Автоматизированное электропривода толкателя методической печи

      Рассчитаем  суммарное фактическое время работы привода 

 

      Как видим суммарное фактическое  время работы привода меньше времени, заданного в исходных данных (28 с), т.е. задание по производительности выполнено.

      Предварительная проверка двигателя по нагреву осуществляется по величине среднеквадратичного момента:

      Для асинхронных двигателей, двигателей постоянного тока последовательного  возбуждения, для режима ослабления поля двигателя независимого возбуждения метод эквивалентного момента дает значительные погрешности. Для этих двигателей следует величину допустимого по нагреву момента М_доп снижать на 15 . . . 30 %.

          

 

                      
 

      Как видим данный двигатель проходит по условиям нагрева.

 

       7 Выбор и расчет  системы управления  электроприводом,  расчет статических  характеристик электропривода 

     Выбор силового трансформатора по каталогу производится из условий обеспечения  номинального напряжения якоря двигателя при допустимых колебаниях напряжения сети (-10%, +15%) и номинального тока якоря.

     Определяем  напряжение вторичной обмотки трансформатора

,

где – коэффициент, учитывающий падение напряжения за счет коммутации тиристоров на активных сопротивлениях трансформаторных вентилей сглаживающего реактора, ;

      – коэффициент схемы выпрямления  (для трехфазной мостовой схемы  );

      – коэффициент, учитывающий  колебания напряжения сети (для  промышленных сетей );

      – номинальное напряжение  тиристорного преобразователя,  =220 В.

В.

     Определяем  коэффициент трансформации трансформатора

,

где – номинальное линейное напряжение сети, =380 В;

      – номинальное напряжение  на вторичной обмотки,  =220 В.

.

     Рассчитываем  значение тока фазы в цепи питания  преобразователя при токе нагрузки I_н=84 А (номинальный ток двигателя)

,

где – коэффициент схемы выпрямления по току (для трехфазной мостовой схемы ).

 А.

     Определяем  ток в фазе первичной обмотки 

, А.

     Находим мощность трансформатора

,

кВА.

      Выбираем  трансформатор из условия  , /5, с. 86/

где – мощность трансформатора в каталоге. 
 

     Я выбрал трансформатор типа ТСП – 63/0,7

     Технические данные трансформаторов:

                           S_н=58 кВА,               I_хх=5%,

                           U_1н=380 В,               U_k =5,5%,

                           U_2н=205 В,               Р_кз=1900 Вт,

                           I_2н=164 А,                 Р_хх=300 Вт,

                           U_dн=230 В,                I_dн=200 А.

      Для построения естественных механических и электромеханических характеристик, воспользуемся вышеприведенными данными. Для расчета используем математический пакет MathCad 11: 

Расчет естественной электромеханической характеристики 

Рисунок 4 – Расчет естественной электромеханической характеристики 

      При питании двигателя от сети заданный режим работы в точках, не лежащих на естественной характеристике двигателя, обеспечивается введением добавочных сопротивлений в цепи двигателя.

      Для двигателя независимого возбуждения  при расчете сопротивлений используется выражение искусственной механической характеристики путем подстановки координат заданной и  

Рисунок 5 – Расчет естественной механической характеристики 

     Заданная  точка находится ниже естественной характеристики. Принимаем и решим уравнение  относительно в цепи якоря.

     Откуда  R_доб=56.3 Ом

     Проведем  проверку по точности, для этого  графике естественной механической характеристики (рисунок 5) откладываем точку (М_{зад_1},0) и проводим вертикальную прямую до пересечения с графиком, получаем точку (0, ). Полученное значение сравниваем с

, рад/с.

      Разница между этими величинами не должна превышать 10 рад/с, т.е. должно выполняться неравенство

- 10.

, Н∙м.

     Находим по графику (рисунок 5) рад/с.

 рад/с.

      Проверка  на точность удовлетворяет предъявляемому условию.

     Проведем  расчет ЭДС преобразователя, обеспечивающую работу привода в заданной точке (М_{с_2}, ). Для этого необходимо определить ЭДС , при которой скорость вращения двигателя при . Далее строим искусственные механическую и электромеханическую характеристики. 
 
 

     Уравнение электромеханической характеристики имеет вид

,

где – падение напряжения при не открытых тиристорах, =1В;

      – дополнительное сопротивление  якоря цепи от обмоток трансформатора, Ом;

      – сопротивление учитывающие  снижение ЭДС за счет коммутации, Ом.

,

где – активное сопротивление обмотки, Ом.

, Ом.

 Ом.

,

где =6 – для трехфазной мостовой схемы,

      – индуктивное сопротивление  обмотки, Ом.

,

, Ом.

Ом. 

 Ом.

      Для того, чтобы найти ЭДС  надо рассчитать и .

,

рад/с.

.

,

 Н∙м.

 А.

      На  ходим ЭДС

,

 В. 

     Строим  искусственные механическую и электромеханическую  характеристики: 

Рисунок 6 – Искусственная механическая характеристика

Рисунок 7 – Искусственная электромеханическая характеристика

     Рассчитаем  параметры задатчика интенсивности.

     Бывают 2 типа задатчиков интенсивности: интегральный и пропорционально-интегральный.

     Интегральный  задатчик интенсивности применяется для формирования линейного закона изменения управляющего напряжения на входе в систему управления.

     Пропорционально-интегральный задатчик интенсивности позволяет  снизить время пуска (торможения).

     Я выбрал интегральный задатчик интенсивности.

     Принцип действия интегрального задатчика  интенсивности. При подаче на вход задатчика  интенсивности скачка напряжения, напряжение на его выходе начинает изменяться по линейному закону. При достижении этим напряжением значения рост напряжения прекращается.

Рисунок 8 – Принцип действия интегрального задатчика интенсивности

       – постоянная времени задатчика  интенсивности, которая определяет  темп нарастания скорости двигателя

,

где – механическая постоянная времени, с.

,

где – момент инерции приводимый к валу двигателя, кг∙м²,

      – номинальный момент двигателя, Н∙м,

      – скорость холостого хода  двигателя, рад/с.

, Н∙м.

, рад/с.

 с.

,

где – значение динамического момента, т.е. момента при пуске двигателя, Н∙м.

.

 с. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     8 Описание работы  системы управления  работы электропривода

     В настоящее время тиристорные преобразователи выпускаются с устройствами, обеспечивающими выполнение необходимых обратных связей (по току, по скорости и т.п.) в системе управления не только преобразователем, но и электроприводом. Такие установки называют комплектным тиристорным электроприводом, хотя чаще всего двигатель в комплект не входит.

     На  рисунке 9 приведена схема силовых цепей и функциональная схема цепей управления комплектного электропривода типа КТЭУ. /5/