Навигация
Расчет системы управления электроприводами
29619
знаков
0
таблиц
0
изображений
Введение.
Электропривод представляет собой электромеханическую систему, состоящую из электродвигательного, преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенную для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением.
Современное машинное устройство или, как его называют иначе, производственный агрегат состоит из большого числа разнообразных деталей, отдельных машин и аппаратов, выполняющих различные функции. Все они в совокупности совершают работу, направленную на обеспечение определенного производственного процесса. Необходимо хорошо знать назначение отдельных элементов, составляющих машинное устройство, так как без этого невозможно проектировать и создавать машину, а также невозможно правильно обслуживать ее в эксплуатации.
Различают регулируемый ЭП , параметры движения которого могут изменяться по внешним командам, и нерегулируемый. Наиболее совершенным видом регулируемого ЭП является электропривод постоянного тока, в котором регулирование осуществляется изменением среднего значения напряжения, приложенного к якорю электродвигателя постоянного тока. В последнее время в качестве источника регулируемого напряжения постоянного тока используют, как правило, тиристорные преобразователи (ТП). Такие электроприводы называются тиристорными.
Электропривод, разработанный в данном проекте, может быть использован в различных производственных механизмах, где требуется автоматическое регулирование скорости, большая жесткость механической характеристики и широкий диапазон регулирования.
3. Выбор структуры системы управления электропривода.
Выбор структуры системы управления электропривода производится с учетом требований технического задания на электропривод. Основными требованиями к электроприводу являются: поддержание заданной скорости вращения электропривода (с учетом требуемых диапазона регулирования скорости, допустимой статической погрешности поддержания скорости), величина токоограничения при упоре, ускорение электропривода при пуске.
Для управления электроприводом принимаем двухконтурную схему с внешним контуром регулирования скорости и внутренним подчиненным контуром регулирования тока якоря двигателя.
В качестве внутреннего контура принимаем контур регулирования тока якоря. Он применяется, если требуется обеспечить:
-ограничение тока якоря допустимым значением при перегрузках электропривода;
- пуск или торможение электропривода с максимально возможным темпом;
- дополнительную коррекцию во внешнем контуре регулирования скорости.
В качестве внешнего контура принимаем контур регулирования скорости.
4.Выбор комплектного тиристорного электропривода.
Основными техническими данными комплектных тиристорных электроприводов являются номинальные ток Iнтп и напряжение Uнтп. Номинальный ток комплектного электропривода должен быть больше номинального тока двигателя:
Iнтп і Iндв.
Номинальное напряжение двигателя должно быть меньше номинального напряжения комплектного привода на 5 - 10 %, что обеспечивает запас на регулирование скорости и на безопасное инвертирование при снижении напряжения питающей сети.
Выбор комплектного тиристорного электропривода производим по току, напряжению и регулируемой координате (в данном случае - скорости).
Принимаем комплектный тиристорный электропривод унифицированной серии КТЭУ мощностью до 2000 кВт:
КТЭУ-500/220-13212-УХЛ4.
Цифры типообразования имеют следующие значения:
500 - номинальный ток электропривода;
220 - номинальное напряжение электропривода;
1 - электропривод однодвигательный;
3 - режим работы: реверсивный с изменением полярности напряжения на якоре;
2(первая) - исполнение ТП по способу связи с сетью: с трансформатором;
1 - основной регулируемый параметр: скорость, однозонное регулирование;
2(вторая) - состав коммутационной аппаратуры силовой цепи: с линейным контактором и динамическим торможением;
УХЛ4 - исполнение для районов с умеренным и холодным климатом.
В состав КТЭУ входят:
электродвигатель постоянного тока с тахогенератором;
ТП для питания якоря электродвигателя, состоящий из силовых тиристоров с системой охлаждения, защитных предохранителей, разрядных и защитных RLC-цепей, СИФУ, устройств выделения аварийного режима, контроля предохранителей и защиты от перенапряжений;
ТП для питания обмотки возбуждения;
силовой трансформатор;
коммутационная и защитная аппаратура в цепях постоянного и переменного тока;
сглаживающий реактор в цепи постоянного тока;
устройство динамического торможения;
система управления электроприводом;
комплект аппаратов, приборов и устройств, обеспечивающих оперативное управление, контроль состояния и сигнализацию электропривода;
узлы питания электромагнитного тормоза;
контрольно-испытательные стенды.
Состав преобразовательной части ЭП.
Преобразовательная часть электропривода состоит из силовых тиристоров, системы их охлаждения, защитных RC-цепей, системы гальванического разделения и преобразования уровня управляющих импульсов, СИФУ, системы защит и сигнализации. К преобразовательной части относят также сетевой трансформатор, автоматические выключатели на стороне постоянного и переменного тока, сглаживающий реактор.
Сетевые трансформаторы по своим номинальным параметрам - напряжению и току - согласуются с номинальными параметрами электропривода. Автоматические выключатели применяют для защиты ТП и электродвигателя в аварийных режимах. В основном используются автоматические выключатели серий А3700 и ВАТ-42.
Назначение сглаживающих реакторов - уменьшать пульсации тока якоря электродвигателя, ухудшающие его коммутацию, зону прерывистых токов и скорость нарастания аварийного тока.
Силовая часть ТП.
Основной схемой преобразования в комплектных тиристорных электроприводах является трехфазная мостовая. Увеличение номинального тока ТП достигается параллельным включением тиристоров в плече. Защита тиристоров осуществляется предохранителями типа ПП57.
Для выравнивания токов в параллельно включенных тиристорах применяют индуктивные делители тока. В вентильных однофазных блоках (БВО) индуктивность делителя равна 4 - 5 мкГн. Для снятия перенапряжений при коммутации тиристоров используют RC-цепи, включенные параллельно тиристорам. Для потенциального отделения цепей формирования управляющих импульсов тиристоров от высокопотенциальных цепей управляющих электродов устанавливают импульсные трансформаторы.
В реверсивных электроприводах используется противопараллельное включение выпрямительных мостов. Для устранения уравнительных токов предусматривается раздельное управление выпрямительными мостами.
Силовая часть ТП состоит из тиристоров Т9-250, по 3 тиристора в плече. Вентиляция тиристоров принудительная. Предохранители для тиристоров не предусмотрены.
Система импульсно-фазового управления.
Система импульсно-фазового управления (СИФУ) предназначена для преобразования выходного напряжения системы управления uу в последовательность подаваемых на тиристоры отпирающих импульсов, момент формирования которых смещен относительно моментов естественного отпирания тиристоров на угол a, зависящий от значения uу.
В современных электроприводах СИФУ выполняют как синхронные многоканальные, т. е. в них выполняется отсчет угла a от моментов естественного отпирания для каждого плеча моста (или для каждой пары противофазных плеч). СИФУ состоит из узла формирования опорных напряжений, компараторов, сравнивающих напряжение управления uу и опорные напряжения uоп, узлов, преобразующих моменты переключения компараторов в импульсы управления тиристорами, узлов ограничения диапазона изменения угла a и выходных усилителей. В реверсивных электроприводах СИФУ дополняется узлом выбора выпрямительного моста АВ.
СИФУ имеет следующие технические данные:
Максимальное входное напряжение, В, не более ...........................8-10
Входной ток, мА, не более...............................................................5
Напряжение синхронизации с питающей сетью трехфазное, В......380 или 100
Допустимые коммутационные провалы, %*град............................400
Температурный дрейф характеристики при изменении
температуры от 1 до 40 С, %, не более.......................................4
Диапазон изменения угла управления, град....................................5 - 170
Асимметрия импульсов отдельных каналов, град, не более...........3
СИФУ гальванически отделена от силовой части электропривода. В реверсивных электроприводах СИФУ дополняется узлом выбора выпрямительного моста АВ. Устройство раздельного управления АВ обеспечивает бестоковую паузу не более 5-7 мс с возможностью ее регулировки.
СИФУ электроприводов серии КТЭУ выполняется с широким использованием операционных усилителей серии К5553УД2, логических интегральных микросхем серии К511.
СИФУ электроприводов серии КТЭУ имеют следующие особенности:
косинусоидальное опорное напряжение;
6-канальное устройство фазосмещения;
использование одного устройства фазосмещения для обоих выпрямительных мостов в реверсивных ЭП;
высокочастотное заполнение узких отпирающих импульсов;
использование сигналов с трансформаторов переменного тока для работы логического переключающего устройства.
Система защит преобразовательной части.
Преобразовательная часть тиристорных ЭП снабжается быстродействующей системой защиты, назначение которой - обнаружить аварию и локализовать ее, уменьшить ее вредные последствия. Большая часть аварий влечет за собой появление значительных токов в тех или иных элементах силовой цепи, и поэтому основное назначение защиты - ограничивать рост тока в силовой цепи. Некоторые виды аварий могут вызвать выход из строя элементов схемы без увеличения тока; например, отключение принудительной вентиляции вызовет перегрев тиристоров даже при номинальном токе; некоторые элементы выходят из строя при появлении перенапряжений, в частности, приходящих из питающей сети.
ЭП имеют следующие виды защит:
от выхода из строя тиристоров при внешних и внутренних коротких замыканиях, открывании тиристора в неработающей группе, опрокидывании инвертора;
от перенапряжений на тиристорах;
от аварийной перегрузки тиристоров;
от развития аварийных процессов при исчезновении напряжения собственных нужд и силового напряжения;
от недопустимой продолжительности работы при исчезновении принудительной вентиляции (где она применяется);
от снижения тока возбуждения двигателя ниже допустимого;
от превышения допустимого тока возбуждения;
от перенапряжения на якоре двигателя;
от превышения скорости двигателя;
от неправильного порядка сборки схемы;
от перегрузки двигателя, превышающей заданную в течение определенного времени (до 20 с) или защиту по среднеквадратичному току;
от аварийных режимов маслонаполненного трансформатора;
от включения ТП на вращающийся двигатель или при напряжении на выходе ТП, не равном нулю;
от нарушения изоляции элементов силовой цепи.
При всех видах защит обеспечивается определенная селективность защит, не допускающая перегорания предохранителя или тиристора, если данная авария может быть отключена автоматическим выключателем или сеточной защитой ТП, переводящей импульсы управления в инвертор. Для облегчения эксплуатации и поиска неисправностей ЭП снабжены аварийной и предупреждающей сигнализацией. Аварийные и предупреждающие сигналы запоминаются с выдачей их на световую индикацию и во внешней цепи.
В ЭП серии КТЭУ защита основана на измерении тока нагрузки датчиком тока, подключенным к шунту, и переменного тока на входе выпрямителя с помощью трансформаторов тока. Предусмотрена система контроля состояния предохранителей и вентиляции.
Системы управления ЭП.
Системы управления обеспечивают требуемые характеристики ЭП. Они состоят из аналоговых или цифровых регуляторов, изменяющих с необходимой точностью по заданному закону основную координату ЭП и ограничивающих допустимые значения промежуточных координат, логических систем, служащих для управления режимами ЭП, сигнализации и защиты.
В зависимости от использованной элементной базы системы управления выполняются аналоговыми, цифровыми и цифро-аналоговыми. Наибольшее распространение в настоящее время получили аналоговые системы. Преимущественное распространение получили системы, построенные на принципах подчиненного регулирования параметров с последовательной коррекцией.
Системы управления данного ЭП строятся из аналоговых элементов, которые объединяются в функциональные узлы, решающие определенные задачи, многие из которых повторяются в различных по своему назначению системах управления.
Системы управления КТЭУ строятся на типовых элементах унифицированной блочной системы регуляторов УБСР-АИ аналогового действия, объединенных по принципу единства конструкции, вида входных и выходных сигналов, напряжений питания. Элементы УБСР-АИ выполняются в виде двусторонних печатных плат с широким применением полупроводниковых и гибридных интегральных микросхем (ГИС) и являются наименьшими сменными модулями системы управления.
Особенностью элементной базы ячеек серии ЯФУ, применяемой в КТЭУ, является применение операционных усилителей (ОУ) типа К553УД2, логических элементов серии К511, бесконтактных ключей типа К284КН1, оптронов типа К293ЛП1А. Ячейки серии N построены на ГИС типов Р1 и Р5, логических элементах серии К561, сборках полевых транзисторов типа К190КТ2П в качестве бесконтактных коммутаторов, оптронах типа АО101.
Питание ячеек осуществляется стабилизированным напряжением ±15 В. Уровни выходных напряжений - до 10 В, сопротивление нагрузки - не менее 2 кОм.
ОУ типа К552УД2 имеет следующие параметры:
Коэффициент усиления по напряжению, не менее.........................2Ч104
Выходное напряжение при Rн
Похожие работы
... сопротивления в цепи были равны, как на примере сумматора. (рис. 16). Рис.16. Принимаем R11=R12=R13=10kОм Заключение В ходе выполнения курсового проекта по дисциплине "Системы управления электроприводом" были получены важные навыки разработки типовых алгоритмов управления промышленными механизмами, выбора структуры системы регулирования, расчета требуемых параметров устройств. ...
... имеют крутой передний фронт 2-5 мс, и малую длительность 10-15 градусов. Исходя из выше изложенных технических требований предъявляемых к системе управления, в проекте в качестве электропривода выбирается электропривод постоянного тока с тиристорным преобразователем, обеспечивающим регулирование напряжения на якоре двигателя. В соответствии с технологическими условиями производства система ...
... и микро-ЭВМ и т. п. Современные регулируемые электроприводы для автоматических линий и механизмов обычно строятся на полупроводниковых устройствах. На релейно-контакторную аппаратуру в таких приводах обычно возлагаются функции включения питания (подсоединение к сети) силовых блоков и блоков управления, защиты и ввода первоначальных и конечных команд в систему управления приводом. Но наряду с ...
... равное отношению угловой частоты ЭДС ротора Ω2 (приведенной к двухполюсному электродвигателю) к номинальному значению угловой частоты напряжения статора Ω1н. . Структурная схема асинхронного электродвигателя при управлении напряжением статора показана на рис. 2. Рис.2. 2.3 Статические характеристики САУ на основе АД 2.3.1 Статические характеристики САУ при Для ...
0 комментариев