Министерство  образования РФ 

Пермский  Государственный Технический Университет 

кафедра Электрификации и Автоматизации  Горных Предприятий 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому  проекту по автоматизированному  электроприводу горных машин и механизмов по схеме АВК. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент гр. ЭАПУ-07-2         Печенкин А. С.

Проверил:  преподаватель                       Седунин А. М. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пермь - 2011

Содержание.

Задание по курсовому  проекту……………………………………………3

Введение…………………………………………………………………….4

Выбор вентилятора  главного проветривания…………………………….5

Выбор двигателя  для  вентиляторной установки………………………...6

Расчет и  выбор остального электрооборудования……………………….7

Разработка  и построение  математической  модели  электропривода…11

Моделирование  системы  АВК  на  ЭВМ………………………………..17

Заключение…………………………………………………………………18

Список  литературы………………………………………………………..19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Задание по курсовому  проекту 

Разработать электропривод вентилятора главного проветривания шахты  (схема АВК).

Режим работы – длительный;

Наименование  объекта – вентилятор главного проветривания;

Условия:

• производительность 160 ¸ 200 м³/с;
• статическое давление   270 ¸ 400 кгс/м²;
• тип вентилятора – центробежный;
• Трот  = 0,01 сек;
• Rрот = 0,008 Ом;
• САУ статическая с ошибкой ;

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Введение. 

      Электропривод по схеме « Асинхронно-вентильного  каскада » получил широкое  распространение в промышленности. Электропривод применяется, в основном, тогда, когда скорость требуется регулировать в малом диапазоне (сверху) и когда не требуется высокая точность регулирования. Это обуславливает применение « Асинхронно-вентильного каскада » в электроприводах со спокойным графиком нагрузки, т. е. у которых момент на валу изменяется не очень сильно (вентиляторы, компрессоры, насосы).

      АВК является наиболее экономичной системой регулируемого электропривода переменного  тока, так как в ней преобразуется  лишь часть энергии, потребляемой асинхронной  машиной - энергия скольжения.

      В ряде случаев установленная мощность преобразователя АВК пропорциональна  глубине регулирования и составляет лишь часть мощности привода.

      Однако  АВК присущи ряд недостатков, основным из которых является низкий коэффициент мощности, при этом максимальное потребление реактивной мощности имеет место в верхнем диапазоне регулирования скорости, являющимся обычно весьма продолжительным.

      Процесс регулирования скорости в каскадных  схемах включения асинхронного двигателя  осуществляется введением встречной  добавочной ЭДС, которая изменяется путем уменьшения (увеличения) угла отпирания тиристоров инвертора, в его роторную цепь. Если добавочная Э.Д.С. в роторной цепи равна нулю, то ток ротора определяется только Э.Д.С. обмотки ротора и ее параметрами. При введении в цепь ротора добавочной Э.Д.С. часть энергии скольжения потребляется источником добавочной Э.Д.С., а количество энергии, выделяемой в обмотке ротора, уменьшается, что приводит к уменьшению тока ротора. Уменьшение тока ротора вызовет уменьшение момента, развиваемого двигателем, который становится меньше статического момента нагрузки (Мст), скорость двигателя начинает уменьшаться, а ее уменьшение приводит к увеличению скольжения, а значит и Э.Д.С. ротора. Увеличение Э.Д.С. ротора приводит к увеличению тока ротора и момента двигателя.

      Когда момент, развиваемый двигателем, вновь  станет равным статическому моменту, двигатель  перестанет замедляться и вновь  будет работать в установившемся режиме, но уже при более низкой, чем ранее, скорости. Из сказанного вытекает, что при увеличении добавочной Э.Д.С. в роторе угловая скорость двигателя уменьшается, а при уменьшении – увеличивается. При добавочной Э.Д.С. равной нулю двигатель работает на механической характеристике, близкой к естественной. 
 
 
 

      3. Выбор вентилятора  главного проветривания.

 

      По  исходным данным Q и Р выбираем центробежный вентилятор               ВЦД 31,5 дм. 

      Техническая  характеристика  вентиляторной  установки:

• диаметр рабочего колеса, дм                                                                    3150
• частота вращения вала, об/мин                                                                 600
• статический КПД:

        максимальный                                                                                        0,84

        средневзвешенный в нормальной области работы                             0,74

• подача в рабочей зоне при статическом КПД более 0,6 м³/с                  35¸305
• статическое давление в рабочей зоне                                                                      при статическом КПД более 0,6кгс/м²                                              50¸510
• динамический момент инерции вращающихся частей, Н*м²                350000

4. Выбор двигателя  для  вентиляторной  установки.

Рассчитываем  мощность двигателя:

 

                   

где  Q = 200 м³/с  – максимальная производительность;                                       Р = 400 кгс/м² – статическое давление;                                                        Кз = 1,1 – коэффициент запаса;                                                                        hв = 0,74 – КПД вентилятора;                                                                      hпер = 1 – КПД передачи (без редуктора); 

      По  расчетной мощности Рдврасч выбираем асинхронный двигатель с фазным ротором типа АКН2-18-53-16МУХЛ4.

Паспортные  данные двигателя  АКН2-18-53-16МУХЛ4:

• Мощность N, кВт                                                                                    1250
• Напряжение статора U, В                                                                       6000
• Ток статора Iст,  А                                                                                   163
• Скорость вращения n, об/мин                                                                580
• Напряжение ротора Uр, В                                                                       835
• Ток ротора Iр,  А                                                                                      650
• Скольжение S, %                                                                                      1,15
• КПД (при нагрузке 1/1),  %                                                                     94,7
• Соs j (при нагрузке 1/1)                                                                          0,78
• Ммах/Мном                                                                                              2,4
• Вращающий момент,  кН·м²                                                                    31,9

5. Расчет и выбор остального электрооборудования.

Выбор оборудования роторной цепи.

 

      Выбор выпрямителя, инвертора и трансформатора инвертора по мощности напрямую зависит  от требуемой глубины регулирования  скорости вращения двигателя, т.е. от максимального  скольжения.

      S=1, т. к. пуск привода происходит в схеме каскада с регулированием до нуля.

Выбор трансформатора инвертора.

 

      Трансформатор инвертора выбирается по току и напряжению вторичных обмоток.

Напряжение  вторичной обмотки трансформатора инвертора:

                          

где: К1 = 1,35 – коэффициент мостовой схемы  Ларионова;

    Uр = 835  -  напряжение на роторе двигателя, В;

    Sмах  = 1 -  максимальное скольжение;

К2 – коэффициент, зависящий от схемы  соединения вентилей инвертора (для  трехфазной мостовой схемы К2 = 2,34);

    b - угол опережения открывания вентилей инвертора (угол управления);

Примечание: во избежание прорыва инвертора bmin принимают не менее 15°. 

Выпрямленный  ток ротора двигателя: 

                             

Ток вторичной обмотки трансформатора инвертора:

                           

где  К_2и – коэффициент зависящий  от  схемы  соединения   вентилей   (для  трехфазной  мостовой  схемы   К_2i =0,815) 

Мощность  трансформатора  насчитывается  по  формуле 

                       

      Габаритная  мощность  трансформатора   должна  превышать   мощность  найденную  по  выше  приведенным  формулам,  вследствие  того,  что  необходимо  компенсировать  потоки вынужденного  намагничивания  сердечников  трансформатора.  Это  превышение  для  трехфазной  мостовой  схемы  составляет  4,5%

      С  учетом  приведенного замечания   получаем,  что  мощность  трансформатора  должна  быть  не  менее  952  кВА.

      Выбираем  трансформатор  типа  ТМБ-1000/10-82У1

Паспортные  данные:

 
 

Выбор  тиритсторного  преобразователя.

       Выбор  преобразователя   осуществляется  по  выпрямленному   току  и   максимальному  напряжению  ротора

       Id=748 А,