Электрические машины и электрический привод

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Методическое пособие к курсовому проекту

на тему: «Расчёт и выбор силовой части автоматизированного электропривода постоянного и переменного тока»

для студентов направления подготовки

15.03.04 – Автоматизация технологических процессов и производств,

профиль 01 - Автоматизация технологических процессов и производств (горно-металлургическое производство)

(все формы обучения)

Г. Старый Оскол

2016 г.

Список сокращений

АДК – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;

АЭП – автоматизированный электрический привод;

ДПТ НВ – двигатель постоянного тока с независимым возбуждением;

ПЧ-АДК – система АЭП «преобразователь частоты – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»;

ТП – тиристорный преобразователь;

ТП-Д – система АЭП «тиристорный преобразователь – двигатель»;

ШИМ – широтно-импульсная модуляция

 

Аннотация

Методическое пособие по курсовому проектированию на тему «Расчёт и выбор силовой части электропривода постоянного и переменного тока» предназначено для обучающихся по направлению15.03.04 – Автоматизация технологических процессов и производств, профиль 01 - Автоматизация технологических процессов и производств (горно-металлургическое производство) всех форм обучения.

Содержание

 

Введение

Темой данного курсового проекта является выбор силовой части автоматизированного электропривода как постоянного, так и переменного тока.

Задачей курсового проектирования является закрепление теоретического материала по курсу «Электрические машины и электрический привод».

Во время проектирования обучающемуся необходимо будет компетентно работать с технической литературой, использовать типовые расчеты и проработки принципов работы электрических двигателей постоянного и переменного тока и требованиям к электроприводам, создаваемых на их основе.

До начала проектирования необходимо твердо усвоить теоретический материал лекционных курсов «Промышленная электроника», «Силовая электроника» и «Электрические машины».

На защите курсового проекта студент обязан технически грамотно и достаточно убедительно изложить содержание проекта и быть готовым ответить на любые вопросы, связанные с обоснованием методов расчета и выбора отдельных элементов силовой части электропривода как постоянного, так и переменного тока.

В результате выполнения курсовой работы у обучающегося должны быть сформированы следующие компетентности:

· способность к коммуникации в устной и письменной формах на русском и иностранном языках для решения задач межличностного и межкультурного взаимодействия (код компетентности 0К-3),

· способность использовать современные информационные технологии, технику, прикладные программные средства при решении задач профессиональной деятельности (код компетентности ОПК-2);

· способность участвовать в разработке и практическом освоении средств, систем управления производством продукции, ее жизненным циклом и качеством, в подготовке планов освоения новой техники, в обобщении и систематизации результатов работы (код компетентности ПК-17);

· способность аккумулировать научно-техническую информацию, отечественный и зарубежный опыт в области автоматизации технологических процессов и производств, автоматизированного управления жизненным циклом продукции, компьютерных систем управления ее качеством (код компетентности ПК-18);

· способность проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой и анализом их результатов, составлять описания выполненных исследований и подготавливать данные для разработки научных обзоров и публикаций (код компетентности ПК-20).

Оценка, полученная студентом в результате защиты курсового проекта, зависит от полноты сформированности вышеперечисленных компетентностей, регламентируемых ФГОС 3+ направления 15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств», профиля 01 «Автоматизация технологических процессов и производств (горно-металлургическое производство)».

- Оценка «отлично» выставляется при условии полностью сформированных всех пяти компетентностей;

- оценка «хорошо» - при условии полностью сформированных не менее трёх компетентностей и частично сформированных не менее двух компетентностей;

- оценка «удовлетворительно» - при условии частично сформированных всех пяти компетентностей.

Конечной целью курсового проектирования является разработка силовой части автоматизированного электропривода переменного тока по системе «преобразователь частоты – асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (ПЧ-АДК)» и силовой части автоматизированного электропривода постоянного тока «тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока с независимым возбуждением (ТП-Д)».

При этом разработка должна вестись с обоснованием выбора электрических машин и преобразователей и с обоснованием выбора способа управления, обеспечивающего поддержание постоянной частоты вращения вала двигателя (указанной в задании) при различных (заданных) моментах.

Основными задачами курсового проекта являются:

– ознакомление студента с современной практикой проектирования электроприводов,

- научить грамотно производить выбор силовой части автоматизированного электропривода с ДПТ НВ и АДК по системе, соответственно, ТП-Д и ПЧ-АД;

- закрепить навыки расчета и построения естественных и искусственных характеристик электродвигателей в различных зонах регулирования и при различных режимах работы;

- закрепить теоретические знания устройства частотных и тиристорных преобразователей;

- научить студента применять полученные знания при решении реальной задачи, так как грамотный выбор силовой части электропривода является ключевым условием успешной работы производственных механизмов.

Таким образом, многофункциональной задачей данного курсового проектирования является развитие навыков решения инженерных задач в области электропривода, обращения со стандартами и справочными материалами при выборе силовой части электропривода, формирование приведенных в аннотации компетентностей.

Курсовой проект должен состоять из двух основных разделов:

- расчёт и выбор силовой части автоматизированного электропривода (АЭП) двигателя постоянного тока независимого возбуждения с тиристорным преобразователем (система ТП-ДП);

- расчёт и выбор силовой части автоматизированного электропривода (АЭП) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с частотным преобразователем (система ПЧ-АДК).

Первый раздел включает в себя:

- схему регулирования ТП-Д и её описание;

- выбор двигателя постоянного тока,

- выбор способа соединения обмотки якоря с обмоткой возбуждения с обязательным приведением схемы соединения ОЯ с ОВ;

- построение естественной характеристики ДПТ,

- построение искусственных характеристик с предварительным определением зон регулирования и способов регулирования;

- обоснованный выбор тиристорного преобразователя с обязательным приведением принципиальной или структурной схемы преобразователя;

- обоснованный выбор тахогенератора.

Второй раздел состоит из следующих подразделов:

- схема регулирования ПЧ-АД и её описание;

- выбор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором;

- построение его естественной характеристики,

- построение искусственных характеристик с предварительным определением зон регулирования и способов регулирования;

- выбор частотного преобразователя и системы управления с обязательным приведением структурной схемы преобразователя;

- обоснованный выбор комплектного асинхронного привода с построением искусственных характеристик с предварительным определением зон регулирования и способов регулирования;

Исходные данные для выполнения проекта указаны в приложении 1, приложении 2 и приложении 3. Они выбираются в соответствии с номером варианта, предложенного руководителем проекта, и оформляются в бланке выдачи задания на курсовой проект (см. приложение 4).

Началом курсового проекта считается «Введение», в котором необходимо раскрыть понятие современного электропривода, кратко описать современные тенденции его развития и обосновать актуальность темы данного курсового проекта.

Логичным завершением проекта является «Заключение», в котором необходимо сделать вывод о результатах курсового проекта.

Обязательными составляющими пояснительной записки курсового проекта являются: титульный лист (см. приложение 5); задание на курсовой проект (см. приложение 4); отзыв руководителя (см. приложение 6); перечень сокращений, использованных в проекте; содержание; список источников информации.

Титульный лист, задание, отзыв, перечень сокращений и содержание не нумеруются, но включаются в общее количество листов проекта, и помещаются перед введением, с которого и начинается нумерация страниц.

Список источников информации помещается после заключения и тоже нумеруется.

Если есть приложения к курсовому проекту, то их размещают после списка источников информации, нумеруют, но в общий список листов проекта не включают.

Схема регулирования ТП-Д

 

Рис. 1.1. Функциональная схема двухконтурного подчинённого регулирования по системе ТП-Д

Описать приведённую выше функциональную схему регулирования ТП-Д (см. рис.1.1).

Указать, как реализован данный АЭП с ДПТ НВ, и кратко охарактеризовать каждый элемент контура.

Определить, как происходит регулирование скорости двигателя (позонно).

Выбор ДПТ НВ

По заданным значениям моментов и времени (приложение 1) и с учетом изменения нагрузки, показанной на диаграмме (приложение 3) построить временную диаграмму моментов для заданного механизма. Определить, какие моменты на данной диаграмме являются неизменяющимися за соответствующие промежутки времени, а какие меняют свое значение. Для внесения заданных элементов в курсовой проект создать таблицу и рисунок, используя данные приложений 1 и 3.

Определить продолжительность включения по формуле 1.1 и по результату указать режим работы.

ПВ= ; (1.1)

Определить эквивалентный момент по формуле 1.2.

М_экв= Н*м; (1.2)

где M_i - момент в определенный промежуток времени, ;

t_i - продолжительность данного промежутка времени, сек.;

Σt_раб - суммарное время работы двигателя, сек.;

Σt_nауз - суммарное время пауз в работе, сек.

- коэффициент, учитывающий продолжительность включения двигателя.

Коэффициент нужно выбрать из таблицы 1.1.

Таблица 1.1

ПВ
	0,2	0,4	0,6	0,8

 

Найти необходимую эквивалентную мощность в Вт, исходя из значений эквивалентного момента и заданной скорости вращения якоря n_зад, по формуле 1.3.

(1.3)

Искомую номинальную мощность двигателя в кВТ принять, с учётом коэффициентов запаса, равной (формула 1.4):

P_ном=(1,1 - 1,3)∙P_Э (1.4)

Определить способ соединения ОЯ и ОВ и отобразить его графически.

По справочнику выбрать электродвигатель постоянного тока и обозначить его основные технические характеристики (тип, номинальную мощность P_H, кВт, номинальную скорость вращения n_ном, об/мин, максимальную скорость вращения n_max, об/мин; сопротивление обмотки якоря R_a, A и обмотки возбуждения R_в, А; номинальный ток двигателя I_ном, А; напряжение U,В, КПД, %,). Ссылка на справочник обязательна.

Охарактеризовать выбранный тип электродвигателя.

После выбора двигателя и определения всех его номинальных данных построить естественную механическую характеристику выбранного двигателя (прямая 1 на рис.1.2). Так как она прямолинейна, то для её построения достаточно найти две точки с координатами {М_ном; n_ном} и {М_min; n_max}, используя формулы 1.5 – 1.8.

(1.5)

(1.6)

(1.7)

(1.8)

Рис.1.2 Естественная и искусственные механические характеристики ДПТ

Для определения требуемой зонности регулирования, необходимо провести прямую, соответствующую заданной скорости вращения вала двигателя (прямая 4 на рис.1.2), и отметить на ней заданные в условии моменты.

В первой зоне регулирования, характеристики, при изменении напряжения на якоре, сохраняют свою жесткость, следовательно, для построения искусственных характеристик в этом случае достаточно через требуемые точки провести прямые, параллельные естественной (прямые 2а и 2б на рис. 1.2).

Во второй зоне регулирование осуществляется за счет ослабления магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения. Характеристики прямолинейны, но не параллельны естественной характеристике.

Для построения искусственной характеристики во второй зоне (прямая 3 на рис.1.2), учитывая, что при таком способе регулирования P=const, вначале нужно определить его значение по формуле 1.9, используя соответствующие координаты.

(1.9)

Затем, задавая произвольное, но близкое к нулю, значение момента, найти еще одну точку с координатами { }, рассчитав значение скорости по формуле 1.10.

(1.10)

Выбор тахогенератора

Кратко сформулировать назначение, принцип действия, области применения тахогенераторов.

Выбор из каталогов соответствующего двигателю тахогенератора осуществлять таким образом, чтобы при максимальной скорости вращения якоря двигателя, у тахогенератора оставался запас по механической прочности (скорости вращения).

Аргументировать свой выбор, отобразить внешний вид выбранного тахогенератора, указать его основные технические характеристики.

 

 

Короткозамкнутым ротором

Схема регулирования ПЧ-АД

Рис. 2.1 Функциональная схема регулирования по системе ПЧ-АДК

Указать, как реализован данный АЭП с АДК. Описать приведённую выше функциональную схему регулирования скорости электродвигателя. Кратко охарактеризовать каждый функциональный блок данной схемы.

Примеры выполнения курсового проекта

Пример №1

Введение

Современный автоматизированный электропривод — это совокупность множества электромашин, аппаратов и систем управления ими. Он является основным потребителем электрической энергии (до 60 %) и главным источником механической энергии в промышленности.

В настоящее время автоматизированный электропривод является основ­ным видом привода стационарных машин и механизмов.

В качестве двигателей используются электрические машины постоянного и переменного тока различных типов. Для управления двигателями используются специализированные частотные и тиристорные преобразователи. Современный электропривод, как правило, автома­тизирован. Автоматическая система управления элект­роприводом позволяет наиболее рационально построить технологический процесс, повысить производительность труда, улучшить качество продукции и снизить ее се­бестоимость.

Тема данной курсовой работы: «Расчет и выбор силовой части автоматизированного привода» актуальна, так как определяющим фактором работы автоматизированного электропривода является правильно выбранная силовая часть.

В рамках курсовой работы будут рассмотрены такие аспекты, как расчёт и выбор двигателей постоянного и переменного тока, расчёт и выбор преобразователей постоянного и переменного тока, выбор комплектного асинхронного привода. Будут рассмотрены двигатели и преобразователи российского и зарубежного производства.

 

 

АЭП с ДПТ НВ

Схема регулирования ТП-Д

Данный АЭП с ДПТ НВ реализован по системе ТП-Д с двух зонным регулированием.

Рис.1.1 Двухконтурная схема регулирования

 

Рис. 3.1. Функциональная схема двухконтурного подчинённого регулирования по системе ТП-Д

В данную схему входят: SA – программируемый логический контроллер или ПК с соответствующим ПО, т.е. электронное устройство, которое задаёт требуемую технологическим процессом скорость вращения вала двигателя. Сигнал с него одновременно поступает и в основной контур, и во вспомогательный контур.

В основной контур входят: BR – тахогенератор, который измеряет фактическую скорость вращения вала прямым измерением; PC - реле скорости; РТ – реле тока; СИФУ1 – система импульсно-фазового управления, в которой окончательно формируется управляющий сигнал; UZ1 – реверсивный тиристорный преобразователь; UA1 – измеряющее разделительное устройство, с помощью которого косвенным методом (по напряжению и току) измеряется фактическая скорость вращения вала; UE – определение напряжения на обмотке якоря.

Во вспомогательный контур входят: РТВ – реле тока обмотки возбуждения; СИФУ2 - система импульсно-фазового управления, в которой окончательно формируется управляющий сигнал; UZ2 – неревесивный тиристорный преобразователь, UA2 - измеряющее разделительное устройство.

Обозначенные на схеме элементы под номерами 1, 2, 3, 4 – сравнивающие устройства.

Основной контур обеспечивает регулирование скорости вращения вала двигателя в первой зоне изменением напряжения на зажимах якоря.

Вспомогательный контур является подчинённым и осуществляет регулирование во второй зоне за счет уменьшения (ослабления) магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения.

3.1. 3 Выбор ДПТ НВ

Исходные данные представлены в таблице 3.1 [1].

Таблица 3.1

Вариант	Заданная диаграмма	М1,	М2,	М3,	М4	t 1	t 2,	t 3,	t 4,	n,	Величина напряжения,
Н*м	Н*м	Н*м	Н*м	с	с	с	с	об/мин	В
4.	рис.3.2

Рис.3.2 Заданная диаграмма моментов

Для выбора двигателя производим построение временной диаграммы моментов (рис.3.3) с учётом изменений или постоянства моментов в определённые промежутки времени.

Рис. 3.3 Временная диаграмма моментов для заданного АЭП с ДПТ НВ

Затем определяем продолжительность включения

ПВ= (3.1)

ПВ=

Определяем эквивалентный момент по формуле 3.2. Коэффициент , учитывающий продолжительность включения двигателя, выбирается из таблицы 3.2:

Таблица 3.2

ПВ
	0,2	0,4	0,6	0,8

 

М_э= Н*м (3.2)

М_э= Н*м

Находим необходимую эквивалентную мощность, исходя из эквивалентного момента и заданной скорости вращения якоря

(3.3)

Так как согласно варианта n= 1070 об/мин, тогда по формуле 3.3

Искомая номинальная мощность двигателя принята равной (формула 3.4)

P_ном=(1,1-1,3)*P_Э (3.4)

Р_ном=(1,1-1,3) * 26.625кВт=(29.2875-34.6125) кВт.

Способ соединения ОЯ и ОВ – независимый, так как в промышленных АЭП для двухзонного регулирования применяются двигатели постоянного тока с независимым возбуждением.

 

Рис. 3.4 Схема соединений ОЯ с ОВ в ДПТНВ

По справочным данным (ссылка на источник информации обязательна) выбран электродвигатель постоянного тока 4ПН225S.

· Номинальная мощность: P_ном=32 кВт

· Номинальное напряжение: U=220В

· Номинальная частота вращения n_ном=1060 об/мин,

· Максимальная частота вращения двигателя n_max=2500 об/мин

· Номинальный ток: I_ном=164 А

· КПД=85%

Электрические машины постоянного тока серии 4П с высотой оси вращения 200–280мм предназначены для комплектации электроприводов постоянного тока общепромышленного назначения (бумагоделательных, красильно-отделочных и подъемно- транспортных машин, полимерного оборудования, а также буровых станков и вспомогательных агрегатов экскаваторов).

Режим работы электродвигателей продолжительный S1 по ГОСТ 183. Электродвигатели допускают работу в режимах S2-S8 по ГОСТ183 при условии, что среднеквадратичный ток за цикл не превышает номинальное значение.

Возбуждение электродвигателей независимое 110, 220 В. Степень защиты электрических машин — IP23 по ГОСТ17494, электродвигатели типа 4ППМ, 4ПОМ и 4ПБМ имеют степень защиты IP44, вводное устройство всех типов машин —IP44.

Способ охлаждения электродвигателей IC01, IC06, IC0041, IC0141, IC17, IC37 по ГОСТ20459.

Механические воздействия по группе М8 ГОСТ17516 - 190Е. Электродвигатели выпускаются в конструктивном исполнении IMB3, IMV5, IMV6, IMВ35, IMV1, IMV2, IM1002, IM1012, IM1032, IM2002, IM2012, IM2032 по ГОСТ2479.

Структура условного обозначения:

4П — обозначение серии машины;

Х — обозначение машины в зависимости от исполнения по степени защиты и способа охлаждения: Ф — защищенное P23 с независимой вентиляцией от постороннего вентилятора IC06; Н — защищенное IP23 с самовентиляцией IC01; П — закрытое IP44 (защищенное IP23) продуваемое от постороннего вентилятора IC37 (IC17); Б — закрытое IP44 с естественной вентиляцией IC0041; О — обдуваемое ICO141.

М — модификация серии 4П;

ХX — электрическая модификация: Г — генератор; 2В — возбудитель; отсутствие знака — двигатель.

ХХХ — высота оси вращения в мм;

Х — условная длина сердечника якоря: S — первая длина; М — вторая длина; L — третья длина; Х — повышенная точность; отсутствие знака — нормальная точность;

Г — наличие тахогенератора;

Х — температурная защита;

УХЛ4 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ15150.

Электрические машины закрытого и обдуваемого исполнений изготавливаются по отдельным заказам с параметрами, согласованными заказчиком с изготовителем.

Условия эксплуатации машин серии 4П: высота над уровнем моря — до 1000 м, температура окружающего воздуха — от 5 до 40 °С, относительная влажность воздуха до 80% при температуре 25 °С и при более низких температурах без конденсации влаги. Окружающая среда — невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию. Воздействие механических факторов внешней среды — по группе Ml ГОСТ 17516-72.

С помощью формул 3.5 – 3.9 построена естественная механическая характеристика (прямая 1, на рис. 3.5).

(3.5)

(3.6)

(3.7)

(3.8)

(3.9)

Для определения требуемой зонности регулирования, проведена прямая, соответствующая заданной скорости вращения вала двигателя (прямая 2, на рис 3.5), на которой отмечены заданные в условии моменты. В данном случае мы имеем двух зонное регулирование.

ω, рад/с

Рис. 3.5 Естественная и искусственные механические характеристики

Принимаем, что в первой зоне скорость вращения вала двигателя регулируется изменением напряжения на зажимах якоря.

В первой зоне регулирования характеристики, при регулировании скорости вращения вала двигателя изменением напряжения на якоре, сохраняют свою жесткость, следовательно, для построения искусственных характеристик в этом случае достаточно через требуемую точку провести прямые, параллельные прямой естественной характеристики (прямые 3 и 4, на рис.3.5).

Принимаем, что во второй зоне регулирование осуществляется за счет ослабления магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения. Характеристики в этом случае прямолинейны, но не параллельны естественной характеристике. Регулируется скорость уменьшением магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения.

При построении искусственной характеристики во второй зоне (прямая 5, на рис.3.5), учитывая, что при таком способе регулирования P = const для данной характеристики, определено его значение по формуле 3.10.

(3.10)

Затем взято произвольное, но близкое к нулю, значение момента, и найдена еще одна точка с координатами { }.

(3.11)

Аналогично были произведены расчёты для прямой 6:

(3.12)

(3.13)

3.1. 3 Выбор тиристорного преобразователя

Тиристорный преобразователь предназначен для преобразования трехфазного переменного напряжения в постоянное, и регулирования его действующего значения на активной, активно-индуктивной и активно-ёмкостной нагрузке. Регулирование осуществляется за счет изменения угла задержки отпирания силовых тиристоров.

Для данного привода выбран тиристорный преобразователь компании ООО “Звезда-Электроника” ТРС-ДПТ. В одном шкафу реализованы тиристорный преобразователь реверсивный для обмотки якоря и тиристорный преобразователь нереверсивный для обмотки возбуждения. Схема подключений приведена на рис. 3.6.

Рис.3.6 Схема подключения ТРС к обмоткамДПТ НВ

Данный комплектный преобразователь выбран по выходному напряжению обмоток якоря и возбуждения.

Выбор ТП осуществлён по:

· Регулируемому диапазону напряжений 0..500В.

· По номинальному току двигателя I_ном=164 А.

· По перегрузочной способности: I=1,5*Iн в течении 30 сек.

В данном комплектном тиристорном преобразователе реализован ряд защит:

· Защита от короткого замыкания на выходе.

· Защита от перегрузки длительным током.

· Защита от перегрева тиристоров, которая реализована с помощью датчика температуры.

· Защита от потери фазы или “слипания” фаз.

· Защита от потери поля возбуждения.

Технические характеристики реверсивного преобразователя приведены в таблице 3.3

 

Таблица 3.3

Выходное напряжение питания обмотки якоря	0..500 В, регулируемое
Выходное напряжение питания обмотки возбуждения	0..500 В, регулируемое
Регулирующий элемент	Тиристор
Торможение	Реверсом (противовключением)
Сигнал управления	0..10 В, 0..20 мА, 4..20 мА
Вспомогательное питание для системы управления	198-242 В 50Гц
Режим ограничения выходного тока или напряжения	Есть
Тип тиристорных модулей	Semikron

В качестве регулирующего элемента в устройстве используются тиристорные модули, каждый из которых содержит по два тиристора. Силовое напряжение для питания выпрямителя обмотки якоря подключается к клеммной колодке XT1 (cм. рис.3.6). Выход выпрямителя для питания обмотки якоря – XT2, выход для питания обмотки возбуждения – XT3(см. рис.3.6). На лицевой панели размещены элементы индикации и управления. Внешние провода и кабели для подключения напряжения сети, нагрузки и цепей управления вводятся в шкаф.

Преобразователь состоит из двух выпрямителей: один предназначен для питания обмотки якоря (см. рис. 3.6), второй – для питания обмотки возбуждения. Выпрямитель питания обмотки якоря – реверсивный, он состоит из двух мостов, соединенных встречно.

Выбор тахогенератора

Тахогенераторы - коллекторные машины, являющиеся генераторами постоянного тока с последовательным или независимым возбуждением постоянными магнитами.

Тахогенераторы ТГ постоянного тока функционально предназначены для преобразования частоты вращения вала в пропорциональное частоте выходное напряжение постоянного тока.

Выходное напряжение тахогенератора используется для дистанционного измерения или индикации частоты вращения исполнительных механизмов и для выработки управляющих сигналов в системах автоматического регулирования.

Крепление тахогенераторов - за корпус.

Выбран тахогенератор ТГ-1. Технические данные тахогенератора см. в таблице 3.4

Таблица 3.4

Параметры	ТГ-1
Тип возбуждения	электро- магнитное
Напряжение возбуждения, В	задается током
Ток возбуждения, А	0,3±0,075
Номинальная частота вращения, об/мин	1100±11
Активное сопротивление нагрузки, Ом	10000±300
Крутизна изменения выходного напряжения при Rн=100000 Ом, Uв=110В, мВ*мин/об	91,54-101,18
Диапазон рабочих температур, °С	от-40 до +70
Верхнее значение относительной влажности воздуха, %	98 при 45°С
Масса, кг, не более	1,79
Общий гарантийный срок хранения и эксплуатации, год

 

Тахогенератор ТГ-1 выбран по следующим параметрам:

· Номинальной частоте вращения 1100±11 об/мин, что соответствует номинальной частоте вращения вала двигателя 1070 об/мин.

· Режиму работы – S1 продолжительному, что соответствует режиму работы выбранного двигателя.

· По минимальной и максимальной частоте вращения вала тахогенератора 0,1 до 6000 об/мин.

Данный ТГ пригоден для совместной установки с ДПТ4ПН225S,

 

АЭП с АДК

3.1. 5 Схема регулирования ПЧ-АД

Данный АЭП с АДК реализован по системе ПЧ-АД.

Функциональная схема частотного регулирования представлена на рис.3.7

Рис.3.7. Функциональная схема частотного регулирования

Условные обозначения на схеме (рис.3.7): U1,В; f1, Гц - входное значение, соответственно, амплитуды питающего напряжения и частоты. Uu,В; Uf, Гц – значения, соответственно, амплитуды и частоты, поступающие с контроллера. Uвых,В; fвых,Гц - выходные значения, соответственно, амплитуды и частоты, подаваемые на обмотку статора и соответствующие заданной частоте вращения ротора. УВ - управляемый выпрямитель, который преобразовывает переменное напряжение в постоянное. УУ - управляющее устройство (может быть программируемым логическим контролером или ЭВМ), которое формирует значение амплитуды и частоты, соответствующие заданной частоте вращения ротора. УИ - управляемый инвертор, который осуществляет преобразование сформированного значения амплитуды напряжения из постоянной величины в переменную.

3.1. 6 Выбор асинхронного двигателя

Исходные данные представлены в таблице 3.5[1] и на рис. 3.6.

 

Таблица 3.5

№ варианта	Заданная диаграмма	М1,	М2,	М3,	М4	t 1	t 2,	t 3,	t 4,	n 2
Н*м	Н*м	Н*м	Н*м	с	с	с	с	об/мин
	Рис.3.6

 

Рис. 3.6 Заданная диаграмма моментов производства механизма

Для выбора двигателя построена временная диаграмма моментов, приведенная на рис. 3.7

Рис. 3.7 Временная диаграмма моментов для АЭП с АДК

Определена продолжительность включения (формула 3.15):

ПВ= (3.15)

ПВ=

Определен эквивалентный момент по формуле 3.16.

 

М_э= (3.16)

где M_i - момент в определенный промежуток времени, Н*м; t_i - продолжительность данного промежутка, сек.; Σt_раб - суммарное время работы двигателя, сек.; Σt_n - суммарное время пауз в работе, сек; - коэффициент, учитывающий продолжительность включения двигателя (см. таблицу 3.7).

Таблица 3.7

ПВ
	0,2	0,4	0,6	0,8

 

Учитывая, что Σt_nауз =0, получено:

М_э= Н*м

Определена необходимая эквивалентная мощность, исходя из эквивалентного момента и заданной скорости вращения якоря:

, кВт (3.16)

,кВт (3.17)

Так как согласно варианту n= 748 об/мин, тогда по формуле (3.17)

Найдено заданное скольжение, используя формулу (3.18):

(3.18)

 

Определена номинальная мощность двигателя по формуле 3.19.

P_ном=(1.1-1,3)∙P_Э (3.19)

P_ном=(1.1-1,3)∙0.5429 кВт = (0.597 – 0.705) кВт

Из полученного интервала мощностей, номинальной частоты вращения, а также по скольжению выбран двигатель, определены его номинальные значения и пусковые свойства.

По справочным данным (ссылка на источник обязательна) выбран двигатель типа 4А80В8У3 со следующими данными:

· Р=0,55 кВт

· Синхронная частота вращения n₁ = 750 об/мин

· η=64%

· cosφ = 0.65

· S_к= 34%

· S_ном= 9%

· m_K= 1.7

· m_M= 1.2

· m_П= 1.6

На основании технических данных двигателя и после преобразования формулы 3.20 получаем значение номинальной скорости вращения ротора n_ном.

, % (3.20)

По формуле 3.21 определяем значение номинального момента М_ном.

(3.21)