125693 (Експлуатація електроприводу крана), страница 2

nmax=2*nн=2*800=1600об/хв

nэквд- ККД привода , при числі включень Nв=0 визначаємо по малюнку 6.6[1] nэквд=0.94

Номінальна потужність привода по тепловому режимі

Коефіцієнти , що входять у вираження для Рит визначаються із графіків і таблиць [1]

εр=.4, Кз=1, Кєкв=0.78 (табл6.4), К0=1 (рис6.12) εн=номінальна тривалість включення εн=0.4, Кр=0.9 ( по6.42), ηэкв=0.9 (рис6.5), К=1.25д[1], Кн=1 (по6.41)

Оскільки співвідношення Рн≥Рр выполяется , те двигун обраний правильно

Перевіримо двигун за умовами зчеплення . с цією метою визначимо забезпечуване їм прискорення з (6.54)[1]

Де Кн =0.65,Yn=2.8-8- відповідно коефіцієнта використання двигуна по пусковому моменті й кратність відносини максимального пускового моменту до номінального моменту двигуна , вибираємо по табл.(6.2) [1]

jпост=j 2-1.2Iов

Jпост=2.74-1.2*0.425=2.23 кгм2

А=2.74/2.23=1.23

Ці прискорення менше припустимого рівного

Де а- середнє прискорення, вибирается по табл 1.4 [1] а=0.3

м/с2

У такий спосіб двигун задовольняє також умовам

Визначаємо основні параметри електропривода

5. Вибір основних елементів і розрахунок параметрів силового ланцюга електропривода

По каталозі [1] для живлення якірного ланцюга й ланцюга обмотки збудження електродвигуна вибираємо реверсивний тиристорний перетворювач АТРК-100/230 . Номінальне випрямлена напруга U_нв=230в.,номінальний выпрямлений струм I_нв=100A, номінальне випрямлена напруга порушення U_вн=230в, номінальний выпрямлений струм обмотки збудження I_вн=25А

Тиристорний перетворювач одержує живлення від силового трансформатора ТСЗР40/0.5 технічні дані U_нсо=380в, U_во=200в, I_нсо=48.6А, I_во=92А, U_кз=8%

Визначаємо основні параметри електропривода. Сумарний активний опір ланцюга електропривода

R₂=R_яц+R_эпр+2R_тр (5.1)Де R_яц опір якірного ланцюга двигуна

R_яц=а_т(R_я+R_дв+R_k) (5.2)

Де а_т-температурний коэфіциент враховуючої зміни опору при нагріванні для класу ізоляції Н значення а_т=1.36

R_я R_дв R_к – активний опір обмотки якоря, додаткових полюсів і

Компенсаційної обмотки спільно.

Згідно з паспортними даними електродвигуна д21

R_я+R_дп=0.28Ом, R_ко=0

R_яц=1.36*0.28=1.38Ом

R_тр – наведене до ланцюга випрямного струму активний опір обмотки трансформатора .

Де м число фаз перетворювача для трифазної мостової схеми m=6.

Uk- напруга короткого замикання трансформатора :

Еdmax-Максимальна величина випрямленій ЭРС ( при куті керування а=0)

Rэпр- еквівалентний опір перетворювача

Сумарний опір якірного ланцюга

Сумарна індуктивність силової мережі

Де -індуктивність якірного ланцюга двигуна

Де У- коефіцієнт ,рівний 0.6,для нормованих двигунів .

Р- число пар полюсів

-номінальна частота обертання

- наведена до ланцюга випрямленого струму індуктивності трансформатора

частота живильної мережі :

Сумарна індуктивність силового ланцюга :

Електромагнітна постійна часу якірного ланцюга двигуна

Електромагнітна постійна часу головного ланцюга:

)

Постійна ЭРС двигуна

Де К- конструктивного постійна двигуна

номінальний магнітний потік на полюс

Електромагнітна постійна часу електропривода

Коефіцієнти підсилення тиристорного перетворювача визначаємо для синусоїдальної напруги порівняння й амплітудного значення напруги порівняння рівного

Коефіцієнт підсилення двигуна

6. Розрахунок системи підлеглого регулювання

6.1 Вибір структури системи

Відповідно до рекомендацій [1] для регулювання частоти обертання привода застосовуємо двох контурну однократно-інтегруючу систему автоматичного регулювання із внутрішнім контуром струму й зовнішнім контуром , замкнутим по ЭРС двигуна . Для компенсації без струмової паузи , викликаної перемиканням контакторів реверса , у систему введемо підлеглий контур регулювання напруги тиристорного перетворювача .

6.2 оптимізація контуру струму

Контур струму оптимізуємо за модульним критерієм . Для цього в контурі регулювання напруги тиристорного перетворювача

Використовуємо п-регулятор , а в контурі пі-регулятор. Спрощена принципова схема контуру струму показана на мал.6.1 на рис 6.2 показана алгоритмічна схема розглянутого контуру на схемі прийняті наступні позначення :

ТП- тиристорний перетворювач

ДТ, ДН- датчик струму , датчик напруги відповідно. R_д- дільник напруги. W_pm(P),W_pt(P) – перехідні функції регуляторів напруги й токи відповідно. Критичний коефіцієнт підсилення контуру напруги

(6.1)

Де Т₁=2Т_мт: Т_мт- сума малих (некомпенсуємих) постійних часу контуру струму .

(6.2)

- постійна часу датчика струму з фільтром на вході .

- постійна часу фільтра на вході системи імпульсно-фазового керування тиристорного перетворювача .

- середньостатистичне запізнювання тиристорного перетворювача .

При розрахунку систем регулювання величиною Задаються в межах 4-10мс. Приймаємо = 0.005с

кругова частота живильної мережі 0 =2πʄ

=

=83

Відповідно до рекомендацій [3] приймаємо Кн=50. Коефіцієнт дільника напруги якоря двигуна визначається з умови одержання сигналу 24У на

вході датчика напруги при мінімальній напрузі двигуна

Мал. 6.2 Алгоритмічна схема контуру струму .

Коефіцієнт підсилення контуру напруги.

(6.4)

Звідси коефіцієнт підсилення регулятора напруги дорівнює

Приймаємо Rзн=2 кому, тоді Rзк=31*2=62кому

Постійні часу фільтра в ланцюзі зворотного зв'язка контуру напруги Тфн=Та=0.036с.

Зі співвідношення

Визначаємо параметри фільтра. Приймаємо Сфн-1мкф,тоді Rф.н=144кому. Передатна функція замкнутого контуру напруги

Алгоритмічна схема з урахуванням контуру струму показана на рис 6.3

Для вираження синтезу послідовного коригувального пристрою контуру струму перетворимо алгоритмічну схему 6.3 у схему з одиничним зворотним зв'язком 6.4

ланка, Що Форсує (1+Тдтр) у блоці , що складається на вході замкнутого контуру струму ,відповідно до загальноприйнятої методики на враховується й тому на схемі не показана . для оптимізації контуру струму за модульним критерієм використовуємо Пі-регулятор з передатною функцією

(6.8)

Визначаємо параметри регулятора

Приймаємо Сост=1 мкф ,тоді

Rост=

Опір резистора Rзт визначаємо з умови

Де Кт-Коефіцієнт підсилення ланцюга зворотного зв'язка по струму:

Кт=Кш*Кд.т. Кш-Коефіцієнт підсилення шунта :

Uнш-Номінальна напруга шунта Uнш =75мВ

Imax-Максимальний струм робочого навантаження приймаємо

Imax =21н=2*57=114А

Кш =0.075/114=0.658* 10-3В/А

Кдт-Коефіцієнт підсилення датчика струму

Значення Кдт- визначається зі співвідношення

Приймаємо як датчик струму операційний підсилювач із коефіцієнтом підсилення Кдт=240

Кт=0.658* 10-3*240=0.1625

Опір резистора Rзт:

6.3 Оптимізація контуру

В електроприводах кранових механізмів вимоги до підтримування швидкості відносно не високі ,тому використовується система регулювання зі зворотним зв'язком по ЭДС. Підсумовування сигналів , пропорційні напруги двигуна й сигналу струмової компенсації виконуємо безпосередньо на вході регулятора ЭДС і тим самим спрощуємо схему . Гальванічний поділ системи керування й силової частини виробляється за допомогою датчика напруги. Для струму ,для струму встановленого в контурі струму . На рис 6.5 показана принципова схема системи ,а на мал.6.6 контур струму ,активізованої за модульним критерієм , представлений передатною функцією.

Передатний коефіцієнт ланцюга струмової компенсації вибирається в такий спосіб

У цьому випадку сума сигналів на вході регулятора ЭДС дорівнює

При виконанні зазначених умов схема 6.6 може бути перетворена в схему , показану на мал. 6.7. На вході включене операційна ланка , аналогічна ланці в ланцюзі зворотного зв'язка для усунення перерегулювання струму при зміні впливу, що задає .

Тому що вимоги підтримки швидкості в проектованій системі не є твердими , то контур ЭДС оптимізований за модульним критерієм перетворимо схему 6.7 у схему з одиничним зворотним зв'язком 6.8.вибираємо П-Регулятор контуру ЭДС із передатною функцією

Передатна функція замкнутого контуру ЭДС дорівнює

З обліком того, що Ед(Р)=1/Кд*W(Р), те передатна функція системи по швидкості має вигляд :

Де Тиэ=2Тмт+Та- мала не компенсуєма постійна часу контуру ЭРС

Тиэ =2*0.05+0.036=0.046