Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки (стр. 4 из 6)
(2.18)где Мном – номинальный момент двигателя, Н×м;
Rшт – радиус шкива трения, м;
Iном – номинальный ток двигателя, А.
2.5.2. Максимальный ток двигателя Imax рассчитаем по формуле:
(2.19)2.5.3. Ток уставки Iуст срабатывания реле максимальной защиты определим по формуле:
Iуст=кнImax=1,1×7329=8062 А, (2.20)
где кн=1,1 - коэффициент надежности [2].
Применим автоматический выключатель ВАТ-42-1000/10-Л-У4 с реле защиты РДШ-6000 и диапазоном тока уставки
6000¸12000 А [1].
2.6.Выбор тиристорного возбудителя
2.6.1. Индуктивность обмотки возбуждения двигателя определим по формуле:
(2.21)
где L - индуктивность, обусловленная полезным потоком, Гн;
Lр - индуктивность от полей рассеивания, Гн;
2р - число пар полюсов;
Wв=84 - число витков на полюс;
sном=1,1 - коэффициент рассеивания при номинальном потоке [2];
DФ - изменение потока, вызванное соответствующим изменением ампер-витков (DIвWв), Вб (рис.2.2.).
2.6.2. Постоянную времени цепи возбуждения Тв определим по формуле:
(2.22)где Lов - индуктивность обмотки возбуждения, Гн;
Rов - сопротивление обмотки возбуждения, Ом.
2.6.3. Время рывка tр при высоте подъема Н=1079 м согласно графику [2]:
tр=2с. (2.23)
2.6.4. Требуемое значение коэффициента форсировки кф определим по формуле:
(2.24) 
(2.25)где Тв - постоянная времени возбуждения, с.
2.6.5. Максимальное значение выпрямленного напряжения Umax определим по формуле:
Udmax=КфUв ном=3,06×145=443,7 В, (2.26)
где Uв ном - номинальное напряжение возбуждения при параллельном соединении полуобмоток возбуждения, В.
Применим тиристорный возбудитель ТПР9-320/460Р-31У4 с номинальным током 320 А и номинальным напряжением 460 В [2].
2.6.6. Передаточный коэффициент ктв тиристорного возбудителя определим по формуле:
Ктв=Ud ном/Uвх тв=460/8=57,5, (2.27)
где Ud ном - номинальное выпрямленное напряжение, В;
Uвх тв=8 В - выходное напряжение управления.
2.7. Выбор тахогенератора в цепи ОС по скорости
Применяем тахогенератор типа ПТ-42 с номинальной частотой вращения nтг ном=100 об/мин и номинальным напряжением Uтг ном=230В [2].
2.7.1. Максимальное напряжение на выходе тахогенератора Uтг max определим по формуле:
Uтг=Uтг ном(nдв ном/nтг ном)=230(63/100)=145, (2.28)
где Uтг ном - номинальное напряжение тахогенератора, В;
nдв ном - номинальная частота вращения двигателя, об/мин;
nтг ном - номинальная частота вращения тахогенератора, об/мин.
2.7.2. Передаточный коэффициент ктг рассчитаем по формуле:
ктг=Uтг max/nдв ном=145/63=2,3 В/(об/мин). (2.29)
3. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ
На основе технических решений принятых на первом [1] и втором [2] этапах проектирования, выбирают регуляторы тока, скорости и другие технические средства, составляющие систему автоматического управления электроприводом.
Таблица 3.1.
| Наименование величин. | Обозначение. |
| Подъёмная машина | |
| Суммарныймаховыймомент | SGD2=9150 кг×м2 |
| Нормальное ускорение и замедление | а 1 = а 3 =0,6 м/с2 |
| Максимальная скорость | v max=16 м/с |
| Диаметр шкива трения | D шт =5 м |
| Двигатель | |
| Номинальный момент | М ном = 774 кНм |
| Номинальная частота вращения | nном = 63 об/мин |
| Суммарное сопротивление якорной цепи | R я = 0,00348 Ом |
| Суммарная индуктивность якорной цепи | L я = 0,08 мГн |
| Индуктивность сглаживающего дросселя | L р = 0,5 мГн |
| Номинальный ток | Iя ном = 5740 А |
| Эффективный ток | I эф = 4906 А |
| Максимальный ток | I я max= 7610 А |
| Номинальное напряжение | Uном = 930 В |
| Номинальная мощность | Pном = 5000 кВт |
| Число полюсов обмотки якоря | 2р = 16 |
| Число параллельных ветвей обмотки якоря | 2а = 16 |
| Число активных проводников обмотки якоря | N = |
| Номинальный магнитный поток | Ф ном = 37,5 Вб |
| Номинальное напряжение возбуждения | U в.ном = 200 В |
| Номинальный ток возбуждения | I в.ном = 145 А |
| Сопротивление обмотки возбуждения | r в = 0,87 Ом |
| Индуктивность обмотки возбуждения | L в = 3,1 Гн |
| Передаточный коэффициент тахогенератора | К тг = 2,3 В/об/мин |
| Постоянная времени обмотки возбуждения | Т в = 3,06 с |
| Номинальный ток шунта | Iш = 200 А |
| Тиристорный преобразователь | |
| Постоянная времени | Т м = 0,02 с |
| Максимальное выпрямленное напряжение | U d max = 660 В |
| Коэффициент передачи | К тп = 82,5 |
| Тиристорный возбудитель | |
| Постоянная времени | Т вм = 0,02 с |
| Максимальное выпрямленное напряжение | U d max = 1050 В |
| Коэффициент передачи | К тв = 131,25 |
| Коэффициент форсировки | К ф = 3,06 |
| Система электропривода | |
| Коэффициент пропорциональности между эдс и скоростью | Кv = 55 В/(м/с) |
| Коэффициент пропорциональности между усилием и током якоря | К F = 52 Н/А |
| Суммарная приведенная масса | m п = 188×103 кг |
3.1. Расчет системы подчиненного регулирования координат
электропривода
Рассчитаем параметры САУ на основе элементов УБСР-АИ, входящих в состав комплектного электропривода КТЭУ.
Система построена по принципу подчиненного регулирования с зависимым регулированием тока возбуждения от тока якорной цепи при значениях тока якорной цепи менее 0,5Iдв ном .
Расчет конкретных параметров САУ произведем, используя структурную схему, построенную по математическому описанию электромеханических процессов в абсолютных единицах.[3]
При расчете принимаем следующие допущения:
- механическая система представляется в виде одномассовой системы;
- демпфирующее действие вихревых токов в шихтованной станине электродвигателя не учитывается.
3.2.Расчет контура регулирования тока возбуждения
Структурная и функциональная схемы контура регулирования тока возбуждения представлены на рис.3.1.
3.2.l. Постоянная времени фильтра Тфв рассчитывается по формуле:
(3.1)где к=5¸6 - коэффициент, учитывающий уменьшение уровня пульсаций [3];
m=6 - пульсация сигнала за период для мостовой схемы;
f=50 Гц - частота питающей сети.
3.2.2. Постоянная времени контура тока возбуждения Т¢m в:
Т¢mв=Тmв+Тфв=0,02+0,0025=0,0225 с, (3.2)
где Тm в - постоянная времени тиристорного возбудителя, с;
Тфв - постоянная времени фильтра, с.
3.2.3. Параметры фильтра (Rф ,Сф ):
Сф=Тфв/Rф=0,0025/100=25×10-6 Ф, (3.3)
где Rф=10¸100 Ом - сопротивление фильтра;
Сф - емкость фильтра.
3.2.4. Передаточный коэффициент цепи обратной связи Кв:
(3.4)где Rзтв и Rтв - входные сопротивления регулятора (Rзтв=Rтв);
Uдтв=10В - напряжение выхода датчика тока при номинальном токе Iв ном .
3.2.5. Статическую ошибку DIв для пропорционального регулятора определим по формуле: 
(3.5)где Iв ном - номинальный ток возбуждения, А;
Тв - постоянная времени обмотки возбуждения, с;
атв=2 - коэффициент настройки контура, принимаемый по условию модульного оптимума [3];
Т¢mв - постоянная времени контура тока возбуждения, с.
Решение: Реализовать условие Uдв=Uдтв и выбрать значение входных сопротивление регулятора тока возбуждения:
Rзтв=Rтв=10 кОм
3.2.6. Требуемый коэффициент датчика тока Кдтв определим по формуле:
(3.6)где Iш ном - номинальный ток шунта, А;
Iв ном - номинальный ток возбуждения, А;
Кв - передаточный коэффициент цепи обратной связи;
Кшв=Uш ном /Iш ном - коэффициент шунта.
Предварительно применим ячейку датчика тока типа ДТ-3АИ(УБСР-АИ), коэффициент передачи которого регулируется в пределах 53,3¸133,3. Для уменьшения требуемого коэффициента датчика тока применить два шунта типа 75ШСМ 200А, соединенных параллельно друг другу [3].
3.2.7. Сопротивление обратной связи регулятора тока возбуждения Rотв вычислим по формуле:
(3.7)