Методичка СУЭП

Министерство образования и науки Российской Федерации
Технический институт (филиал) федерального государственного автономного
образовательного учреждения высшего профессионального образования «СевероВосточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Нерюнгри
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Система управления электроприводом»
ДЛЯ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ ПОДГОТОВКИ
140400.62 - «Электроэнергетика и электротехника»
ПРОФИЛЬ «Электропривод и автоматика»
(очная и заочная форма обучения)
Нерюнгри
2015
Утверждено учебно-методическим советом ТИ (ф) ФГАОУ ВПО «СВФУ»
Составители:
К.Я. Шабо, канд. техн. наук, доцент кафедры ЭПиАПП;
Рецензент:
Антоненков Д. В., к.т.н., доцент кафедры ЭПиАПП
Подготовлено на кафедре «Электропривода и автоматизации производственных
процессов»
Печатается в авторской редакции
В методических указаниях рассмотрены теоретические и практические вопросы по дисциплине “Система управления электроприводом”, а также предложены методики решения конкретных задач в курсовом проекте.
© Технический институт (ф) СВФУ, 2015
2
Оглавление
Введение ................................................................................................................... 4
I. Расчет параметров двигателя .............................................................................. 6
II. Выбор структуры системы управления элетропривода ................................. 7
III. Выбор комплектного тиристорного электропривода .................................... 9
IV. Расчет и выбор элементов силовой части электропривода ........................ 11
V. Расчет параметров силового оборудования ................................................... 13
VI. Синтез регуляторов ......................................................................................... 15
VI.1. Синтез контура тока ................................................................................. 15
VI.2. Синтез контура скорости ......................................................................... 18
VI.3. Синтез контура тока возбуждения .......................................................... 21
VI.4. Синтез контура ЭДС ................................................................................. 24
VII. Построение статических характеристик разомкнутой и замкнутой
систем электропривода ......................................................................................... 27
VIII. Исследование качества переходных процессов в проектируемой
системе электропривода с применением ЭВМ .................................................. 30
IX. Выбор защит и расчет их уставок ................................................................. 33
IX.1. Защита от аварийных режимов при сборке схемы ................................ 33
IX.2. Нулевая защита ......................................................................................... 33
IX.3. Защита от перенапряжения ...................................................................... 34
IX.4. Максимально-токовая защита ................................................................. 34
IX.5. Максимальная защита цепи возбуждения .............................................. 34
IX.6. Защита от обрыва поля ............................................................................. 35
Список использованных источников .................................................................. 36
Приложение 1. Исходные данные для проектирования .................................... 37
Приложение 2. Выбор типа электропривода ...................................................... 38
Приложение 3. Ряды сопротивлений е24 ............................................................ 40
Приложение 4. Основные параметры тиристоров ............................................. 41
Приложение 5. Параметры трансформаторов .................................................... 42
Приложение 6. Реакторы серии ФРОС ............................................................... 42
Приложение 7. Одностержневые реакторы серии СРОСЗ ............................... 43
Приложение 8. Двухстержневые реакторы серии СРОС и СРОСЗ ................. 43
Приложение 9. Реакторы серии ТРОС ................................................................ 44
Приложение 10. Вспомогательные формулы ..................................................... 44
3
ВВЕДЕНИЕ
Современный электропривод на сегодняшний день представляет собой
сложную электромеханическую систему, состоящую из электродвигательного,
преобразовательного, передаточного и управляющего устройств, предназначенную для приведения в движение органов рабочей машины и управления
этим движением. Управление электроприводом заключается в осуществлении
пуска, регулирования скорости, торможения, реверсирования, а также поддержания режима работы в соответствии с заданными нормами технологического
процесса. Различают регулируемый ЭП, параметры движения, которого могут
изменяться по внешним командам, и нерегулируемый. В простейшем случае
пуск, регулирование скорости, торможение производится при помощи аппаратов ручного управления. К ним относят рубильники, пакетные выключатели,
регулировочные резисторы, контроллеры. Использование этих аппаратов связано с дополнительной затратой времени на управление, а также исключает
возможность дистанционного управления, что не приемлемо в современных автоматизированных электроустановках. В мощных электроприводах ручное
управление вообще сопряжено с большими трудностями вследствие больших
усилий требующихся от человека для совершения переключения аппаратуры.
Указанные недостатки и трудности привели к созданию класса аппаратов полуавтоматического и автоматического управления. В данных системах управления используют релейно-контактные аппараты, где основными элементами являются различного рода реле, путевые выключатели, усилители, преобразовательные устройства, широкий спектр разнообразных датчиков, бесконтактные
логические элементы, цифровая и аналоговая техника, а также микропроцессоры и микро-ЭВМ. В качестве источника регулируемого напряжения постоянного тока используют, как правило, тиристорные преобразователи (ТО). Такие
электроприводы называются тиристорными. В тиристорном электроприводе
можно выделить силовую часть и систему управления. Силовая часть состоит
из узлов, которые рассчитаны на протекание в них полного тока нагрузки. К
ним относятся автоматические выключатели, питающий трансформатор, электродвигатель, силовые тиристоры, число и схема соединения которых определяются номинальными данными и режимом работы электропривода, сглаживающий реактор. Система управления электроприводом включает в себя систему импульсно-фазового управления (СИФУ), формирующую последовательность отпирающих импульсов, систему защит и оперативного управления
электроприводом. Различают замкнутые и разомкнутые системы управления.
4
Разомкнутые системы характеризуются тем, что изменение возмущающих воздействий приводит к изменению заданного ранее режима работы электропривода. В замкнутых системах независимо от возмущающих воздействий возможно поддерживать заданный режим работы. Автоматическое управление
электроприводами является одним из важных условий для повышения производительности механизмов и производства продукции высокого качества.
5
I. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ДВИГАТЕЛЯ
1) Номинальная скорость двигателя
ωн =
π ∙ nн
30
2) Произведение конструктивной на поток
Се =
Uн − I Н ∙ R я
ωн
3) Скорость холостого хода
ω0 =
Uя
Св
Mдв =
Pн
ωн
4) Номинальный момент двигателя
5) Номинальный ток возбуждения обмотки
Iв =
6
Uв
Rв
II. ВЫБОР СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕТРОПРИВОДА
Структура системы управления электропривода формируется с учетом
требований по техническому заданию на электропривод. Основными требованиями к электроприводу являются: поддержание заданной скорости вращения с
допустимой точностью по отклонению, величина токоограничения при упоре,
ускорение электропривода при пуске.
Для управления электроприводом используют два типа систем: разомкнутую и замкнутую. Разомкнутая система имеет низкую точность и ограниченный
диапазон регулирования. Для расширения диапазона регулирования и повышения точности используются замкнутые системы регулирования. Смысл замкнутых систем регулирования сводится к тому, что в системе автоматически компенсируется воздействие возмущающих факторов. Для осуществления автоматического регулирования необходимо измерить сигнал обратной связи, затем
этот результат сравнить с заданным со значением регулируемой величины и
направить результат сравнения регулируемому объекту. Энергии измерительного органа оказывается недостаточно для воздействия на регулирующий орган, поэтому возникает необходимость в применении усилительного устройства. Измерительное устройство, усилитель и регулирующий орган входят в
устройство регулятора, осуществляющего процесс регулирования. Таким образом, система автоматического регулирования состоит из регулируемого объекта
и регулятора, реагирующего на изменение регулируемой величины. Ограничение момента, развиваемого приводом, до требуемого значения с определенной
точностью может произойти, например, при снижении ЭДС преобразователя,
питающего якорь двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Автоматически это выполняется при использовании соответствующей обратной
связи. В данном случае целесообразно применить отрицательную обратную
связь по току, которая вступает в действие при достижении током (или моментом при Ф = const) заданного значения.
Для управления электроприводом принимаем двухконтурную схему с
внешним контуром регулирования скорости и внутренним подчиненным контуром регулирования тока якоря двигателя. Контур регулирования тока настроен на модульный оптимум, а контур регулирования скорости настроен на симметричный оптимум. В качестве внутреннего контура принимаем контур регулирования тока якоря. Он применяется, если требуется обеспечить:
- ограничение тока якоря допустимым значением при перегрузках электропривода;
7
- пуск или торможение электропривода с максимально возможным темпом;
- дополнительную коррекцию во внешнем контуре регулирования скорости.
В качестве внешнего контура принимаем контур регулирования скорости.
В структурную схему входят: двигатель постоянного тока, тиристорный преобразователь, регуляторы тока и скорости, датчики обратных связей тока и скорости.
8
III. ВЫБОР КОМПЛЕКТНОГО ТИРИСТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Основными техническими данными комплектных тиристорных электроприводов являются номинальные ток Iнтп и напряжение Uнтп .
Номинальный ток электропривода должен быть больше или равен номинальному току двигателя: Iнтп ≥ Iндв
В состав ЭПУ входят:
- электродвигатель постоянного тока с тахогенератором;
- ТП для питания якоря электродвигателя, состоящий из силовых тиристоров с системой охлаждения, защитных предохранителей, разрядных и защитных RLC- цепей, СИФУ, устройств выделения аварийного режима, и защиты от перенапряжений;
- ТП для питания обмотки возбуждения;
- Силовой трансформатор;
- Коммутационная и защитная аппаратура в цепях постоянного и переменного тока;
- Сглаживающий реактор в цепи постоянного тока;
- Устройство динамического торможения;
- Система управления электроприводом;
- Комплект аппаратов, приборов и устройств, обеспечивающих оперативное управление, контроль состояния и сигнализацию электропривода;
- Узлы питания обмоток возбуждения тахогенератора и электромагнитного тормоза;
- Контрольно-испытательные стенды.
Состав преобразовательной части электропривода:
Преобразовательная часть электропривода состоит из силовых тиристоров, системы охлаждения, защитных RC- цепей, системы гальванического разделения и преобразования уровня управляющих импульсов, СИФУ, систем защит и сигнализации, сетевого трансформатора, автоматических выключателей
на стороне постоянного и переменного тока, сглаживающего реактора, служащего для уменьшения пульсации тока якоря двигателя. Сетевые трансформаторы по своим номинальным параметрам- напряжению и току, согласуются с номинальными параметрами двигателя. Автоматические выключателя применяются для защиты ТП и электродвигателя в аварийных режимах. В основном используются выключатели серии А3700 и ВАТ-42.
9
Силовая часть ТП:
Основной схемой преобразования в комплектных тиристорных электроприводах является трехфазная мостовая. Увеличение номинального тока ТП
достигается параллельным включением тиристоров в плече. Защита тиристоров
осуществляется предохранителями типа ПП57.
Для выравнивания токов в параллельно включенных тиристорах применяют индуктивные делители тока. В вентильных однофазных блоках (БВО) индуктивность делителя равна 4-5 мкГн. Для снятия перенапряжений при коммутации тиристоров используют RC – цепи, включенные параллельно тиристорам. Для потенциального отделения цепей формирования управляющих импульсов тиристоров от высокопотенциальных цепей управляющих электродов
устанавливают импульсные трансформаторы.
В реверсивных электроприводах используется противопараллельное
включение выпрямительных мостов. Для устранения уравнительных токов
предусматривается раздельное управление выпрямительными мостами.
10
IV. РАСЧЕТ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ
ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Выбор трансформатора:
Поскольку номинальное напряжение двигателя 220В, а электропривод
питается от сети 380В используется трансформатор.
Максимально-выпрямленное напряжение преобразователя:
Udo = K1 ∙ K 2 ∙ K 3 ∙ K 4 ∙ Uн
где K1 – коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжение в сети на 10%. K1 = 1,1.
K 2 – коэффициент, учитывающий падение напряжения в обмотках трансформатора за счёт перекрытия вентилей, в вентилях и реакторе. K 2 = 1,1.
K 3 – коэффициент, учитывающий ограничение угла открытия тиристоров
инверторной группы. K 3 = 1,1
K 4 – коэффициент, учитывающий запас по напряжению при формировании
переходных процессов. K 4 = 1,05
Вторичное напряжение трансформатора:
U2ф =
Udo
KU
где K U – коэффициент схемы по напряжению.
K U = 2,34 (при мостовой схеме включения тиристоров).
U2л = √3 U2ф
Коэффициент трансформации:
K тр =
U1л
U2л
Вторичный ток трансформатора:
I2 = K I ∙ U н ,
11
2
 0,816
3
где kI – коэффициент схемы по току, K I 
Первичный ток трансформатора:
I1 = I2 /K тр
Типовая мощность трансформатора:
Sт1 = 3 ∙ U2ф ∙ I2
Типовая мощность трансформатора с учётом мощности обмотки возбуждения:
Sт = Sт1 + 0,1 ∙ Sт1
Активное, полное и реактивное сопротивление обмоток трансформатора:
RА =
ZА =
Pк.з
3 ∙ I12 ∙ Ктр 2
Uк% ∙ U2ф
100 ∙ I2
ХА = √ZA2 − R2A
12
V. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Выбор тиристоров вентилей производят по среднему значению тока, протекающего по ним и величине приложенного повторяющегося импульсного
напряжения.
Расчетное среднее значение тока тиристора при максимальном токе двигателя:
Imax
Iср =
,
m1
где m1 = 3 для трехфазной мостовой схемы.
Наибольшее расчетное значение повторяющегося импульсного напряжения на тиристоре при максимальном напряжении сети:
Uобрmax = K1 ∙ K MAX ∙ Udo
где КМАХ – коэффициент, учитывающий связь между обратным максимальным
напряжением на тиристоре и выпрямленным напряжением.
По рассчитанным значениям из справочника выбираем стандартные тиристоры типа.
Данный тип тиристоров предназначен для применения в установках общего применения с частотой до 500Гц, допускают эксплуатацию при температуре окружающей среды – 60 до 45С 0.
Выбор сглаживающего реактора:
Угол управления при номинальном напряжении и токе двигателя:
3∙ХА
cos α =
Uном + (
π
) + 2 ∙ R A + 2 ∙ R т ) ∙ Iном + 2 ∙ Uт(то)
Udoмах
α =(.....)
Амплитуда первой гармоники пульсаций напряжения:
2 ∙ cosα
∙ √1 + m2 ∙ tg 2 α ∙ Udo ,
m2 − 1
где m – пульсации выпрямленного напряжения.m=6;
Udm(1) =
13
Необходимая индуктивность в цепи выпрямленного тока:
LD =
Udm(1)
,
m ∙ ω ∙ q ∙ Iном
где q – коэффициент пульсаций q = 0,02.
w – круговая частота. w = 314 рад/с.
Расчётная индуктивность сглаживающего реактора:
Lр = Lд − Lя
По номинальному току и рассчитанной индуктивности сглаживающего
реактора выбираем СРОС-63/0,5УХЛ4 [3]
Расшифровка типа сглаживающего реактора СРОС-63/0,5УХЛ4
С – СУХОЙ
Р – Реактор
О – Однофазный
С – Естественное воздушное охлаждение при открытом исполнении
63 – Типовая мощность кВА
0,5 – Класса напряжения кВ
УХЛ4 – тип исполнения и категория размещения ГОСТ 15150-69
Сглаживающие реакторы серии СРОС включают на стороне выпрямленного тока тиристорного преобразователя и рассчитаны для длительной работы
при напряжении не выше 500В.
Сглаживающие реакторы – очень важные компоненты в системах электропередачи постоянного тока. Назначение этого вида реакторов состоит в
снижении величины гармонических токов (пульсаций) на стороне постоянного
тока.
Постоянный ток, поступающий с выпрямителя в системах постоянного
тока, имеет наложенные гармонические составляющие, так называемые пульсации. Сглаживающий реактор соединяется последовательно с выпрямителем,
таким образом, через него протекает весь ток нагрузки. Следовательно, назначение сглаживающего реактора – обеспечить высокое сопротивление проходящим через него гармоническим токам, снизить их величину, и, тем самым,
сгладить пульсации в составе постоянного тока.
14
VI. СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРОВ
VI.1. Синтез контура тока
Контур тока является внутренним и выполнен с отрицательной обратной
связью по току. Настройку контура тока осуществляет регулятор тока и настраивается на модульный оптимум. При этом один регулятор тока воздействует
сразу на оба вентильных преобразователя.
U ЗТ
iЯ
UУ
Ud
U ОТ
Рисунок 1 – Структурная схема контура тока
Регулятор тока якоря получает на вход сигнал задания U ЗТ с выхода регулятора скорости и сигнал обратной связи UОТ с выхода датчика тока. На выходе
он формирует напряжение управления U У в СИФУ ТП, определяющее угол
управления тиристоров  .
Сигнал обратной связи по току снимается с шунта, установленного в
главной цепи; датчик тока осуществляет гальваническое разделение цепей
управления от главных цепей и усилению по напряжению. Возможно также использование датчика тока на основе трансформаторов тока, установленных на
стороне переменного тока ТП, и ключей, изменяющих полярность обратной
связи при переключении выпрямительных мостов.
На регулятор тока возлагаются также другие функции: ограничение скорости нарастания тока di/dt, улучшение динамики контура тока в зоне прерывистого тока, компенсация влияния ЭДС двигателя на характеристики контура,
обеспечение режима стоянки электродвигателя, управление переключением
выпрямительных мостов реверсивного ТП.
Замкнутый контур регулирования тока, настроенный на модульный оптимум с учетом неединичной обратной связи имеет передаточную функцию:
15
Wзкт =
1
1
∙
2 2
Кот 2 ∙ TμT
p + 2 ∙ TμT p + 1
Передаточная функция регулятора тока имеет вид:
W(p)рт = k рт +
1
Tит p
Пропорциональный коэффициент усиления регулятора тока:
k рт =
R яц ∙ Tяц
аT ∙ TμT ∙ k TП ∙ k OT
где аT – параметр оптимизации контура, при настройке на модульный оптимум равен 2;
TμT – некомпенсированная постоянная времени контура скорости, TμT =
TTП = 0,0064 с
TTП – постоянная времени ТП, которая определяет собственное время запаздывания элементов ТП, для 3-х фазной мостовой схемы выпрямления
TTП = 0,0064;
k тп =
k от =
Ud0
Uy
, – коэффициент тиристорного преобразователя
Uy max
2,5∙Iя
– коэффициент обратной связи по току
R яц = R я + 2 ∙ R А + R Т = R я + 2 ∙ R А +
R яц = 0,278 + 2 ∙ 0,057 +
3 ∙ 0,077
+ 0,004 = 0,506 Ом
3,14
𝑇яц =
𝐿яц 𝐿яц + 2𝐿тр + 𝐿р
=
𝑅яц
𝑅яц
k рт =
R яц ∙ Tяц
αT ∙ TμT ∙ k тп ∙ k ОТ
Постоянная интегрирования регулятора тока:
16
3 ∙ XА
π
ТИТ =
2 ∙ Т μТ ∙ k ТП ∙ k ОТ
R яц
Рисунок 2 – Схема регулятора тока
Для регулятора тока, реализуемого на операционном усилителе передаточная функция записывается:
W(p)рт =
R oc
1
+
R вх R вх ∙ Coc ∙ p
K рт =
R oc
R вх
Tит = R вх ∙ Coc
Выбирается значение емкости CОС  1 мкФ;
R вх =
Tит
СОС
Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор:
тогда R ОС = k рт ∙ R вх = 1,208 ∙ 36 = 43,488 кОм
Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор:
R ОС = 43 кОм [4]
17
VI.2. Синтез контура скорости
Контур регулирования скорости является внешним по отношению к контуру регулирования тока, т.е. система является с подчиненным регулированием
координат. В системах подчиненного регулирования выходной сигнал регулятора скорости является сигналом задания тока U ЗТ для регулятора тока. На регулятор скорости и связанные с ним узлы возлагаются дополнительные задачи:
ограничение сигнала U ЗТ допустимым значением, которое может зависеть от
значения потока двигателя Ф, ограничение скорости изменения тока di/dt, формирование требуемой жесткости механических характеристик ЭП, прием сигналов задания скорости двигателя  ДВ , обеспечение изменения  ДВ с определенным ускорением.
Расчетная статическая погрешность поддержания скорости при минимальной уставке:
2 ∙ Tμc ∙ Mc ∙ D1
∆ω
∆рас =
=
ωmin
J∑ ∙ ω н
Т.к.  РАС .   ЗАД , ( ЗАД  0,1) , то контур скорости настраиваем на симметричный
оптимум.
Рисунок 3 – Структурная схема контура скорости
Замкнутый контур скорости настроенный на симметричный оптимум
имеет передаточную функцию без учёта входного фильтра и при наличии неединичной обратной связи:
W(p)зкс =
4 ∙ Tμc p + 1
1
∙
3 3
2 p2 + 4 ∙ T p + 1
k ос 8 ∙ Tμc
p + 8 ∙ Tμc
μc
Передаточная функция регулятора скорости имеет вид:
18
W(p)зкс = k рс +
1
Tμc p
Пропорциональный коэффициент усиления регулятора скорости:
J ∙R
K рс
Кот ∙ дв яц
Кот ∙ ТМ ∙ КФ
КФ
=
=
2 ∙ Тμс ∙ Кос ∙ R яц 2 ∙ Тμс ∙ Кос ∙ R яц
где Tμc – некомпенсированная постоянная времени контора скорости,
Tμc = 2 ∙ TμT
Кос =
Uзадmax
ω0
Постоянная времени интегрирования регулятора скорости:
ТИС
8 ∙ Т2μС ∙ R ЯЦ ∙ k OC
=
k OT ∙ TM ∙ Kф
Передаточная функция фильтра:
W(p)ф =
1
4 ∙ Tμc p + 1
Рисунок 4 – Входная цепь контура скорости.
19
Для регулятора скорости, реализуемого на операционном усилителе передаточная функция записывается:
W(p)рт =
R oc.c
1
+
R вх.с R вх.с ∙ Сoc.c ∙ p
K рт =
R oc.c
R вх.с
Тис = 𝑅вх.с ∙ С𝑜𝑐.𝑐
Выбирается значение емкости С𝑜𝑐.𝑐 = 0,1 мкФ
R вх.с =
Тис
Сос.с
Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор:
R oc.c = k рс ∙ R вх.c
Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор:
Передаточная функция фильтра:
Rocф
W(p)ф =
1
4 ∙ Tμc + 1
=
Rвхф
R ocф ∙ Сocф p + 1
Выбор элементов фильтра произведем аналогично выбору элементов регулятора скорости.
Сocф = 0,1мкф
R ВХ.ф =
Tμc
Coc.ф
Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор:
20
Сопротивление задающего потенциометра R зад много меньше R ВХ.ф , т.е.
R зад = 0,1 ∙ R ВХ.ф
Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор:
VI.3. Синтез контура тока возбуждения
Рисунок 5 – Структурная схема контура тока возбуждения
Регулятор тока возбуждения получает на вход сигнал задания U ЗТ с выхода регулятора ЭДС и сигнал обратной связи UОТ с выхода датчика тока. На выходе он формирует напряжение управления U У в СИФУ ТП, определяющее
угол управления тиристоров  .
Сигнал обратной связи по току снимается с шунта, установленного в
главной цепи; датчик тока осуществляет гальваническое разделение цепей
управления от главных цепей и усилению по напряжению. Возможно также использование датчика тока на основе трансформаторов тока, установленных на
стороне переменного тока ТП, и ключей, изменяющих полярность обратной
связи при переключении выпрямительных мостов.
На регулятор тока возлагаются также другие функции: ограничение скорости нарастания тока di/dt, улучшение динамики контура тока в зоне прерывистого тока.
Замкнутый контур регулирования тока, настроенный на модульный оптимум с учетом неединичной обратной связи имеет передаточную функцию:
W(p)зкт =
1
1
∙
2
K от 2 ∙ TμT
∙ p2 + 2 ∙ TμT ∙ p + 1
21
Передаточная функция регулятора тока имеет вид:
W(p)рт = K рт +
1
Tит ∙ p
Пропорциональный коэффициент усиления регулятора тока:
K ртв =
R в ∙ Tв
αT ∙ Tμтв ∙ Ктпв ∙ Котв
где aТ – параметр оптимизации контура, при настройке на модульный оптимум равен 2;
TμTВ – некомпенсированная постоянная времени контура скорости,
TμTВ = TТПВ = 0,0064 с
TТПВ – постоянная времени ТП, которая определяет собственное время запаздывания элементов ТП, для 3-х фазной мостовой схемы выпрямления
TТПВ = 0,0064 с;
Коэффициент тиристорного преобразователя:
K тпв =
Udo
Uy
Коэффициент обратной связи по току:
K отв =
Uymax
IВ
Так как регуляторы строятся на операционных усилителях серии
К553УД2 , то Uymax = 10 В
Принимаем постоянную времени обмотки возбуждения Tв = 1,3 с
Постоянная интегрирования регулятора тока:
Tитв =
αT ∙ Tμтв ∙ Ктпв ∙ Котв
Rв
22
Рисунок 6 – Схема регулятора тока обмотки возбуждения
Для регулятора тока, реализуемого на операционном усилителе передаточная функция записывается:
R oc
1
W(p)рт =
+
R вх R вх ∙ Сoc ∙ p
Крт =
R oc
R вх
Tит = R вх ∙ Сoc
Выбирается значение емкости CОС  1 мкФ;
R вхв =
Tитв
Сосв
Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор:
R вх = 18 кОм
R осв = k ртв ∙ R вхв
Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) выбираем резистор:
R ос = 1,30 мОм
23
VI.4. Синтез контура ЭДС
Контур регулирования ЭДС является внешним по отношению к контуру
регулирования тока, т.е. система является с подчиненным регулированием координат. В системах подчиненного регулирования выходной сигнал регулятора
ЭДС является сигналом задания тока U ЗТ для регулятора тока.
Рисунок 7 – Структурная схема контура ЭДС
Замкнутый контур регулирования ЭДС, настроенный на модульный оптимум с учетом неединичной обратной связи имеет передаточную функцию:
Wзкт =
1
1
∙
2 ∙ p2 + 2 ∙ T
Котв 2 ∙ Tμтв
μтв ∙ p + 1
Передаточная функция регулятора тока имеет вид:
W(p)рт =
1
Тиэ ∙ p
где, Tμтв – некомпенсированная постоянная времени контура тока возбуждения, Tμтв = Tтпв = 0,0064 с
Tтпв – постоянная времени ТП, которая определяет собственное время запаздывания элементов ТП, для 3-х фазной мостовой схемы выпрямления;
Для определения коэффициента kФ, связывающего изменение магнитного потока и тока возбуждения используем характеристику намагничивания.
Данная характеристика представляет собой зависимость магнитного потока Ф
от тока возбуждения. Характеристика намагничивания двигателя приведена на
рисунке 8
24
Ф
Рисунок 8 – Кривая намагничивания двигателя
Кф =
∆Ф
∆Iв
где, Кф – коэффициент магнитной связи (рассчитывается с учётом данных взятых по кривой намагничивания).
Коэ =
Uоэ
Uоэ
Uоэ
=
=
Eмах ωмах ∙ К ∙ Фмах ωмах ∙ С
Коэ – коэффициент обратной связи по ЭДС.
Конструктивный коэффициент двигателя:
K=
С
Фмах
Постоянная интегрирования регулятора ЭДС:
Tиэ =
2 ∙ TμTВ ∙ K ∙ K ф ∙ Коэ ∙ ωмах
Котв
25
Рисунок 9 – Схема регулятора ЭДС двигателя
Для регулятора тока, реализуемого на операционном усилителе передаточная функция записывается:
W(p)рт =
1
R вх ∙ Сoc ∙ p
Tиэ = R вх ∙ Сoc
Выбирается значение емкости Сoc = 1мкФ
R вхв =
Тиэ
Сoc
Из стандартного ряда сопротивлений Е24 (ГОСТ 28884-90) представленного в Приложении 3 выбираем резистор.
26
VII. ПОСТРОЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
РАЗОМКНУТОЙ И ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Построение характеристик будем вести по двум точкам – при работе двигателя на холостом ходу и в номинальном режиме.
Естественная характеристика двигателя:
Рисунок 10 – Структурная схема ДПТ НВ
Передаточная функция двигателя по задающему воздействию:
1⁄
С
WUя→ω (p) =
2
Tя ∙ TМ ∙ p + Tм ∙ p + 1
Тогда при р  0 скорости холостого хода:
ω0 =
Uя
С
Передаточная функция двигателя по возмущающему воздействию:
R я⁄
2 ∙ (Tя ∙ p + 1)
C
WM→ω (p) = −
Tя ∙ TМ ∙ p2 + Tм ∙ p + 1
Тогда при р  0 установившееся отклонение скорости:
ωуст =
Rя
∙ Mc
C2
Разомкнутая система:
27
Рисунок 11 – Разомкнутая система
Скорость холостого хода остаётся неизменной, т.е. 0  165, 41 рад/с.
Передаточная функция разомкнутой системы по возмущающему воздействию:
R яц
⁄ 2 ∙ (Tя ∙ p + 1)
C
WM→ω (p) = −
Tя ∙ TМ ∙ p2 + Tм ∙ p + 1
Тогда при р  0 установившееся отклонение скорости:
∆ωуст = −
R яц
∙ Mc
C2
Замкнутая система с kУ  10,84
Рисунок 12 – Замкнутая система
Скорость холостого хода остаётся неизменной, т.е. 0  165, 41 рад/с.
Передаточная функция разомкнутой системы по возмущающему воздействию:
28
RЯЦ  (Т ЯЦ р  1)  (ТТП р  1)
(1  kУ  kТП  kОС  1 )  C 2
C
,
WМ  ( p)  
Т М  Т ЯЦ  ТТП
T

(
T

T
)
(ТТП  Т М )
М
ТП
ЯЦ
3
2
p 
р 
р 1
1  kУ  kТП  kОС  1
1  kУ  kТП  kОС  1
1  kУ  kТП  kОС  1
C
C
C
Тогда при р  0 установившееся отклонение скорости:
∆ωуст =
R яц ∙ Мс
С2 ∙ (1 + Ку ∙ K тп ∙ Кос ∙ 1⁄С)
Для ограничения тока двигателя применяется экскаваторная характеристика.
Ток отсечки – ток, при котором наступает режим отсечки, и скорость резко падает до 0 (при токе упора).
Зададимся током отсечки:
Iотс = 2 ∙ Iн
Iст = 2,5 ∙ Iн
Скорость в режиме отсечки на естественной характеристике:
ωотс = ωо −
Iотс ∙ R я
С
Минимальная скорость с учетом диапазона регулирования:
ωmin =
ωo
D1
На основании расчетов построим статические характеристики двигателя,
Разомкнутой и замкнутой системы.
29
VIII. ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В
ПРОЕКТИРУЕМОЙ СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С
ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ
Моделирование контура тока
UУ
Рисунок 14 – Структурная схема контура тока
Рисунок 15 – Схема контура тока в программе MatLab
30
Рисунок 16 – Переходный процесс контура тока (пример).
Рисунок 17 – ЛАЧХ и ЛФЧХ контура тока (пример).
31
На основании структурных схем в пункте (6). Синтез регуляторов.
Произвести моделирование контуров скорости, возбуждения, ЭДС.
(пример):
Рисунок 18 – Переходной процесс контура скорости U=10 В .
32
IX. ВЫБОР ЗАЩИТ И РАСЧЕТ ИХ УСТАВОК
В релейно-контакторной части комплектного тиристорного электропривода КТЭ выполнен ряд защит, исключающих аварийные режимы при сборке
силовой схемы и обеспечивающих отключение двигателя при возникновении
аварийных режимов в процессе работы.
IX.1. Защита от аварийных режимов при сборке схемы
Защита выполнена на реле РЭ1, РЭ2 (тип реле РЭВ-825 , номинальное
напряжение 110В, диапазон регулирования срабатывания реле (0,35...0,8) U Н ,
коэффициент возврата 0,3...0,4) и предназначена для запрета сборки схемы
(включения линейного контактора), если на преобразователе или двигателе существует напряжение, превышающие порог срабатывания реле.
С целью снижения порога срабатывания катушки реле РЭ1 и РЭ2 выбираются на напряжение вдвое меньше рабочего напряжения двигателя. В приводах на 220 В приняты катушки реле на 110 В. Последовательно с катушками
реле включены добавочные резисторы, обеспечивающие номинальный режим
работы катушек при полном напряжении преобразователя. Добавочные резисторы зашунтированы размыкающими контактами реле.
Таким образом, до момента включения на катушку реле поступает полное
напряжение преобразователя. Напряжение втягивания реле регулируется в пределах (0,35...0,8) U Н .
Реле настраиваются на минимальное напряжение втягивания. Для приводов на 220В:
Uвт = 0,5 ∙ 110 = 55 В
IX.2. Нулевая защита
Защита выполнена на блокировочном контакторе КН (тип реле МК1-22
номинальное напряжение 220 В, диапазон регулирования срабатывания реле
(0,65...1,0) U Н ) в цепь катушки которого включены все остальные защиты от
аварийных режимов работающего двигателя, а также блок-контакты аппаратов,
контролирующих нормальную работу тиристорного преобразователя, возбудителя и системы регулирования. Контактор КН обеспечивает контроль наличия
оперативного напряжения, и исключает самозапуск двигателя после исчезнове33
ния оперативного напряжения и его повторной подачи. Напряжение втягивания
контактора КН обычно принимается 145 В, что составляет 65% от напряжения
оперативной сети 220В.
IX.3. Защита от перенапряжения
Защита реализована на реле РПН (тип реле РЭВ-825, номинальное
напряжение 220 В, диапазон регулирования срабатывания реле (0,35...0,8), коэффициент возврата 0,3...0,4) и предназначена для отключения двигателя при
подаче на него недопустимо большого напряжения от преобразователя (например, вследствие аварии и полного его открытия).
Уставка реле РПН рассчитывается по формуле:
Uвт = (1,1. .1,15) ∙ Uнд
где Uвт – напряжение втягивания РПН;
Uнд – номинальное напряжение двигателя;
IX.4. Максимально-токовая защита
Реализована на реле РМ (тип реле РЭВ-571, номинальный ток катушки
реле 630 А, диапазон регулирования срабатывания реле (0,7... 3,0)∙ I Н ). Защита
предназначена для отключения двигателя при недопустимой технологической
перегрузке. Уставка реле РМ рассчитывается по формуле:
Iвт = (1,2. .1,25) ∙ Км ∙ Iн
где Iвт – ток втягивания реле РМ;
Км – перегрузочная способность двигателя;
Iн – номинальный ток двигателя
Iвт = (1,2. .2,5) ∙ Км ∙ Iн
IX.5. Максимальная защита цепи возбуждения
Защита выполнена на реле РМВ (тип реле РЭВ-830, номинальный ток катушки реле 10 А, диапазон регулирования срабатывания реле (0,3...0,65)  I Н , ко-
34
эффициент возврата 0,3 -0,4) и предназначена для отключения двигателя при
коротком замыкании в цепи обмотки возбуждения.
Уставка реле РМВ рассчитывается по формуле :
Iвт = 1,1 ∙ IВ расч
где Iвт – ток втягивания реле РМВ;
IВ расч – расчетное значение тока возбуждения двигателя.
При нерегулируемом потоке двигателя принимаем I В.РАСЧ  I ВН ( I ВН - номинальный ток возбуждения двигателя)
Iв расч =
Uв
Rв
Iвт = 1,1 ∙ IВ расч
IX.6. Защита от обрыва поля
Защита реализована на реле РОП (тип реле РЭВ-830, номинальный ток
катушки реле 10 А, диапазон регулирования срабатывания реле (0,3...0,65)  I Н ,
коэффициент возврата 0,3...0,4) и предназначена для отключения двигателя при
обрыве в цепи обмотки возбуждения. При постоянном потоке возбуждения ток
втягивания реле РОП рассчитывается по формуле:
Iвт = (0,5. .0,7) ∙ IВ расч
где IВ расч – расчетное значение тока возбуждения двигателя.
Из-за низкого коэффициента возврата реле РОП, схема не гарантирует
защиту от недопустимого снижения потока возбуждения (кроме полного обрыва), поэтому ток отпадания реле не регулируется
35
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. «Электропривод»: [Электронный ресурс]. URL: http://www.ingener.info/pagespage-34.html .
2. «Каталог
трансформаторов»:
[Электронный
ресурс].
URL:
http://www.rec.su/catalog/tsz-40_066.php.
3. «Трансформаторы специальные преобразовательные»: [Электронный ресурс]
URL: http://elektro-him.ru/transformatory_specialnye_preobrazo.
4. «Сглаживающие реакторы»: [Электронный ресурс] URL : http://www.megaom.com/items/index/pn/0/iid/1024.html (Дата обращения: 29.03.2015).
5. «Ряды
сопротивлений»:
[Электронный
ресурс]
URL:
http://www.radiolibrary.ru/reference/resistorseries/e24.html.
36
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
1,5J
2,5J
1,5J
2,5J
1,5J
3,5J
3,5J
2,5J
3,5J
1,5J
2,5J
3,5J
1,5J
2,5J
3,5J
1,5J
2,5J
3,5J
1,5J
2,5J
3,5J
1,5J
2,5J
3,5J
1,5J
2,5J
3,5J
1,5J
1,5J
2,5J
3,5J
1,5J
2,5J
3,5J
37
10
10
15
15
12
10
15
15
20
10
15
15
10
10
14
15
14
10
10
15
15
10
20
15
16
10
12
15
14
10
15
10
16
15
0.5
0.6
1.5
1
1.5
05
1
1.2
0.5
2
1
0.5
0.6
1.5
1
1.5
05
-
Допустимое ускорение
ε,рад/с𝟐
2
2.2
2.5
2
1.8
2
2
2.2
2.5
2
1.8
2
2
2.2
2.5
2
1.8
2
2
2.2
2.5
2
1.8
2
2
2.2
2.5
2
1.8
2
2
2.2
2.5
2
Статическая ошибка
СРП 𝜹𝝎 , %
600:1
500:1
200:1
300:1
800:1
400:!
1000:1
450:1
200:1
350:1
1000:1
500:1
460:1
800:1
600:1
500:1
400:1
700:1
500:1
200:1
800:1
300:1
500:1
400:1
700:1
300:1
600:1
700:1
450:1
650:1
800:1
300:1
850:1
480:1
Статическая ошибка
СРС при 𝝎𝒎𝒊𝒏 и
Мс = Мн 𝜹𝝎 %
220
440
220
220
440
220
440
220
440
220
440
220
440
220
220
220
220
440
440
220
220
220
220
440
220
220
220
440
220
220
440
220
220
440
Кратность тока стопотворения 𝝀𝟏
12,0
12
4,2
5,6
8,5
11
13
2,2
11
6
7,5
1,1
15
2,2
0,42
0,63
1,1
1,7
2,2
0,6
0,85
1,5
2,5
3,6
0,8
1,25
2,2
3,4
5,3
1,6
2,5
4
7
10,5
Диапазон регулирования
скорости 𝑫𝟏
2ПН180М
2ПН-180М
2ПH-180L
2ПH-180L
2ПБ-180L
2ПН-200L
2ПН-200М
2ПН-200М
2ПН-200L
2ПБ-200L
2ПН-225М
2ПН-225L
2ПН-225М
2ПН-225М
2ПН-100L
2ПН-100L
2ПН-100L
2ПН-100L
2ПН-100L
2ПН-112М
2ПН-112М
2ПН-112М
2ПН-112М
2ПН-112М
2ПН-112L
2ПН-112L
2ПН-112L
2ПН-112L
2ПН-112L
2ПН-132М
2ПН-132М
2ПН-132М
2ПН-132М
2ПН-132М
Приведенный момент
инерции механизма
𝑱∑ кг∙ м𝟐
Тип двигателя
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Номинальное напряжение,Uн В
Число каналов управления
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
Номинальная мощность,Pн кВт
Вариант
Исходные данные для проектирования
150
200
100
250
230
800
110
140
900
800
590
600
770
120
900
100
160
250
300
800
900
150
300
400
120
200
350
340
400
300
800
140
250
300
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ЭПУ 1М-2-3410П
ЭПУ 1М-2-3420П
ЭПУ 1М-2-3440П
ЭПУ 1М-2-3710П
5
25
115
25
230
25
460
50
115
-
ЭПУ1М-2-3720П
50
230
ЭПУ 1М-2-3740П
50
460
ЭПУ1М-2-3920П
80
230
ЭПУ 1М-2-3940П
80
460
ЭПУ 1М-2-4010П
100
115
ЭПУ 1М-2-4020П
100
230
ЭПУ 1М-2-4040П
100
460
ЭПУ 1М-2-4320П
200
230
ЭПУ 1М-2-4340П
ЭПУ1М-1-3420Д
ЭПУ1М-1-3440Д
200
460
230
460
ЭПУ1М-1-3720Д
ЭПУ1М-1-3740Д
25
50
230
460
5
10
6
7
ТТ-1,0 или ТСУДПУ87-75
1,0 (U 2л = 85 В)
ТТ-1,6 или ТСУ- ПЯ-250Ф
1,6 (U 2л=85 В) ДПУ127-220
ДР1
ТС-6,3
ПБВ100М
(U 2л=104 В)
2ПБВ100Ь
ПБВ100Ь
ТТ1,6 или ТСУДПУ200-550
1,6 (U 2л=85 В)
ТТ-2,5 или ТСУ- ДПУ240-1100
2,5 (U 2л=170 В) ДПУ127-450
ТС-6,3
ДР4
(Шл =208 В)
2ПБВ100М
ТС-10
Серия 2П, 4П
реактор
4ПФ и др.
ТС-6,3
ПБВ112S
ТС-6,3
2ПБВ112S
ТС-10
ПБВ1З2М
ТС-10
ПБВ112S
ТС-10
ПБВ112М
ТС-10
ПБВ112L
ТС-16
ПБВ132М
ТС-16
ПБВ132Ь
ТС-10
2ПБВ112М
ТС-10
2ПБВ112L
ТС-16
2ПБВ132S
ТС-16
Серия 2П, 4П.
реактор
4ПФ и др.
ТС-25
2ПБВ132М
ТСЗР-40
2ПБВ132Ь
ТС-25
Серия 2П, 4П
реактор
4ПФ и др.
ТС-16
2ПБВ132М
ТС-25
2ПБВ132М
ТСЗР-40
ТС-25
Серия 2П, 4П
реактор
4ПФ и др.
ТС-25
2ПБВ132М
ТСЗР-40
реактор
ТС-10
Серия 2П, 4П,
реактор
4ПФ и др. ис110,
полнения по
220 ТС-16
опросному лиреактор
сту
38
8
-
-
9
0.7
-
2000
3000
2000
3000
2000
2000
2000
3000
3,5
4,3
13,7
7,5
3000
2000
3000
2500
14
15
35
14
17,5
21
35
47,7
18,5
22
37
5,3-9,5
8,0-20
-
10
0,8
2,1
3,55
7,16
11
10,5
1,7
1,5-4,5
1,5-10
-
n макс,
об/мин
U ном, В
4
Мдо при n мин,
Н-м
I ном, А
3
Р ном,
кВт
U ном, В
2
Двигатель
тип
I ном, А
1
Параметры цепей
якоря
возбудителя
Трансформатор
(рекомендуемый)
или реактор
Выбор типа электропривода
Тип
электропривода
750-3000
1500
1500
1000
2000
750-3000
47
76
11-18,5
18,5-37
2000
2000
750-3000
47
1500
47
2000
-
11-18,5
18,5-37
750-3000
47
2000
-
1,5-4,5
1,5-9,8
5,5-9,0
8-18,5
-
30004500
(5000)
Продолжение приложения 2
1
ЭПУ1М-1-3920Д
2
3
230
4
460
230
10
5
ТС-25
6
7
8
11-18,5
9
реактор
ТС-25
18,5-37
11-18,5
30004000
(4500)
реактор
ТСЗП-63
реактор
ТСЗП-200
18,5-37
20-37
37-75
46-75
25003000
реактор
ТСЗП-200
75-160
90-110
реактор
160-250
ТС-10
реактор
ТС-16
1,5-4.5
1,5-10
5,3-9,5
реактор
ТС-25
8,0-20
11-18,5
реактор
ТС-25
18,5—37
11—18,5
реактор
ТСЗП-63
реактор
18,5—37
20—37
42—75
ТСЗП-200
45—75
реактор
ТСЗП-200
реактор
75—160
90—110
132—250
80
ЭПУ1М-1-3940Д
ЭПУ1М-1-4020Д
ЭПУ1М-1-4040Д
ЭПУ1М-1-4320Д
ЭПУ1М-1-4340Д
ЭПУ1М-1-4620Д
ЭПУ1М-1-4640Д
ЭПУ 1М-1-4820Д
ЭПУ 1М-1-4840Д
ЭПУ 1М-1-3420 Е,М
ЭПУ 1М-1-3440 Е,М
ЭПУ 1М-1-3720 Е,М
ЭПУ 1М-1-3740 Е,М
ЭПУ 1М-1-3920 Е,М
ЭПУ 1М-1-3940 Е,М
ЭПУ 1М-1-4020 Е,М
100
200
400
630
25
50
80
100
ЭПУ 1М-1-4040 Е,М
ЭПУ 1М-1-4320 Е,М
200
ЭПУ 1М-1-4340 Е,М
ЭПУ 1М-1-4620 Е,М
400
460
230
460
230
460
230
460
230
460
230
460
230
460
230
460
230
460
460
230
460
ЭПУ 1М-2-3420Д
230
ЭПУ 1М-2-3440Д
ЭПУ 1М-2-3720Д
ЭПУ 1М-2-3740Д
20
5
10
10
10
20
230
ЭПУ 1М-1-4640 Е,М
ЭПУ 1М-1 -4820 Е,М
ЭПУ 1М-1-4840 Е,М 630
25
20
460
20
5
230
50
460
10
ТС-10
110,
реактор
220
ТС-16
реактор
ЭПУ 1М-2-3920Д
ЭПУ 1М-2-3940Д
80
230
460
10
ТС-25
реактор
ЭПУ 1М-2-4020Д
ЭПУ 1М-2-4040Д
100
230
460
10
ТС-25, ТС-40
реактор
ЭПУ 1М-2-4320Д
ЭПУ 1М-2-4340Д
ЭПУ 1М-2-4620Д
ЭПУ 1 М-2-4640Д
ЭПУ 1М-2-4820Д
ЭПУ 1М-2-4840Д
ЭПУ 1М-2-3420 Е,М
ЭПУ 1М-2-3440 Е,М
ЭПУ 1М-2-3720 Е,М
ЭПУ 1М-2-3740 Е,М
200
400
630
25
50
Серия 2П, 4П,
4ПФ и др. исполнения по
опросному листу
1,5-9,8
5,5-9,8
11-18,5
18,5—37
11-18,5
18,5-37
20-37
460
230
реактор
ТСЗП-200
37-75
45-75
реактор
ТСЗП-200
реактор
90-160
90-110
160-250
ТС-10
реактор
ТС-16
реактор
1,5-4,5
1,5-10
5,3-9,5
8,0-20
230
460
230
460
5
10
39
750-3000
750—
3000
750—
2000
750—
1500
-
30004500
(5000)
8-18,5
ТСЗП-63
20
2500
1,5-4,5
230
460
230
460
10
30004000
(4500)
30004500
(5000)
30004500
(5000)
25003000
750-3000
Продолжение приложения 2
ЭПУ 1М-2-3920 Е,М
ЭПУ 1М-2-3940 Е,М
ЭПУ 1М-2-4020 Е,М
ЭПУ 1М-2-4040 Е,М
ЭПУ 1М-2-4320 Е,М
80
100
200
ЭПУ 1М-2-4340 Е,М
ЭПУ 1М-2-4620 Е,М
400
ЭПУ 1М-2-4640 Е,М
ЭПУ 1М-2-4820Е, М
ЭПУ 1М-2-4840 Е,М
630
230
460
230
460
230
460
230
460
10
10
10
ТС-25
реактор
ТС-25
11-18,5
18,5-37
11-18,5
реактор
ТСЗП-63
реактор
ТСЗП-200
реактор
Серия 2П, 4П,
4ПФ и др. исполнения по
опросному листу
18,5-37
20-37
42-75
45-75
75-160
230
ТСЗП-200
90-110
460
реактор
132-250
750-3000
750-2000
750-1500
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Ряды сопротивлений е24
1 Ом
10 Ом
100 Ом
1 кОм
10 кОм
100 кОм
1 мОм
10 мОм
1.1 Ом
11 Ом
110 Ом
1.1 кОм
11 кОм
110 кОм
1.1 мОм
11 мОм
1.2 Ом
12 Ом
120 Ом
1.2 кОм
12 кОм
120 кОм
1.2 мОм
12 мОм
1.3 Ом
13 Ом
130 Ом
1.3 кОм
13 кОм
130 кОм
1.3 мОм
13 мОм
1.5 Ом
15 Ом
150 Ом
1.5 кОм
15 кОм
150 кОм
1.5 мОм
15 мОм
1.6 Ом
16 Ом
160 Ом
1.6 кОм
16 кОм
160 кОм
1.6 мОм
16 мОм
1.8 Ом
18 Ом
180 Ом
1.8 кОм
18 кОм
180 кОм
1.8 мОм
18 мОм
2 Ом
20 Ом
200 Ом
2 кОм
20 кОм
200 кОм
2 мОм
20 мОм
2.2 Ом
22 Ом
220 Ом
2.2 кОм
22 кОм
220 кОм
2.2 мОм
22 мОм
2.4 Ом
24 Ом
240 Ом
2.4 кОм
24 кОм
240 кОм
2.4 мОм
24 мОм
2.7 Ом
27 Ом
270 Ом
2.7 кОм
27 кОм
270 кОм
2.7 мОм
27 мОм
3 Ом
30 Ом
300 Ом
3 кОм
30 кОм
300 кОм
3 мОм
30 мОм
3.3 Ом
33 Ом
330 Ом
3.3 кОм
33 кОм
330 кОм
3.3 мОм
33 мОм
3.6 Ом
36 Ом
360 Ом
3.6 кОм
36 кОм
360 кОм
3.6 мОм
36 мОм
3.9 Ом
39 Ом
390 Ом
3.9 кОм
39 кОм
390 кОм
3.9 мОм
39 мОм
4.3 Ом
43 Ом
430 Ом
4.3 кОм
43 кОм
430 кОм
4.3 мОм
43 мОм
4.7 Ом
47 Ом
470 Ом
4.7 кОм
47 кОм
470 кОм
4.7 мОм
47 мОм
5.1 Ом
51 Ом
510 Ом
5.1 кОм
51 кОм
510 кОм
5.1 мОм
51 мОм
5.6 Ом
56 Ом
560 Ом
5.6 кОм
56 кОм
560 кОм
5.6 мОм
56 мОм
6.2 Ом
62 Ом
620 Ом
6.2 кОм
62 кОм
620 кОм
6.2 мОм
62 мОм
6.8 Ом
68 Ом
680 Ом
6.8 кОм
68 кОм
680 кОм
6.8 мОм
68 мОм
7.5 Ом
75 Ом
750 Ом
7.5 кОм
75 кОм
750 кОм
7.5 мОм
75 мОм
8.2 Ом
82 Ом
820 Ом
8.2 кОм
82 кОм
820 кОм
8.2 мОм
82 мОм
9.1 Ом
91 Ом
910 Ом
9.1 кОм
91 кОм
910 кОм
9.1 мОм
91 мОм
40
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Повторяющееся импульсное
напряжение в закрытом состоянии и повторяющееся
импульсное обратное
напряжение при максимальной температуре
𝐔𝐃𝐑𝐌 , 𝐔𝐑𝐑𝐌, В
Ударный повторяющийся
ток в открытом состоянии
𝐈ТЗМ , А
Пороговое напряжение𝐔𝐓 , В
Дифференциальное сопротивление в открытом состоянии 𝐫𝐓 , мОм
TII2-I6
TI32-I6
ТТ22-20
ТХ32-25
TI22-25
TI42-32
TI32-40
TI42-40
Т132-50
TI42-50
TI42-63
TI52-63
TI42-80
TI52-80
TI51-100
TI6I-I25
TI6I-I60
TI7I-200
TI23-200
TI7I-250
TI23-250
TI7I-320
TI23-320
TI33-320
TI33-400
TI33-400
TI43-500
TI43-630
TI53-630
TI53-800
Т253-800
Т253-1000
T253-I250
Максимально допустимый
средний ток в открытом состоянии𝐈𝐓𝐀𝐕𝐦 , 𝐀
Тип тиристора
Основные параметры тиристоров
16
16
20
25
25
32
40
40
50
50
63
63
80
80
100
125
160
200
200
250
250
320
320
320
400
400
500
630
630
800
800
1000
1250
I00-1200
1300-2000
100-1200
1300-2000
100-1200
1300-2000
100-1200
1300-2000
I00-1200
1300-2000
100-1200
1300-2000
100-1200
1300-2000
300-1600
300-1600
300-1600
300-1600
400-1600
300-1600
400-1200
300-1600
400-800
900-2000
400-1600
1800-2400
400-1600
400-1200
1300-2400
1000-1800
2000-2400
1000-1800
400-1200
0,20
0,22
0,30
0,33
0,35
0,38
0,75
0,70
0,80
0,75
1,20
1,10
1,35
1,20
2,0
2,5
4,0
5,0
3,3
6,0
4,5
7,0
5,0
6,0
7,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16.0
16,0
20,0
26.0
1,20
1,4
1,15
1.3
1,10
1,25
1,05
1,25
1,03
1,20
0,95
1,15
0,93
1,1
1,15
1,15
1,15
1,15
1,1
I.I
1,0
1,05
0,95
1.2
1,05
1.2
1,1
1,0
1,25
1,15
1.2
1,0
1.0
11,9
23,9
17,2
11,5
10,9
9,5
5,6
7,6
4.6
6,4
4,1
5,3
3,3
4.1
2,54
1,80
1,40
1.0
1.5
0,83
1,08
0,55
0,75
I.I
0,68
0,95
0.57
0,43
0,55
0,34
0.44
0,25
0,14
41
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Параметры трансформаторов
Переменный вентильной обмотки
Выпрямленный
преобразователя
380
ТСП-16/0,7
14,6
380
ТСП-25/0,7
29,1
380
ТСП-63/0,7
58
380
ТСП-100/0,7
ТСП-125/0,7
ГСШ-160/0,7
ТСПМ-160/0,7
ТСЗПМ-200/0,7
ТСЗПМ-200/0,7
ТСПМ-250/0,7
ТСПМ-250/0,7
93
117
143
147
182
206
235
235
380
380
380
380
380
380
380
380
205
205
410
205
410
410
205
205
410
202
416
205
410
208
416
230
230
460
230
460
460
230
230
460
230
460
230
460
230
460
20,5
41
40,5
82
41
82
164
262
164
408
204
514
290
653
326
25
50
25
100
50
I00
200
320
200
500
250
630
350
800
400
Ток XX,%
Преобразовательной
обмотки
7,3
Потери,
Вт
Напряжение U Кз,В
Вентильной обмотки
ТСП-10/0,7
Тип трансформатора
Силовой обмотки
Номинальный
ток, А
Номинальная мощность
кВА
Номинальное
напряжение, В
4,7
14
115
320
5,2
8
120
550
5,5
6
190
1100
5,5
5
300
1900
5,8
5,8
4.7
4,7
5,5
5,75
4,5
4,5
4
3
5,2
5,2
1,5
1.5
3,4
3.4
400
470
625
625
800
800
750
750
2300
2700
2550
2550
3100
3200
3800
3700
ХХ
КЗ
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Реакторы серии ФРОС
Основные параметры
Тип реактора
ФРОС-65/0.5У3
ФРОС-65/0.5У3
ФРОС-125/0.5У3
ФРОС-250/0.5У3
ФРОС-250/0.5У3
ФРОС-250/0.5У3
ФРОС-250/0.5У3
ФРОС-50/0.5У3
ФРОС-1000/0.5У3
ФРОС-1000/0.5У3
ФРОС-1000/0.5У3
Номинальный
постоянный
ток, А
250
320
500
250
320
800
1000
500
800
800
1000
Номинальная индуктивность, мГн
Активное сопротивление, мОм
Масса,
кг
1.5
1
0.75
6.5
4.2
0.6
0.35
3.25
2.3
5
1.6
6.8
4.5
3
17.6
11.5
1.7
1.1
7.5
4.7
7.2
3.1
82
84
120
216
220
215
210
340
460
510
470
42
Тип реактора
СРОСЗ-800МУХЛ4
СРОСЗ-1250МУХЛ4
СРОСЗ-2000МУХЛ4
СРОСЗ-3200МУХЛ4
СРОСЗ-4000МУХЛ4
СРОСЗ-5000МУХЛ4
СРОСЗ-6300МУХЛ4
Параллельное
соединение ветвей
обмотки реактора
Номинальный
Индуквыпрямленный тивность,
ток, А
мГн
1600
0.5
2500
0.2
2500
0.32
4000
0.12
4000
0.2
6300
0.08
6300
0.125
8000
0.1
10000
0.08
12500
0.06
Последовательное
соединение ветвей
обмотки реактора
Номинальный
Индуквыпрямленный тивность,
ток, А
мГн
800
2
1250
0.8
1250
1.28
2000
0.48
2000
0.8
3200
0.32
3200
0.5
4000
0.4
5000
0.32
6300
0.24
Потери в меди,
Вт
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Одностержневые реакторы серии СРОСЗ
2100
2800
4000
4800
5700
7500
8500
Тип реактора
СРОС-800МУХЛ4
СРОСЗ-800МУХЛ4
СРОС-1250МУХЛ4
СРОСЗ-1250МУХЛ4
СРОС-2000МУХЛ4
СРОСЗ-2000МУХЛ4
СРОС-3200МУХЛ4
СРОСЗ-3200МУХЛ4
СРОС-4000МУХЛ4
СРОСЗ-4000МУХЛ4
СРОС-5000МУХЛ4
СРОСЗ-5000МУХЛ4
СРОС-6300МУХЛ4
СРОСЗ-6300МУХЛ4
Параллельное
соединение ветвей
обмотки реактора
ИндукНоминальный
тиввыпрямленный
ность,
ток, А
мГн
1600
0.5
2500
0.2
2500
0.32
4000
0.12
4000
0.2
6300
0.08
Последовательное
соединение ветвей
обмотки реактора
ИндукНоминальный
тиввыпрямленный
ность,
ток, А
мГн
800
2
1250
0.8
1250
1.28
2000
0.48
2000
0.8
3200
0.32
Потери в меди,
Вт
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Двухстержневые реакторы серии СРОС и СРОСЗ
1480
1660
2360
2590
3530
3320
6300
0.125
3200
0.5
4900
8000
0.1
4000
0.4
4780
10000
0.08
5000
0.32
5810
12500
0.063
6300
0.252
8000
43
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Реакторы серии ТРОС
Основные параметры
Тип реактора
ТРОС-160УХЛ4
ТРОС-320УХЛ4
ТРОС-630УХЛ4
ТРОС-630УХЛ4
ТРОС-1000УХЛ4
ТРОС-1600УХЛ4
ТРОС-2500УХЛ4
ТРОС-5000УХЛ4
Ток,
Эквивалентная
Расчетные потери
Масса,
А
индуктивность, мГн
в меди, Вт
кг
1000
1600
1600
2500
1600
2500
4000
5000
4000
5000
4000
5000
0.5
0.4
0.8
0.315
0.5
0.8
0.315
0.2
0.5
0.315
1
0.630
3550
5500
8100
7600
10700
13600
14500
13300
18800
19300
31100
28800
260
389
685
645
830
1223
1160
1223
1774
1624
2959
3049
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Вспомогательные формулы
№
п.п.
Наименование расчетного параметра, размерность
1.
Сопротивление двигателя (цепи якоря) при  15 С , Ом
2.
Сопротивление двигателя горячее (перегрев  75 С ), Ом
 Вс 
3.
4.
 и электромагнитного момента
Коэффициент ЭДС 
 рад 
 Нм 

 при номинальном потоке возбуждения
 А 
Номинальная угловая скорость вращения,
рад
с
Максимальная угловая скорость вращения при ослабленном
5.
поле,
рад
с
6.
Индуктивность двигателя (цепи якоря), Гн
7.
Сопротивление обмотки возбуждения при последовательном
включении, горячее, Ом
8.
Конструктивный коэффициент двигателя
9.
Номинальный поток возбуждения двигателя, Вб
44
Расчетная формула,
обозначение
Rдв 
 Rоя  Rдп  Rко
Rдв гор  1.3  Rдв
с  k дв  Ф дв н 

U н  I н  Rдв гор
н
н 
макс 

 nн
30

 nмакс
30
U
1
Lдв    н 
I н p  н
Rв гор 
U вн
I вн
рN
2a
k  Ф н 
Фн 
k
k
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ « Системы управления
электроприводом»
ДЛЯ СТУДЕНТОВ НАПРАВЛЕНИЯ ПОДГОТОВКИ
140400.62 - « Электроэнергетика и электротехника»
ПРОФИЛЬ « Электропривод и автоматика»
(очная и заочная форма обучения)
Составители:
К.Я. Шабо, В.Р. Киушкина, В.К. Стефанов
Технический редактор Л.В. Николаева
Подписано в печать
.2015. Формат 60х84/16.
Бумага тип. №2. Гарнитура «Таймс». Печать офсетная.
Печ. л. 6,3. Тираж
экз. Заказ
.
Издательство ТИ (ф) СВФУ, 678960, г. Нерюнгри, ул. Кравченко, 16.
Отпечатано в ТИ (ф) ФГАОУ ВПО «СВФУ»
г. Нерюнгри
45