4.2 Расчет и выбор силового трансформатора

Для согласования напряжения двигателя и сети выбирается трансформатор.

Требуемое фазное напряжение трансформатора.

(4.2.1.)

где U_d0 - напряжение холостого хода при б=0⁰

К_в - коэффициент схемы выпрямления 2,34.

 (4.2.2.)

где а_в- расчетный коэффициент для трехфазной мостовой схемы 2.

в--""- 0,0025

с_Т-""- 0,0052

d-""-0,0043

б_min- минимальное значение угла регулирования=30⁰

е_к%- ЭДС к. з трансформатора (5-10)%

к_с - коэффициент, учитывающий индуктивность сети ~ тока (1,31-1,2)

- потери в меди (1-3)%

- допустимые колебания напряжения сети 5%

падение напряжения в тиристоре

R_я- активное сопротивление двигателя 6,69*10^-2 Ом.

U_2ф=

Расчетная мощность трансформатора.

(4.2.3.)

где к_п - коэффициент, зависящий от схемы к_п=1,045

S=1,045*535*400=224 кВА

Выбираем трансформатор ТСПЗЭ-630/6

Таблица 4.2.1. Технические данные трансформатора ТСПЗЭ - 630/6

4.3 Расчет индуктивности и выбор сглаживающего дросселя

Сглаживающий дроссель включается последовательно с якорем и выполняет две функции.

Сглаживание пульсаций выпрямленного тока до уровня обеспечивающего удовлетворительную коммутацию двигателя.

Обеспечивает непрерывность выпрямленного тока при малой нагрузке на валу.

Критическая индуктивность силовой цепи ТП-Д, обеспечивающая уменьшение пульсаций выпрямленного тока.

(4.3.1.)

где U_гр - действующее значение основной гармоники переменной составляющей в выпрямленном напряжении.

U_гр=U^*_гр*U_d0 (4.3.2.)

Где U^*_гр=0,26

U_гр=0,26*600=156 В.

щ_с=2р*50=0,2850=314с^-1

I_а=(10,02ч0,05)*I_н=22,5 А

n- число пульсаций, n=6.

(4.3.4)

где I_min- минимальное значение тока нагрузки

б- угол, обеспечивающий работу привода с минимальной нагрузкой

(4.3.5)

где с - постоянная двигателя с=3,03

где R_я=0,033 Ом - сопротивление обмотки якоря, R_дп=0,021 Ом - сопротивление обмотки дополнительных полюсов, ав=2

ДU_в=1В - падение напряжения на вентиле, U_d0=600В, щ_н=125с^-1

R_э- эквивалентное сопротивление

 (4.3.6)

где r_я- сопротивление якорной цепи

r_сп- сопротивление проводов

r_сд-0

r_Т- активное сопротивление трансформатора

x_Т- индуктивное сопротивление трансформатора

m- число фаз.

R_сп=0,1r_л (4.3.7)

R_сп=0,1*6,69*10^-2=6,69*10^-3 Ом

(4.3.8)

где ДР_кз - мощность к. з ДР_кз=7600Вт

т- число фаз

К_тр - коэффициент трансформации

I_1н- тое первичной обмотки трансформатора

(4.3.10)

(4.3.11)

где К_с=1,15

(4.3.12)

где U_н- номинальное напряжение двигателя

U_н=395 В.

I_я.дв- ток якоря, I_{я, дв}=150 А

R_я- сопротивление якоря, R_я=3,3*10^-2Ом

щ_н - номинальная скорость двигателя, щ_н=125с^-1

L_кр2>L_кр1

Индуктивность якоря двигателя, мГн.

(4.3.13)

где в=0,25- имперический коэффициент=0,6 для некомпенсированных машин

U_н- номинальное напряжение двигателя.

I_н- номинальный ток двигателя

- номинальная скорость двигателя

р=2

Индуктивность трансформатора, Гн.

(4.3.14)

где x_Т - индуктивное сопротивление трансформатора переменного тока

(4.3.15)

Индуктивность сглаживающего дросселя, Гн

(4.3.16)

Гн

По полученным данным выбираем сглаживающий дроссель типа ФРОС-500/0,5УЗ

Номинальный постоянный ток 500А

Номинальная индуктивность 3,25 мГн.

5. Обоснование и выбор системы автоматического регулирования электропривода механизма хода экскаватора ЭКГ - 4,6

Для электропривода механизма хода для которого главным требованием является обеспечение максимальной производительности при минимальных нагрузках механического и электрического оборудования характерны следующие особенности.

Существующий коэффициент электромеханической связи.

Разно переменные нагрузки на валу возможность частых механических перегрузок.

Относительно невысокие требования в отношении регулирования скорости.

Расчет параметров системы электропривода механизма хода.

Определим электромагнитную постоянную времени якоря.

где L_э - эквивалентная ин-сть якорной цепи, Гн

R_э - экв. сопротивление якорной цепи, Ом

где L_т - индуктивность трансформатора = 0,208*10^-3

L_д - индуктивность экв. дв. =3,22*10^-3,Гн.

L_др - индуктивность сглаживающего дросселя ( в системе на используется)

сопротивление вычислим по формуле.

где R_н - сопротивление ном. тиристорного преобразователя, Ом

R_т - активное сопротивление трансформатора

R_д - сопротивление эквивалентного двигателя

где R_к - коммутационное сопротивление тиристорного преобразователя, Ом.

m - число пульсаций выпрямленного напряжения

I_dн - номинальный выпрямленный ток преобразователя.

электромеханическая постоянная определяется по формуле:

где J - момент инерции привода, С=кФ

J_мех - момент инерции механизма, кгм²

J_дв - момент инерции двигателя, кгм²

где СД_мех² - маховый момент механизма,

i - передаточное число механизма,

Момент инерции привода.

Величина С определяется по формуле:

Постоянная n по формуле

для расчета коэффициента усиления тиристорного преобразователя строим сквозную характеристику, т.к. U у преобразователя пилообразно, то угол регулирования б определяется соотношением

где U_он.max - амплитудное значение опорного напряжения =10В для системы УБСР-А4

U_у - напряжение управления

Расчет сквозной характеристики производим по формуле:

При расчете сквозной характеристики задаемся значением U_у в пределах - U_он.max?U_у?U_он.max

По таблице строим сквозную характеристику преобразователя. Поскольку характеристика нелинейная, то расчет будем производить после линеаризации.

Коэффициент усиления тиристорного преобразователя на верхнем пределе регулирования скорости определяется по формуле

где ?U - изменение напряжения управления на верхнем пределе регулирования скорости

Аналогично определяем коэффициент усиления на нижнем пределе регулирования скорости.

Определение постоянной времени тиристорного преобразователя

где Т_мф - малая постоянная времени системы фазного управления f - частоты питающей сети, Гц

принимаем Т_мтп=0,01с

Расчет контура регулирования тока. Оптимизацию контура регулирования тока производим с оценки критерия.

Следовательно, оптимизацию следует производить по модульному оптимуму. передаточная функция регулятора тока оптимизированного по модульнуму оптимуму будет иметь вид:

где ф_р - время изодрома, сек

К_рт - передаточный коэффициент регулятора тока,

Коэффициент К_рт определяется по формуле:

где К_от - коэффициент обратной связи по току,

Т_м - некомпенсированная постоянная времени контура тока Т_м=Т_мтп

где U_от.max=10В - максимальное допустимое значение обратной связи по току

Эквивалентная схема регулятора тока представляет собой ПИ- регулятор. Задаваясь величиной С_орт=1мкф получим

Величины сопротивлений входа регулятора тока R_зт и R_от принимаем равными и рассчитываем

Для упрощения дальнейших расчетов определяют передаточную характеристику, функцию токового замкнутого контура.

где Т_тп= Т_м

Пренебрегая в уравнении членом высшего порядка, получим: