122800 (Автоматизированный электропривод грузового лифта), страница 3

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=1,35 205=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 напряжения определяется напряжением управления uу. Для синхронизации с питающей сетью на вход AT поступает опорное напряжение Uоп после фильтра Z. Выбор работающего моста осуществляется логическим переключающим 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

От исходной схемы замещения переходим к эквивалентной схеме (рис.7.), где все индуктивности объединяются в одну эквивалентную индуктивность Lэ, а все активные сопротивления - в одно эквивалентное сопротивление RЭ.

Рис. 7. Эквивалентная схема замещения главной цепи

Определим параметры силовой части в абсолютных (т.е. физических) единицах.

Фиктивное сопротивление преобразователя, обусловленное коммутацией тиристоров:

Эквивалентное сопротивление главной цепи:

RЭ=RЯ+Rg+2RТ=0,65+0,03+2 0,25=1,18Ом

Эквивалентная индуктивность главной цепи:

LЭ=LЯ+2LТ=0,014+2 3,12 10-4=0.015Гн

Электромагнитная постоянная времени главной цепи:

Электромагнитная постоянная времени цепи якоря двигателя:

Коэффициент передачи преобразователя:

где Uy max - напряжение на входе системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя (напряжение управления), при котором угол управления равен нулю и ЭДС преобразователя в режиме непрерыв­ного тока максимальна. В проекте примем U y max=10 В.

Выбор базисных величин системы относительных единиц.

При рассмотрении модели силовой части электропривода как объекта управления параметры и переменные электропривода удобно перевести в систему относительных единиц. Переход к относительным единицам осуществляется по формуле

где Y - значение в абсолютных (физических) единицах; Y6 - базисное значение (также в абсолютных единицах); у — значение в относительных единицах.

Принимаем следующие основные базисные величины силовой части электропривода:

■базисное напряжение:

Uб=ЕЯN=192,76 В

• базисный ток:

Iб=IЯN=42 A

• базисную скорость:

• базисный момент:

Mб=МN=71,6 H*м

■базисный магнитный поток:

Фб=ФN=1,7 Вб

Базисный ток и базисное напряжение регулирующей части электропривода выбираются так, чтобы они были соизмеримы с реальными уровнями токов и напряжений в регулирующей части. Принимаем:

базисное напряжение системы регулирования: