К_Р=1,05 – коэффициент запаса, учитывающий падение напряжения в тиристорах, обмотках трансформатора. 

     Определятся коэффициент трансформации: 

     Фазное  напряжение на вторичной обмотке  трансформатора: 

     Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора: 

       Действующее значение тока первичной  обмотки трансформатора: 

     Мощность  трансформатора: 

     Рассчитывается активное сопротивление трансформатора:

 

где   U_A=0,03 – активная составляющая падения напряжения на трансформаторе при коротком замыкании.

        U_2Н, I_2Н – номинальные напряжения и ток на вторичной обмотке трансформатора. 

     Рассчитывается индуктивность обмоток трансформатора: 

 
 

     Рассчитывается и выбираются тиристоры. Находится максимальное обратное напряжение на тиристоре: 

     Среднее значение тока, протекающего через тиристор: I_СР=5,31 А.

     По  этим данным выбирается тиристоры серии КУ202М со следующими характеристиками: U_ОБР.MAX=400 В; Номинальный ток в открытом состоянии: I_ПР=30 А; Отпирающее напряжение управляющего электрода: 3 В.

     Так как была выбрана система электропривода с обратной связью по скорости, то электромеханическая характеристика имеет следующий вид: 

             

где:   R=R _ЯЦ+R_П – сопротивление цепи привода;

     R_П – активное сопротивление преобразователя;

     К_Д=1/кФ_Н; Е_П=К_ПU_УП;

     К_Д – коэффициент передачи двигателя;

     К_П –коэффициент передачи преобразователя;

     U_УП – сигнал управления. 

     С учетом усилителя

 
 

где К_С – коэффициент обратной связи по скорости.

 
 

     Откуда: 

          

     где  К=К_ДК_ПК_У – коэффициент передачи прямой цепи. 

     Статическая ошибка не должна превышать 8% (в соответствии с заданием) Выражение для нее записывается в виде: 

 

где    w₀ – нижний предел регулирования;

     К_РК=КК_С 

     Для определения нижнего и верхнего диапазона регулирования рассматривается рисунок 2.2. 

     

Рисунок 2.2 – Определение минимальной  и максимальной угловой скорости 
 

      Диапазон регулирования:

 

     

     

 

 

     Откуда

 

     Тогда:

     Определяется сопротивление якорной цепи привода: 

     где  Ом

               R=12,62+1,56+4,77=18,95 Ом

     Находится К_РК

 

     Определяется К_П,К_С,К_У.

 

     Коэффициент передачи преобразователя:

     где U_УТ=7 В – напряжение управляющего электрода.

     Определяется К_С. Из формулы (2) при I_Я=0 получим

 

     Принимается U_ЗС=10 В, и имея ввиду, что и что

 

     Получается

 

     Откуда

 

     Так как К_РК=К_СК_ДК_ПК_У, отсюда находится К_У.

 

     В результате расчета получились следующие значения коэффициентов:

     К_П=31,42;  К_С=0,12; К_У=585,3.

2.3 Расчет и построение статических характеристик электропривода

 

     В момент пуска ток якоря может  превышать номинальный в несколько  раз. Чтобы этого избежать, применяют  задержанную ОС по току, которая  вступает в действие,  когда ток  якоря достигнет тока отсечки I_ОТС.

     Максимальный  ток якоря: 

     I_ЯMAX=3×I_ЯНОМ=3×5,31=15,93 А.

     Ток отсечки: 

 
 

     Отсюда  строим статическую характеристику (рисунок 2.3).

     При I_Я<I_ЯОТС в системе действует ОС по скорости, следовательно на этом участке характеристика описывается: 

 
 

     При I_Я=I_ЯОТС в системе вступает в действие ОС по току, которая увеличивает наклон. 

 
 

     Определяется К_Т при w=0 

 
 

     К=К_ДК_ПК_У=10049 

     

 

     

     Рисунок 2.3 – Статическая характеристика электропривода

 

     3 Проектирование принципиальной  схемы электропривода

     3.1 Разработка эквивалентной структурной схемы электропривода с определением передаточных функций элементов

 

     Так как при I_Я= I_ЯОТС в системе вступает в действие ОС по току, то в структурной схеме в контур тока вводится нелинейный элемент y(I_Я), который имеет зону нечувствительности. С учетом этого эквивалентная структурная схема представлена на рисунке 3.1,где:

     W_П(p) – передаточная функция преобразователя,

     W_КУ(p) - передаточная функция последовательного корректирующего устройства. 

     Рисунок 3.1 - Эквивалентная структурная схема электропривода 

     В инженерных расчетах преобразователь  представляют в виде апериодического звена первого порядка, то есть: 

 

     Постоянная  времени преобразователя:  

 

где  Т_СИФУ =0,008с - постоянная времени системы импульсно-фазового управления;

     f=50Гц;

     m=6 – фазность схемы преобразователя. 

     

 

     Находится механическая постоянная времени Т_М: 

 

где   I_S=I_Д+I_MAX=0,015+0,018=0,033 кг×м² – суммарный момент инерции привода. 

     Тогда

     Т_М=0,55²×0,033×18,95=0,189 с. 

     Определим постоянную времени цепи якоря.