номинальное напряжение якоря: Uя N = UяN(1) = 220 В

номинальный ток якоря: I я N = 2I я N(1) = 2 21 =42 А

сопротивление якорной обмотки: Rяо= 0,5Rяо=0,50,66= 0,33 Ом

сопротивление обмотки добавочных полюсов: RДП =0,5RДП =0,50,28= 0,14 Ом

В дальнейших расчетных формулах для двухдвигательного привода подразумеваются эквивалентные параметры двух двигателей.

Сопротивление цепи якоря двигателя, приведенное к рабочей темпе­ратуре:

Rя =kT (Rяо +RДП) =1,38 (0,33 +0,14) =0,6486 Ом

где kT - коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры (кт = 1,38 для изоляции класса Н при пересчете от 20°С).

Номинальная ЭДС якоря:

ЕяN =UяN –IяN Rя=220-42*0,6486 =192,76 В

Номинальная угловая скорость:

Конструктивная постоянная двигателя, умноженная на номинальный магнитный поток:

Номинальный момент двигателя:

МN=сФN IяN=1,742=71,6 Нм

Момент холостого хода двигателя:

Индуктивность цепи якоря двигателя:

В формуле коэффициент С принимается равным 0,6 для некомпенсированного (двигатель серии Д - некомпенсированный).

Расчет передаточного числа редуктора

Расчет передаточного числа редуктора выполняется так, чтобы максимальной скорости рабочего органа механизма соответствовала номи­нальная скорость двигателя. Для привода грузового лифта:

Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя

Для проверки предварительно выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (т.е. временной диаграммы момента двигателя без учета электромагнитных пе­реходных процессов). Для ее построения произведем приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, опре­делим суммарный момент инерции привода и зададимся динамическим моментом при разгоне и замедлении привода. Рассмотрим расчет нагру­зочной диаграммы двигателя отдельно для каждого производственного ме­ханизма, предложенного в курсовом проекте. По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма, а также тахограмма двигателя (рис.3 .)

Момент статического сопротивления, приведенный к валу двигателя:

где X,Y- индексы, которые применяют значения 41,12,23,34 (т.е. данная формула используется четыре раза); sign(W) – функция знака скорости.

Суммарный момент инерции механической части привода:

где— коэффициент, учитывающий моменты инерции полумуфт и редуктора (принимаем =1,2).

Модуль динамического момента двигателя определяем по условию максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

где к - коэффициент, учитывающий увеличение максимального момента на уточненной нагрузочной диаграмме, к=0,95.  – максимальный по модулю статический момент, приведенный к валу двигателя.

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

Ускорение кабины лифта:

Ускорение кабины лифта не должно превышать максимально допус­тимого по исходным данным.

Разбиваем нагрузочную диаграмму на 16 интервалов: 4, 8, 12, 16 – интервалы пауз; 1, 5, 9, 13 - интервалы разгона; 3, 7, 11, 15 - интервалы замедления; 2, 6, 10, 14 - интервалы работы с установившейся скоростью.

Выполним расчет нагрузочной диаграммы.

Продолжительность интервалов разгона-замедления:

WN/ с

Путь кабины при разгоне-замедлении:

Путь кабины при перемещении на три этажа, пройденный на по­стоянной скорости:

Путь кабины при перемещении на один этаж, пройденный на по­стоянной скорости:

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на три этажа:

Время движения с постоянной скоростью при перемещении на один этаж:

Время работы в цикле:

Время стоянки на этаже:

Моменты двигателя на интервалах разгона:

Моменты двигателя на интервалах замедления:

Моменты двигателя на интервалах движения с постоянной скоро­стью:

Проверка двигателя по нагреву

Используя нагрузочную диаграмму двигателя, определяем эквивалентный по нагреву момент за время работы в цикле.

где n - число интервалов нагрузочной диаграммы, на которых двигатель находится в работе (интервалы пауз не учитываются).

Для лифта, работающего в повторно-кратковременном режиме, продолжительность включения в рабочем цикле отличается от номинальной продолжительности включения двигателя. Поэтому для этих приводов необходимо выполнить приведение эквивалентного момента к номинальной продолжительности включения двигателя.

Проверка теплового состояния двигателя осуществляется сравнением приведенного эквивалентного момента с номинальным моментом двигателя. Двигатель проходит по нагреву, если выполняется неравенство:

Выбор основных узлов силовой части электропривода

Выбор тиристорного преобразователя

Для обеспечения реверса двигателя и рекуперации энергии в тормозных режимах выбираем двухкомплектный реверсивный преобразователь для питания цепи якоря. Принимаем встречно-параллельную схему соединения комплектов и раздельное управление комплектами. Выбираем трехфазную мостовую схему тиристорного преобразователя. Т.к. проектирование самого тиристорного преобразователя не входит в задачи курсового проекта, то выбираем стандартный преобразователь, входящий в состав комплектного тиристорного электропривода КТЭУ.

·             Номинальное напряжение UDN преобразователя выбирается так, чтобы оно соответствовало номинальному напряжению якоря двигателя (UDN должно быть больше номинального напряжения якоря двигателя на 5-15%).

·             Номинальный ток преобразователя IDN выбирается из ряда стандартных значений. Его значение должно быть равным или ближайшим большим по отношению к номинальному току якоря двигателя.

UяN=220 В, UDN=230 В, IDN=25 А.

Выберем способ связи тиристорного преобразователя с сетью. Питание силовых цепей в электроприводах КТЭУ с номинальными токами до 1000 А осуществляется от трехфазной сети переменного тока с линейным напряжением Uc=380 В через токоограничивающий реактор. Для связи тиристорного преобразователя с сетью применяем понижающий трансформатор.

Питание цепи возбуждения в электроприводе КТЭУ выполняется от однофазной сети переменного тока с напряжением 380 В через мостовой выпрямитель. Обмотки возбуждения двигателей соединяются параллельно.

Выбор силового трансформатора

Выбираем трансформатор типа ТСП - трехфазный двухобмоточный сухой с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения. Номинальный вторичный ток трансформатора I2N должен соответствовать номинальному току тиристорного преобразователя IdN=25 А. Эти токи для трехфазной мостовой схемы преобразователя связаны по формуле:

I2N=0,816IdN=0,81625=20,4 А

Выпишем данные выбранного трансформатора:

Тип трансформатора – ТСП -10/0,7-УХЛ4;

схема соединения первичных и вторичных обмоток – Y/D;

номинальная мощность ST=7,3 кВА;

номинальное линейное напряжение первичных обмоток U1N =380 В;

номинальное линейное напряжение вторичных обмоток U2n=205 В;

номинальный линейный ток вторичных обмоток I2N=20,5 А;

мощность потерь короткого замыкания Рк=320 Вт;

относительное напряжение короткого замыкания uк=4,7%.

Рассчитаем параметры трансформатора:

Коэффициент трансформации:

Номинальный линейный ток первичных обмоток:

Активное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора:

Активная составляющая напряжения короткого замыкания:

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:

Индуктивное сопротивление обмоток фазы трансформатора:

Индуктивность обмоток одной фазы трансформатора:

где Wс-угловая частота сети (при частоте питающей сети 50Гц Wс=314 рад/с).

Выбор сглаживающего реактора.

Сглаживающий реактор включается в цепь выпрямленного тока преобразователя с целью уменьшения переменной составляющей тока (пульсаций). Пульсации выпрямленного тока должны быть ограничены на уровне допустимого значения для выбранного двигателя. Максимально допустимый коэффициент пульсаций ki(ДОП) задается в числе данных двигателя и представляет собой отношение действующего значения переменной составляющей тока якоря к его номинальному значению. Для расчета индуктивности сглаживающего реактора определим требуемую индуктивность всей главной цепи системы «тиристорный преобразователь - двигатель» по условию ограничения пульсаций.

ЭДС преобразователя при yглe управления а = 0:

EdO=KEU2N=1,35205=276,75 В

где КE- коэффициент, зависящий от схемы преобразователя (для трехфазной мостовой схемы КE=1.35).

Минимальная эквивалентная индуктивность главной цепи по условию ограничения пульсаций выпрямленного тока:

где kU- коэффициент пульсаций напряжения (для трехфазной мостовой схемы ки=0,13);

р - пульсность преобразователя (для трехфазной мостовой схемы р=6),  

Расчетная индуктивность сглаживающего реактора:

Так как расчетная индуктивность оказалась отрицательной или равной нулю, то это означает, что сглаживающий реактор не требуется. В этом случае собственной индуктивности главной цепи достаточно для ограни­чения пульсаций тока.

Разработка принципиальной электрической схемы силовой части электропривода.

Принимаем комплектный тиристорный электропривод унифицированной серии КТЭУ мощностью до 2000 кВт:

КТЭУ-42/220-2321-УХЛ4.

Цифры типообразования имеют следующие значения:

42 - номинальный ток электропривода;

220 - номинальное напряжение электропривода;

2 - электропривод двухдвигательный;

3- режим работы: реверсивный с изменением полярности напряжения на якоре;

2 - исполнение ТП по способу связи с сетью: через трансформатор;

1 - основной регулируемый параметр: скорость, однозонное регулирование;

УХЛ4 - исполнение для районов с умеренным и холодным климатом.

Принципиальная электрическая схема силовой части электропривода составлена в соответствии с функциональными схемами электроприводов КТЭУ, выбранными способами соединения обмоток двигателя и связи преобразователя с сетью. На принципиальной схеме, в отличие от функциональной, подробно показаны схемы преобразователей.

На рис. 4 приведена схема реверсивного электропривода серии КТЭУ на ток до 200 А. Тиристорный преобразователь ТП, состоящий из двух встречно включенных мостов VSF, VSB, получает питание от сети через автоматический выключатель QF1 и трансформатор ТМ. На стороне постоянного тока защита осуществляется автоматическим выключателем QF2. Реле максимального тока КА1, КА2 воздействуют на отключение линейных контакторов КМ1 и КМ2, которые служат для частой коммутации якорной цепи. Динамическое торможение электродвигателей М1 и М2 осуществляется через контакторы KV1, KV2 и резисторы RV1 и RV2. Трансформатор Т1 и диодный мост V служат для питания обмоток возбуждения LM1 и LM2 двигателей M1 и M2. Напряжение управления для СИФУ возбудителя вырабатывается в системе управления электроприводом СУ. Сигналы о токах якорей двигателей и токах возбуждения, получаемые с шунтов RS1 - RS3, сигналы о напряжениях на якорях электродвигателей, снимаемых с потенциометров RP1 и RP2 поступают в СИФУ. В двухдвигательных электроприводах обмотки возбуждения двигателей соединяются параллельно.

Рис. 4.Силовая часть реверсивного электропривода серии КТЭУ на ток до 200 А

Преобразовательная часть электропривода состоит из силовых тиристоров, число и схема соединения которых определяются параметрами электропривода и примененных тиристоров, системы их охлаждения, защитных RС-цепей, системы гальванического разделения и преобразования уровня управляющих импульсов, СИФУ, системы защиты и сигнализации. К преобразовательной части относят также трансформатор, автоматические выключатели на стороне постоянного и переменного тока, сглаживающий реактор.

На рис. 5 показана функциональная схема преобразовательной части электропривода серии КТЭУ с номинальным током до 200 А. Узел фазосмещения AT формирует шесть последовательностей импульсов для выпрямительного моста VSF или для моста VSB, которые усиливаются усилителями A-F и А-В. Сдвиг импульсов относительно силового напря-жения определяется напряжением управления uу. Для синхронизации с питающей сетью на вход AT поступает опорное напряжение Uоп после фильтра Z. Выбор работающего моста осуществляется логическим перек-лючающим устройством АВ в зависимости от полярности напряжения переключения uп и абсолютного значения тока нагрузки |id|. В качестве датчика тока используются трансформаторы тока и выпрямитель V. Устройство АВ формирует логические сигналы выбора моста VSF или VSB, переключает полярность напряжения задания начального угла U0 и вырабатывает сигнал бестоковой паузы BF1=1, по которому снимаются импульсы с обоих выпрямительных мостов. Сигнал BF2, появляющийся одновременно с сигналом BF1, но исчезающий несколько позже, служит для отключения сигнала задания тока во время бестоковой паузы. По сигналу uср(срыв импульсов) импульсы снимаются с обоих выпрямительных мостов. Защита электропривода осуществляется узлом AF, который воспринимает перегрузки в цепи переменного тока |id| и в цепи постоянного тока id, а также сигнал "Авария", вырабатываемый в схеме управления электроприводом. Узел AF через узел ускоренного отключения AR отключает автоматический выключатель главной цепи QF, воздействуя на его независимый расцепитель R, снимает сигнал готовности в схеме управления электроприводом и сдвигает управляющие импульсы в инверторную область.

Система импульсно-фазового управления предназначена для преобразования выходного напряжения системы управления в последовательность подаваемых на тиристоры отпирающих импульсов, момент формирования которых смещен относительно моментов естественного отпирания тиристоров на угол а, зависящий от значения. В современных электроприводах СИФУ выполняют как синхронные многоканальные, т. е. в них выполняется отсчет угла, а от моментов естественного отпирания для каждого плеча моста (или для каждой пары противофазных плеч).

Системы импульсно-фазового управления ТП электроприводов серий КТЭУ имеют следующие особенности: косинусоидальное опорное напряжение, шестиканальное устройство фазосмещения, использование одного устройства фазосмещения для обоих выпрямительных мостов в реверсивных электроприводах, высокочастотное заполнение узких отпирающих импульсов, использование сигналов с трансформаторов переменного тока для работы логического переключающего устройства.

Как следует из функциональной схемы, приведенной на рис. 5., СИФУ состоит из узла формирования опорных напряжений, узла фазосмещения и переключающего устройства АВ.

Узел формирования опорных напряжений включает в себя трехфазный трансформатор с двумя группами вторичных обмоток, которые можно включать по схемам звезды или треугольника, и ячейку фильтра типа ЯФУ0176 с тремя каналами апериодических фильтров, обеспечивающих фазовый сдвиг на 60 (240 при учете инвертирования напряжения усилителями).

Расчет параметров математической модели силовой части электропривода.

Расчет параметров силовой части электропривода в абсолютных единицах.

Главную цепь системы «тиристорный преобразователь - двигатель» можно представить в виде схемы замещения (рис.6.). В главной цепи действуют ЭДС преобразователя Ed и ЭДС якоря двигателя ЕЯ. На схеме замещения показаны:

Rя,- активные сопротивления якорной цепи двигателя;

2RT - активные сопротивления двух фаз трансформатора;

Rg - фик­тивное сопротивление обусловленное коммутацией тиристоров;

LЯ - индуктивность якорной цепи двигателя;

2LT - индуктивность двух фаз трансформатора.

Направления тока и ЭДС соответствуют двигательному режиму электропривода (см. рис.6.).

Рис. 6 .Схема замещения главной цепи системы

Страницы: 1, 2, 3