Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки

• 1.РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 3
• 1.1. Исходные данные для проектирования многоканатной ШПУ 3
• 1.2.Выбор скипа 3
• 1.3.Выбор подъемных канатов 5
• 1.4.Выбор многоканатной подъемной машины 6
• 1.5.Условие нескольжения шкива по ведущему валу 7
• 1.6.Продолжительность подъемной операции 8
• 1.7.Кинематика подъемной установки 9
• 1.8. Динамика подъемной установки 11
• 2. СИЛОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 16
• 2.1. Исходные данные для расчета динамики электропривода 16
• 2.2. Выбор тиристорного преобразователя 17
• 2.3. Выбор силового трансформатора 18
• 2.4. Расчет сглаживающего реактора 18
• 2.5. Расчет автоматического выключателя в якорной цепи 21
• 2.6.Выбор тиристорного возбудителя 21
• 2.7. Выбор тахогенератора в цепи ОС по скорости 23
• 3. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ 24
• 3.1. Расчет системы подчиненного регулирования координат электропривода 25
• 3.2.Расчет контура регулирования тока возбуждения 25
• 3.3. Расчет контура регулирования тока якорной цепи 27
• 3.4. Расчет контура регулирования скорости 30
• 4. Список используемой литературы 35

1.РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

Основными параметрами механической части шахтной подъемной установки (ШПУ) являются такие величины, как оптимальная масса поднимаемого груза, диаметр головных и хвостовых канатов, оптимальные скорость, ускорение и замедление движения, эффективная мощность подъема. Расчет этих параметров и выбор соответствующих изделий — задача проектирования механической части ШПУ.

Технические решения, принятые по механической части ШПУ, служат основой для выбора той или иной системы электропривода. Этим завершается первый этап проектирования автоматизированного электропривода. Основная задача второго этапа проектирования — выбор комплектного тиристорного электропривода из серии КТЭУ для ШПУ, принятой на первом этапе проектирования. На основе технических решений, принятых на первом и втором этапах проектирования, выбирают регуляторы тока, скорости и другие технические средства, составляющие систему автоматического управления электроприводом «управляемый выпрямитель — двигатель» (УВ-Д).

1.1. Исходные данные для проектирования многоканатной ШПУ.

Годовая проектная производительность подъема: Аг=2345тыс.т/год Глубина вертикального ствола: Нст=1000м Число рабочих дней в году: 300.

Число часов работы в сутки: 18.

Коэффициент резерва: 1,5.

Диаграмма скорости: семипериодная.

1.2.Выбор скипа.

1.2.1. Расчетная высота подъема с учетом расположения скипов в копре и нижней части ствола:

Н_р=Н_ст+h_загр+h_разгр+2=1000+30+35+20,35=1066 м, (1.1).

где Н_ст — глубина вертикального ствола;

h_загр — расстояние по вертикали от отметки откаточного горизонта до нижней кромки загрузочного бункера;

h_разгр — расстояние по вертикали от «нулевой» отметки до верхней кромки приемного бункера.

1.2.2. Часовая производительность ШПУ:

(1.2).

где А_ч — часовая производительность ШПУ, т/ч;

А_г — годовая производительность ШПУ, т/год;

с — коэффициент резерва производительности (с=1,5);

n_д — число рабочих дней в году;

t — время работы подъемной установки в сутки, ч.

1.2.3. Оптимальная грузоподъемность Q_опт, кг, при которой суммарные годовые эксплуатационные затраты на подъемной установке будут минимальными, определяем по формуле для многоканатных двухскиповых подъемов:

(1.3).

где А_ч — часовая производительность, кг;

Н_п — высота подъема, м;

t_п — продолжительность паузы, с.

Выбираем стандартный скип 2СН11−2 грузоподъемностью Q_п=25т, массой Q_с=24,4 т, путем разгрузки h=2,4 м.

1.2.4. Высота подъема с учетом высоты скипа h_с=13 м:

Н=Н_р+h_с=1066+13=1079 м. (1.4).

1.2.5. Расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива трения:

Н_к=Н+l_к=1066+13+18=1097 м, (1.5).

где Н — высота подъема, м;

l_к=h_ск+18 — длина отвесов подъемных канатов в копре, м (рис. 1.1.).

1.3.Выбор подъемных канатов.

1.3.1. Линейную массу каната P_к, кг/м, определим по формуле:

(1.6).

где Q_п и Q_с — масса полезного за один раз поднимаемого груза и собственная масса скипа, кг;

_в — временное сопротивление разрыву проволок каната Н/м²;

g=9,81м/с²;

z_min=4,5 — коэффициент запаса прочности;

_о — условная плотность каната, кг/м³;

Н_к — расстояние от нижней приемной площадки до оси шкива трения, м.

1.3.2. Число подъемных канатов n_к многоканатного подъема определили по формуле:

(1.7).

где Р_к — линейная масса канатов, кг/м;

D_шт — диаметр шкива трения, м;

_к — коэффициент, зависящий от конструкции каната;

— отношение D_шт к диаметру каната d_к, по ПБ для системы с отклоняющими канатами 95.

Предварительно применим четыре каната n_к=4, диаметром d_к=46,5 мм, линейной массой каната Р_к=8,4кг/м, разрывным усилием Q_р=133 010³ Н.

1.3.3. Линейную массу g_к уравновешивающих канатов определили по формуле:

(1.8).

где n_к — количество подъемных канатов;

Р_к — линейная масса подъемного каната, кг/м;

n_ук — количество уравновешивающих канатов, которых по ПБ должно быть не менее двух.

Применили три стандартных плоских каната с размерами 17027,5 мм расчетной массой g_к=11,5 кг/м.

1.3.4. Разность линейных масс:.

n_кР_к=n_укg_к 48,4−311,2=0,9 кг/м; (1.9).

Считаем предварительно выбранную систему уравновешенной.

1.4.Выбор многоканатной подъемной машины.

Наметим к применению многоканатную подъемную машину ЦШ-54 со следующими техническими характеристиками:

Диаметром канатоведущего шкива D=5 м;

Количеством подъемных канатов n=4;

Статическим натяжением канатов 1450 кН;

Разностью статических натяжений канатов 350 кН;

Маховым моментом машины 6250 кНм²;

Маховым моментом отклоняющих шкивов 500 кНм².

1.4.1. Фактические значения статических натяжений канатов и разности статических натяжений канатов рассчитаем по формулам:

Т_{ст max}=(Q_п+Q_с+Р_кН_к)g=(2510³+24,410³+48,41 097)9,81=84 610³ Н;

Т_ст=84 610³ Н (факт)145010³Н (норма); (1.10).

F_ст=Q_п+(Р_к-q)Нg=2510³+(48,4−311,5)10799,81=23 610³Н;

F_ст=23 610³Н (факт)35010³Н (норма). (1.11).

1.4.2. Коэффициенты запаса прочности Z_о и Z_min, рассчитаем по формулам:

(1.12) =.

=.

=6,3(факт)4,5(нор), (1.13).

где Z_о, Z_min — фактические значения коэффициентов запаса прочности;

Q_п, Q_с — масса полезного груза и масса сосуда, кг;

n_к, n_ук — количество подъемных и уравновешивающих канатов;

Q_р — суммарное разрывное усилие всех проволок каната, Н;

Р_к, q_к — линейная масса подъемного и уравновешивающего канатов, кг/м;

Н_к — расстояние от нижней приемной площадки до оси канатов ведущего шкива, м;

l_з — отвес уравновешивающих канатов в зумпфе, м.

Окончательно применим многоканатную машину типоразмера ЦШ-54, четыре подъемных каната типа ЛК-РО маркировочной группы 1568 диаметром 46,5 мм и три уравновешивающих каната размером 17 027,5 мм.

Техническая характеристика машины ЦШ-54:

Диаметр канатоведущего шкива D_ш=5 м;

Количество подъемных канатов n_к=4;

Маховый момент машины GD²_м=6250 кНм²;

Маховый момент отклоняющих шкивов GD²_ош=500 кНм²;

1.5.Условие нескольжения шкива по ведущему валу.

1.5.1. Статический коэффициент безопасности К_сб рассчитываем по.

формуле :

(1.14).

3,3(факт)2(норма),.

где F_{ст max}=(Q_п+Q_с+pH+c)g — наибольшее возможное натяжение одной ветви каната, охватывающего ведущий шкив, Н;

F_{ст min}=(Q_с+qH-c)g — наименьшее натяжение другой ветви каната;

е — основание натурального логарифма;

f — коэффициент трения между канатами и футеровкой ведущего шкива;

— угол охвата ведущего шкива, рад;.

с= — сопротивление движению одной ветви каната;

к=1,1 — для скипового подъема.

1.5.2. Максимально допустимые ускорение и замедление.

(а_{1 max}, а_{3 max}) определяем по формулам :

(1.15).

2,28(факт)2(норма).

(1.16).

где m₁=Q_c+qH=24,410³+311,51 079=61,610³ кг;

m₂=Q_п+Q_с+PH=2510³+24 410³+48,41 079=85,710³ кг;

А=РL_вш=48,444=1478,4 кгм;

— приведенная масса всех отклоняющих шкивов, кг;

L_вш — длина подъемного каната от уровня верхней приемной площадки до соприкосновения его с ведущим шкивом трения, м.

Примем семипериодную диаграмму скорости со значениями ускорения и замедления а₁=а₃=0,6м/с², а=а=0,3м/с², что составляет менее 80% от максимально допустимых значений по правилам безопасности, и значениями скоростей V=V=0,8м/с².

1.6.Продолжительность подъемной операции.

1.6.1. Число подъемных операций в час n_пч определили по формуле:

n_пч=А_ч/Q_п=65 110³/24,410³=26. (1.17).

1.6.2. Расчетная продолжительность подъемной операции Т_рп определим по формуле:

Т_рп=3600/n_пч=3600/26=139 с. (1.18).

1.6.3. Продолжительность движения подъемных сосудов Т_р рассчитаем по формуле:

Т_р=Т_рп-t_п=139−11=128с, (1.19).

где t_п — продолжительность паузы, с.

1.6.4. Среднюю скорость подъема V_ср определяем по формуле :

V_ср=Н/Т_р=1079/128=8,4 м/с, (1.20).

где Н — высота подъема, м.

1.6.5. Ориентировочную максимальную скорость подъема V_max рассчитаем по формуле:

V_max=a_cV_ср=1,358,4=11,4м/с, (1.21).

где а_с — множитель скорости, принимаемый 1,151,35.

1.6.6. Требуемую частоту вращения n_ктш рассчитаем по формуле:

n_ктш=60V_max/D_ктш=6011,4/(3,145)=44 об/мин. (1.22).

1.6.7. Ориентировочная мощность приводного двигателя:

(1.23).

где к — коэффициент, учитывающий сопротивление воздуха при движении подъемных сосудов, трение в подшипниках направляющих шкивов, жесткость канатов (к=1,1) [1];.

Q_п — масса полезного груза, кг;

Н — высота подъема, м;

g=9,81 м/с² — ускорение силы тяжести;

Т_р — продолжительность движения подъемных сосудов, с;

_п=0,93 — КПД подъемной установки;

=1,3 — коэффициент динамического режима установки, учитывающий динамическую нагрузку, для скиповых многоканатных установок.

Наметим к применению двигатель типа П2−800−255-КУ4, мощностью 4000 кВт, с частотой вращения 50 об/мин.

1.7.Кинематика подъемной установки.

1.7.1. Основание трапецеидальной диаграммы скорости Т_о, соответствующий путь Н_о и модуль ускорения а_м определим по формулам:

Т_о=Т_р-t-t₁-t₁-t+=128−3-2−2-3+=121 c, (1.24).

где Т_р — продолжительность движения, с;

t, t₁, t, t₁ -продолжительность движения скипа при ходе по разгрузочным кривым, с;

V и V — скорость выхода из разгрузочных кривых и входа в них, м/с;

а₁ и а₃ — ускорение и замедление, м/с².

(1.25).

где Н — высота подъема, м;

h_р — путь движения скипа в разгрузочных кривых, м.

а_м=а₁а₃/(а₁+а₃)=0,60,6/(0,6+0,6)=0,3 м/с.

Причем продолжительность t, t₁ движения порожнего скипа при ходе ролика его по разгрузочным кривым, продолжительность t, t₁ движения груженого скипа при ходе ролика по разгрузочным кривым определим по формулам:

t=t=V/а=V/a=0,8/0,3=3 с; (1.26).

(1.27).

1.7.2. Продолжительность t₁, t₃ и путь h₁, h₃ движения скипа с ускорением а₁ и замедлением а₃ найдем по формулам:

(1.28).

(1.29).

1.7.3. Путь h₂ и продолжительность t₂ равномерного движения определим по формулам:

h₂=Н-2h_p-h₁-h₃=1079−22,4−122−122=830 м; (1.30).

t₂=h₂/V_max=830/11,4=69 с. (1.31).

1.7.4. Расчетную максимальную скорость подъема V_max определим по Формуле:

(1.32).

1.7.5. Требуемая частота вращения:

(1.33).

1.7.6. Продолжительность движения Т подъемных сосудов определили по формуле:

Т=t+t₁+t1+t₂+t₃+t₁+t=3+2+19+69+19+2+3=117 с. (1.34).

7.7. Фактический коэффициент резерва производительности С_ф нашли по формуле:

(1.35).

где С=1,5 — коэффициент резерва производительности.

Окончательно примем параметры диаграммы скоростей и ускорений:

V=V=0,8м/с; t=t=3с; h_p=2,6 м; V_max=12м/с;

t₁=t₃=19с; h₁=h₃=122м; h₂=830м; t₂=69с;

a=a=0,3м/с²; a₁=a₃=0,6м/с²; Т=117с; Н=1079м;

t₁=t₁=2c .

1.8. Динамика подъемной установки.

1.8.1. Масса машины типа ЦШ-54 m_м, отклоняющих шкивов m_ош и двигателя типа П2−800−255−8КУ4 m_д, рассчитаем по формулам:

m_м=GD²_м/gD²_шт=625 010³/(9,815²)=25,510³кг; (1.36).

m_ош=GD²_ош/gD²_шт=50 010³/(9,815²)=2039кг; (1.37).

m_д=GD²_д/gD²_шт=240 010³/(9,815²)=9786кг, (1.38).

где GD²_м, GD²_ош, GD²_д — маховые моменты машины, отклоняющих шкивов и якоря двигателя, Нм².

1.8.2. Длину подъемных канатов L_пк определяем по формуле:

L_пк=Н+2h_вк+D_шт/2=1079+235+3,145/2=1157м, (1.39).

где Н — высота подъема, м;

h_вк — расстояние от верхней приемной площадки до оси шкива трения, м;

D_шт — диаметр шкива трения, м.

1.8.3. Длину уравновешивающих канатов L_ук определяем по формуле:

L_ук=Н+30=1079+30=1109 м, (1.40).

где 30 — ориентировочная длина каната на образование петли в зумпфе ствола и закрепление каната к подъемным сосудам, м.

1.8.4. Массу m_п всех движущихся частей подъемной установки приведенную к окружности шкива трения, определим по формуле:

m_п=Q_п+2Q_c+L_пкР+L_укq+m_ош+m_м+m_д=.

=2510³+224,410³+115 748,4+1 109 311,5+25,510³+2039+9786=.

=18 810³кг, (1.41).

где Q_п и Q_c — масса полезного груза и масса скипа, кг;

P и q — линейная масса подъемного и уравновешивающего канатов, кг;

L_пк и L_ук — длина подъемных и уравновешивающих канатов, кг;

m_ош, m_м, m_д — масса отклоняющего шкива, машины и якоря двигателя, кг.

1.8.5. Движущие усилия F получаем из основного динамического уравнения академика М. М. Федорова (таблица1.1):

F=1,1Q_п+(Н-2h_x)(q-P)g m_па=.

=1,12 510³+(1079−2h_x)(311,5−48,4)9,81 18 810³а=.

=28 310³-23,5h_x 18 810³a. (1.42).

1.8.6. Эквивалентное усилие F_эк рассчитываем по формуле:

F_эк=, (1.43).

где Т_п=к_уд(t+t₁+t₁+t₃+t+t₁)+t₂+k_пt_п=0,5(32+22+192)+69+0,2511=96 с;

к_уд=0,5, к_п=0,25 — коэффициенты, учитывающие ухудшение условий охлаждения во время соответственно ускоренного и замедленного движения;

F и t — усилие и продолжительность элементарного участка на диаграмме усилий.

=(339 400²+339 381²)+(282 981²+282 981 282 943+282943²)+.

+(395 744²+392 874²)+(280 074²+280 074 260 552+260552²)+.

+(147 752²+144 883²)+(257 683²+257 683 257 254+257254²)+.

+(201 254²+201 221²)=9,15 810³Н; (1.44).

=308 862Н.

Таблица 1.1.

1.8.7. Коэффициент перегрузки при подъеме:

(1.45).

где F_max-максимальное движущее усилие при подъеме груза, Н.

1.8.8. Номинальную мощность двигателя Р_д выбираем из условия:

(1.46).

Диаграммы движущих усилий приведены на рис. 1.1.

Окончательно примем двигатель П2−800−255−8КУ4 номинальной мощностью Р_ном=5000 кВт, частотой вращения n_ном=63 об/мин, так как разность между эквивалентной мощностью и номинальной превышает 5%, т. е. [1]:

а перегрузка в период разгона составит:.

_дв=, (1.47).

где _дв — перегрузочная способность выбранного двигателя.

2. СИЛОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА.

Основная задача второго этапа проектирования — выбор комплектного тиристорного электропривода из серии КТЭУ для подъемной установки, принятой на первом этапе проектирования..

2.1. Исходные данные для расчета динамики электропривода.

Двигатель.

Тип П2−800−255−8КУ4.

Номинальная мощность Р_ном=5000кВт Номинальная частота вращения n_ном=63об/мин Номинальное напряжение U_ном=930 В Номинальный ток I_ном=5740А Номинальный момент М_ном=774кНм Номинальный поток возбуждения Ф_ном=0,375Вб Коэффициент полезного действия _ном=90,5%.

Ток возбуждения I_в=145А Напряжение обмотки возбуждения U_в=200 В Число полюсов 2р=16.

Число параллельных ветвей якоря 2а=16.

Сопротивление обмотки якоря R_я20=0,348Ом Сопротивление дополнительных полюсов R_д20=0,631Ом Сопротивление компенсационной обмотки R_к20=0,235Ом Сопротивление обмотки возбуждения R_в20=0,87Ом Перегрузочная способность (рабочая) _р=1,6.

Перегрузочная способность (выключающая) _в=1,8.

Число витков якоря W_яд=1080/16.

Число витков главного полюса W_пд=84.

Число витков добавочного полюса W_дд=2.

Число витков компенсационной обмотки на полюс W_кд=3.

Питающая сеть.

Номинальное напряжение U_с=6000 В Частота f_с=50Гц.

Мощность короткого замыкания S_к=15 000МВА.

Подъемная машина.

Тип ЦШ54.

Эффективная мощность подъема Р_эф=4317кВт Максимальная скорость подъема V_max=16м/с Средняя скорость V_ср=8,4м/с Множитель скорости =1,35.

Радиус шкива трения D_шт=5м Максимальное усилие F_max=395 743Н.

2.2. Выбор тиристорного преобразователя.

Наметим к применению силовую 12-пульсную схему тиристорного электропривода с реверсом в цепи возбуждения двигателя и последовательным соединением выпрямительных мостов. После выбора тиристорного преобразователя силовую схему уточним.

2.2.1. Активное сопротивление якорной цепи R_яц определяем по формуле:

R_яц=к₁к₂(R_я20+R_д20+R_к20+R_щ)=.

1,151,1(0,348+0,631+0,235+0,0005)=0,880 566 Ом, (2.1).

где к₁=1,15 — коэффициент приведения к рабочей температуре 60С [2];

к₂=1,1 — коэффициент, учитывающий сопротивление соединительных проводов [2];

R_я20, R_д20, R_к20, R_щ — сопротивление обмотки якоря, дополнительных полюсов, компенсационной обмотки и щеточного контакта, Ом.

2.2.2. Коэффициент пропорциональности между ЭДС двигателя и линейной скоростью определим по формуле:

(2.2).

где U_ном и I_ном — номинальные напряжение и ток двигателя;

R_яц — сопротивление якорной цепи, Ом;

V_max — максимальная скорость подъема, м/с.

2.2.3. Коммутационное снижение выпрямленного напряжения определяем по формуле:

U_к ср=0,5e_кк_vV_max=0,50,65 516=26,4 В, (2.3).

где е_к — напряжение короткого замыкания трансформатора, отн.ед.

2.2.4. Эффективный ток за цикл работы подъемной установки определяем по формуле:

I_эф=Р_эф/(V_maxк_v)=431 710³/(1655)=4906 А,.

где Р_эф — эффективная мощность подъема, Вт.

Выбор тиристорного преобразователя произведем по двум параметрам — выпрямленному току I_{d ном} и выпрямленному напряжению U_{d ном} при соблюдении условий:

I_{d ном} I_эф и U_{d ном} U_ном. (2.4).

Применим комплектный тиристорный электропривод КТЭУ-6300/ 1050−1 249 314−200Т-УХЛ4. Тиристорный агрегат типа ТП3−6300/1050Т-10/ОУ4 с последовательным соединением мостов.

2.2.5. КПД тиристорного преобразователя, рассчитываем по формуле:.

(2.5).

где U_do — максимальное выпрямленное напряжение (угол управления =0), В;

U_к ср — коммутационное снижение выпрямленного напряжения, В;

U_т=0,96 В — среднестатистическое падение напряжения на тиристоре.

2.2.6. Передаточный коэффициент к_тп тиристорного преобразователя определим по формуле:

к_тп=U_{d ном}/U_вх тп=1050/8=131,25 В, (2.6).

где U_{d ном} — номинальное выпрямленное напряжение, В;

U_вх тп=8 В — входное напряжение управления.

2.3. Выбор силового трансформатора.

2.3.1. Полную мощность силового трансформатора S_т определим по формуле:

(2.7).

где к_{м ср вз}=0,575 — средневзвешенный коэффициент.

мощности[2].

Р_ном — номинальная мощность двигателя, кВт.

2.3.2. Линейное напряжение вторичной обмотки, необходимое для выбора трансформатора, определим по формуле:

U₂=(к_з/к_сх)(V_maxк_v+U_кср+I_эфR_яц)=.

=(1,1/1,35)(1655+26,4+49 060,00881)=773 В, (2.8).

где к_з=1,1 — коэффициент запаса 2;

к_сх=1,35 — коэффициент схемы выпрямления 2;

к_u — коэффициент пропорциональности, В/(м/с);

U_к ср — коммутационное снижение напряжения, В;

I_эф — эффективный ток, А;

R_яц — сопротивление якорной цепи, Ом;

V_max — максимальная скорость, м/с.

Выбор трансформатора производится по двум параметрам — полной мощности S_т ном и напряжению на вторичной обмотке U_2ном при соблюдении условий:

S_т нои S_т и U_2ном U₂. (2.9).

Для комплектной поставки в составе преобразовательного агрегата типа ТП3−6300/1050−10/ОУ4 применим масляный двухобмоточный с двумя активными частями в одном баке трансформатор типа ТДНПД-12 000/10У2 2.

2.4. Расчет сглаживающего реактора.

Сглаживающую индуктивность определяем из условия непрерывности выпрямленного тока. При этом принимается, что при угле отпирания тиристоров =80 и токе нагрузки 10% от номинального (0,1I_{d ном}) режим прерывистого тока должен быть исключен.

2.4.1. Суммарное сопротивление цепи выпрямленного тока R_s рассчитываем по формуле:

(2.10).

2.4.2. Базовый ток определим по формуле:.

(2.11).

где U₂ — максимальное значение напряжения на вентильной обмотке силового трансформатора.

2.4.3. Номинальный ток в относительных единицах:.

; (2.12).

Базовый параметр нагрузки определяется по графику рис. 2.1. 2] для значений 15⁰, m_б=6 и i_дв=0,076 и составляет tgQ_б=7.

2.4.4. Требуемый параметр нагрузки, обеспечивающий допустимый коэффициент пульсации тока в выпрямленной цепи:.

(2.13).

2.4.5. Суммарная индуктивность цепи выпрямленного тока..

(2.14).

где 2f — угловая частота питающей сети;

2.4.6. Индуктивность активной части трансформатора.

(2.15).

где е_к — напряжение короткого замыкания, отн.ед.;

U_{2 ном} — фазное напряжение вентильной обмотки, В;

I_{2 ном} — ток вентильной обмотки, А;

f — частота питающей сети, Гц.

2.4.7. Индуктивность якоря двигателя L_д определяем по формуле Лиумвиля-Уманского:

(2.16).

где с₁=0,1 — коэффициент для компенсированных электродвигателей;

2р=16 — число пар полюсов;

n_ном — номинальная частота вращения двигателя, об/мин;

U_ном — номинальное напряжение двигателя, В;

I_ном — номинальный ток двигателя, А.

2.4.8. Индуктивность сглаживающего реактора определяем по формуле [4]:

(2.17).

где U_ном — номинальное напряжение двигателя, В;

I_ном — номинальный ток двигателя, А.

Применим реактор типа СРОС3−3200МУХЛ4 на номинальный ток.

3200А и с индуктивностью 0,5 мГн 2.

2.5. Расчет автоматического выключателя в якорной цепи.

2.5.1. Коэффициент пропорциональности между движущим усилием и током якоря двигателя к_f определим по формуле:

(2.18).

где М_ном — номинальный момент двигателя, Нм;

R_шт - радиус шкива трения, м;

I_ном — номинальный ток двигателя, А.

2.5.2. Максимальный ток двигателя I_max рассчитаем по формуле:

(2.19).

2.5.3. Ток уставки I_уст срабатывания реле максимальной защиты определим по формуле:

I_уст=к_нI_max=1,17 329=8062 А, (2.20).

где к_н=1,1 — коэффициент надежности 2.

Применим автоматический выключатель ВАТ-42−1000/10-Л-У4 с реле защиты РДШ-6000 и диапазоном тока уставки.

600 012 000 А 1.

2.6.Выбор тиристорного возбудителя.

2.6.1. Индуктивность обмотки возбуждения двигателя определим по формуле:

(2.21).

где L — индуктивность, обусловленная полезным потоком, Гн;

L_р — индуктивность от полей рассеивания, Гн;

2р — число пар полюсов;

W_в=84 — число витков на полюс;

_ном=1,1 — коэффициент рассеивания при номинальном потоке [2];

Ф — изменение потока, вызванное соответствующим изменением ампер-витков (I_вW_в), Вб (рис. 2.2.).

2.6.2. Постоянную времени цепи возбуждения Т_в определим по формуле:

(2.22).

где L_ов — индуктивность обмотки возбуждения, Гн;

R_ов — сопротивление обмотки возбуждения, Ом.

2.6.3. Время рывка t_р при высоте подъема Н=1079 м согласно графику 2:

t_р=2с. (2.23).

2.6.4. Требуемое значение коэффициента форсировки к_ф определим по формуле:

(2.24).

(2.25).

где Т_в — постоянная времени возбуждения, с.

2.6.5. Максимальное значение выпрямленного напряжения U_max определим по формуле:

U_{d max}=К_фU_в ном=3,6 145=443,7 В, (2.26).

где U_в ном — номинальное напряжение возбуждения при параллельном соединении полуобмоток возбуждения, В.

Применим тиристорный возбудитель ТПР9−320/460Р-31У4 с номинальным током 320 А и номинальным напряжением 460 В 2.

2.6.6. Передаточный коэффициент к_тв тиристорного возбудителя определим по формуле:

К_тв=U_{d ном}/U_вх тв=460/8=57,5, (2.27).

где U_{d ном} — номинальное выпрямленное напряжение, В;

U_вх тв=8 В — выходное напряжение управления.

2.7. Выбор тахогенератора в цепи ОС по скорости.

Применяем тахогенератор типа ПТ-42 с номинальной частотой вращения n_тг ном=100 об/мин и номинальным напряжением U_тг ном=230 В 2.

2.7.1. Максимальное напряжение на выходе тахогенератора U_{тг max} определим по формуле:

U_тг=U_тг ном(n_дв ном/n_тг ном)=230(63/100)=145, (2.28).

где U_тг ном — номинальное напряжение тахогенератора, В;

n_дв ном — номинальная частота вращения двигателя, об/мин;

n_тг ном — номинальная частота вращения тахогенератора, об/мин.

2.7.2. Передаточный коэффициент к_тг рассчитаем по формуле:

к_тг=U_{тг max}/n_дв ном=145/63=2,3 В/(об/мин). (2.29).

3. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ.

На основе технических решений принятых на первом и втором этапах проектирования, выбирают регуляторы тока, скорости и другие технические средства, составляющие систему автоматического управления электроприводом.

Таблица 3.1..

3.1. Расчет системы подчиненного регулирования координат.

электропривода.

Рассчитаем параметры САУ на основе элементов УБСР-АИ, входящих в состав комплектного электропривода КТЭУ.

Система построена по принципу подчиненного регулирования с зависимым регулированием тока возбуждения от тока якорной цепи при значениях тока якорной цепи менее 0,5I_дв ном .

Расчет конкретных параметров САУ произведем, используя структурную схему, построенную по математическому описанию электромеханических процессов в абсолютных единицах. 3].

При расчете принимаем следующие допущения:.

— механическая система представляется в виде одномассовой системы;.

— демпфирующее действие вихревых токов в шихтованной станине электродвигателя не учитывается..

3.2.Расчет контура регулирования тока возбуждения.

Структурная и функциональная схемы контура регулирования тока возбуждения представлены на рис. 3.1.

3.2.l. Постоянная времени фильтра Т_фв рассчитывается по формуле:

(3.1).

где к=56 — коэффициент, учитывающий уменьшение уровня пульсаций [3];

m=6 — пульсация сигнала за период для мостовой схемы;

f=50 Гц — частота питающей сети.

3.2.2. Постоянная времени контура тока возбуждения Т _в:

Т_в=Т_в+Т_фв=0,02+0,0025=0,0225 с, (3.2).

где Т _в — постоянная времени тиристорного возбудителя, с;

Т_фв — постоянная времени фильтра, с.