ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.04.2024
Просмотров: 45
Скачиваний: 0
СОДЕРЖАНИЕ
1.1 Выбор и описание грузоподъёмной машины
1.3 Формулирование требований к автоматизированному электроприводу и системе автоматизации
2.1 Расчёт нагрузок и построение механической характеристики и нагрузочной диаграммы механизма
2.2 Предварительный выбор электродвигателя по мощности
2.3 Выбор номинальной скорости двигателя и типоразмера двигателя
2.4 Построение нагрузочной диаграммы электропривода
2.5 Проверка двигателя по нагреву и перегрузочной способности
3.1 Определение возможных вариантов и обоснование выбора типа комплектного преобразователя
3.2 выбор элементов силовой цепи
3.3 Выбор датчиков регулируемых координат электропривода
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
5 РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ И СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА
5.1 РАСЧЕТ статических характеристик электропривода
5.2 Построение механической характеристики при динамическом торможении
6. Расчет статических и динамических характеристик разомкнутой системы.
3.2 выбор элементов силовой цепи
Силовая цепь, выбранного нами преобразователя частоты имеет следующий состав:
- выпрямитель – в качестве элементов выпрямителя используются диоды;
- инвертор – в качестве ключей инвертора используется комплект IGBT транзисторов с возвратными диодами, регулирование частоты на выходе инвертора осуществляется путем изменения частоты переключения ключей инвертора, а регулирование величины напряжения на выходе инвертора осуществляется за счет широтно-импульсной модуляции;
- блок торможения - используется для резистивного частотного торможения;
- LC-фильтр - для фильтрации напряжения;
- анодные реакторы - используются для фильтрации коммутационных помех и ограничения скорости нарастания тока короткого замыкания.
- цепи защиты от перенапряжений;
- токоограничивающее сопротивление;
Схема силовой части электропривода представлена на рисунке №3.1 и включает в себя следующие силовые элементы:
L1…L3 – токоограничивающие реакторы, предназначенные для ограничения скорости нарастания тока;
RТ-тормозное сопротивление;
C-емкость выпрямителя;
VT1…VT6 – транзисторы силового блока инвертора;
RТС-токоограничивающее сопротивление;
VD1…VD6 – диоды выпрямителя.
VD7…VD12-обратные диоды инвертора;
ДТ-датчик тока;
ЦЗП-цепи защиты от перенапряжений;
LДР- сглаживающий дроссель.
Рисунок 3.1 - Принципиальная схема силовой цепи электропривода
В качестве силовых ключей рекомендуется использовать модули IGBT, в состав которого входят биполярные транзисторы с изолированными затворами и обратные диоды.
Предварительный выбор:
Номинальный фазный ток статора:
????ном = 114 А
Средний ток через силовой ключ:
????н.ср. ≥ ????з·???????????????? (3.1)
Где, kз – коэффициент запаса, учитывающий перегрузку по току при коммутации ключа, kз =2;
Imax - амплитудное значение тока в плече силовой цепи инвертора:
Где, Iном – номинальный ток двигателя, А.
Выражение примет вид:
Рабочее напряжение на силовом ключе:
Где, Umax – амплитудное значение напряжения в силовой цепи инвертора, В;
– коммутационное перенапряжение на ключе, В.
Где, Uл = 380 В - линейное напряжение сети.
С учетом рекомендаций принимается значения перенапряжения Uп.н.=600В.
Выражение принимает вид:
На основании выражений выбираются силовые модули в виде полумоста с обратными диодами.
Максимально допустимое напряжение, прикладываемое к вентилю, не должно превышать допустимого значения повторяющегося импульсного напряжения:
????з???? · ???????? · ????обр.????. ≤ ????????????????;
Где, kзu - коэффициент запаса по напряжению, kзu =(1,3÷1,5);
kc - коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжения в сети; kc =11;
????обр.????. - максимальное обратное напряжение на вентиле;
Где Uф - значение напряжения питающей сети, Uф = 220 В;
Произведем выбор конденсаторов силового фильтра:
Суммарная емкость конденсаторов силового фильтра:
Где, Ud - среднее значение выпрямленного напряжения, В:
Тi=0,001 - постоянная времени нагрузки (частота коммутации транзисторов), с;
Ri =0,069 Ом - активное сопротивление нагрузки, Ом;
- допустимое повышение напряжения на конденсаторе.
Среднее значение выпрямленного напряжения:
Где, Uф =220 В - фазное напряжение сети;
kсх = 2,34 - коэффициент схемы для трехфазного выпрямителя.
Допустимое повышение напряжения на конденсаторе:
Выражение расчета суммарной емкости конденсаторов силового фильтра примет вид:
Определяется максимальное допустимое напряжение на конденсаторе:
На основе результатов полученных из выражений выбираются конденсаторы силового фильтра.
3.3 Выбор датчиков регулируемых координат электропривода
Датчик тока для частотного управления асинхронным двигателем с IR-компенсацией надо выбрать на основе измерения мгновенных значений токов в фазах АД, затем сформировать сигнал действующего значения тока фазы.
Выбираем 3 датчика тока производства фирмы «LEM» на основе элементов Холла серии HAS по номинальному току статора (IН=114 А).
Основные технические данные датчика тока типа HAS120S/SP1:
- Номинальный первичный ток, IPN=120 А;
- Диапазон преобразования, ±360 А;
- Напряжение питания, +5 В.
4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
При регулировании напряжения АД по закону Ψ1= const обеспечивается постоянство модуля жесткости механических характеристик β.
Функциональная схема автоматизированного электропривода представлена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 - Функциональная схема электропривода
Таблица № 4.1
Описание элементов функциональной схемы
ЗИ | Задатчик интенсивности |
РЧ | Регулятор частоты |
РН | Регулятор напряжения |
ФП | Функциональный преобразователь |
ПЧ | Преобразователь частоты |
ДТ | Датчик тока |
АД | Асинхронный двигатель |
Рисунок 4.1 - Структурная схема САР привода подъема
В такой системе САУ должна обеспечить амплитуду выходного напряжения ПЧ:
Где, - коэффициент усиления системы управления;
- относительная частота;
-сигнал номинальной ЭДС статора;
- сигнал тока статора.
5 РАСЧЕТ ДИНАМИЧЕСКИХ И СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА
5.1 РАСЧЕТ статических характеристик электропривода
Построим естественную механическую характеристику асинхронного двигателя в четырех квадрантах.
Для построения механической характеристики воспользуемся формулой Клосса:
Где, - максимальный (критический) момент двигателя;
- критическое скольжение двигателя;
- номинальное скольжение;
определяют по техническим характеристикам двигателя, представленные во 2-ом разделе, где задано , следовательно
Номинальная угловая скорость , рад/c, рассчитывается по формуле
Где, - номинальная частота вращения ротора об/мин, при частоте вращения магнитного поля