Модернизация электропривода подъёма с системы Г-Д с СМУ на систему ТП-Д экскаватора ЭШ 6.45М

Остановка привода осуществляется установкой рукоятки командоконтроллера в нулевое положение. Шунтовая обмотка ОШГП поддерживает прежнее напряжение, а обмотка ОНПП будет намагничивать силовой магнитный усилитель в противоположном направлении, т.е. уменьшится напряжение генератора. В результате этого произойдёт равномерное и быстрое торможение привода.

Работа привода в  режиме опускания происходит при  перемещении рукоятки командоконтроллера «от себя», замыкается контакт.

Отличие состоит в  том, что при напряжении генератора равном 85-90% от начального получает питание реле РНП, контактор КОП теряет питание и привод работает в режиме с ослабленным возбуждением двигателей, вводится сопротивление 110С (121-125). Скорость двигателей возрастает на 20-25% от номинальной.

Остановка привода происходит аналогично и в режиме подъёма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор оборудования.

 

Двигатель  ДЭ 816

Р_н=190 кВт; I_н=760 А; U_н=270 В; n_н=740 об/мин; r_я=0,0055 Ом; Р=4;

J_дв=16,2 кгм; r_доп=0,003 Ом

Количество двигателей -2

 

2.1 Выбор силового трансформатора

 

Типовая мощность трансформатора:

 

где          

                   -коэффициент схемы

                   -коэффициент запаса по напряжению

                   - коэффициент, учитывающий отклонение формы анодного тока от прямой

                   -коэффициент, учитывающий падение напряжения при коммутации в дросселях и вентилях.

                   В - напряжение нагрузки

                   А - ток нагрузки

 

Необходимое фазное напряжение вторичной обмотки согласующего трансформатора.

где          

                   - коэффициент, характеризующий отношение напряжений в идеальном выпрямителе и зависящий от схемы выпрямления (для трёхфазной мостовой схемы равен 2,34)

 

Линейное напряжение вторичной обмотки трансформатора

Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора

где - коэффициент, характеризующий отношение токов I₂/I_d в идеальном выпрямителе и зависящий от схемы выпрямления для (трёхфазной мостовой схемы равен 2,34)

По полученным данным выбираем трансформатор при выполнении условия и определяются параметры силовой цепи с учетом технических данных трансформатора

По полученным значениям и выбираем трансформатор ТСЗ-1000/10 со следующими параметрами: S_тр =1000 кВА,U_2л =690 В,                 U_1л = 6000В,  Р_хх =3000 Вт,   Р_кз =11200 кВт, U_к = 5,5%, .

Номинальные значения фазного напряжения вторичной обмотки:

Номинальный ток вторичной  обмотки трансформатора

Номинальный ток первичной  обмотки трансформатора

Активное и индуктивное  сопротивление трансформатора, приведенного ко вторичной обмотке

 

где -коэффициент трансформации

Индуктивное сопротивление трансформатора

Активное сопротивление  сглаживающего дросселя предварительно может быть принято:

где -число фаз трансформатора

Эквивалентное активное сопротивление преобразователя:

где - эквивалентное активное сопротивление, учитывающее снижение выпрямленного напряжения из-за коммутационного процесса в преобразователе

Максимальное значение выпрямленного напряжения :

Напряжение преобразователя  при минимальном значении угла регулирования :

Напряжение преобразователя  при номинальной нагрузке:

Напряжение преобразователя  при падении напряжения сети на 5%:

 трансформатор удовлетворяет  требованиям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Выбор тиристоров.

 

Среднее значение выпрямленного тока через вентиль при пуске электропривода:

где характеризует отношение

Максимальное обратное напряжение на вентиле:

где

Необходимо применение тиристоров с предельным током I_n>I_в.ср.=502 А и рекомендуемым рабочим напряжением U_р>U_обр=978 В. Принимаем к установке тиристоры Т143 - 630 10 класса I_уд.=13,5 кА, U_р=1000 В

Для охлаждения тиристоров принимаем охладитель марки О243 – 150 с принудительным воздушным охлаждением (6 м/с) позволяют нагружать тиристоры током до 450 А. При номинальной нагрузке двигателя через приборы протекает ток I_{вср.ном}=251 А что меньше допустимого значения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Выбор сглаживающего дросселя

 

Необходимая индуктивность  цепи выпрямленного тока из условия  обеспечения непрерывного тока двигателя при минимальной нагрузке:

где - круговая частота сети   

      -минимальный ток

 

Требование непрерывности  тока двигателя означает, что амплитуда  переменной составляющей тока якоря должна быть меньше минимальной величины среднего значения тока нагрузки

Необходимая индуктивность  цепи выпрямленного тока из условия  ограничения пульсации тока величиной 0,05

где - действительное значения выпрямленного напряжения

Необходимая индуктивность для ограничения тока через вентили при  коротком замыкании:

- максимально допустимый ток  для вентиля

Найденная величина индуктивности является максимальной индуктивностью дросселя, до которой она может снижаться при насыщении его током короткого замыкания.

Индуктивность фазы трансформатора:

Индуктивность якоря  двигателя:

где - номинальная угловая частота вращения.

Требуемая индуктивность сглаживающего дросселя.

Принимаем к установке  реактор типа ФРОС 1000/0,5У3 с номинальным  током 800 А и индуктивностью 5 мГн. Активное сопротивление сглаживающего дросселя при потерях в обмотке 7,2 мОм.

 

 

При выборе дросселей  должны выполняться условия:

L_др.н≥L_др; I_др.н≥_Idn.

Активное сопротивление  якорной цепи двигателя:

- коэффициент, учитывающий сопротивление  при перегреве

Эквивалентное сопротивление  цепи преобразователя

Активное сопротивление  цепи выпрямленного тока:

Индуктивность цепи выпрямленного  тока:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Расчет регулировочных характеристик преобразователя.

 

Регулировочная характеристика преобразователя при условном х.х. может быть построена по уравнению

Зависимость напряжения на якоре двигателя в функции  угла регулирования:

Начальный угол регулирования:

 эл. град.

Так как начальный  угол регулирования по результатам  расчётов получился слишком высоким, потребуется дополнительная установка ФКУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5 Расчет статических характеристик электропривода.

 

Коэффициент ЭДС эквивалентного двигателя:

 

Режим хх координаты одной  точки 

Задаемся различными значениями угла :

 

                                                          

                                                  

                                                        

                                                          

                                                        

Перепад скорости для  всего семейства характеристик  один и тот же вследствие параллельности характеристик.

Координату второй точки  можно определить при , тогда перепад скорости для всего семейства характеристик один и тот же:

Координаты второй точки  вычисляют из следующего выражения:

       

   

  

  

Величину граничного тока зоны прерывистых токов вычисляем  согласно выражению:

                                                     

                                                            

                                                            

                                                             

                                                            

Электромеханические характеристики электропривода системы ТП-Д приведены на рис 7.

 

Рис. 7 Статические характеристики системы ТП-Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6 Выбор защит преобразователя.

 

Выбор предохранителей  производим по номинальному напряжению выпрямителя и току тиристоров.

Принимаем к установке предохранители.

ПП-57-34 со следующими данными: I_ном=250 А; I_пл.вст.=250 А; U_ном=660 В.

Для защиты преобразователя  устанавливаем автомат типа А3700 на вторичной обмотке трансформатора.

Номинальный ток расцепителя  автомата :

Ток уставки э/м расцепителя  автомата не должен превышать величину тока через тиристор при к.з. на стороне  постоянного тока.

Выбираем автомат А3790Б  В А

Для защиты тиристоров от к.з. замыкаются на стороне постоянного тока выбираем автомат:

ВА – 53 – 39  А В

Для защиты силовых приборов от перенапряжений применяются RC-цепочки.

Сопротивление R₁,включаемое последовательно с С₁, ограничивает броски тока при разрядке конденсатора:

Для уменьшения перенапряжения, связанная с отключением  силовых  трансформаторов, параллельно вторичным обмоткам, включаются цепочки R₂C₂:

=1,5 коэффициент допустимого превышения  номинального обратного напряжения

Напряжение на конденсаторах 

Величину R2 определяется:

Ток в разрядных контурах:

 

Мощность рассеиваемая разрядными сопротивлениями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Определение параметров объекта регулирования.

 

Структурная схема электропривода по системе УВ-Д состоит из последовательно соединенных инерционных и интегрирующих звеньев с внутренней обратной связью по ЭДС(скорости) двигателя.

 

Рис. 8 Структурные схемы электропривода ТП-Д.

Управляемый выпрямитель представлен инерционным звеном с передаточным коэффициентом:

где - максимальное напряжение на входе СИФУ, В

       - напряжение на выходе выпрямителя,В

При наличии фильтра с постоянной времени с на входе СИФУ преобразователь, который с достаточной точностью может быть представлен инерционным звеном с электромагнитной постоянной времени :

Передаточный коэффициент второго инерционного звена:

- активное сопротивление цепи  выпрямленного тока, Ом

Постоянная времени этого звена:

  - индуктивность цепи выпрямленного тока Гн.

Передаточный коэффициент  интегрирующего звена определяется по выражению:

Постоянная времени  этого звена является электромеханической  постоянной привода: