Cиловой управляемый электропривод

 Содержание. 

 Задание …………………………………………………………………………….

 Введение ……………………………………………………………………………

 1. Выбор электродвигателя ……………………………………………………..

 2. Выбор структуры управления электропривода …………………………………

 3. Выбор комплексного тиристорного электропривода …………………………..

 4. Определение параметров силового электрооборудования …………………….

 5. Синтез регуляторов ………………………………………………………………..

 6. Защиты в электроприводе и расчет их установок ……………………………….

 7. Построение статических характеристик замкнутой системы ЭП ……………….

 8. Исследования качества переходных процессов в проектируемой системе

        ЭП с применением ЭВМ ………………………………………………………

 10. Составление  принципиальной электрической схемы  ………………………..

 Список  использованной литературы ………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Задание

  Исходные  данные для проектирования:

  1. диапазон  мощностей (выбора двигателя):  250-300кВт                         

   2. момент  инерции механизма в долях  по отношению к моменту инерции  двигателя:  = 0,8

  3. изменение  статической нагрузки : 0,8

  4. колебания  напряжения сети  :   =0,05

  5.диапазон  регулирования скорости вниз  от номинальной: D₁= =40

  6.диапазон  регулирования скорости вверх от номинальной: D₂= =1

  7.допустимая  статическая погрешность поддержания  скорости при минимальной уставке:  =0.06

  8.величина  тока ограничения при упоре: =2.3

  9.ускорение  ЭП при пуске:  =1.2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Введение.

   Электропривод представляет собой электромеханическую  систему, состоящего из электродвигательного, преобразовательного, передаточного  и управляющего устройств, предназначенную  для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.

   Современное машинное устройство или, как его  называют иначе, производственный агрегат  состоит из большого числа разнообразных  деталей , отдельных машин и аппаратов, выполняющих различные функции. Все они в совокупности совершают  работу, направленного на обеспечение определенного производственного процесса. Необходимо хорошо знать назначение отдельных элементов, составляющих машинное устройство, а также невозможно обслуживать ее в эксплуатации.

   Различают регулируемый ЭП, параметры движения которого могут различаться по внешним командам, и нерегулируемый. Наиболее совершенным видом регулируемого ЭП является электропривод постоянного тока, в котором регулирование осуществляется изменением среднего значения напряжения, приложенного к якорю электродвигателя постоянного тока. В последнее время в качестве источника регулируемого напряжения постоянного тока используют , как правило, тиристорные преобразователи. Такие электроприводы называют тиристорными.

  Электропривод, разработанный в данном проекте, может быть использован в различных производственных механизмах, где требуется автоматическое регулирование скорости, большая жесткость механической характеристики и широкий диапазон регулирования.

   1. Выбор электродвигателя.

   2.1 На основе диапазона исходных данных выбираем два двигателя подключенных последовательно:

   Тип двигателя 2ПН280LУХЛ4.

   Номинальные данные двигателя:

   Мощность Р=138 кВт ;

   Напряжение  U=220B;

   Скорость  n=1500 об/мин;

   Максимальная  скорость  n=2600 об/мин;

   КПД=90,6 %;

   Сопротивление обмотки якоря (при 15⁰С): R_я=0,00604 Ом ;

   Сопротивление добавочных полюсов (при 15⁰С): R_д=0,034 Ом;

   Сопротивление обмотки возбуждения (при 15⁰С): R_в=25,2 Ом;

   Момент  инерции:  J=2,32 кг*м² ;

   Запись  типа двигателя означает:

   2П-  название серии;

   H-исполнение защищенное с самовентиляцией;

   280 -высота оси вращения, мм;

   L- Условная длина сердечника якоря (длина сердечника якоря – вторая);

   УХЛ4-климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

   Приведем  краткое описание серии 2П.

   Серия 2П машин постоянного тока охватывает диапазон мощностей от 0,37 до 200 кВт. Машины этой серии предназначены  для работы в широкорегулируемых   электроприводах. По сравнению с  предыдущими сериями у машин  серии 2П повышена перегрузочная способность, расширен диапазон регулирования частоты вращения , улучшены динамические свойства , повышена мощность на единицу массы, увеличены надежность и ресурс работы.

   Условия эксплуатации машин серии 2П:

   Высота  над уровнем моря – до 1000 м, температура окружающего воздуха от 5 до 40 ⁰С , относительная влажность воздуха –до 80% при температуре 25 40 ⁰С и при более низких температурах без конденсации влаги. Окружающая среда не взрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров, в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.

   Двигатели выполняются с полным числом добавочных полюсов. Двигатели с высотой  оси вращения больше 112мм. – четырехполюсные. Степень защиты окружающей среды  – IP22. Способ охлаждения – IC01. Двигатели со степенью защиты  IP22 имеют центробежный реверсивный вентилятор, насаженный на вал якоря со стороны, противоположной коллектору. Двигатели изготавливаются с независимым возбуждением. Напряжение возбуждения 110 или 220В независимо от номинального напряжения якоря.

   Средний срок службы двигателей – 12 лет, средний ресурс – 30000 ч. Вероятность безотказной работы двигателя при доверительной вероятности 0,8 и наработке 2000 ч -0,9.

   Двигатели типа 2П…Г выпускаются с тахогенератором  типа ТС1. Тахогенераторы имеют закрытое встроенное  исполнение. Возбуждение тахогенератора – от постоянных магнитов. Крутизна напряжения тахогенератора 0,033В/(об/мин) или 0,315В/(рад/сек). Нагрузочное сопротивление – не менее 2кОм. Режим работы двигателя – продолжительный S1. Превышение температуры обмоток при установившемся тепловом состоянии двигателей типа 2ПН соответствует классу В(130⁰С). Допустимые кратковременные перегрузки по току при номинальном потоке возбуждения для двигателей типа 2ПН:

   2Iн – в течение 60 с.

   3Iн - в течение 10 с.

   Двигатели независимого возбуждения – реверсивные. Частота вращения регулируется изменением напряжения на якоре (в сторону уменьшения ) и ослаблением потока возбуждения (в сторону повышения). 

   1.2 Используя справочные данные рассчитаем параметры двигателя.

   1.2.1 Потребляемая мощность одного двигателя:

    ; 

   1.2.2 Номинальный ток якоря:

   1.2.3 Температурный коэффициент обмоток двигателя:

   k_t=1+ ,

   где t – превышение температуры обмоток, соответствующее классу F(155⁰C);

         - температурный коэффициент меди;

   1.2.4 Сопротивление одного двигателя:

   R_дв=k_t Ом;

             Суммарное сопротивление двигателей:

               R_{дв Сум}=2∙0,0619=0,124 Ом;

   1.2.5 Конструктивный коэффициент двигателя:

   c=

   1.2.6 Момент инерции привода:

    =8,352 кг∙м²;

   1.2.7 Скорость холостого хода:

    ;

   1.2.8 Номинальный момент двигателя:

    =878,6 Н∙м;

     Результирующий момент двух двигателей:

     М_{н ∑} = 2∙ М_н=1757,2   Н∙м; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2. Выбор структуры системы управления электропривода.

    Выбор структуры системы управления электропривода производиться с учетом требований задания на электропривод. Основными требованиями к электроприводу являются: поддержание заданной скорости вращения ЭП (с учетом требуемого диапазона регулирования скорости), величина токоограничения при упоре, ускорение ЭП при пуске.

    Для управления ЭП используются два типа систем управления – разомкнутая и замкнутая. Разомкнутая система управления имеет низкую точность и ограниченный диапазон регулирования. Для расширения диапазона регулирования и повышения точности используются замкнутые системы регулирования. Идея замкнутых систем сводится к тому, что в системе автоматически компенсируются воздействие возмущающих факторов и угловая скорость или момент двигателя могут с большей точностью поддерживаться на требуемом уровне.

    Для осуществления автоматического  регулирования необходимо измерить сигнал обратной связи, затем этот результат в виде напряжения сравнить с заданным в виде напряжения с значением регулируемой величины и направить результат сравнения регулируемому объекту. Обычно энергии регулируемого органа бывает недостаточно для воздействия на регулирующий орган, поэтому возникает необходимость в применение усилительного устройства. Перечисленные элементы (измерительный орган, усилитель и регулирующий орган) входят в устройство регулятора, осуществляющего процесс регулирования

    Таким образом, система автоматического регулирования состоит из регулируемого объекта и регулятора, реагирующего на изменение регулируемой величины.

    Ограничение момента, развиваемого приводом, до требуемого значения с определенной точностью  может произойти, например, при снижение ЭДС преобразователя, питающего якорь двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Автоматически это выполняется при соответствующей обратной связи. В данном случае целесообразно применить отрицательную обратную связь по току, которая вступает в действии при достижении током (или моментом при Ф=const) заданного значения .