Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Мая 2013 в 22:13, курсовая работа
Современные преобразовательные устройства выполняются так, что первоначальный переменный ток промышленной частоты преобразуется в постоянный, а затем постоянный ток с помощью инвертора – в переменный регулируемой частоты. Это позволяет реализовать желаемый закон управления асинхронным электрическим приводом.
Целью данного курсового проекта является разработка регулируемого электропривода лифта с заданным законом управления, который будет соответствовать техническим условиям и требованиям.
Введение 4
1 Расчет и выбор силового оборудования системы 5
1.1 Расчет мощности двигателя и предварительный его выбор 5
1.2 Выбор преобразовательного устройства для системы 7
1.2.1 Расчёт инвертора 8
1.2.2 Расчет выпрямителя 11
1.2.3 Расчет параметров охладителя 13
1.2.4 Расчет фильтра 15
1.2.5 Расчет снаббера 17
1.2.6 Выбор преобразователя частоты 18
1.3 Выбор аппаратуры управления и защиты 19
1.3.1 Аппаратура управления 19
1.3.2 Аппаратура защиты 20
1.4 Расчет и выбор типа и сечения кабеля сети высоко напряжения 20
1.5 Расчет энергетических показателей электропривода 21
2 Расчет статических и динамических характеристик для разомкнутой системы регулируемого электропривода 22
2.1 Расчет естественных w = f(I), w = f(M) характеристик регулируемого электропривода 22
2.2 Расчет искусственных (регулировочных) характеристик w = f(I), w = f(M) регулируемого электропривода для заданного диапазона регулирования скорости 25
2.3 Расчет электромеханических переходных характеристик w = f(t) и w = f(t) при пуске, набросе и сбросе нагрузки при мгновенном изменении задания 29
3 Расчет параметров структурной схемы 31
3.1 Составление структурной схемы системы регулируемого электропривода 31
3.1.1 Модель асинхронного двигателя 32
3.1.2 Контуры регулирования 33
3.2 Расчет коэффициентов усиления и постоянных времени системы 34
4 Разработка функциональной схемы системы регулируемого электропривода 38
4.1 Составление силовой схемы регулируемого электропривода 38
4.2 Составление схемы управления регулируемого электропривода 39
Заключение 40
Список использованных источников 41
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт – Энергетический
Направление – Электротехника, электромеханика и электротехнилогии
Кафедра –
Электропривода и
Курсовой проект на тему «Регулируемый электропривод лифта
по системе ПЧ-АД с короткозамкнутым ротором»
по курсу «Электрооборудование промышленности»
Выполнила: студентка гр. 7а94 _______ К.О. Василовская
Проверил: доцент ________ _______ Ю.Н. Дементьев
Томск – 2013
РЕФЕРАТ
Курсовой проект содержит 41 страницу, 25 рисунков, 12 таблиц, 6 источников.
Ключевые слова: АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, УПРАВЛЕНИЕ, ЭЛЕКТРОПРИВОД.
Цель работы − провести расчет и исследование электропривода лифта по системе ПЧ-АД для 12-этажного дома и выбрать необходимое оборудование.
В работе произведен выбор асинхронного двигателя (АД), преобразователя частоты и способа управления скоростью АД.
Сделан расчет параметров двигателя, преобразователя, механической системы электропривода машины, предельных характеристик, произведен выбор электрического оборудования лифта.
С помощью имитационной модели в MATLAB R2008b проведено исследование АД, получены переходные характеристики.
Курсовой проект выполнен в текстовом редакторе Microsoft Word 2010, также для расчетов использовалась программа MathCad 14, среда Simulink пакета MATLAB. Для обработки графиков использовалась программа Microsoft Visio.
Содержание
Введение 4
1 Расчет и выбор силового оборудования системы 5
1.1 Расчет мощности двигателя и предварительный его выбор 5
1.2 Выбор преобразовательного устройства для системы 7
1.2.1 Расчёт инвертора 8
1.2.2 Расчет выпрямителя 11
1.2.3 Расчет параметров охладителя 13
1.2.4 Расчет фильтра 15
1.2.5 Расчет снаббера 17
1.2.6 Выбор преобразователя частоты 18
1.3 Выбор аппаратуры управления и защиты 19
1.3.1 Аппаратура управления 19
1.3.2 Аппаратура защиты 20
1.4 Расчет и выбор типа и сечения кабеля сети высоко напряжения 20
1.5 Расчет энергетических показателей электропривода 21
2 Расчет статических и динамических характеристик для разомкнутой системы регулируемого электропривода 22
2.1 Расчет естественных w = f(I), w = f(M) характеристик регулируемого электропривода 22
2.2 Расчет искусственных (регулировочных) характеристик w = f(I), w = f(M) регулируемого электропривода для заданного диапазона регулирования скорости 25
2.3 Расчет электромеханических переходных характеристик w = f(t) и w = f(t) при пуске, набросе и сбросе нагрузки при мгновенном изменении задания 29
3 Расчет параметров структурной схемы 31
3.1 Составление структурной схемы системы регулируемого электропривода 31
3.1.1 Модель асинхронного двигателя 32
3.1.2 Контуры регулирования 33
3.2 Расчет коэффициентов усиления и постоянных времени системы 34
4 Разработка функциональной схемы системы регулируемого электропривода 38
4.1 Составление силовой схемы регулируемого электропривода 38
4.2 Составление схемы управления регулируемого электропривода 39
Заключение 40
Список использованных источников 41
Современный
электропривод представляет собой
конструктивное единство электромеханического
преобразователя энергии (двигателя),
силового преобразователя и устройства
управления. Он обеспечивает преобразование
электрической энергии в
Асинхронные двигатели наиболее часто применяются в промышленности и на транспорте из-за своей простоты и надёжности. Однако эффективное управление ими представляет собой довольно сложную задачу и требует создания специальных систем управления.
Для большинства массовых применений приводов (насосы, вентиляторы, конвейеры, компрессоры и т.д.) требуется относительно небольшой диапазон регулирования скорости (до 1:10, 1:20) и относительно низкое быстродействие. При этом целесообразно использовать классические структуры скалярного управления. Переход к широкодиапазонным (до 1:10000), быстродействующим электроприводам станков, подъёмных механизмов, роботов и транспортных средств, требует применения более сложных структур векторного управления.
Регулирование
скорости двигателей переменного тока
изменением частоты подводимого
к статору напряжения по существу
весьма экономично и может обеспечить
плавное регулирование в
Современные
преобразовательные устройства выполняются
так, что первоначальный переменный
ток промышленной частоты преобразуется
в постоянный, а затем постоянный
ток с помощью инвертора –
в переменный регулируемой частоты.
Это позволяет реализовать
Целью данного
курсового проекта является разработка
регулируемого электропривода лифта
с заданным законом управления, который
будет соответствовать
1 Расчет и выбор силового оборудования системы
1.1 Расчет мощности двигателя и предварительный его выбор
Исходные данные к работе:
Грузоподъемность: G = 800 кг,
Вес кабины: G0 = 620 кг,
Число этажей: 9,
Расстояние между этажами: 3,8 м,
Скорость подъема: V = 2 м/с,
КПД лифта: η = 0,8.
Вес противовеса:
где α – коэффициент
Мощность при подъеме:
Мощность при спуске:
Предварительно выбираем двигатель типа АД(АИРМ)160 S 6 со следующими параметрами:
Таблица 1 – Параметры двигателя
Pном, кВт |
Uном, В |
Iном, А |
Масса,кг |
η, % |
cosφ |
nном, об/мин |
Jдв, кг∙м2 |
Iп/Iн |
Mп/Mн |
Mмакс/Mн |
11 |
380 |
23,8 |
130 |
87,5 |
0,80 |
970 |
0,0123 |
5,8 |
2 |
2,6 |
Находим номинальный момент двигателя:
Средний пусковой момент:
Момент сопротивления:
Избыточный момент при пуске:
Определим время пуска на подъем: где - общий вес ускоряемых поступательно движущихся частей;
- маховый момент муфты типа МН1, равный 0,031 кг∙м2.
Среднее ускорение:
Общее время пусков на подъем:
В течение цикла будет один пуск на спуск кабины, время которого:
(при пуске на спуск )
Торможение осуществляется механическим тормозом. Тормозной момент надо выбрать таким, чтобы при этом замедление при спуске не превосходит допустимого а=2 м/с2.
Тогда
Этому времени торможения должен соответствовать общий тормозной момент , который может быть найден из формулы:
При торможении во время движения на подъем вес будет больше, следовательно, время торможения при том же моменте тормоза должно быть меньше. Оно будет:
За весь цикл будет 4 торможения на подъем:
Время установившегося движения за период подъема и спуска:
Общее время движения лифта:
Время простоя по условию:
Для определения среднеквадратичного значения мощности надо определить расчетную пусковую мощность:
За период
пуска двигателя с
Среднеквадратичная мощность за цикл:
В этой формуле коэффициент
(для принятого двигателя , а отношение постоянных потерь к переменным при номинальной нагрузке )
Подставляя эти коэффициенты:
а также прочие величины в формулу мощности, получим:
Двигатель проходит по нагреву.
Преобразователь частоты (ПЧ) в ЭП является силовым регулятором, вход которого подключен к питающей сети с нерегулируемыми значениями напряжения U1 и частоты f1, а на выходе обеспечиваются регулируемые значения напряжения U2 и частоты f2 в зависимости от задания и управляющих сигналов Uy. Применение ПЧ в ЭП обеспечивает наиболее экономичные способы регулирования скорости и момента электродвигателей переменного тока. Расчет приведен для ПЧ с АИН. Силовой канал ПЧ представлен на рис. 1.
Рисунок 1 – Схема силового канала ПЧ
Максимальный ток через ключи инвертора определяется из выражения:
где k1 = 1,2 – 1,5 – коэффициент допустимой кратковременной перегрузки по току, необходимой для обеспечения динамики ЭП. Принимаем k1 = 1,2;
k2 = 1,1 – 1,2 – коэффициент допустимой мгновенной пульсации тока. Принимаем k2 = 1,15;
Ключи IGBT выбираются с постоянным (номинальным) током коллектора Iс ≥ Iс max.
Выбираем силовые IGBT модули M2TКИ2-50-12 со следующими параметрами:
Таблица 3 – Параметры M2TКИ2-50-12
Максимально допустимые значения параметров |
|
1. Напряжение коллектор – эмиттер UCE, В |
1200 |
2. Постоянный ток коллектора при Тс=250C Ic, A |
78 |
3. Постоянный ток коллектора при Тс=800C Ic, A |
50 |
4.
Суммарная мощность |
400 |
Электрические характеристики |
|
1. Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при UCE(sat) (тип.), В |
2,5 |
2. Входная емкость Cies, нФ |
3,3 |
3. Выходная емкость Coes, нФ |
0,5 |
4. Обратная переходная емкость Cres, нФ |
0,25 |
5. Время задержки включения td(on), мкс |
0,1 |
6. Время нарастания tr, мкс |
0,1 |
7. Время задержки выключения td(off), мкс |
0,5 |
8. Время спада tf, мкс |
0,1 |
Характеристики диода обратного тока |
|
1. Прямое падение напряжения Uf, B |
2,3 |
2. Время восстановления trr, мкс |
0,2 |
Тепловые и механические параметры |
|
1. Тепловое сопротивление переход-корпус, IGBT Rthjc, 0C/Вт |
≤ 0,3 |
2. Тепловое сопротивление переход-корпус, диод обратного тока RthjcD, 0C/Вт |
≤ 0,6 |
3. Тепловое сопротивление корпус-охладитель, λpaste = 1 Вт/м ·°С, на модуль (типовое значение) Rthck, 0C/Вт |
0,03 |
4. Масса, кг |
0,165 |
Информация о работе Регулируемый электропривод лифта по системе ПЧ-АД с короткозамкнутым ротором