Студент: Цветелина Стоянова Ф№ 163744

Изчислителна записка

I Проектиране на силовата част

1. 
   Построяване на електромеханичната характеристика на двигателя и намиране на максималното необходимо котвено напрежение.
   

Първа точка - при номинален ток- I_а.н. и номинална ъглова скорост на въртене _н

Втора точка- при котвен ток- I_а = 0 и ъглова скорост на идеален празен ход ω₀

ω_н = n_н = . 840 = 87,92 s^-1

c. = = = 2,3 Wb

ω_min = = = 8,79 s^-1

Намиране на максималното необходимо напрежение, за регулиране на двигателя.

U_дв.max = c. Ф_n . ω_н + 2 . ( R_a + R_дп ) = 2,3. 87,92 + 2.44 . 0,42 = 239 V

ω_max = = = 104 s^-1

2. 
   Избор на силов трансформатор или токоограничаващи реактори.
   

∆U_идр = 0,01. U_н = 0,01.220 = 2,2 V

∆U_yp = 0,01. 220 = 2,2 V

∆U_тр = 0,02 .U_н = 0,02. 220 = 4,4 V

∆U_k = A. . U_н = 0,5 . . 220 = 5,5 V

∆U_vs = 2 V

Eꞌ_d0 = 239 + 2,2 + 2,2 +4,4 +5,5 +2 = 255,3 V

E_d0 = K_мр . Eꞌ_d0 = 1,1 . 255,3 = 281 V

За трифазна мостова схема:

U_2л = 0,74 . E_d0 = 0,74 . 281 = 207,81 V

Избирам съгласуващ трансформатор със стандартно вторично напрежение 220V.

От вторичното линейно напрежение U_2л = 220 V се изчислява действителната стойност на E_d0

За трифазна мостова схема: E_d0 = 1,35.U_2л = 1,35 . 220 = 297 V

Избор на съгласуващ трансформатор:

I_2ф = . I_dн = . 44 = 35,74 А

I_1ф = . . I_dн = . I_2ф = . 35,74 = 19,74 A

I_dн – е номинална средната стойност на тока на токоизправителя, равен на номиналния ток на двигателя.

K_mp – е коефициент на трансформация K_mp =

Типовата мощност на трансформатора, за мостовата схема включително и за реверсивните преобразуватели, които са свързани към една вторична намотка се определя от:

S_T = S₁ = S₂ = 1,05. P_d = 1,05. E_do. I_dн = 1,05. 281 . 44 = 12 974,346 VA

S_T = S₁ = S₂ = 1,05. P_d = 1,05. 281 . 44 = 12 974,346 VA

Избирам захранващ съгласуващ трансформатор тип: ТМ 20/20

S_н = 20 kVA , U₁ = 20 kV, U₂ = 0,22 kV, ∆P₀ = 220W, ∆P_к.с = 620W

η = 95,80, U_k % = 4,4 , I₀ % = 10

Общата необходима индуктивност L_огр. във всяка фаза се определя:

L_огр. =

L_огр. =

1. 
   коефициент определящ наклона на външната характеристика на токоизправителя.
   

Определяне на индуктивността на съгласуващия трансформатор.

L_тр =

L_тр =

Тъй като L_тр ˂ L_огр. , L_тр = 0,497 ˂ L_огр. = 105 се налага включването на допълнителни токоограничаващи реактори.

L_доп.р = L_огр - L_тр

L_доп.р = 105 . = 0,104

Изчисляване на мощността на реакторите.

S_р = 0,667 . . L_доп.р

S_р = 0,667 .

3. 
   Избор на тиристори
   

U_{обр.мах} = 1,5 . . .

U_{обр.мах} = 1,5 . . . 127 = 466,6

Изчисляване на средната стойност на тока през тиристора.

I_dvs

Определям класа му по напрежение

4+1 = 5

Избирам тиристор: SKT 16/06 C

Избирам охладител с естествено охлаждане К5

P_AK = U₀ . I_dvs + K²_Ф . I ²_dvs . R_д = 1. 14,66 + ² . 14,66² . 20 . 10^-3 = 27,55 W

R_{th j-a} = R_{th j-c} + R_{th c-h} + R_{th h-a} = 0,8 + 0,5 +0,35 = 1,65 / W

Q_j = P_AK . R_{th j-a} + q_a = 27,55 . 1,65 +40 = 85,45

Условие за работа по температура на полупроводниковата структура.

Q_j ≤ Q_{j мах} 85,45 ≤ 130

Тиристорът SKT 16 / 06 C може да работи с избраният охладител К5.

4. Оразмеряване на възбуждането на двигателя.

Избор на изправител за възбудителната намотка.

U_{о мах} =

I_d = =

Избирам изправителен диод : 2 Д 2403

Изчисляване на индуктивността на изглаждащия дросел.

Определя се от условието за намаляване на пулсациите на изправения ток. Индуктивността на изглаждащия дросел ще бъде:

L_ид =

ω_h = 2. π . ʄ_мр . m = 2. 3,14 . 50 . 6 = 1884 s^-1

L_∑ =

L_дв = К_дв .

L_огр =

L_ур = 0

L_ид = = 1,7 –

L_ур – Индуктивността на уравнителният реактор

L_{ур –} Не се отчитат, когато уравнителният реактор е насищащ се. Получената отрицателна стойност показва, че индуктивността във веригата е достатъчна и не се налага поставянето на изглаждащ дросел.

6. Избор на уравнителни реактори.

По задание управлението на реверсивните изправители е разделно. Затова схемите с разделно управление са без уравнителни реактори.

7. Построяване на регулировъчна характеристика.

Регулировъчната характеристика на тиристорния токоизправител е зависимостта на средното изправено напрежение от ъгъла на регулиране α.

L_тр =

Х_тр = Z_тр =

r_k = Ω

r_к – комутационно съпротивление

r_к = r_ур = 0 Ω

r_д = 20. 10^-3 Ω

r_д – динамично съпротивление на тиристора

r_тр = Ω

r_тр = = 0,015 Ω

r_Σ = r_ур + 2. r_д + 2. r_тр + r_к = 0 + 2 . 20 . 10^-3 + 0,015 + 0,149 = 0,204 Ω

Е_da = E_do . cos α = 281 . cos

U_da = Е_da - I_dн . r_Σ = Е_da . cos - 44 . 0,204

α0	90	αmax 84,03	80	70	60	50	40	αmin 35,42	30	20	10	0
Eda	281	279	277	264	243	215	181	163	140	96	49	0
Uda	272	270	268	255	234	206	172	154	131	87	40	-9

α _min = arrcos = arrcos =

α _max = arrcos arrcos + = 84,03

8. Избор на кабелна линия за връзка на задвижването със захранващата мрежа.

Полагаме: α _min = α₁ α_ср = α₂ α _max = α₃

α _min = 35,42 α_ср = 59,72 α _max = 84,03

Определяне на мощностите при три скорости на движение на задвижването.

Р₁ = U_{da1 .} I_dн = . I_dн = . 44 = 7,61 W

Р₂ = U_{da2 .} I_dн = . I_dн = ( 281. 59,72 ). 44 = 5,78 W

Р₃ = U_{da3 .} I_dн = . I_dн = ( 281. 84,03 ). 44 = 0,841W

Определяне фактора на мощност при три скорости на движение на задвижването.

ϒ₁= аrccos – α₁ = аrccos –

ϒ₂= аrccos – α₂ = аrccos –

ϒ₃ = аrccos – α₃ = аrccos –

Фактор на мощността при системата – ТИ-Д

Активно- индуктивния товар на тиристорния токоизправител предопределя значително влошаване на фактора на мощността.

cosφ₁ = cos = 0,79

cosφ₂ = cos = 0,48

cosφ₃ = cos = 0,08

Изчисляване на тока, протичащ през кабела за η = 0,95.

Определяне максималния черпен ток от мрежата.

I₁ = =

I₂ = = = 33,26 A

I₃ = = = 29,05 A

9. Определяне на параметрите на кабелната линия.

Оразмеряване на кабелната линия по допустима загуба на напрежение.

△U_доп. = 5 . U_2л = = 11V

S_max = = 9,63 kVA

Q_max =

△U_r = = = 0,65 V

△U_a = △U_доп.- △U_r = 11 – 0,65 = 10,35V

Сечението на проводника се определя по метода, за минимум разход на метал.

S = = = 21,98 mm²

Избирам меден трифазен кабел с поливинилхлоридна изолация с :

S= 25 mm²

Определяне на действителната загуба на напрежение.

△U _{действ.} = = = 9,317 V

Избраният кабел S= 25 mm² отговаря на условието по допустима загуба на напрежение.

△U_доп. = 11V ≥ △U _{действ.} = 9,317V

ΙΙ Оразмеряване на системата за автоматично регулиране

1. 
   Избор на тахогенератор.
   

Избирам тахогенератор тип: ТД – 101

U_тгн = 110 V

n_тгн = 1500 min^-1

ω_тг = = = 157 rad/ s

Определяне на напрежението, което подава тахогенератора при нормална скорост на двигателя.

U_тг = n_дв.н . = 840 . = 61,6 V

Определяне на коефициента на предаване на тахогенератора.

К_ТГ = = = 0,70

2. 
   Коефициент на предаване на измерителя на тока с шунт във веригата на котвата е:
   

К_ш = = = 1,5 . 10^-3

3. 
   Определяне на еквивалентното съпротивление на котвата приведено към установена температура.
   

R_a + R_дп = 0,42

R_a – котвената намотка

R_дп – допълнителни полюси

R_кн – компенсационна намотка

R_е = r_Σ + R^ꞌ_а = 0,204 + 1,66 = 1,9 Ω

4. 
   Определяне на еквивалентната индуктивност във веригата на котвата.
   

5. 
   Определяне на електромагнитна времеконстанта на котвената верига.
   

6. 
   Определяне на електромагнитна времеконстанта на електрозадвижването.
   

Ј_дв – инерционен момент на вала на двигателя

7. Определяне на коефициента на усилване на тиристорният изправител.

Той се отчита от регулировъчна характеристика.

Избира се стойнастна ∆Uy построява се допирателна на участъка от

характеристиката и се засича ∆ Еda.

Избирам: ∆Uy- 5 V

К_α = = = 23,2

Определяне параметрите на регулатора на тока.

Сумарната некомпенсирана времеконстанта на котвената верига.

Т_1µ = Т_дт + Т_α + Т = 0,0035 + 0,0064 + 0,003 = 0,0129 s

Т_дт – времеконстанта на датчика на ток и неговия филтър Т_ДТ 0,0035

Т_α – времеконстанта на системата за импулсно- фазово управление Т_α 0,0064

– времезакъснение на тиристорния изправител 0,003

Определяне на стойностите на съпротивлението и кондензатора на операционния усилвател.

Избирам кондензатор: С_от = 1 µF

R_от = = = 5,58 kΩ

Приемам: С_от = 1 µF и R_от = 5,6 kΩ

K_ВПТ = = 227,27

Приемам: K_ВПТ = 100

К_ДТ = К_Ш . К_ВПТ = 1,5 . 10^-3 . 100 = 0,15

K_ВПТ – коефициент на усилване на вторичния преобразовател

U_{ЗТ мах} – от 6 18 V максималното входно напрежение на регулатора на ток

За определянето на R_ЗТ и R_Т трябва да се определи коефициента на пропорционалност на регулатор на ток.

К_РТ = = = 0,118

Резисторите R_зт и R_т са в съотношение, както са напрежението на насищане на регулатора на скорост т.е. напрежението на задание по ток U_3Тmax и напрежението на обратна връзка по ток U_OBT.

R_зт = = = 47,45 kΩ

Приемам: R_зт = 47 kΩ

R_зт = = = = 20,68 Ω

Приемам: = 15 V

Приемам: R_т = 22 Ω

8. 
   Оразмеряване на регулатора на скоростта.
   

Коефициентът на регулатора по скорост е:

К_РС = = =

К_РС = = 12,53

Приемам: R_зс = R_с = 40 kΩ

Определяне на резистора в обратната връзка на операционния усилвател.

R_ос = R_зс . К_РС = 40 . 12,53 = 501,2 kΩ

Приемам: R_ос = 510 kΩ

Оразмеряване на филтъра във веригата на обратната връзка по скорост. Задава се стойността на филтърния кондензатор С_фс = 0,5-2 μF и се определя стойността на резистора R_с

R_фс = = = 1500 Ω

Приемам: С_фс = 2 μF Т_фс = 0,003s

Определяне на товарният ток през филтъра

I_фс = = = 3. 10^-4 А

Определяне на напрежението след потенциометъра на тахогенератора.

U_n = . ( ) = . (1,5 + 40 ) = 12,45 V

Определяне на съпротивлението на потенциометъра

R_n = + = 18,07 kΩ

Приемам: R_n = 18 kΩ

Определяне на допълнителното съпротивление в котвата на тахогенератора.

R_доп = = = 57,33 kΩ