Разработка узлов электрической защиты электропривода

   

   

   

 
 

   П регулятор 

   Определим статизм системы  с данным регулятором:

   

   

 
 
 

    Поскольку статизм замкнутой  системы по модульному оптимуму не удовлетворяет  поставленному заданию, синтезируем регулятор  на симметричный оптимум:

     ПИ регулятор 

   

   

   

   

 
 
 
 
 
   

   

   Данная  система 2-х кратно интегрирующая обеспечивает абсолютную жёсткость характеристик с мгновенным ограничением тока:

   Расчёт  фильтра из-за датчика  интенсивности с  целью уменьшения перерегулирования :

   

   Параметры фильтра:

   

   

_С

 
 
   

   

_Ф

 

    Принципиальная  схема регулятора:

    

    Рис. 5.1. Принципиальная схема  регулятора скорости 

    5.3 Расчёт задатчика  интенсивности.

   Обычно  в оптимизированных системах подчинённого регулирования быстродействие системы превышает  заданное, поэтому  в этих системах могут применяться дополнительные меры по токоограничению динамического тока максимально допустимого значения, это осуществляется путём развёртки скачка задающего сигнала в трапецеидальный с помощью устройства задатчика интенсивности – ЗИ. Различают задатчики первого рода, второго, третьего и т.д.

   Из  уравнений:

   

   Зная  что привод разгоняется  до скорости ω₀ и приравнивая ток max значению получим время развёртки задатчика интенсивности:

   

с

Схема реализации задатчика  интенсивности и  график выходного  сигнала имеют  вид:

          

Построим  модель данной системы  и убедимся что  её х-ки абсолютно  жёсткие: 
 

 
 

 
 

    6. РАЗРАБОТКА УЗЛОВ  ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ  ЭЛЕКТРОПРИВОДА

    Защиты  электропривода должны обеспечивать заданное быстродействие, обладать точностью и надежностью, быть селективными.

    6.1 Защита от короткого  замыкания.

    Защита  от короткого замыкания (максимальная токовая защита) представлена либо автоматами с  электромагнитным расцепителем, либо предохранителями. Схема защиты реализована  по следующей схеме:

       

Рис. 6.1. Схема защит двигателя

    Ток уставки автоматического  выключателя расчитывается  исходя из формулы:

    I_уст=(1.1¸1.3)I_пуск

    I_уст=1.2 152 = 182.4 А 

    Исходя  из полученного значения тока принимаем автоматический выключатель ВАБ-3 со следующими патаметрами: 

    В качестве предохранителей  оперативной цепи выбираем предохранители НПН2-60, номинальный ток – 3 А. Оперативная цепь питается через понижающий трансформатор ТНП-400/10 : U_{cет обм} = 6/10кВ; U_2обм = 230В; S_{сет обм} = 350кВА; 

    6.2 Защита от перегрева,  вызванного перегрузкой  по току.

    При длительном режиме работы данный вид защиты осуществляется при помощи 2 тепловых реле 1РТ и 2РТ. Для обеспечения нормального пуска двигателя, контакты РТ, с ручным возвратом, на период пуска шунтируются нормально – замкнутым контактом реле времени. Номинальный ток теплового расцепителя выбирается равным номинальному току двигателя. Так как мы имеем 2 двигателя с I_ст = 38 А, то выбираем I_{n расц} = 76 А;

    6.3 Нулевая защита

    Нулевая защита – защита от чрезмерного снижения или исчезновения напряжения. Осуществляется при помощи линейных контакторов Л, отключающих схему. При восстановлении питания автоматический повторный запуск невозможен. Если в пусковой схеме присутствует командоконтроллер, то данный вид защиты разрешает повторное включение только после установки командоконтроллера в нулевое положение.

    Выбирается  линейный контактор  типа КТ-6000 со следующими параметрами:

 

    6.4 Защита полупроводниковых  элементов преобразователя частоты

    Для защиты полупроводниковых приборов от внутренних коротких замыканий применяются специальные быстродействующие плавкие предохранители.

    Плавкий предохранитель представляет собой защитный аппарат однократного действия. В номинальном режиме плавкая вставка предохранителя является проводником и при прохождении аварийного тока, количество выделяемой в ней теплоты Q соответствует закону Джоуля — Ленца:

    

    

      Зона плавления  представляет собой  отрезок времени  от начала нарастания аварийного тока до образования электрической дуги. Образование электрической дуги определяется началом ограничения аварийного тока. Поскольку разогрев и плавление вставки происходят под действием аварийного тока за время t_д, то начало плавления плавкой вставки и образование электрической дуги характеризуется для каждого типа предохранителей определенным значением Джоулева интеграла зоны плавления W_ПЛ:

    

    По  мере горения электрической  дуги и увеличения напряжения на ней  аварийный ток ограничивается, а затем и снижается до нуля (рис. 6-1). Тепловое воздействие за время дуги определяется Джоулевым интегралом в интервале t_Д—t_ОТКЛ

    

    Полный  Джоулевый интеграл отключения W_ОТКЛ характеризует общее тепловое воздействие за время прохождения аварийного тока 0—t_ОКТЛ по цели с предохранителем и защищаемым вентилем и также зависит от мощности питающей сети:

    

     Плавкие предохранители могут  устанавливаться последовательно в цепи каждого тиристора (положение 1), в цепи питающей фазы переменного тока (положение 2), последовательно в группе тиристоров 3, на стороне выпрямленного тока 4 и на первичной стороне трансформатора 5.

    

    В схеме выпрямителя  и инвертора преобразователя  частоты плавкие  предохранители будут использоваться по положению 1, т.е. по одному предохранителю на каждый преобразователь. В таком случае при сгорании предохранителя отключается только 1 тиристор.

    

    Предохранители  выбираются по номинальному току согласно формуле:

    

    где Id –номинальный ток вентиля.

    Id = 75 А.

    Таким образом, номинальный  ток предохранителя должен быть меньше, чем ток тиристора, дабы исключить его  повреждение.

    Принимаются предохранители серии ПВ со следующими параметрами:

 

      Для защиты силовых элементов  преобразователя  от перенапряжений используем RC-цепь.

Исходя  из баланса энергии  можно получить :

      

      

 

        

      Напруга конденсатора: