В,

где ku=0,461 – коэффициент, характеризующий отношение напряжений U2ф/Ud0 в реальном выпрямителе;

kc=1,1 – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения сети;

ka=1,1 – коэффициент запаса, учитывающий неполное открытие вентилей при максимальном управляющем сигнале;

kR=1,05 – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора, в вентилях и за счет перекрытия анодов;

Ud=220 В – номинальное напряжение двигателя.

Расчетное значение тока вторичной обмотки:

А,

где kI=0,815 – коэффициент схемы, характеризующий отношение токов I2ф/Id в идеальной схеме;

ki=1,1 – коэффициент, учитывающий отклонение формы анодного тока вентилей от прямоугольной;

Id – значение номинального тока двигателя.

А

Расчетная типовая мощность силового трансформатора:

кВА,

где ks=1,065 – коэффициент схемы, характеризующий отношение мощностей Sтр/UdId для идеального выпрямителя с нагрузкой на противо-ЭДС.

Выбираем силовой трансформатор, удовлетворяющий условиям:

Sн³11,644 кВА; U2фн³128,854 В; I2фн³36,822 А.

Выбираем трансформатор ТС-16.

Его характеристики:

Sн=16 кВА; U1нл=380±5% В; U2нл=230-133 В; Р0=213 Вт; Рк=529 В; Uк=4,6% Y/Y0-D

Коэффициент трансформации:

Расчетное значение тока первичной обмотки:

А.

1.4.2. Выбор тиристоров.

Среднее значение тока тиристора:

А,

где kзi=2,5 – коэффициент запаса по току;

kох – коэффициент, учитывающий интенсивность охлаждения силового вентиля. При естественном охлаждении kох=0,35;

mтр=3 – число фаз трансформатора.

Максимальная величина обратного напряжения:

В,

где kзн=1,8 – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможные повышения напряжения питающей сети (включая режим холостого хода) и периодические выбросы Uобр, обусловленные процессом коммутации вентилей;

kUобр=1,065 – коэффициент обратного напряжения, равный соотношению напряжений UBmax/Ud0 для мостовой реверсивной схемы выпрямления;

Ud0 – напряжение преобразователя при a=0:

В

Из справочника [3] выбираем тиристор серии Т151-100.

1.4.3. Выбор индуктивности дросселей.

Под действием неуравновешенного напряжения, минуя цепь нагрузки, может протекать уравнительный ток, который создает потери в вентилях и обмотках трансформатора и может приводить к аварийному отключению установки.

Требуемая величина индуктивности уравнительных дросселей, исходя из ограничения амплитуды переменной составляющей уравнительного тока до величины, не превышающей 10%:

,

где U1п – удвоенное эффективное значение первой гармоники выпрямленного напряжения:

В,

где Uп/Ud0=0.26 – определено по рисунку из [2] для m=6 и a=900;

m=6 – число фаз выпрямления.

Гн.

Уравнительные дроссели выберем частично насыщающимися, т.е.

Lуд=0,7Lуд.расч=0,029 Гн.

Выбираем дроссель серии ФРОС-150. Lуд=0,03 Гн.

Рассчитаем индуктивность сглаживающего дросселя:

Гн,

где Uп=U1п/2=72,673 Гн – действующее значение первой гармоники выпрямленного напряжения.

Необходимая величина индуктивности сглаживающего дросселя:

Lсд=Lнеобх-(Lдв+2Lтр+Lуд),

где Lдв – индуктивность якоря и дополнительных полюсов двигателя:

Гн

2Lтр – индуктивность двух фаз трансформатора, приведенная к контуру двигателя.

Гн.

Lсд=0,027-(0,010+0,00106+0,03)=-0,014 Гн

Т.к. Lсд<0, то сглаживающий дроссель не требуется.

1.4.4. Определение расчетных параметров силовой цепи ТП-Д.

Расчетное сопротивление цепи выпрямленного тока:

,

где k=1+a(tн-ta)=1+0.004(100-15)=1.34;

a=0,004 – температурный коэффициент сопротивления меди;

tн=1000 – рабочая температура двигателя для класса изоляции В;

ta=150 – температура окружающей среды;

Rщ – сопротивление щеточного контакта:

Ом;

Rп – сопротивление преобразователя:

,

где Rт – активное сопротивление обмоток трансформатора:

Ом;

хт – индуктивное сопротивление обмоток трансформатора:

Ом

Rуд – активное сопротивление уравнительных дросселей:

Ом.

Итак,

Ом

Ом.

Выводы по главе 1.

В главе 1 на основе технических данных и требований электропривода подъемного механизма крана был произведен выбор схемы ЭП. В результате анализа и обзора применяемых систем регулирования показана целесообразность применения системы тиристорный преобразователь – двигатель.

Построение нагрузочных диаграмм производственного механизма и двигателя позволило предварительно выбрать двигатель, а затем проверить его по условиям нагрева и по перегрузке. Выбранный двигатель серии 2П удовлетворяет этим условиям.

Расчет силового преобразователя включил в себя выбор его элементов, а также определение расчетных параметров силовой цепи ТП-Д.

2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ.

2.1. Расчет и построение статических характеристик в разомкнутой системе.

Статические характеристики в разомкнутой системе могут быть построены по следующим выражениям:

где Rя.дв – сопротивление якорной цепи двигателя с учетом нагрева:

Ом

Ток возбуждения двигателя:

А

Номинальный ток якоря:

А