Разработка узлов электрической защиты электропривода

 Перечисленные факторы не входят в круг рассматриваемых  вопросов. Поэтому, пользуясь опытными данными, ограничимся рекомендациями по выбору коэффициента k_v и диапазона регулирования скорости вращения ротора. На рис. 1.10 показаны зависимости максимальных значений коэффициента скорости от внешнего диаметра ротора. Диапазон регулирования, т.е. отношение максимальной окружной скорости ротора к минимальной принимают в пределах 1,2-1,7. На рис.1.11 показаны графики зависимости критических и оптимальных значений окружной скорости ротора, по которым может быть определен диапазон регулирования скорости в зависимости от внешнего диаметра ротора. При известных окружном усилии на роторе N_рот (Н) и окружной скорости ротора v_рот(м/с) мощность двигателя привода ротора (кВт) 

 P_рот = 10 ^-3 =996.499 кВт

   

 Рис.1.10. Графики зависимости максимальных значений коэффициента скорости от внешнего диаметра:

 1-бескамерного; 2-камерного;

   

 Рис. 1.11. Графики зависимости максимальных и допустимых значений линейной скорости вращения ротора от его внешнего диаметра при коэффициенте скорости k_v, равном:

 1 - 1; 2- 0,8; 3 - 0,6; 4 - 0,4

 Где - η_рот к.п.д. привода роторного колеса, равный 0,85, когда редуктор посажен на вал ротора, и 0,75-0,8, когда редуктор жестко закреплен на металлоконструкции роторной стрелы.

 

 Следовательно с учётом запаса по мощности наш привод должен обеспечивать мощность P_расч = 1000 кВт.

 Исходя  из габаритных требований и параметров старой системы АМВК установленной на стреле роторного колеса, выбираем 2 ранее использовавшиеся двигателя марки АОК99/70-10У. Параметры двигателя:

  P=500 кВт;    sн = 1,5%;    X1 = 20.2 Ом (при 20 С˚);

  U_сн=10000 В;   η = 93,5 %;    kе = 95,4

  I_сн= 38 А;    cos φ_н = 0.81;    I1хх = 16,5 А

  λ_м= 2,3;     R1 = 1,57 Ом (при 20 С˚);  

  Ротор :

  U_р= 965 В;    R2 = 0,0182 Ом (при 20 С˚);

  X2 = 0.212 Ом (при 20 С˚);  I_р= 320 А;

  n_н= 600 об/мин.   jн = 125кг м ²;

  соединение  обмоток: Υ/ Υ; масса m = 5600кг; класс изоляции В; числа витков:  статор – 390           ротора – 40

Рассчитаем  необходимые параметры  двигателей:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                     1.1.2 Преобразователь  частоты.

 Исходя  из параметров выбранных  двигателей, подбираем  подходящий нам преобразователь.

 Наиболее  подходящим для выбранного привода является ПЧ серии ЭТВА. 

 
 
 
 
 

 

    1.1.3 Дроссель и уравнительный  реактор

    

 Выбираем  токоограничивающий реактор типа РБ10-630-0,56-3:

 L_тор=0,56 мГн

 P_н=3000 кВт

 R=5-8% R_ст=0,015 Ом

 X_тор=2∙π∙50∙L_тор=0,17593 Гн

 

 Выбираем  дроссель из расчёта, что его индуктивность  L_дррасч=0,15∙L_ад =0,01515Гн

 Берём дроссель типа ФРОС-8/0,5  I_др =48 А

 L_др =0.015 Гн

  Ом

    Здесь же определим сопротивление  коммутации выпрямителя и инвертора:

    

    

_Ом

    

    

_Ом

 
 
 
 
 

    1.2 Расчет основных  величин системы

    1.2.1 Расчет суммарного  сопротивления

    Суммарное активное сопротивление  цепи рассчитывается по формуле:

 

 

_Ом

 
 
 

    Где:

• R1 – активное сопротивление фазы статора, Ом.
• Rдр – активное сопротивление дросселя, Ом.
• Rтор – активное сопротивление уравнительного реактора, Ом
• Rγ_в - коммутационное сопротивление цепи выпрямителя, Ом.
• Rγи - коммутационное сопротивление цепи инвертора, Ом.

 

    Суммарная индуктивность цепи рассчитывается по формуле:

_Гн

 
 

    где:

• Lad – индуктивность фазы статора, Гн.
• Lдр – индуктивность дросселя, Гн.
• Lтор – индуктивность токоограничивающего реактора, Гн.

    1.2.2 Расчет основных  коэффициентов системы

    

Определим электромеханическую  и электромагнитную постоянные времени, а также коэффициенты. Электромеханическая постоянная времени определяется по формуле:

_с

 
 

    Коэффициент Э.Д.С.:

 
 

_{В с/рад}

 
 

    Коэффициент момента:

 _{Н м/А}

 
 

Как видно из полученных результатов коэффициенты отличаются не более  чем на 15%:, следовательно, расчёт был проведен, верно.

    Механическая  постоянная времени:

 

_с

 
 

Коэффициент передачи двигателя  по управлению:

_{рад/В  с}

 
 

 

Следовательно, переходный процесс будет иметь апериодический характер.

    

    Коэффициент усиления тиристорного преобразователя:

_В

 
 

    2. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ  ХАРАКТЕРИСТИК РАЗОМКНУТОЙ  СИСТЕМЫ.

Определим погрешность регулирования, исходя из параметров синхронной скорости АД (холостой ход) и номинального режима работы, диапазон регулирования скорости D = 1,7.

1) Mc=0;

_1/рад

 

2) Mc = Mn = Н м

_1/рад

_1/рад

_%

_%

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Проверим  верность полученных результатов путём  моделирования системы  в программном  пакете MatLab. Упрощённая разомкнутая система, отражающая работу ПЧ-АД на линейном участке характеристики подобна системе ТП-Д.

Графики приближённых переходных процессов по скорости и току имеют следующий  вид:

 
 
 
 
 
 
 
 

    3. РАСЧЕТ ЗАМКНУТОЙ  СИСТЕМЫ ПО СХЕМЕ  С ОБЩИМ СУММАТОРОМ

    3.1 Расчет жесткой обратной связи по скорости

    Структурная схема имеет вид

    Рис. 3.1. Структурная схема  системы с общим  сумматором

Выбираем  тахогенератор типа ПТ15: 

 _Вт

 _В

 _об/мин

_1/рад

 
 
 
 
 
 
 
 

    Коэффициент усиления тахогенератора:

 

 

_{В с/рад}

 
 

    Требуемый коэффициент усиления замкнутой системы:

 

 

    Коэффициент делителя напряжения:

    

    

 
 
 
    

    

    Сопротивление делителя напряжения:

    

    

_Вт