Выбор вентилей

Выбор вентилей производится по среднему значению тока и наибольшему обратному напряжению.

Среднее значение тока вентиля

, А,

где m – коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, выбирается по табл.1 (при использовании схемы на рис.1, а следует принять m = 1).

Номинальный ток вентиля

, А,

где К₃ – коэффициент запаса, выбирается в зависимости от возможных перегрузок. При наличии отсечки по току К₃ = 2,0 – 2,5.

Наибольшее обратное напряжение, прикладываемое к вентилю,

,

где К_Н – коэффициент схемы,

К_З – коэффициент запаса, учитывающий разброс параметров трансформатора.

Для защиты вентилей от коммутационных перенапряжений, устанавливаются специальные цепочки. (Расчёт RC цепочек в данной работе не предусмотрен). Поскольку такая защита не может полностью устранить перенапряжения, номинальное напряжение вентилей принимается несколько большим

.

Затем по рассчитанным U_вн и I_вн по каталогу или справочнику выби-раются нужные вентили, а также способ их охлаждения.

5. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ЯКОРНОЙ ЦЕПИ

Индуктивность якорной цепи рассчитывается, исходя из условия, что величина пульсаций тока не должна превышать 2–5%. Это диктуется условиями проектирования электродвигателей. Поэтому должно выпол-няться условие

,

здесь X_L – индуктивное сопротивление якорной цепи, Ом,

I_{п макс} – наибольшая величина переменной составляющей тока в цепи якоря при номинальной нагрузке двигателя, А.

Тогда требуемая индуктивность якорной цепи

, Г,

где f_n – частота пульсаций выпрямленного тока, Гц, определяется, исходя из схемы выпрямления.

Индуктивность якорной цепи складывается из индуктивности якоря двигателя и индуктивности трансформатора. Если их общая индуктивность меньше, чем требуемая, то необходимо предусмотреть установку сглаживающего дросселя, имеющего индуктивность

, Г.

Активное сопротивление якорной цепи складывается из сопротивлений якоря двигателя, трансформатора, сглаживающего дросселя и коммутационного сопротивления, учитывающего коммутацию тока в вентилях.

Коммутационное сопротивление определяется по формуле

, Ом,

где m – число коммутаций за один период.

Сопротивление дросселя принимается по справочным данным. Если таких данных нет, то его можно принять ориентировочно, исходя из условия, что для ограничения потерь падения напряжения на дросселе не должно превышать 2 В (при номинальном токе).

Если используется трёхфазная мостовая схема выпрямления, то ток течёт по двум фазам трансформатора одновременно, поэтому рассчитанные ранее R_TP, X_TP, L_TP следует увеличить вдвое. По данному разделу рекомендуется литература (4, 5).

6. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Расчёт параметров системы управления следует вести, исходя из допустимой статической ошибки δ в поддержании заданной скорости.

При этом рекомендуется следующий порядок:

1. По статическим характеристикам определяются коэффициенты передачи отдельных звеньев и их общий коэффициент передачи.

2. Определяется требуемое значение коэффициента передачи всей системы в разомкнутом состоянии.

3. Определяется коэффициент передачи промежуточного усилителя.

Для определения коэффициентов передачи отдельных звеньев необходимо построить предполагаемую функциональную схему системы электропривода. На рис.3 представлена функциональная схема системы электропривода с обратной связью по скорости и отсечкой по току.

Статические характеристики некоторых систем импульсно – фазового управления (СИФУ) приведены в (1, 4, 5). На рис.4 приведена статическая (регулировочная) характеристика СИФУ, используемых в серийных электроприводах (1). Статическую регулировочную характеристику тиристорного преобразователя (ТП) можно построить по её аналитическому выражению:

для однофазных преобразователей

;

для трёхфазных преобразователей

.

Методика определения коэффициентов передачи изложена в (4). При их определении необходимо помнить два обстоятельства. Во-первых, регулировочные характеристики СИФУ и ТП нелинейны, поэтому при разных напряжениях управления коэффициенты передачи будут иметь разные значения.

Во-вторых, относительное значение статической ошибки зависит от скорости вращения. На нижней границе диапазона регулирования оно выше, чем на верхней. Поэтому расчёт рекомендуется провести дважды, то есть и для верхней и для нижней границы диапазона.

Общий коэффициент передачи в разомкнутом состоянии

.

Для определения требуемого значения коэффициента передачи рекомендуется в начале определить наибольшую статическую ошибку системы электропривода в разомкнутом состоянии. При этом следует принять самое неблагоприятное сочетание возмущающих воздействий, то есть:

,

здесь и - составляющие ошибки, вызванные соответственно конечной жёсткостью механической характеристики привода с разомкнутой системой управления и колебаниями напряжения в сети;

ΔU - наибольшая величина колебаний напряжения преобра-зователя, вызванных колебаниями напряжения в сети (0,5…2 В);

К_g – коэффициент передачи двигателя;

- перепад скорости вращения двигателя при неизменной ЭДС преобразователя и изменении нагрузки в заданных пределах, причём

, с^-1.

Затем по выражению

определяется относительная величина этой ошибки. В замкнутом состоянии эта ошибка уменьшается до величины

.

,

где - заданное значение относительной статической ошибки.

Если требуемое значение К_ТР оказалось больше, чем К, то следует изменить структурную схему системы, введя в неё промежуточный усилитель У. Коэффициент передачи (или коэффициент усиления) его должен быть не менее, чем .

7. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ОТСЕЧКИ

В зоне действия отсечки по току уровень входного сигнала должен быть ограничен. Для этого применяют промежуточный усилитель с насыщением [4] или используют стабилитроны. В последнем случае может быть использована схема, представленная на рис.5.

В качестве датчика тока в тиристорных электроприводах обычно используются трансформаторы тока в комплекте с выпрямителями (блок токоограничения БТО), устанавливаемые в цепи переменного тока преобразователя [1].

Напряжение стабилизации стабилитрона V₁, ограничивающего входной сигнал, выбирается из условия

,

здесь U_{у макс} – напряжение управления, обеспечивающее наибольшее значение ЭДС преобразователя по характеристике СИФУ.

С другой стороны,

,

где U_{у отс} – напряжение направления на входе СИФУ, обеспечивающее ток отсечки на верхнем пределе диапазона регулирования.

Напряжение управления U_У на входе СИФУ, соответствующее заданному току якоря I_Я и скорости вращения ω определяется следующим образом. Рассчитывается ЭДС преобразователя

.

По статической характеристике преобразователя определяется угол управления α, обеспечивающий данное значение E_d. Затем по статической характеристике СИФУ в соответствии с полученным α определяется U_У.

Если условие (7.2) не выполняется, необходимо увеличить вторичное напряжение согласующего силового трансформатора U₂.

Параметры отсечки по току – коэффициент передачи К_ТО и напряжение стабилизации стабилитрона V₂, вводящего отсечку в действие, определяются по уравнениям:

; ,

здесь I_ОТС – ток нагрузки, при котором отсечка вступает в действие;

I_К – ток короткого замыкания, то есть ток при неподвижном якоре;

U_УК – напряжение на входе СИФУ, обеспечивающее при непод-вижном якоре ток I_КЗ, определяется по регулировочным характеристикам СИФУ и преобразователя.

Токи отсечки и короткого замыкания определяются по формулам:

, .