Система автоматического управления электроприводом

КТ6033:

                            I_н = 250 А           Р_н = 116 В×А             t_втяг. = 0,04-0,06 с

                            U = 380 В          N_{вкл/час} =1200            t_отп. = 0,02-0,025 с

 

 

4.3 Описание схемы электропривода

 

Силовая схема асинхронно-вентильного каскада представлена на рис.4.1. В данную схему входят: АД с фазным ротором, мостовая неуправляемая схема выпрямления на диодах (UZ1), мостовая управляемая схема инвертора на управляемых тиристорах (UZ2),  контактор в цепи статора (КМ1) для подключения двигателя к сети, контактор в цепи ротора (КМ2) – для осуществления пуска двигателя по пусковой реостатной характеристике на скорость составляющую примерно 95% от номинальной скорости двигателя в схеме асинхронно-вентильного каскада, трансформатор (ТV), применяющийся для согласования напряжения инвертора и напряжения сети, пускового сопротивления в цепи ротора (R).

Порядок включения схемы: сначала  в цепь статора вводят пусковое сопротивление R с помощью КМ2, затем подключают двигатель к сети с помощью КМ1, двигатель разгоняется по пусковой характеристике до требуемой скорости, КМ2 отключает пусковое сопротивление R и двигатель выходит на номинальную характеристику. Для работы двигателя на номинальной характеристике асинхронно-вентильного каскада, от системы управления подается сигнал на открытие тиристора и в выпрямленную цепь ротора вводится добавочная ЭДС. Регулируя угол опережения отпирания тиристоров можно менять величину добавочной ЭДС, а следовательно, и скорость двигателя от номинальной до номинальной в заданном диапазоне регулирования.

 

Рис.4.1.1 Силовая схема изменение скорости вращения электродвигателя в системе асинхронно-вентильного каскада

 

Рис.4.2.1 Схема замещения фазы АД

 

 

 

5 Расчет механических характеристик электропривода.

 

Механические характеристики АД в схеме асинхронно-вентильного  каскада строится по соотношению

где S₀ – скольжение идеального холостого хода (при I_d = 0), определяемое из режима непрерывных токов;

w₀ – угловая скорость поля статора (w₀ = 314 с^-1);

R_Э0 – эквивалентное сопротивление идеального холостого хода;

R_Э – эквивалентное сопротивление;

Скольжение идеального холостого  хода, пренебрегая падением напряжения на вентилях DU_в, определяется по соотношению

где b - угол регулирования инвертора.

Эквивалентное сопротивление определяется по соотношению

Эквивалентное сопротивление идеального холостого хода

Выпрямленный ток асинхронно-вентильного  каскада определяется по следующей формуле

где SDU_в – суммарное падение напряжения в вентилях выпрямительной и инверторной групп (принимается SDU_в = 4 В).

 Расчетные значения  механических характеристик по  соотношению (5.1) приведены в табл. 5.1, графики на рис. 5.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.1

S	w, рад/c	Mвент, Н×м	Mавк, Н×м
			b1 = 84,5°	b2 = 81,5°	b3 = 78°	b4 = 74°	b5 = 69°
0,211	61,950	494,831	1,855	-86,800	-189,340	-304,886	-446,031
0,332	52,500	354,245	83,532	6,473	-82,654	-183,087	-305,770
0,465	42,000	220,931	150,987	84,332	7,238	-79,635	-185,755
0,599	31,500	122,827	200,664	142,440	75,097	-0,788	-93,485
0,775	17,700	38,860	246,815	197,441	140,333	75,982	-2,625
1,000	0,000	0,000	284,459	243,764	196,695	143,656	78,867

 

По графикам представленным на рис. 5.1 скорости, соответствующие  четырем выбранным углам управления, равны соответственно

              

w₁ = 69,55 рад/с,  w₂ = 52,15 рад/с,   w₃ = 34,77 рад/с,   w₄ = 17,38 рад/с.

 

Диапазон регулирования скорости в асинхронно-вентильном каскаде

Т.е. заданный диапазон регулирования  обеспечивается.

 

Рис. 5.1 Механические характеристики при различных углах управления

 

 

 

 

 

 

5  Расчет и построение графиков переходных процессов

w = f(t) при пуске электропривода.

 

Для построения кривой угловой скорости w = f (t) и определения времени пуска двигателя используется метод площадей, сводящийся к графоаналити-ческому интегрированию уравнения движения. Строятся механические характеристики двигателя и вентилятора, определяется кривая динамического момента по соотношению

     (5.1)

Кривая динамического  момента делится на ряд участков, на каждом из которых момент предполагается постоянным и равным среднему значению. Для каждого участка будет справедливо следующее выражение:

     (5.2)

где J_S - суммарный момент инерции всей системы, принимается равным 2J_дв.

График переходного  процесса М = f (t) строится по графику w = f (t). По механической характеристике w = f (M) определяются моменты двигателя при определенных скоростях и откладываются на графике М = f (t) в моменты времени, соответствующих этим скоростям.

Расчетные значения приведены  в табл. 5.1, график на рис.5.1.

 

Таблица 5.1

Dwi, рад/c	0	17,7	13,8	10,5	10,5	9,45
Мдин.i, Н×м	370,8	429,5	461,7	490,8	527,8	532,5
Dti, с	0	0,099	0,072	0,051	0,048	0,043
Mдв, Н×м	370,8	468,3	584,5	711,7	882	1027,4
Мвент, Н·м	0	38,9	122,8	220,9	354,2	494,8

 

Время переходного процесса t_пп » 0,3 с.

Рис. 5.1 Переходной процесс при пуске электропривода

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Выводы

 

Схема асинхронно-вентильного  каскада является наиболее экономичной  из предложенных систем электропривода для регулирования скорости асинхронного двигателя в диапазоне 1 : 3,5. Асинхронно-вентильный каскад имеет высокий КПД, так как в нем отсутствуют потери на скольжение. Регулирование скорости ведется вниз от основной, т.е. при увеличении угла b, коэффициент мощности снижается, что объясняется большим суммарным потреблением реактивной мощности АД и трансформатором инвертора. При заданном диапазоне коэффициент мощности можно считать удовлетворительным.

При реостатном регулировании  мощность скольжения рассеивается в  реостатах, в тиристорном регуляторе напряжения требуется довольно значительное завышение мощности двигателя, т.е. эти схемы являются неэкономичными.  Поэтому при регулировании скорости двигателя, а следовательно, и производительности вентилятора оказалась предпочтительнее схема асинхронно-вен-тильного каскада.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

 

1. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепро-мышленных механизмов.-М.: Энергия, 1980.
2. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер А.С. Теория автоматизированного электропривода.-М.: Энергия, 1979.
3. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода.-М.: Энергоиздат, 1981.
4. Справочник по автоматизированному электроприводу. Под ред. В.А. Елисеева и А.В. Шинянского.-М.: Энергоатомиздат, 1983.
5. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветитель-ных установок. Под ред. Я.М. Большама, В.И. Круповича, М.Л. Самовера.-М.: Энергия, 1975.
6. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами. Под ред. В.И. Крупо-вича, Ю.Г. Барыбина, М.Л. Самовера.-М.: Энергоиздат, 1982.
7. Диоды. Справочник. Григорьев О.П., Замятин В.Я., Кондратьев Б.В., Пожидаев С.Л.-М.: Радио и связь, 1990.
8. Справочник. Асинхронные двигатели серии 4А. Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболенская Е.А.-М.: Энергоиздат, 1982.
9. Тиристоры. Справочник. О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, С.Л. Пожидаев.-М.: Радио и связь, 1990.
10. Электроника. Методические указания к курсовой работе.-К.: ВятГТУ, 1996.
11. Расчет параметров системы управления и характеристик асинхронного частотно-регулируемого электропривода.-К.: ВятГТУ, 1989.