Теория электропривода

 

Показатели	Единица измерения	Рабочий ход = 920 рад
		Пуск	Установившийся режим	Торможение	Σ
tп	с	1,4	7,5	1,4	11,75
Pv	Вт · с	1167	4689	-689	5167
Pd	Вт · с	2182	8516	-271	10427
dPp	Вт · с	277	1460	247	1984
Pc	Вт · с	2460	9976	-23	12413
Qc	Вар · с	782	3310	-244	3848
I1кв	А	5,7	4,05	4,16	18,7
L	Рад	100	770	50	920
ω0 / ω0n	-		1
ωуст	1/с		102,5
Муст	Н · м		6,1
I1уст	А		4
ηсрвзв	-	0,47	0,47	0,033	0,42
Кmсрвзв	-	0,953	0,953	0,093	0,955
Ммакс	о.е.	1,25		-0,6
I1макс	о.е.	1,2		0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Расчет энергетических  показателей электропривода.

 

11.2.1. Угловой путь, проходимый  двигателем на рассматриваемом  участке.

Σа = 2 · L · jp / D = 2 · 5 · 23 / 0.25 = 920 рад/с

 

11.2.2. Время работы в  установившемся режиме для тележки  с грузом.

tуст = Lуст / ωуст = 742 / 98,5 = 7,5 с

 

11.2.3. Путь, проходимый  тележкой с грузом в установившемся  режиме.

Lуст = Lc – Lп – Lт = 920 – 114 – 64 = 742 рад

 

11.2.4. Механическая энергия  на валу для тележки с грузом  в установившемся режиме.

Pvуст = Муст · ωуст · tуст = 16 · 98,5 · 7,5 = 11820 Вт · с

 

11.2.5. Активная мощность  сети для тележки с грузом  в установ. режиме.

Рсуст = Pvуст / η = 11820 / 0,48 = 24625 Вт · с

 

11.2.6. Потери энергии  в ПЧ для тележки с грузом  в установившемся режиме.

dPpуст = 0,5 · dPpn · (1 + (I1 / Ipn)²) · tуст = 0,5 · 343,9 · (1 + (4,3 / 11)²) · 7,5 = 1486Вт · с

 

11.2.7. Активная энергия  двигателя для тележки с грузом  в установившемся режиме.

Pdуст = Рсуст – dPpуст = 24625 – 1486 = 23139 Вт · с

 

11.2.8. Реактивная энергия  двигателя для тележки с грузом  в установившемся режиме.

Qc = Pcуст · √ (1 - cosφ²) / cosφ = 24625 · √ (1 – 0,953²) / 0,953 = 8171 Вар · с

 

11.2.9.  Цикловой КПД  системы ПЧ-АД для тележки с грузом.

      пуск

η = Pv / Pc = 3866 / 7949 = 0,48

торможение

η = Pс / Pv = - 553 / - 1539 = 0,36

 

11.2.10.    Коэффициент мощности системы ПЧ-АД для тележки с грузом.

      пуск

   

  торможение

                            

 

11.2.11.  Среднеквадратичное значение тока для тележки с грузом.

 

 

 

        Таблица 8.        Расчет интегральных показателей системы ПЧ-АД для тележки с грузом.

 

Показатели	Единица измерения	Рабочий ход = 920 рад
		Пуск	Установившийся режим	Торможение	Σ
tп	с	1,9	7,5	1,6	11
Pv	Вт · с	3866	11820	-1539	14147
Pd	Вт · с	7415	23139	-851	29703
dPp	Вт · с	534	1486	298	2318
Pc	Вт · с	7949	24625	-553	32021
Qc	Вар · с	2527	8171	-5779	4919
I1кв	А	10	4,3	5,1	370
L	Рад	114	742	64	920
ω0 / ω0n	-		1
ωуст	1/с		98,5
Муст	Н · м		16
I1уст	А		4,34
ηсрвзв	-	0,48	0,48	0,36	0,45
Кmсрвзв	-	0,953	0,953	0,095	0,984
Ммакс	о.е.	2,7		-1,75
I1макс	о.е.	2,45		1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Проверка электропривода  на заданную производительность, по нагреву и перегрузочной   способности двигателя и преобразователя.

 

12.1. Определяем допустимый  ток.

12.2. Значение относительной  продолжительности включения ПВф.

 

где tц = 3600/z = 3600/75 = 48

 

12.3. Определяем эквивалентный  ток.

= 8,5 А

 

12.4. Проверка двигателя  по нагреву.

 

Iэкв ≤ 0,8 Iдоп

8,5 А > 5 А

При проверке двигателя по нагреву превышение эквивалентного тока над допустимым является неприемлемым.

 

Произведем ориентировочный  выбор другого двигателя, используя  соотношение

По каталожным данным выбираем двигатель 4MTKF(H)112B6 мощностью

Рном = 3,7 кВт

 

12.5. Проверка на кратковременную  перегрузку двигателя.

 

Из рис. 5. принимаем  Мдоп = 64 Нм и сравниваем его с  критическим моментом.

Мдоп ≤ 0,8 Мкрит

64 Нм > 51,2 Нм

12.6. Проверка преобразователя  на кратковременные перегрузки.

= 20,5 А

 

Iср.кв. ≤ 1,5Iном

20,5 А > 16,5 А

 

12.7. Проверка на заданную  производительность.

 

Тр = δ · tр

1,068 · 11 = 11,75 с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Описание работы  системы управления электроприводом.

 

Триол АТО5 – высокодинамичный низковольтный (0,4 кВ) электропривод, реализует 4–квадрантное управление приводным асинхронным двигателем, в том числе режим рекуперативного торможения с возвратом энергии в питающую сеть.

Электропривод выполнен на основе двухзвенного преобразователя частоты с транзисторным (IGBT) автономным инвертором напряжения (АИН) с широтно-импульсным (ШИМ) управлением и многофункциональной микропроцессорной системой управления с развитым интерфейсом.

В электроприводе реализовано частотное управление асинхронным электродвигателем, заключающееся во взаимосвязанном регулировании частоты F и значения U основной гармоники питающего напряжения.

Силовой канал осуществляет двухступенчатое преобразование электрической энергии – выпрямление сетевого напряжения с помощью диодного выпрямителя В, работающего в двигательном режиме, и последующее инвертирование выпрямленного постоянного по величине напряжения посредством АИН. В режиме рекуперативного торможения двигатель переводится в генераторный режим, АИН обеспечивает подачу на статор реактивного тока заданной частоты, а диодный мост АИН осуществляет выпрямление тока статора, заряжая емкость фильтра ФС. При изменении направления тока в звене постоянного тока включается в работу транзисторный (IGBT) мост выпрямителя В, обеспечивая передачу в сеть избыточной электрической энергии.

Алгоритм ШИМ обеспечивает взаимосвязанное регулирование частоты F и величины U выходного напряжения по заданному закону, а также формирует синусоидальную форму кривой тока приводного АД.

Особенностью АТО5 является включение в звено постоянного напряжения только емкостной части фильтра, а индуктивная часть фильтра L вводится во входную (со стороны сети) цепь преобразователя частоты. Во входной цепи ПЧ устанавливается сетевой коммутационный аппарат (пускатель, контактор).

        В звено постоянного тока электропривода включен тормозной транзисторный (IGBT) ключ ТК и внешний блок тормозного резистора БТР для реализации режима инверторного торможения в нештатных ситуациях отключения напряжения питающей сети.

Датчики тока ДТ и напряжения ДН в силовом канале электропривода служат для контроля, регулирования и измерения электрических параметров электропривода, в том числе. для защиты от токов перегрузки и короткого замыкания, недопустимых отклонений напряжения.

 

 

 

Заключение.

 

В курсовом проекте были рассмотрены вопросы выбора двигателей по мощности и применения систем управления электроприводами для механизмов, работающих в повторно – кратковременном режиме работы.

Рассматривались программы расчета переходных процессов электропривода на персональном компьютере, позволяющие построить нагрузочные диаграммы скорости, момента, тока двигателя в режимах пуска и торможения электропривода, получить основные показатели переходных режимов (быстродействие, максимальные значения координат, значения перерегулирования, колебательности и т.п.), а акже интегральные показатели работы (механическую, активную и реактивную энергии, среднеквадратичное значение тока двигателя, угол поворота вала и т.п.), необходимые для расчета энергетических показателей и проверки дигателей, преобразователей по нагреву и перегрузочной способности.

Выбранный двигатель  не проходит по условиям нагрева, т. к. Iэ > Iдоп

и  проверка преобразователя  на кратковременные перегрузки показала, что Iср.кв. > 1,5Iном.

            Был произведен ориентировочный  выбор другого двигателя  и  по каталожным данным был выбран  двигатель 4MTKF(H)112LB6 мощностью 3,7 кВт.