Расчет параметров и выбор силовых преобразователей

4.2 Расчет параметров и выбор силовых преобразователей

Исходя из требуемого напряжения питания двигателей (напряжение удвоенное в связи с последовательным соединением якорных обмоток) и расчетной мощности выбираем трансформатор: ТМНПД-5000/10 У2; исполнение 5, соединение обмоток .

Паспортные данные трансформатора:

–       Номинальная полная мощность трансформатора:  ВА;

–       Потери холостого хода:  Вт;

–       Потери короткого замыкания:  Вт;

–       Напряжение первичной обмотки:  В;

–       Напряжение вторичной обмотки:  В;

–       Напряжение короткого замыкания: %;

–       Номинальная частота сети:  Гц,  рад/с.

Рассчитаем параметры трансформатора:

Номинальный фазный ток вторичной обмотки:

 А; (4.7)

Активное сопротивление фазы вторичной обмотки:

 Ом; (4.8)

Полное сопротивление фазы вторичной обмотки трансформатора:

 Ом; (4.9)

Индуктивное сопротивление фазы вторичной обмотки:

 Ом; (4.10)

Индуктивность фазы вторичной обмотки:

 Гн; (4.11)

Так же, исходя из вышеописанных соображений, выбираем тиристорный преобразователь ТПП1.

Паспортные данные преобразователя и некоторые данные для дальнейшего расчета:

–       Реверсивный;

–       Изготовлен по мостовой 6-ти пульсной схеме ;

–       Номинальное выпрямленное напряжение преобразователя:  В;

–       Номинальный выпрямленный ток:  А;

–       Падение напряжения на вентилях:  В;

–       Коэффициент запаса по току: ;

–       Коэффициент схемы по току: ;

5. Расчет статических механических и электромеханических характеристик двигателя и привода

Все расчеты будут проведены для одного двигателя исходя их тех предположений, что напряжение распределяется по якорным обмоткам равномерно, ток общий, момент– одинаковый. Нагрузка на один двигатель принимается половиной от общей.

Приведем сопротивления к рабочей температуре:

Коэффициент приведения равен:

; (5.1)

;

где ⁰ С– температура, при которой дано сопротивление обмоток двигателя в паспортных данных;

⁰ С– рабочая температура двигателя с классом изоляции В.

Сопротивление якорной обмотки без учета падения напряжения на щетках:

; (5.2)

 Ом;

Полное сопротивление якорной цепи двигателя:

 Ом; (5.3)

Индуктивность якорной цепи (по формуле Ленвиля-Уманского):

 Гн, (5.4)

где – эмпирический коэффициент (при наличии компенсационной обмотки).

Максимальная ЭДС преобразователя :

; (5.5)

;

Ориентировочно оценим минимальное требуемое значение ЭДС преобразователя, учитывая диапазон ,:

; (5.6)

Найдем требуемую индуктивность сглаживающего дросселя из условия максимально-допустимых пульсаций тока нагрузки, равных 5%, :

Максимальный (ориентировочно) угол управления:

 рад; (5.7)

Коэффициент для мостовой схемы:

; (5.8)

;

Требуемое индуктивное сопротивление сглаживающего дросселя:

; (5.9)

 Гн; (5.10)

Выбираем сглаживающий дроссель СРОС3-800МУХЛ4, его паспортные данные:

–       Номинальный ток дросселя:  А;

–       Номинальное сопротивление дросселя:  Гн.

–       Номинальные потери в меди дросселя:  Вт;

Ставим последовательно 2 дросселя: .

Суммарная индуктивность сглаживающего дросселя:

 Гн; (5.11)

Суммарное активное сопротивление сглаживающего дросселя:

 Ом; (5.12)

Эквивалентное сопротивление коммутации:

 Ом; (5.13)

Полное эквивалентное сопротивление якорной цепи двигателя:

; (5.14)

 Ом;

Полная индуктивность якорной цепи (учитывая, что вторичная обмотка трансформатора соединена в треугольник и используется мостовая схема, которая «работает» с линейными напряжениями, а, следовательно, ток нагрузки течет только по одной из обмоток трансформатора.):

; (5.15)

 Гн;

Определим конструктивный коэффициент двигателя, связывающий противоЭДС и скорость вращения вала двигателя:

; (5.16)

 В*с/рад;

Момент на валу, развиваемый электродвигателем:

 Н*м; (5.17)

Электромагнитный момент двигателя:

 Н*м; (5.18)

Найдем относительную разницу между электромагнитным моментом и моментом на валу:

; (5.19)

Так как разница более 5%, то для дальнейших расчетов найдем конструктивный коэффициент двигателя, связывающий момент на валу двигателя и с током якоря:

 Н*м/А;

Выражение механической характеристики имеет вид:

(5.20)

, где

=1 – падение напряжения на вентилях;

Из выражения механической характеристики находим углы открытия вентилей для заданных режимов работы:

Первая прокатка:

Вторая прокатка:

Третья прокатка:

Четвертая прокатка:

Для построения МХ и ЭМХ необходимо определить характер поведения характеристики в области прерывистых токов, следовательно сначала находим значения граничных токов и соответственно моментов для приведенных выше расчетных режимов.

Первая прокатка:

Вторая прокатка:

Третья прокатка:

Четвертая прокатка:

Непосредственно зону прерывистых токов рассчитаем по точкам. Зададимся десятью значениями . Вычисления будем производить для тех же расчетных режимов что и ранее. В данном случае ток, момент и скорость двигателя в зоне прерывистых токов будут определятся исходя из следующих выражений.

Характеристики замкнутой системы будут абсолютно жесткие, что будет показано далее.

Сопротивление  в режиме прерывистых токов меньше сопротивления в режиме непрерывных токов на величину сопротивления коммутации. Однако, в этом случае будет разрыв характеристик в граничной точке. Сопротивление коммутации изменяется с изменением тока нагрузки так же как и эквивалентное сопротивление щеточного контакта. Тогда в режиме непрерывных токов с уменьшение тока нагрузки и становится равным нулю при граничном токе. Однако в этом случае двигатель механическая характеристика двигателя в режиме непрерывных токов становится нелинейной. Следовательно, оставим сопротивления  одинаковым в режиме прерывистых и непрерывных токов.