Деятельность предприятия

 

Введение

Регулируемый  электропривод металлорежущего  станка, обеспечивающий непосредственно  процесс резания, называется главным. Назначение привода главного движения – регулирование скорости вращения шпинделя при различных режимах  работы станка. Главный привод должен регулироваться при постоянной мощности, т.к. силовое резание выполняется  при меньших частотах вращения шпинделя, а чистовая обработка с меньшими усилиями резания – при высоких  частотах.

Анализ  технологических режимов различных  групп станков показывает, что  диапазон регулирования частот вращения шпинделя не превышает 100. Однако в большинстве  случаев станки имеют дополнительную двух - трехступенчатую коробку скоростей. Главный привод должен обеспечивать точность обработки при соблюдении заданной шероховатости и с необходимой производительностью. Особенно жесткие требования предъявляются к статической и динамической жесткости привода. Неудовлетворительные динамические свойства РЭП являются причиной увеличения шероховатости поверхностей. Для обеспечения необходимой точности следует иметь высокостабильный привод с апериодическим переходным процессом при изменении скорости.

Целью данного  курсового проекта является проектирование регулируемого электропривода на базе комплектного тиристорного преобразователя, в котором реализована система  подчиненного регулирования с последовательной коррекцией. Конечной целью проекта  является расчет параметров электропривода, которые позволят обеспечить поставленные задачи по точности и стабильности.

 

 

 

 

1 РАСЧЕТ И ВЫБОР ИСТОЧНИКА  ПИТАНИЯ ДЛЯ ЭП НА БАЗЕ КОМПЛЕКТНОГО  ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

 

Согласно  заданию выбираем электродвигатель типа 2ПН-100L со следующими техническими характеристиками:

 

• номинальная мощность:     ;
• номинальное напряжение якоря:   ;
• номинальная сила тока якоря:    ;
• номинальная частота вращения:    ;
• КПД:        ;
• сопротивление якоря:    ;
• сопротивление добавочных полюсов:  ;
• момент инерции электродвигателя:  ;
• статическая погрешность:                    

 

Тип электро-двигателя	Номинальные			Частота   вращения, об/мин		КПД, %	Максимальная мощность       возбуждения, Вт	Сопротивление при 150 С, Ом		Моментов инерции           ротора, кг·м2
	мощность, кВт	напряжение якоря, В	сила тока якоря, А	номинальная	максимальная			якоря	дополнительных полюсов
2ПН-100L	1,10	220	6,81	1500	4300	74,0	124	2,2	1,57	0,012

 

Трехфазная  мостовая схема силовой части преобразователя выбрана в соответствии с заданием, показана на рисунке 1.1.

 

 

 

 

                                                    3,50 Гц.

KM3

KM1

KM4

VS1

VS2

T

L

KM2

LM

M

 

 

 

 

 

                                         

 

 

 

 

   

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1 –  Схема силовой части преобразователя

1.1 Расчет и  выбор силового трансформатора

Теоретическое значение типовой мощности трансформатора идеального выпрямителя с нагрузкой  на противоЭДС:

 

       

               (1.1)

 

где – коэффициент схемы по мощности.

 

             (1.2)

 

Расчетная типовая  мощность трансформатора:

 

           (1.3)

где

 

   (1.4)

 

На основании  найденных значений типовой мощности, линейного напряжения и тока принимаем трансформатор ТТ-6.

 

Таблица 1.1 - Технические характеристики согласующего трансформатора ТТ-6

Параметр		Значение
Мощность, кВА		6
Первичная обмотка	Напряжение, В	380/220
	Число витков	177
Вторичная обмотка	Напряжение, В	208±7
	Число витков	84
В		4
В		Не более 5
Потери в меди, Вт		240

 

Для выбранного трансформатора и заданной схемы  соединения вентилей определяем фактическое  значение и :

 

    

               (1.5)

 

Необходимое напряжение на вторичной обмотке  силового трансформатора для мостовой трехфазной схемы:

 

          (1.6)

 

Теоретическое значение тока вторичной обмотки  :

 

,                          (1.7)

 

где - коэффициент схемы по току вторичной обмотки.

 

. (1.8)

 

 

 

 

Ток вторичной  обмотки  определим по формуле:

 

                             

                  (1.9)

 

Коэффициент трансформации  :

 

 

,              (1.10)

 

где , фазное напряжение первичной обмотки трансформатора.

 

. (1.11)

 

Теоретическое значение тока первичной обмотки  :

 

  

,             (1.12)

 

где - коэффициент схемы по току первичной обмотки.

 

.

 

Ток первичной  обмотки  :

 

.    (1.13)

1.2 Расчет и  выбор тиристоров для силовых  вентильных блоков комплектного  преобразователя. Выбор схемы  соединения вентильных блоков

Для выбора вентилей определяется среднее значение тока вентиля:

 

 (1.14)

 

где – коэффициент схемы по среднему току вентиля.

 

                            (1.15)

Номинальный ток вентиля:

 

      (1.16)

 

где – коэффициент запаса, выбираемый исходя из надежности работы вентиля с учетом пусковых токов.

 

                            (1.17)

 

Величина  тока, проходящего через вентиль  при коротком замыкании на стороне  постоянного тока:

 

     (1.18)

 

Полагая, что кратковременный допустимый ток, протекающий через вентиль, не должен превышать 15-тикратного значения номинального тока, найдем номинальный  ток вентиля:

 

     (1.19)

 

Так как  , то принимаем номинальный ток вентиля .

Максимальная  величина обратного напряжения, прикладываемого  к вентилю, определяется по соотношению:

 

    (1.20)

 

где – коэффициент схемы по максимальному напряжению вентиля.

 

           

           (1.21)

 

На основании  параметров выбираем тиристор T112–10- 12.

 

Таблица 1.2 - Технические характеристики тиристора

Параметр	Значение
, А	10
, А	150
, В	1200

 

 

1.3 Определение параметров якорной  цепи электропривода

 

Активное  сопротивление трансформатора, приведенное  к цепи  выпрямленного тока:

 

     (1.22)

 

где – число параллельных проводов, – число фаз, – выпрямленный ток.

 

         

        (1.23)

 

Индуктивное сопротивление  трансформатора, приведенное  к цепи выпрямленного тока:

 

       (1.24)

 

Сопротивление, вносимое за счет перекрытия анодных  токов:

 

                       (1.25)

 

Сопротивление щеточного контакта:

 

        (1.26)

 

 

Индуктивность трансформатора, приведенная к контуру  двигателя:

 

    (1.27)

 

Индуктивность двигателя:

 

   (1.28)

 

где – коэффициент индуктивности для компенсированных машин, – число полюсов,

 – угловая скорость двигателя.

 

        (1.29)

 

Активное  сопротивление сглаживающего дросселя:

 

 

    (1.30)

 

Расчетное активное сопротивление цепи якоря:

 

 

  (1.31)

 

 

Предельный  угол регулирования:

 

 

   (1.32)

 

 где ,

 

                       (1.33)

 

 

                

              (1.34)

где             ;

;     ;

                               .

                       

                     (1.35)

                       (1.36)

 

По  определяем относительную величину эффективного значения первой гармоники выпрямленного напряжения – . (рисунок 1.2).

 

 

Рисунок 1.2 –Зависимость для трехфазной мостовой схемы

 

Индуктивность сглаживающего дросселя:

 

  (1.37)

 

Расчетная индуктивность якорной  цепи:

 

                         

           (1.38)

 

Электромагнитная постоянная времени:

 

    

               (1.39)

 

Электромеханическая постоянная времени:

 

     (1.40)

 

1.4 Построение  статических характеристик тиристорного  преобразователя

Регулировочная  характеристика преобразователя (рисунок 1.2) при условном холостом ходе может быть построена по уравнению:

 

                           

.    (1.41)

 

Зависимость напряжения на якоре электродвигателя в функции угла регулирования  преобразователя при неизменном (номинальном) моменте на валу может  быть определена с помощью уравнения:

 

            

          (1.42)

 

 

Результаты  расчетов представлены в таблице 1.3

 

 

Таблица 1.3 - Результаты расчетов и

 

	0	9	18	27	36	45	54	63	72	81	90
	280,8	276,53	267,06	250,19	227,17	198,55	165,05	127,48	86,77	43,93	0
	265,75	262,29	252,01	235,14	212,12	183,51	150	112,43	71,72	28,87	-15,05

 
 

Рисунок 1.2 –  Регулировочные характеристики при  условном холостом ходе

и номинальной нагрузке электродвигателя

 

Динамический  запас по напряжению:

 

         

        (1.43)

 

Начальный угол регулирования можно определить графически или из уравнения:

                  (1.44)

Характеристика  «вход-выход» преобразователя  может быть построена при известной регулировочной характеристике системы управления тиристорами и по регулировочной характеристике путем последовательного перестроения (рисунок 1.3).

 

 

Рисунок 1.3 –  Характеристика «вход-выход» преобразователя