- •Міністерство освіти і науки України
- •«Проектування автоматизованого електропривода помпи»
- •Завдання та вихідні дані для проектування
- •3. Визначення потужності і попередній вибір двигуна
- •4. Обґрунтування і вибір способу керування двигуном
- •5. Вибір системи керування електроприводом
- •6. Розрахунки електромеханічних характеристик двигуна і автоматизованого електропривода
- •Електромеханічна характеристика двигуна
- •Система електропривода з сумуючим підсилювачем
- •Побудова граничних електромеханічних характеристик.
- •5. Системи обмеження моменту двигуна
- •Розділ 6. Формування динамічних характеристик електропривода.
- •8. Моделювання динамічних процесів
- •Перехідна характеристика системи (t):
- •9. Вибір системи керування і опис її роботи
- •10. Висновок
- •11. Список використаної літератури
4. Обґрунтування і вибір способу керування двигуном
Визначальним при виборі способу регулювання швидкості двигуна є діапазон регулювання, плавність, економічність і точність.
Для заданого діапазону Д=55 вибираємо регулювання швидкості зміною напруги живлення, при цьому регулювання повинне бути плавним. Такий спосіб регулювання буде економічним.
5. Вибір системи керування електроприводом
Системи керування регульованим електроприводом призначені для стабілізації швидкості з точністю і обмеження струму двигуна в статичних і динамічних режимах. Технічними умовами задана точність регулювання Таку точність регулювання може забезпечити система керування зі зворотнім зв’язком за напругою і струмом двигуна. Така система регулювання має високу швидкодію.
6. Розрахунки електромеханічних характеристик двигуна і автоматизованого електропривода
Натуральна механічна характеристика двигуна постійного струму незалежного збудження описується рівнянням
. /6.1/
При розрахунках частіше користуються електромеханічною характеристикою, яку одержують з /6.1/, підставивши :
( ,
де – опір якорного кола двигуна;
– коефіцієнт передачі двигуна.
( /6.2/
За формулою /6.2/, підставляючи значення та , будують електромеханічну характеристику двигуна :
при
при
Електромеханічна характеристика двигуна
Рисунок 1. Електромеханічна характеристика автоматизованого електропривода
Електромеханічна характеристика автоматизованого електропривода залежить від його структури.
В регульованому електроприводі живлення двигуна здійснюється від перетворювача електричної енергії (ПЕЕ). В якості ПЕЕ в електроприводі постійного струму використовують керовані випрямлячі (ВК) змінного струму у постійний на базі тиристорів чи транзисторів, а також перетворювачі з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). В електроприводах змінного струму в якості ПЕЕ використовують частотні перетворювачі.
Керовані перетворювачі. В залежності від потужності двигуна постійного струму вибирають різні схеми випрямляння – від однофазних до багатофазних. В електроприводах середньої потужності (до 30 кВт) використовують трифазну нульову схему наведену на рис. 2
Рисунок 2. Трифазна нульова схема випрямляння
Схема складається із узгоджувального трансформатора Т, тиристорів TV системи імпульсно-фазового керування (СІФК) і згладжуючого реактора .
Основними характеристиками перетворювача є: характеристика керування і зовнішня характеристика . Властивості тиристорного перетворювача визначаються законом зміни ЕРС вторинної обмотки трансформатора при випрямленому струмі в залежності від вхідної величини, якою є кут керування .
У загальному випадку
,
де де діюче значення фазної ЕРС вторинної обмотки трансформатора, число фаз. Для трифазної нульової схеми . Середній струм і типова потужність трансформатора .
Рисунок 3. Структурна схема СІФК з вертикальним принципом керування
В даний час системи імпульсно-фазового керування виготовляються з використанням напівпровідникових елементів з вертикальним принципом керування, структурна схема якого показана на рис.3. На вході генератора імпульсів ГІ порівнюються опорна напруга (наприклад, пилкоподібна) генератора змінної напруги ГЗН з напругою керування вхідного пристрою ВП. Напруга залежить від режиму роботи двигуна, тобто формується задаючою напругою і напругою зворотних зв’язків. Формування керуючого імпульсу ГІ відбувається в момент зміни знаку різниці напруг і , що здійснює порівняльна ланка ПЛ. Зазвичай, число фаз ГЗН і ВП відповідає числу фаз випрямляча.
Характеристика є нелінійною і залежить від форми опорної напруги. Тому з метою уніфікації розрахунків систем автоматичного регулювання замість характеристик , використовують характеристику , яка у відносних одиницях наведена на рис.4.
Рисунок 4. Харектеристика
При живленні ВК кола якоря двигуна і кутах комутації рівняння зовнішньої характеристики має вид :
/6.3/
де і відповідно зведені до вторинної обмотки індуктивний опір розсіювання обмоток фази трансформатора та їх активний опір; – падіння напруги на відкритому тиристорі.
Напруга на якорі двигуна:
/6.4/
де квівалентний опір керованого випрямляча;
Ом – активний опір згладжуючого реактора.
Індуктивний опір:
Ом /6.5/
де напруга короткого замикання, яка для трансформаторів серії ТС дорівнює 2 %, В і А – відповідно номінальні фазні напруга і струм первинної обмотки трансформатора, – коефіцієнт трансформації.
Щоби напруга на якорі двигуна або , діюче значення напруги вторинної обмотки трансформатора відповідно повинно бути рівним 104 В чи 208 В.
За цією умови коефіцієнт трансформації :
/6.6/
Активний опір фази:
Ом /6.7/
де потужність короткого замикання трансформатора, яка залежить від його потужності. Для трансформаторів серії ТС дані наведені в табл.3.
Таблиця 3
|
6,3 |
10 |
16 |
25 |
|
175 |
220 |
340 |
380 |
Оскільки за паспортом двигуна S=14 кВ А, а в таблиці є значення тільки для S =6.3, 10, 16, 25 кВ А , то S можна знайти тільки шляхом інтерполяції за двома заданими точками. Запишемо рівняння прямої у відрізках:
.
Нашому випадку у= , а х=S . З таблиці 3 маємо, що S=14 S1=10 м, S2=16 м, =220Вт, =340Вт. Підставляємо дані значення у рівняння прямої:
;
; ; .