установленных на стороне переменного тока ТП, и ключей, изменяющих полярность обратных связей при переключение мостов.

На регулятор возлагаются также другие функции: ограничение скорости нарастания тока di/dt, улучшение динамики тока в зоне прерывистого тока, компенсация влияния ЭДС двигателя на характеристики контура, обеспечение режима стоянки двигателя, управление переключением выпрямительных мостов реверсивного ТП.

Для определения W_РТ(р), выделим в структурной схеме контур тока, перенеся обратную связь по ЭДС двигателя через сумматор получаем:

Wрт(р)

U_ЗТU_УEd I_Я

Кос

U_ост
кФ
Звеном с малой некомпенсированной постоянной времени является преобразователь, выделим в структурной схеме передаточные функции объекта регулирования и звена с некомпенсированной постоянной времени.

Wрт(р)

U_ЗТU_УEd I_Я

Кос

                           U_ост
                           Передаточную функцию регулятора тока можно найти как:



      W_РТ = 1/ W_ОР(р)·а·Т_µТ·р;

где, W_ОР(р)=;
      W_РТ = ==
      = К_РТ+;

Общая передаточная функция контура имеет вид:

W_РТ = - что соответствует настройке на МО.

Где:

-постоянная времени тиристорного преобразователя;

а=2- коэффициент настройки при настройки на модульный оптимум.

Регулятор тока при настройки на модульный оптимум должен быть пропорционально-интегральным. Наличие интегрального канала позволяет получить вертикальный наклон механической характеристики. Пропорциональный канал позволяет увеличить быстродействие.

Постоянная времени ПИ-регулятора:

T_и=;

Где, К_от=0,01 – коэффициент обратной связи контура тока;

Находим постоянную времени, коэффициент усиления ПИ-регулятора:

T_и=0,035 с.

к_рт=1,56.

По определенной передаточной функции для ПИ-регулятора рассчитываются элементы регулятора тока.

Для регулятора тока, реализуемого на операционном усилителе К553УД2 передаточная функция записывается:

;

где: k_рт=; T_и=R_вх*C_ос.

Принимаем значение емкости в цепи обратной связи операционного усилителя С_ос=0,5 мкФ.

Значение сопротивления входа ОУ определим из соотношения:

70 кОм.

Значение сопротивления обратной связи ОУ определим из соотношения:

Из стандартного ряда сопротивлений Е24(ГОСТ 28884-90) выбираем резисторы допускается ошибка 5%:

Мощность резисторов: Р=I²·R. (I-10 mA-ток управления),

Р_вх=I²·R=70·10³·(10·10^-3)²=7 Вт;

Выбираем R_вх=68кОм.(δ=2,9%); Р_вх= Вт.

Р_ос = I²·R=107,8·10³·(10·10^-3)² =10,7 Вт;

Выбираем R_oc =110 кОм.(δ=2,04%) Р_вх= Вт.

С учетом выбранных сопротивлений получаем:

k_рт==110/68=1,61;

T_и=R_вх*C_ос=68·10³·0,5·10^-6=0,034 с;
6.2 синтез контура скорости.

Контур регулирования скорости является внешним по отношение к контуру регулирования тока, т.е. система является с подчиненным регулированием координат.

В системах подчиненного регулирования выходной сигнал регулятора скорости является сигналом задания тока u_зт для регулятора тока. На регулятор скорости и связанные с ним узлы возлагаются дополнительные задачи: ограничение сигнала u_зтдопустимым значением, которое может зависеть от потока двигателя Ф, ограничение скорости изменения тока di/dt, формирование требуемой жесткости механических характеристик ЭП, прием сигналов задания скорости двигателя обеспечения изменения с определенным ускорением и др.

Замкнутый контур скорости имеет структурную схему:

W(p)

РС

Uзс δUc Uзт Iя М Мс w

Uосс

Где звеном с малой некомпенсированной постоянной времени является контур тока. Для упрощения решения задачи синтеза контура скорости понизим порядок передаточной функции контура тока и считаем что контур тока имеет передаточную функцию:

W(p)_КТ==

Передаточную функцию регулятора скорости можно найти как:

      W_РС = 1/ W_ОР(р)·а_МС·Т_µС·р;

где, W_ОР(р)=1/Кт·С·(1/J·p)·Кос;

     W_РТ = ==К_РТ;
где, к_ос=0,05 В*с/рад; Т_µс =2* Т_µт

К_рс===28.9

Для реализации регулирования скорости принимаем П-регулятор

По определенной передаточной функции для П-регулятора рассчитываются элементы регулятора скорости.

Для регулятора скорости, реализуемого на операционном усилителе серии К553Д2 передаточная функция записывается:

;

где, k_рс=;

Принимаем значение сопротивления в цепи обратной связи перационного усилителя R_ос=120 кОм.

Значение сопротивления обратной связи ОУ определим из соотношения:

4,15 кОм.

Из стандартного ряда сопротивлений Е24(ГОСТ 28884-90) выбираем резисторы допускается ошибка 5%:

Мощность резисторов: Р=I²·R. (I-10 mA-ток управления),

Р_ос=I²·R=120·10³·(10·10^-3)²=12 Вт;

Выбираем: R_вх=4,3 кОм; .(δ=3,6%);

Р_вх=I²·R=4,15·10³·(10·10^-3)²=0,4 Вт;

Выбираем: R_oc=120 кОм. (δ=0%);
Найдем статистическую ошибку при настройке контура скорости на модульный оптимум.

Передаточная функция по каналу Мс w имеет вид:
=
статическую ошибку можно найти:

δw= -Мс_max· w(p)_p-0;
δw=(Мн+0,8·Мн)·= (878,6+0,8·878,6 )· =4,85 рад/с;

поскольку δw/w_ном=4,85/157,068=0,031 меньше заданного δw/w_ном=0,06 , то настройка контура скорости на модульный оптимум обеспечивает заданный статизм системы.

7 Защиты в электроприводе и расчет их уставок.

В релейно-контакторной части комплексного тиристорного электропривода КТЭ выполнен ряд защит, исключающих аварийные режимы при сборке силовой схемы и обеспечивающих отключение двигателя при возникновение аварийных режимов при работе. Защита реализована на реле серии РЭВ и контактах серии КН.

Реле электромагнитные РЭВ800 применяют в схемах автоматического управления в качестве электромагнитных реле времени, контроля тока, контроля напряжения и промежуточных, они пригодны для работы в прерывисто-продолжительном и повторно-кратковременном режимах.

Реле контроля напряжения и промежуточные РЭВ821 , РЭВ822, РЭВ825, РЭВ826 изготавливают с вытягивающими катушками на номинальные напряжения 24,48,110 и 220В. Масса реле не более 5 кг.

Реле минимального тока РЭВ830 изготавливают на номинальные токи 0,6;1;1,6;2,5;4;6;10;16;25;40;63;100;160;250;320;400 и 630А. конструкция реле допускает применение токоведущих катушек на большие значения номинальных при сохранение номинального значения МДС, равного 2400А. Реле регулируют на ток втягивания в пределах 30-80%. Коэффициент возврата не номинируется и составляет ориентировочно 0,3.Реле имеет один замыкающий и один замыкающий контакты. По условиям динамической устойчивости втягивающая катушка тока обеспечивает протекание 10- кратного по отношению к номинальному тока в течение 0,5. Номинальный ток контактов 10А.

Контакты однополюсные постоянного тока типа КП207 предназначены для коммутирования силовых цепей генераторов и двигателей постоянного тока номинальном напряжение 600В. Они исполняются с замыкающими главными контактами. Контактор КП207 отличается от соответствующего исполнения контактора КП7 наличием отключающих пружин. Номинальный ток контактора КП2207УЗ 2500А, номинальное напряжение 600В. Контакторы рассчитаны на продолжительный режим работы при номинальном токе. Предельно допустимое

число включений в час-30. собственное время срабатывания контактора КП207

(с учетом реле форсировки) замыкания-0,25с, размыкания-0,05-0,08с. Контакторы могут изготовляться со встроенным максимальным реле контактора КП207УЗ 1250, 1600,2500,3750,5000А. Контакторы имеют три замыкающих и три размыкающих вспомогательных контакта , из которых один размыкающий контакт задействован в цепи форсировки катушки.

7.1 Защита от аварийных режимов при сборке схемы.

Защита выполнена на реле РЭ1,РЭ2 (тип реле РЭВ-825, номинальное напряжение 220В, диапазон регулирования срабатывания реле (0,35-0,8)*U_н, коэффициент возврата 0,3-0,4) и предназначена для запрета сборки схемы (включение линейного контактора), если на преобразователе или двигателе существует напряжение, превышающего порог срабатывания реле.

С целью снижения порога срабатывания катушки реле РЭ1 и РЭ2 выбираются на напряжение вдвое меньше рабочего напряжения двигателя. В приводах на 220В- приняты катушки реле на 110В. Последовательно с катушками реле включены добавочные резисторы, обеспечивающий номинальный режим работы при полном напряжение преобразователя. Добавочные реле зашунтированы размыкающими контактами реле.

Таким образом, до момента включения на катушку реле поступает полное напряжение преобразователя. Напряжение втягивания реле регулируется в пределах (0,35-0,8)*U_н.

Реле настраиваются на минимальное напряжение втягивания. Для приводов 440В–U_вт=0,35*220=80В.

7.2 нулевая защита.

Защита выполнена на блокировочном контакторе КН (тип реле МК1-22, номинальное напряжение 440В, диапазон регулирования срабатывания реле (0,65-1,0)*U_н) в цепь катушки включены все остальные защиты от аварийных режимов работающего двигателя, а также блок-контакты аппаратов, контролирующих нормальную работу тиристорного преобразователя, возбудителя и системы регулирования.

Контактор КН обеспечивает контроль наличия оперативного напряжения, и исключает самозапуск двигателя после исчезновения оперативного напряжения и его повторной подачи.

7.3 Защита от перенапряжения.

Защита реализована на реле РПН (тип реле РЭВ-825, номинальное напряжение 220В, диапазон регулирования срабатывания реле (0,35-0,8), коэффициент возврата 0,3-0,4) и предназначена для отключения двигателя при подаче на него недопустимо большого напряжения от преобразователя(например, вследствие аварии и полного его открытия).

Уставка реле РПН рассчитывается по формуле:

U_вт=(1,1-1,15)*U_нд=1,15*440=506 В,

где U_вт – напряжения втягивания РПН;

U_нд - номинальное напряжение двигателя

7.4 Максимально-токовая защита.

Защита предназначена для отключения двигателя при недопустимой технологической перегрузке.

Установка реле РМ рассчитывается по формуле:

I_вт=(1.2-1.25)*k_м*I_н,

Где I_вт -ток втягивания реле РМ;

k_м -перегрузочная способность двигателя;

I_н -номинальный ток двигателя.

.

7.5 Максимальная защита цепи возбуждения.

Защита выполнена на реле РМВ (тип реле РЭВ-830, номинальный ток катушки реле 10А, диапазон регулирования срабатывания реле (0,3-0,65)*I_н, коэффициент возврата 0,3-0,4) и предназначена для отключения двигателя при коротком замыкании в цепи обмотки возбуждения.

Уставка реле РМВ рассчитывается по формуле:

I_вт=1.1*I_{в расч},

Где I_вт –ток втягивания РМВ;

I_{в расч} -расчетное значение тока возбуждения двигателя;

при нерегулируемом потоке двигателя принимаем: I_{в расч}= I_вн

(I_вн- номинальный ток возбуждения двигателя [см.2.1])

I_вн=

I_вт=

7.6 Защита от обрыва поля.

Защита реализована на реле РОП (тип реле РЭВ-830,номинальный ток катушки реле 10А, диапазон регулирования срабатывания реле (0,3-0,65)*I_н, коэффициент возврата 0,3-0,4) и предназначена для отключения электродвигателя при обрыве поля в цепи обмотки возбуждения. При постоянном потоке возбуждения ток втягивания реле РОП рассчитывается по формуле:

I_вт=(0.5-0.7) *I_{в расч},

где I_{в расч} –расчетное значение тока возбуждения двигателя,

I_вт=

Из-за низкого коэффициента возврата реле РОП, схема не гарантирует защиту от недопустимого снижения потока возбуждения (кроме полного обрыва), поэтому ток попадания реле не регулируется.

Bukvasha