Деятельность предприятия

 

По полученной характеристике определяем коэффициент  передачи преобразователя:

 

        

         (1.45)

1.5 Выбор и  краткое описание комплектного  тиристорного преобразователя

По результатам  расчетов и построенной статической  характеристике выбираем источник питания  на базе КТП – нереверсивную трехфазную тиристорную станцию управления двигателями типа ШУВ3502-1АУ4. Станция имеет мостовую силовую схему, рассчитана номинальный выпрямленный ток до 50 А, номинальное выпрямленное напряжение до 230 В. КТП типа ШУВ 3000 представляет унифицированную серию, в которой использован блочный способ построения силовых цепей и функциональных узлов управления, что позволяет комбинацией блоков получить широкий класс РЭП мощностью до 200 кВт и диапазоном регулирования от 20 до 2000.

 

 

Рисунок 1.4 –  Структурная схема КТП серии  ШУВ3000

 

 

Р – токоограничительные реакторы; БЗРП – блок защиты сети от радиопомех; А1-А4 – автоматические выключатели; ТТ – трансформаторы тока; БЗП – блок защиты от перенапряжений; ВС – вентильная секция; ПР – предохранитель; БЗ – блок защиты; УДР – узел управления дистанционным расцепителем; ПДТ – панель датчика тока; СЗ – сеточная защита; ПНЗ – панель нулевой защиты; РУ – регулирующее устройство; БУПН – блок усилителя полупроводникового нереверсивного; БКТ – блок коррекции и токоограничения; ЛУ – логическое устройство; БЛ – блок логики; БКЛ – блок ключей; ДН – датчик напряжения; Ф – фильтр сетевого напряжения; БП – блок питания; БВ – блок возбуждения двигателя; В – вентилятор.

Станция управления состоит из регулируемого  тиристорного выпрямителя, выполненного по мостовой трехфазной схеме, а также  блоков управления и регулирования, обеспечивающих создание автоматизированного  регулируемого электропривода постоянного  тока.

Блок  БЛ преобразует реверсивный сигнал в однополярный для управления нереверсивным усилителем.

Введение  блокировки по выходному напряжению усилителя позволяет переключать  импульсы только при нулевом напряжении усилителя, соответствующем  , что исключает броски тока при реверсе и торможении привода. При смене полярности задающего напряжения меняет знак, давая БЛ команду на переключение ключей, однако БЛ не изменяет своего состояния из-за наличия блокировок по току и напряжению усилителя. Начинается быстрый спад напряжения на выходе усилителя и тока в силовой цепи. При снижении напряжения и тока до нуля БЛ выдает команду на переключение ключей в БКЛ, при этом также меняется полярность управляющего сигнала на входе нереверсивного усилителя.

 

2 СТАТИЧЕСКИЕ  РЕЖИМЫ РАБОТЫ САУ ЭП

 

2.1 Построение естественной электромеханической  характеристики (питание от сети) и характеристики в разомкнутой системе (при питании от ТП)

 

Уравнение механической характеристики двигателя  постоянного тока независимого (параллельного) возбуждения имеет вид:

 

    

          (2.1)

 

где – сопротивление цепи якоря двигателя.

Уравнение электромеханической  характеристики будет иметь вид:

 

,     (2.2)

 

где - сила тока в нагрузке.

 

Используя паспортные данные двигателя, определим:

 

1. угловую скорость идеального холостого хода:

 

                   

                              (2.3)

 

2. максимальную угловую скорость:

 

 

  (2.4)

 

                                      (2.5)

 

Выражаем 

 

 

 

3. коэффициент ЭДС электродвигателя:

 

 

   

         (2.6)

 

 

4. номинальный момент:

 

  

   (2.7)

 

 

       - угловые скорости при

 

     (2.8)

;    (2.9)

           .    (2.10)

 

 

Исходя  из условий параллельности искусственных характеристик, природной характеристики находятся величины и .

         - минимальная угловая скорость:

 

;   (2.11)

 

- угловая  скорость идеального холостого  хода при минимальном напряжении:

 

                        

.         (2.12)

 

Электромеханические характеристики при питании от сети на основе расчетных данных представлены на рисунке 2.1.

 

 

Рисунок 2.1 – Электромеханические характеристики при питании от сети

 

Жесткость механической характеристики:

 

   (2.13)

 

Статизм механической характеристики:

 

  (2.14)

 

Коэффициент при ослабленном потоке:

 

              (2.15)

 

Диапазон  регулирования скорости в первой зоне (изменением напряжения):

 

                          

                     (2.16)

 

Диапазон  регулирования скорости во второй зоне (изменением магнитного потока):

 

         

          (2.17)

 

Полный диапазон регулирования:

 

                         

.   (2.18)

 

Построение  электромеханических характеристик  двигателя при питании от преобразователя  в разомкнутой системе и при  допущениях непрерывности токов  вплоть до осуществляется по формуле:

 

    (2.19)

 

Характеристику  следует строить при углах  управления (обеспечивает получение номинальной скорости при номинальном токе нагрузки);

(обеспечивает минимальную скорость  при номинальной нагрузке).

Значение  и находим по формуле:

 

 

.

 

                (2.20)

 

Результаты  расчетов приведем в таблицу 2.1.

  

 

 

Таблица 2.1 – Расчет параметров для построения электромеханических характеристик

 

I	0	Iн	2·Iн	0	Iн	2·Iн	0	Iн	2·Iн
ω	180,46	129,68	78,91	121,24	70.46	19,68	101,73	50,95	0,22

 

По расчетным  данным строим электромеханические  характеристики двигателя при питании  от тиристорного преобразователя в  разомкнутой системе регулирования (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 –  Электромеханические характеристики двигателя при питании от тиристорного преобразователя в разомкнутой  системе регулирования

 

Жесткость электромеханической  характеристики:

 

  (2.21)

 

Статизм электромеханической характеристики:

 

                            

  (2.22)

 

На основании  результатов можно сделать вывод, что при питании от тиристорного преобразователя жесткость электромеханической  характеристики значительно уменьшается.

2.2 Составление  расчетной функциональной схемы  РЭП

 

Рисунок 2.3 –  Расчетная функциональная схема 2-хконтурной замкнутой САУ РЭП

 

Расчетная функциональная схема РЭП составляется в соответствии с рисунком 2.3. На рисунке приняты следующие обозначения: ЗС – задатчик скорости; ЗИ – задатчик интенсивности; – напряжение задания; – напряжение управления во внешнем контуре, определяемое разностью между и сигналом обратной связи по скорости ; НЗ2 – нелинейное звено в регуляторе скорости – зона насыщения; – напряжение сравнения в зоне насыщения; РС – регулятор скорости; – коэффициент усиления регулятора скорости; – выходное напряжение регулятора скорости; – напряжение управления во внутреннем контуре, определяемое разностью между и разностным значением сигнала обратной связи по току и опорным напряжением в НЗ1; РТ – регулятор тока; – выходное напряжение регулятора тока; ТП – тиристорный преобразователь; – напряжение на выходе тиристорного преобразователя; Д1 – статорная часть электродвигателя; – момент сопротивления; – ток двигателя; Д2 – якорная часть двигателя; ДТ – датчик тока; НЗ1 – нелинейное звено в контуре тока – зона нечувствительности; – угловая скорость; – напряжение сравнения в контуре тока; ТГ – тахогенератор – реализует обратную связь по скорости; – коэффициент передачи по скорости; ПУ – промежуточный усилитель в цепи обратной связи по скорости. В схеме используется отрицательная обратная связь по скорости и отрицательная обратная связь по току с отсечкой. Цепь обратной связи по току выполнена зоной нечувствительности , а входной каскад усилителя насыщается .

Перепад скорости в замкнутой системе:

 

  (2.23)

 

Перепад скорости в разомкнутой системе:

 

      (2.24)

где

Тогда:

 

     (2.25)

 

Требуемый коэффициент усиления разомкнутой  системы, необходимый по соображениям заданного статизма, определим следующим  образом:

 

    

     (2.26)

 

Коэффициенты  усиления регуляторов скорости и  тока по контурам управления:

                                        (2.27)

 

Необходимый коэффициент обратной связи по скорости:

 

   

  (2.28)

2.3 Расчет задатчика  интенсивности

Для получения  постоянного динамического тока якоря в переходных режимах система  управления электропривода должна обеспечить постоянное ускорение двигателя. Это  достигается с помощью задатчика интенсивности, рисунок 2.4

 

 

Рисунок 2.4 –  Схема электрическая принципиальная задатчика интенсивности

Входное постоянное напряжение, пропорциональное заданной скорости привода, заряжает конденсатор C1, в цепи которого установлен транзистор VT1, регламентирующий зарядный ток, который  остается постоянным вплоть до очень  малого напряжения на переходе «коллектор-база». Величина этого тока регулируется током  смещения через эмиттерный переход. Требуемая полярность напряжения на транзисторе VT1 обеспечивается мостом VD1¸VD4.

Напряжение  на конденсаторе C1 изменяется по закону:

 

                                                                     (2.29)

где

 – заданное допустимое угловое ускорение;

 – постоянная времени заряда;

 – сопротивление в цепи  заряда.

Из соотношения  получим .

Если  к зажимам конденсатора подключить вход СУ, охваченной отрицательной  обратной связью, то напряжение на конденсаторе и напряжение (скорость) на двигателе  будет изменяться по линейному закону: .

2.4 Построение  упорной электромеханической характеристики  РЭП в замкнутой системе

 

Значение  угловой скорости определяется из уравнения  статической характеристики для замкнутой САУ:

 

  (2.30)

 

Упорная характеристика строится по пяти характерным  точкам, каждая из которых определяется двумя координатами: значением угловой  скорости и заданным значением силы тока I.

Точка 1 –  точка идеального холостого хода: .

Скорость  идеального холостого хода:

 

 (2.31)

 

 

Точка 2 –  точка номинального режима: .

 

    (2.32)

    (2.33)

 

Точка 3 – точка, в которой регулятор  скорости переходит в режим насыщения (обратная связь по скорости прекращает свое действие): .

              (2.34)

   (2.35)

    (2.36)

 

Точка 4 –  точка, в которой вступает в действие отсечка по току: .

      (2.37)

   (2.38)

    (2.39)

 

 

Точка 5 –  точка, в которой наступает стопорный  режим: .

 

      (2.40)

 

Упорная электромеханическая характеристика в замкнутой САУ ЭП представлена на рисунке 2.5