Система ТП-Д с обратными связями

Задание  на  проектирование

 

Для  системы  электропривода  тиристорный  преобразователь  -    двигатель  (ТП-Д)  с  обратными  связями  необходимо  выполнить:

1.  расчет  и  построение  статических  характеристик   системы  ЭП;

2.  расчет  и  построение  электромеханических  переходных  процессов  системы  ЭП;

3.  проверочный  расчет  мощности  электродвигателя  для  заданного   цикла  работы  ЭП;

4.  исследование  влияния   параметров  на  вид  характеристик   системы  ЭП.

 

 

 

Рис.1 Принципиальная схема системы ТП-Д с обратными связями

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На  рисунке 1  приведена  принципиальная  схема  системы  ТП-Д  с  некоторыми  элементами  функциональной  схемы,  в  которой  применяются  отрицательные  обратные  связи  по  скорости,  а  также  отрицательная  обратная  связь по  току  якоря с отсечкой  (токовая отсечка).

 

Схема  электропривода  содержит:

Тр – силовой  трансформатор;

РТП – реверсивный  тиристорный  преобразователь,  силовая  часть  которого  содержит  две  мостовые  схемы  (схемы  Ларионова);

Lсд – сглаживающий дроссель;

Lур1 – Lур4 - четыре  уравнительных  реактора;

М – двигатель  постоянного  тока  с  независимым  возбуждением;

Rш – датчик  тока  (шунт),  в  качестве  которого  используется  обмотка  дополнительных  полюсов  двигателя М;

BR – тахогенератор;

СУ – блок  системы  импульсно  фазового  управления  (СИФУ)  тиристорным  преобразователем;

У1 – усилительный  элемент  (усилитель  разности  сигнала  здания  и  обратной  связи  по  скорости,  выполняющего  роль  пропорционального  регулятора  скорости);

 У2 – усилительный  элемент  (усилитель  сигнала  обратной  связи  по  току  с  отсечкой).

 

Табл. №1 Технические  данные  трансформатора:

Наименование	Обозначение	Ед. изм.	Технические  данные
Тип			ТС 3
Номинальная  мощность	Pн	кВА	100
Номинальное  напряжение  первичных  обмоток	Uвн	В	380
Номинальное  напряжение  вторичных  обмоток	Uнн	В	230
Потери  холостого  хода	Pхх	Вт	750
Потери  короткого  замыкания	Pкз	Вт	2200
Напряжение  короткого  замыкания	Uкз	%	3,8
Ток  холостого  хода	Iхх	о.е.	0,05

 

Табл. №2 Технические  данные  сглаживающего  дросселя  ФРОС  65/05т

Наименование	Обозначение	Ед. изм.	Технические  данные
Номинальный  ток	Iнсд	А	320
Индуктивность	Lсд	МГн	1
Сопротивление	Rсд	Ом	0,002

Табл. №3 Технические  данные  уравнительного  реактора  РОС  32/05 Т

Наименование	Обозначение	Ед. изм.	Технические  данные
Допустимый   ток	Iдоп	А	520
Индуктивность	Lур	МГн	9,35
Сопротивление	Rур	Ом	0,0012

Табл.№4 Технические  данные  электродвигателя:

Наименование	Обозначение	Ед. изм.	Технические  данные
Тип	П112
Номинальная  мощность	Pн	кВА	55
Номинальное  частота  вращения	Nн	Об./мин.	1000
Номинальное  напряжение	Uн	В	220
Сопротивление  обмоток  якоря	Rя	Ом	0,0206
Сопротивление  обмоток  дополнительных  полюсов	Rдп	Ом	0,00858
Номинальный  ток	Iн	А	286
Число  главных  полюсов	2p	-	4
Число  параллельных  ветвей  обмотки  якоря	2a	-	2
Момент  инерции	Jдв	кг*м2	10,3/4

 

        Таб №5Технические данные тахогенератора ДТ-100

 

Наименование	Обозначение	Ед. изм.	Технические данные
Номинальное напряжение		В	110
Номинальная частота вращения		об/мин	1000
Сопротивление якоря		Ом	200
Номинальный ток		А	0,05

 

 

Табл.№6 Технические  данные  реверсивного  тиристорного  преобразователя:

Наименование	Обозначение	Ед. изм.	Технические  данные
Тип	АТР-0,32-320/230
Габаритная  мощность	P	КВт	320
Номинальный  ток	Iнв	А	320
Допустимый  ток,  длительность  не  более  10  секунд	Iдоп	А	640
Номинальное  выпрямленное  напряжение	Uн вып	В	230

Дано: вариант  № 17

 

;       ; D=16    ;

 

;    ;     ;    

Комплект 1

Исследуемый  параметр: Ф 

 

1. Расчет и построение статических  характеристик системы ЭП

1.1 Расчет  и  построение  естественной  электромеханической   характеристики двигателя.

 

Уравнение электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ-НВ) описывается известным выражением:

 

,

где U – напряжение источника питания; I – ток в якорной цепи;  R_ЯЦ – сопротивление якорной цепи; с - постоянная двигателя.                        

Рассчитаем  постоянную  двигателя  :

Определим номинальную скорость и скорость идеального холостого хода :

      ;       ;

Электромеханическая характеристика при неизменных параметрах двигателя  – U, R и Ф, является прямой линией. Она проходит через точку идеального холостого хода (I=0, w=w₀) и пересекает ось абсцисс при токе короткого замыкания . Значение тока короткого замыкания в несколько раз больше номинального тока двигателя I_Н, поэтому при анализе рабочего участка электромеханической характеристики удобнее использовать величину статического перепада скорости Δw. Для получения этой величины разделим исходное уравнение на две части

Сопротивление  обмоток  двигателя  с  учетом  температурного  коэффициента:

 

Определим статический перепад скорости:

 

1.2 Расчет  и   построение   электромеханической   характеристики разомкнутой системы   ТП-Д

При построении электромеханической  характеристики разомкнутой системы  ТП-Д, для  удобства сравнения характеристик разомкнутой и замкнутой системы, примем скорость холостого хода равную: =0,94*104,666=98,383

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полное сопротивление  якорной  цепи  при питании двигателя  от реверсивного тиристорного преобразователя: , 

где - активное сопротивление сглаживающего дросселя и уравнительного реактора;

 

- сопротивление  вторичной   обмотки  трансформатора:

 

- сопротивление открытого вентиля,  падение напряжени: 

 

  - сопротивление коммутации вентилей: ,   где - индуктивное сопротивление обмотки трансформатора

                = 6 – число фаз для схемы Ларионова

 

 

Тогда полное сопротивление  якорной цепи при питании двигателя от реверсивного тиристорного преобразователя :

 

Определим статическую  ошибку разомкнутой системы ТП-Д  при изменении тока нагрузки от 0,5 до 1,5 :

                                    

1.3 Построение статических характеристик системы ТП-Д с обратными связями по скорости и току с отсечкой.

Расчет регулировочных характеристик

  , где - угол открывания тиристоров.

Зная предельное значение входного напряжения на входе системы управления , можно построить в соответствии с таблицей №1 регулировочную характеристику ТП                                                                   _{таблица 1}

, рад					0
	0	155,25	219,5	268,9	310,5
	0	4	6	8	12

 

 

 

Рис 1 Регулировочные характеристики тиристорного

Определим

Находим значения , ,

По графику  ;  ;

Находим значения , , из расчетов:

Определяем значение  коэффициента ТП для  каждой из рассчитанных характеристик:

;                

Для дальнейших расчетов будем использовать значение , т.к. оно минимальное из полученных.

Определим статический перепад  угловой скорости:

 

Определим требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы с ОСС:

Рис.2 Функциональная схема системы  ТП-Д с обратными связями по скорости и току с отсечкой.

 

Определим коэффициент усиления регулятора скорости:

    

Коэффициент усиления тахогенератора определяется по выражению

  

На основании схемы составляется система уравнений:

 

 

Совместное решение этих уравнений дает выражение для статических характеристик:

(*)

   (**)

Где  Ом

 В

 А

Коэффициент усиления усилителя обратной связи по току с отсечкой   можно определить из уравнения (**) для точки короткого замыкания ( и ) как

 А

Для и

Мы найдем

  (1/с)

=> В

По формуле (*) для 

(1/c)

(1/c)

(1/c)

(1/с)

  (1/с)

Токи стопорения

Проверяем величину ошибки

По полученным значениям строим вручную статические характеристики системы ТП-Д с обратной связью по скорости