СИЛОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

2. СИЛОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Основная задача второго этапа проектирования - выбор комплектного тиристорного электропривода из серии КТЭУ для подъемной установки, принятой на первом этапе проектирования.

2.1. Исходные данные для расчета динамики электропривода

Двигатель

Тип П2-800-255-8КУ4

Номинальная мощность Р_ном=5000кВт

Номинальная частота вращения n_ном=63об/мин

Номинальное напряжение U_ном=930В

Номинальный ток I_ном=5740А

Номинальный момент М_ном=774кН×м

Номинальный поток возбуждения Ф_ном=0,375Вб

Коэффициент полезного действия h_ном=90,5%

Ток возбуждения I_в=145А

Напряжение обмотки возбуждения  U_в=200В

Число полюсов 2р=16

Число параллельных ветвей якоря 2а=16

Сопротивление обмотки якоря R_я20=0,00348Ом

Сопротивление дополнительных полюсов R_д20=0,000631Ом

Сопротивление компенсационной обмотки R_к20=0,00235Ом

Сопротивление обмотки возбуждения R_в20=0,87Ом

Перегрузочная способность (рабочая) l_р=1,6

Перегрузочная способность (выключающая) l_в=1,8

Число витков якоря W_яд=1080/16

Число витков главного полюса W_пд=84

Число витков добавочного полюса W_дд=2

Число витков компенсационной обмотки на полюс W_кд=3

Питающая сеть

Номинальное напряжение U_с=6000В

Частота f_с=50Гц

Мощность короткого замыкания S_к=15000МВ×А

Подъемная машина

Тип ЦШ5´4

Эффективная мощность подъема Р_эф=4317кВт

Максимальная скорость подъема V_max=16м/с

Средняя скорость V_ср=8,4м/с

Множитель скорости l=1,35

Радиус шкива трения D_шт=5м

Максимальное усилие F_max=395743Н

  2.2. Выбор тиристорного преобразователя

Наметим к применению силовую 12-пульсную схему тиристорного электропривода с реверсом в цепи возбуждения двигателя и последовательным соединением выпрямительных мостов. После выбора тиристорного преобразователя силовую схему уточним.

2.2.1. Активное сопротивление якорной цепи R_яц определяем по формуле:

R_яц=к₁к₂(R_я20+R_д20+R_к20+R_щ)=

1,15×1,1(0,00348+0,000631+0,00235+0,0005)=0,00880566 Ом, (2.1)

где к₁=1,15 - коэффициент приведения к рабочей температуре 60°С [2];

к₂=1,1 - коэффициент, учитывающий сопротивление соединительных

проводов [2];

R_я20, R_д20, R_к20, R_щ - сопротивление обмотки якоря, дополнительных полюсов, компенсационной обмотки и щеточного контакта, Ом

2.2.2. Коэффициент пропорциональности между ЭДС двигателя и линейной скоростью определим по формуле:

(2.2)

где U_ном и I_ном - номинальные напряжение и ток двигателя;

R_яц - сопротивление якорной цепи, Ом;

V_max - максимальная скорость подъема, м/с.

2.2.3. Коммутационное снижение выпрямленного напряжения определяем по формуле:

U_{к ср}=0,5e_кк_vV_max=0,5×0,06×55×16=26,4 В, (2.3)

где е_к - напряжение короткого замыкания трансформатора, отн.ед..

2.2.4. Эффективный ток за цикл работы подъемной установки определяем по формуле:

I_эф=Р_эф/(V_max×к_v)=4317×10³/(16´55)=4906 А,

где Р_эф - эффективная мощность подъема, Вт.

Выбор тиристорного преобразователя произведем по двум параметрам - выпрямленному току I_{d ном} и выпрямленному напряжению U_dном при соблюдении условий:

 I_{d ном} ³I_эф и U_{d ном} ³U_ном . (2.4)

Применим комплектный тиристорный электропривод КТЭУ-6300/ 1050-1249314-200Т-УХЛ4. Тиристорный агрегат типа ТП3-6300/1050Т-10/ОУ4 с последовательным соединением мостов [2].

2.2.5. КПД тиристорного преобразователя, рассчитываем по формуле:

, (2.5)

где U_do - максимальное выпрямленное напряжение (угол управления a=0), В;

DU_{к ср} - коммутационное снижение выпрямленного напряжения, В;

DU_т=0,96 В - среднестатистическое падение напряжения на тиристоре [2].

2.2.6. Передаточный коэффициент к_тп тиристорного преобразователя определим по формуле:

к_тп=U_{d ном}/U_{вх тп}=1050/8=131,25 В, (2.6)

 

где U_{d ном} - номинальное выпрямленное напряжение, В;

U_{вх тп}=8 В - входное напряжение управления.

2.3. Выбор силового трансформатора

2.3.1. Полную мощность силового трансформатора S_т определим по формуле:

(2.7)

где к_{м ср вз}=0,575 - средневзвешенный коэффициент

мощности[2].

Р_ном - номинальная мощность двигателя, кВт.

2.3.2. Линейное напряжение вторичной обмотки, необходимое для выбора трансформатора, определим по формуле:

U₂=(к_з/к_сх)×(V_maxк_v+U_кср+I_эфR_яц)=

=(1,1/1,35)(16×55+26,4+4906×0,00881)=773 В, (2.8)

где к_з=1,1 - коэффициент запаса [2];

к_сх=1,35 - коэффициент схемы выпрямления [2];

к_u - коэффициент пропорциональности, В/(м/с);

U_{к ср} - коммутационное снижение напряжения, В;

I_эф - эффективный ток, А;

R_яц - сопротивление якорной цепи, Ом;

V_max - максимальная скорость, м/с.

Выбор трансформатора производится по двум параметрам - полной мощности S_{т ном} и напряжению на вторичной обмотке U_2ном при соблюдении условий:

S_{т нои} ³S_т и U_2ном ³U₂. (2.9)

Для комплектной поставки в составе преобразовательного агрегата типа ТП3-6300/1050-10/ОУ4 применим масляный двухобмоточный с двумя активными частями в одном баке трансформатор типа

ТДНПД-12000/10У2 [2].

2.4. Расчет сглаживающего реактора

Сглаживающую индуктивность определяем из условия непрерывности выпрямленного тока. При этом принимается, что при угле отпирания тиристоров a=80° и токе нагрузки 10% от номинального (0,1I_{d ном}) режим прерывистого тока должен быть исключен.

2.4.1. Суммарное сопротивление цепи выпрямленного тока R_s рассчитываем по формуле:

(2.10)

2.4.2. Базовый ток определим по формуле:

(2.11)

где U₂ – максимальное значение напряжения на вентильной обмотке силового трансформатора.

2.4.3. Номинальный ток в относительных единицах:

; (2.12)

Базовый параметр нагрузки определяется по графику рис.2.1.[2] для значений 15⁰, m_б=6 и i_дв=0,076 и составляет tgQ_б=7.

2.4.4. Требуемый параметр нагрузки, обеспечивающий допустимый коэффициент пульсации тока в выпрямленной цепи:

(2.13)