Эквивалентный момент за цикл работы:
Условие выполняется, следовательно выбранный двигатель подходит по нагреву.
Запас по нагреву:
4 ВЫБОР ОСНОВНЫХ УЗЛОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ
4.1 ВЫБОР ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
Номинальное выпрямленное напряжение и номинальный выпрямленный ток преобразователя принимаем из ряда стандартных значений по ГОСТ 6827-76 (ближайшее большее по сравнению с номинальным напряжением и током двигателя)[3].
Принимаем UdN = 230 В; IdN = 320 А.
Выбираем стандартный преобразователь комплектного тиристорного электропривода серии КТЭУ [4]. Выбираем двухкомплектный реверсивный преобразователь, схема соединения комплектов встречно-параллельная, управление комплектами раздельное, каждый комплект выполнен по трехфазной мостовой схеме.
Номинальное напряжение комплектного электропривода равно номинальному напряжению двигателя: Uном = 220 В. Номинальный ток комплектного электропривода выбирается по номинальному току преобразователя: Iном = 320 А.
Выбираем тип комплектного электропривода:
КТЭУ-800/220-13212-УХЛ4.
4.2 ВЫБОР СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Силовой трансформатор предназначен для согласования напряжения сети (Uс = 380 В) с номинальным напряжением преобразователя.
Номинальный линейный ток вторичных обмоток (расчетный):
Выбираем трансформатор типа ТСП (или ТСЗП), трехфазный, двухобмоточный, сухой с естественным воздушным охлаждением, открытого исполнения [2, таб. 3.1]
Таблица 3
Данные выбранного трансформатора
Параметр
Значение
Тип трансформатора
ТСЗП-100/0,7-УХЛ4
Способ соединения первичной и вторичной обмоток
Звезда - треугольник
Номинальная мощность
SТ = 93000 кВА
Номинальное линейное напряжение первичных обмоток
U1N = 380 В
Номинальное линейное напряжение вторичных обмоток
U2N = 205 В
Номинальный линейный ток вторичных обмоток
I2N = 262 В
Потери КЗ
РК = 2300 Вт
Относительно напряжение короткого замыкания
uK = 5,8%
Рассчитываем параметры трансформатора:
Коэффициент трансформации:
Номинальный линейный ток первичных обмоток:
Активное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора:
Активная составляющая напряжения короткого замыкания:
Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:
Индуктивное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора:
Индуктивность фазы трансформатора:
, где
Ωс - угловая частота сети ().
4.3 выбор сглаживающего реактора
Сглаживающий редактор включается в цепь выпрямленного тока с целью уменьшения его переменной составляющей. Пульсации выпрямленного тока должны быть ограничены на уровне допустимого значения для выбранного двигателя.
ЭДС преобразователя при угле управления α = 0:
Минимальная суммарная (эквивалентная) индуктивность якорной цепи по условию ограничения пульсаций выпрямленного тока:
, где
kU - коэффициент пульсаций напряжения (для трехфазной мостовой схемы принимаем kU =0,13),
р - пульсность преобразователя (для мостовой трехфазной схемы р = 6)
Расчетная индуктивность сглаживающего реактора:
Так как расчетная индуктивность оказалась отрицательной, сглаживающий реактор не требуется. Собственной индуктивности якорной цепи достаточно для ограничения пульсаций тока.
4.4 принципиальная электрическая схема силовой части
Принципиальная схема выбирается по [4]. Для номинального тока Iном = 320 А выбираем схему, приведенную на рис. 1.3 [4]:
На рисунке 5 приведена схема силовой части электропривода с номинальным током 320, 500 А. Защитные автоматические выключатели QF1, QF2 установлены последовательно с тиристорами. Для неоперативного отключения электродвигателя от тиристорного преобразователя (ТП) используется рубильник QS. Силовой трансформатор ТМ присоединяется к высоковольтной сети 6 или 10 кВ через шкаф высоковольтного ввода (ШВВ). При напряжении питания 380 В ТП подключается к сети через анодные реакторы LF и автоматические выключатели QF3, QF4.
5 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
5.1 РАСЧЕТ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ
Главную цепь системы «тиристорный преобразователь - двигатель» можно представить в виде схемы замещения (рис.6.). В главной цепи действуют ЭДС преобразователя Ed и ЭДС якоря двигателя ЕЯ. На схеме замещения показаны:
Rя,- активные сопротивления якорной цепи двигателя;
2RT - активные сопротивления двух фаз трансформатора;
Rg - фиктивное сопротивление обусловленное коммутацией тиристоров;
LЯ - индуктивность якорной цепи двигателя;
2LT - индуктивность двух фаз трансформатора.
Направления тока и ЭДС соответствуют двигательному режиму
электропривода (см. рис.6.).
От полной схемы можно перейти к эквивалентной схеме, где все индуктивности объединяются в одну эквивалентную индуктивность LЭ, а все активные сопротивления в одно эквивалентное сопротивление RЭ.
Определим параметры силовой части в абсолютных (т.е. физических) единицах
Фиктивное активное сопротивление преобразователя обусловленное коммутацией тиристоров:
Эквивалентное сопротивление якорной цепи:
Эквивалентная индуктивность якорной цепи:
Электромагнитная постоянная времени якорной цепи:
Коэффициент передачи преобразователя:
, где
Uy max = 10 В - максимальное напряжение управления СИФУ.
ВЫБОР БАЗИСНЫХ ВЕЛИЧИН системЫ относительных единиц
При рассмотрении модели силовой части электропривода как объекта управления параметры и переменные электропривода удобно перевести в систему относительных единиц. Переход к относительным единицам осуществляется по формуле:
, где
y - значение величины в системе относительных единиц;
Y - значение физической величины в исходной системе единиц;
Yб - базисное значение, выраженное в той же системе единиц, что и величина Y.
Принимаем следующие основные базисные величины силовой части электропривода:
Базисное напряжение для силовой части:
Базисный ток для силовой части:
Базисная скорость:
Базисный момент:
Базисный магнитный поток:
Фб=ФN=3,58
Базисное напряжение для системы регулирования (принято):
Базисный ток для системы регулирования (принято):
=0,5мА
Базисное сопротивление для системы регулирования:
5.3. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА В ОТНОСИТЕЛЬНЫХ ЕДИНИЦАХ
На рис. 8. показана структурная схема модели силовой части электропривода как объекта управления. Переменные модели выражены в относи-тельных единицах. В модель входят следующие звенья:
- тиристорный преобразователь (ТП) - пропорциональное звено с коэффициентом передачи kП;
- главная цепь (ГЦ) - апериодическое звено с электромагнитной постоянной времени Т3 и коэффициентом передачи, равным , т.е. эквивалентной проводимости главной цепи в относительных единицах;
- механическая часть (МЧ) - интегрирующее звено с механической постоянной времени Tj;
- звенья умножения на магнитный поток (поток рассматривается в модели как постоянный параметр).
Входные величины модели представляют собой управляющее воздействие UУ (сигнал управления на входе преобразователя) и возмущающее воздействие mC (момент статического сопротивления на валу двигателя).
Переменными модели являются:
- ЭДС преобразователя ed;
- ЭДС якоря двигателя ея;
- ток якоря двигателя iя;
- электромагнитный момент двигателя m;
- угловая скорость двигателя .
Рис.8. Структурная схема объекта управления
Далее используем следующие переменные в относительных единицах (о.е.):
Напряжение управления преобразователя в о.е.:
ЭДС преобразователя в о.е.:
ЭДС якоря двигателя в о.е.:
Ток якоря в о.е.:
Момент статического сопротивления в о.е.:
Скорость двигателя в о.е.:
Определим параметры объекта управления в относительных единицах:
Эквивалентное сопротивление якорной цепи в о.е.:
Коэффициент передачи преобразователя в о.е.:
Сопротивление цепи якоря двигателя:
Магнитный поток двигателя::
, где
φ - магнитный поток в о.е. (при однозонном регулировании скорости φ = 1).
5.4.Расчет коэффициентов передачи датчиков
Рассчитаем коэффициенты передачи датчиков в абсолютных единицах так, чтобы при максимальном значении величины, измеряемой датчиком, напряжение на выходе датчика было равно базисному напряжению регулирующей части.
Коэффициент передачи датчика тока:
IЯ(max) - максимальный ток якоря по перегрузочной способности двигателя. Максимальный ток определяется по формуле
