ПЗ (1228677), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

3. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

3.1 Описание принципиальной схемы и процессов ее работы

За основу выпрямителя в выпускной работе выбираем трехфазный управляемый выпрямитель, выполненный по несимметричной схеме

Два плеча моста содержат управляемые вентили – тиристоры, а два других неуправляемые вентили – диоды. От этого выпрямителя питается двигатель постоянного тока паралельного возбуждения (ДПТ ПВ). Для уменьшения пульсации магнитного потока в ДПТ ПВ его обмотка возбуждения зашунтована резистором R_ш. В данной схеме управления выпрямителя реализуется фазовый способ регулирования напряжения за счет изменения момента отпирания тиристоров. Этим обеспечивается плавное регулирование напряжения в широком диапазоне (0 U_dн). Увеличивая угол α, можно задерживать момент начала прохождения тока через вентили и уменьшать, таким образом, среднее значение выпрямленного напряжения U_d. Диаграммы процессов работы приведены ниже (рис. 4.2).

Рисунок 3.1 Принципиальная схема электропривода постоянного тока с подчиненным регулированием напряжения двигателя

Рисунок 3.2. Временные диаграммы токов и напряжений мостового полууправляемого трехфазного выпрямителя и его системы управления.

При построении диаграмм принято, что выпрямленный ток I_d идеально сглажен и падение напряжения на открытых тиристорах и диодах, а так же на активных сопротивлениях, обмоток трансформатора равно нулю.

В первый полупериод питающего напряжения (см. рисунок 3.1) ток нагрузки I_d протекает через тиристор VS1 и диод VD2. В начале следующего полупериода происходит процесс коммутации тока и диода VD2 в диод VD1. Изменение полярности ЭДС вторичной обмотки е₂ приводит к запиранию диода VD2, и ток в обмотке i₂ равный току i_VD2, уменьшается до нуля. Одновременно с уменьшением i_VD2, происходит нарастание до величины I_d тока i_VD1, который протекает через диод VD1 и ранее открытый тиристор VS1 под действием ЭДС самоиндукции, возникающей в цепи нагрузки.

Трансформатор Т выполняет несколько функций. Прежде всего, он необходим для согласования величин номинальных напряжений преобразователя и двигателя. В этом случае максимальное напряжение на якоре двигателя может быть достигнуто при минимальном угле управления вентилей тиристорного преобразователя и, следовательно, при максимальном коэффициенте мощности электропривода. Далее, благодаря индуктивности рассеяния в фазных цепях трансформатора ограничивается скорость нарастания тока через вентили, которая в аварийных режимах (например, при коротких замыканиях в преобразователе) может превысить допустимую величину и, кроме как параметрическим путем, ограничена быть не может. Величина индуктивности рассеяния, как известно, характеризуется напряжением короткого замыкания трансформатора. Наконец, в электроприводах средней и большой мощности питание преобразователя осуществляется чаще от сети 6 или 10 кВ. Наличие трансформатора потенциально разделяет высоковольтные цепи питания и якорные цепи двигателя, повышая уровень безопасности схемы.

Дроссель L предназначен для сглаживания пульсаций тока якоря двигателя и улучшения тем самым условий его коммутации. Снижение пульсаций тока якоря благоприятно также сказывается на уровне вибраций и шума в машине и ее нагреве.

Система управления электропривода выполнена по подчиненному принципу и содержит два контура регулирования: внутренний контур регулирования тока якоря КРТ и внешний контур регулирования скорости двигателя КРС.

Внутренний контур регулирования выполнен с отрицательной обратной связью по току якоря двигателя. Измерение тока производится с помощью шунта RS и датчика тока ДТ UA. Настройку контура регулирования тока якоря осуществляют АА - регулятором тока РТ. При этом один регулятор воздействует сразу на напряжение обеих групп вентильного преобразователя. В большинстве промышленных схем РТ выполняется пропорционально-интегральным. Наличие интегрального канала позволяет получить вертикальный наклон механической характеристики при работе привода на упор.

Пропорциональный канал дает возможность увеличить быстродействие контура регулирования тока. А это, во-первых, облегчает условия настройки последующего контура регулирования скорости и, во-вторых, при резких перегрузках привода исключает в переходных режимах выбросы тока якоря сверх допустимых значений.

Наружный контур регулирования скорости настраивается с помощью AR - регулятора скорости PC. Скорость вращения двигателя измеряется тахогенератором BR и датчиком скорости ДС UV, подключенным через потенциометр RP к якорю тахогенератора. Если привод не требует высокой точности поддержания установившейся скорости вращения, то регулятор PC выполняется пропорциональным. Если необходимо поддерживать установившуюся скорость с высокой точностью, - ставится ПИ-регулятор PC.

Статическая характеристика PC выполняется с зоной насыщения. Для этого в цепь обратной связи регулятора PC включают блок ограничения БО А1. Наличие зоны насыщения в регуляторе PC позволяет ограничить максимально допустимое значение тока якоря. Уставку блока ограничения БО выполняют регулируемой, что удобно и безопасно при настройке электропривода.

Задатчик интенсивности ЗИ AJ служит для плавного изменения уставки на входе PC при разгоне и замедлении привода. Уровень установившейся скорости вращения двигателя соответствует величине сигнала U_BX [4].

3.2 Расчет процессов коммутации трехфазного выпрямителя

Процесс уменьшения тока во вторичной обмотке трансформатора не может происходить скачкообразно, так как трансформатор и питающая сеть обладают индуктивностью L_a. Возникающая в обмотке e₂ ЭДС самоиндукции e_L задерживает процесс спадания тока на угол коммутации γ_р, величину которого можно определить из условия, что в интервале коммутации u₂ = e_L + e₂ = 0. Равенство нулю напряжения на вторичной обмотке e₂ связано с тем, что в этом интервале открыты диоды VD1 и VD2, в результате чего оба конца вторичной обмотки имеют равные потенциалы.

где - эффективное фазное напряжение вторичной обмотки.

Ток короткого замыкания, А

Примем

где Х – сопротивление трансформатора.

Решение этого уравнения с учетом того, что при дает

Учитывая, что индуктивное сопротивление трансформатора

выражение (4.3) примет вид

где – действующее значение выпрямленного тока;

- номинальное значение выпрямленного тока, ;

- относительное значение напряжения КЗ,

Для расчета принимаем , α = α_р = 0,624 рад.

Определяем угол сетевой коммутации γ₁, рад.

Определяем угол регулируемой коммутации , рад.

Среднее значение выпрямленного напряжения регулируется путем изменения угла управления .

Определяем среднее значение выпрямленного напряжения , В.

Эффективное фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора , В

Принимаем при .

Определяем амплитудное значение эффективного фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора , В.

Определяем эффективное линейное напряжение вторичной обмотки, В.

3.3 Расчет основных параметров трехфазного выпрямителя

Определяем коэффициент трансформации трансформатора

где - ЭДС первичной обмотки трансформатора.

Принимаем, что ЭДС первичной обмотки трансформатора равна напряжению питания U₁ = 380 В.

Определяем токи первичной и вторичной обмоток трансформатора в номинальном режиме.

Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора I₂ определяется приближенно, с пренебрежением и . При таком допущении форму тока можно считать прямоугольной, причем в интервале от 0 до α ток равен нулю, а в интервале от α до π ток равен I_d. Токи обмоток рассчитываем для значения угла регулирования α = γ₁.

Определяем действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора I₂, А

Определяем действующее значение тока первичной обмотки трансформатора I₁, А

Определяем типовую мощность трансформатора в номинальном режиме, ВА

3.4 Расчет токов, протекающих через вентили во время коммутации

Определяем токи во время регулируемой коммутации γ₂, протекающие через вентили VS1 и VS5, для расчетного значения угла регулирования α_р.

Определяем ток во время регулируемой коммутации γ₂, протекающий через вентиль VS1, А

Определяем ток во время регулируемой коммутации γ₂, протекающий через вентиль VS5, А

Характеристики

Список файлов ВКР