Электромеханические системы

    

• определим пусковой момент М_пуск по (1.1.17):

    

    Проверочный расчет выполним, рассчитав развиваемое  двигателем ускорение на нагрузке, т.к. требования по ускорению не заданы. В [7] значение требуемого момента вращения электродвигателя рекомендуется находить следующим образом:

    

    где  J_мех, J_дв – момент инерции вращающихся частей механизма и двигателя;

                J_ред – момент инерции промежуточной ступени редуктора, приведенный к валу электродвигателя;

                e_дв – допустимое ускорение, развиваемое двигателем;

                i_ред – передаточное число механического редуктора.

    Определим частоту вращения электродвигателя:

    

.

    Тогда передаточное число механического редуктора будет равно:

    

    По  ГОСТ 2185-66 (с изменениями 1992 г.) выбираем цилиндрический трехступенчатый редуктор с передаточным числом, равным 200, и  КПД, равным 0,8.

    В [7]рекомендуется принимать J_ред = 0,05 – 0,25 J_дв. Примем:

    

    Рассчитаем  момент инерции вращающихся частей механизма J_мех по (1.1.22):

    

    Определим e_дв по (1.1.23):

    

    Подставив численные значения в (1.1.18), найдем требуемое  значение момента электродвигателя:

    

    Согласно [7] номинальный момент электродвигателя не должен быть меньше найденного по (1.1.19). Допускается превышение номинального момента над расчетным по (1.1.19) в 1,15 – 1,4 раза. Для выбранного двигателя  , что свидетельствует о том, что данный двигатель подходит для нашей системы.

 

     1.2 Выбор  трансформатора

 

    В [7] расчетная мощность трансформатора определяется по формуле (1.2.1):

    

    где I_яmax – максимальное значение тока якоря, обеспечиваемое преобразователем при максимальной частоте вращения якоря, I_яmax=I_пуск;

                k_i – коэффициент, учитывающий отклонение тока от прямоугольной, k_i = 1,05 – 1,1;

                k_s – коэффициент, учитывающий схему соединения вентилей (для трехфазного двухполупериодного выпрямления k_s = 1,045);

                k_r – коэффициент, учитывающий падение напряжение на элементах преобразовательного блока, k_r = 0,05 – 0,1;

                k_c – коэффициент, учитывающий возможное снижение напряжение сети, при 10%-ном возможном снижении напряжения сети

                k_a - коэффициент, учитывающий неполное открытие вентилей преобразователя, Принято при согласованном управлении брать a_min = 15°.

    Примем  k_i = 1,07;

     k_a = 1,0353;

                k_s = 1,045;

                k_с = 0,9;

                k_r = 0,07.

    Тогда, подставив численные значения в (1.2.1), найдем расчетную мощность трансформатора:

    

    По [8] выбираем трансформатор ТСЛ – 0,63, параметры которого приведены  в табл. 3. 
 
 

    Таблица 2 Параметры трансформатора ТСЛ – 0,63.

 

    Рассчитаем  основные параметры трансформатора по [1]:

• напряжение короткого замыкания:

    

• ток короткого  замыкания I_кз;

• активное  сопротивление первичной обмотки:

    

    где m – число фаз;

• полное сопротивление короткого замыкания:

    

• реактивное  сопротивление первичной обмотки:

    

• индуктивность первичной обмотки:

    

• коэффициент трансформации:

    

• активное  сопротивление вторичной обмотки:

    

• реактивное  сопротивление вторичной обмотки:

    

• индуктивность вторичной обмотки:

    

 

 

     1.3 Выбор  элементов преобразователя

 

    На  рис. 3 представлена принципиальная схема  силовой части привода [7]. Требуется  выбрать полупроводниковые элементы.

    

    Рис. 3 Транзисторный реверсивный преобразователь.

    Найдем  напряжение, приложенной к каждому из транзисторов VT1 – VT4:

    

    Согласно [7] номинальный ток транзистора  не должен быть меньше номинального тока якоря (I_яном = 10 А).

    По [2] выбираем транзисторы КТ827В, параметры  которых приведены в табл. 3.

    Таблица 3. Основные параметры транзисторов КТ827В

 

    Для защиты транзисторов VT1 – VT4 от перенапряжения в момент их закрытия выбираем диоды VD1 – VD4, прямой ток через которые не должен быть меньше номинального тока якоря, а обратное напряжение – не меньше напряжения на транзисторе.

    По [3] выбираем диоды 2Д252Б, параметры которых  представлены в табл. 4.

    Таблица 4. Основные параметры диодов 2Д252Б

 

    Среднее значение тока, протекающего через  выпрямительные диоды VD5 – VD10 при номинальном моменте электродвигателя в трехфазной мостовой схеме определяется по (1.3.2) [7].

    

    где m₂ – число фаз трансформатора;

                I_ур – уравнительный ток, I_ур = (0,05-0,1)I_яном  (1.3.3) [7].

    Примем  I_ур = 0,1I_яном =1 А. Тогда, согласно (1.3.3), получим:

    

    Найдем  максимально допустимое обратное напряжение по (1.3.5) [7]:

    

    где К₁ – коэффициент, определяемый видом защиты. В [7] рекомендовано принимать К₁ = 1,25;

                К₂ – коэффициент перенапряжений, определяемый структурой преобразователя, согласно [5] К₂ = 1,045;

                К_зн – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможные повышения напряжения сети и коммутационные перенапряжения, К_зн = 1,5 – 1,8 [7]. Примем К_зн = 1,6;

                Е_d0 – максимальное значение выпрямленного напряжения на выходе преобразователя в режиме холостого хода. Согласно [7] Е_d0 определяется по (1.3.6):

    

    Тогда согласно (1.3.4), имеем:

    

    По [3] выбираем диоды Д214, параметры  которых представлены в табл. 5.

    Таблица.5 . Основные параметры диодов Д214

 

    В качестве фильтрующего конденсатора берем  конденсатор К57-13, 20000мкФх63 В [7].

 

     1.4 Выбор  коммутирующей аппаратуры  и элементов защиты

 

    На  рис. 4 представлена схема силовой  части привода с элементами коммутации и защиты.

    Рис.4 Схема подключения ДПТ

    В качестве коммутирующей аппаратуры выберем контакторы. На рис. 4 они обозначены как ЛК 1-3. Контакторы предназначены для включения и отключения силовых электрических цепей. В электроприводах контакторы работают в продолжительном режиме [7].

    В качестве контакторов выбираем контакторы типа МК-1-11 [7], имеющие следующие параметры:

    I_н = 40 А  U_н = 220В  t_втяг = 0,08 с.  t_отп = 0,05 с.

    Контактор данного типа имеет один силовой  контакт.

    Предохранители  предназначены для защиты сетей  низкого напряжения от недопустимых длительных перегрузок и от коротких замыканий [7].

    Рассчитаем  предохранительную вставку ПП 1-3. Номинальный ток плавкой вставки  определяется по формуле (1.4.1):

    

    где I_я – номинальный ток якоря;

К_н – коэффициент надежности [7].

    При постоянной нагрузке К_н = 1,1 – 1,2. При переменной нагрузке, например, при пуске или реверсе электродвигателя, рекомендуют принимать К_н = 2, - 2,5 [7].

    Примем  К_н = 2. Тогда номинальный ток плавкой вставки согласно (1.4.1) будет равен

    

    В [7] выбираем вставку типа НПН – 60, имеющую I_ном = 25 А.

 

     2 Выбор элементов  информационно-измерительной  системы

    2.1 Выбор датчиков  тока, скорости и  положения