Реферат: Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки

--PAGE_BREAK--То=Тр-t¢-t¢1-t²1-t²+<shape id="_x0000_i1043" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«32967.files/image062.wmz» o:><img width=«60» height=«48» src=«dopb153614.zip» v:shapes="_x0000_i1043">=128-3-2-2-3+<shape id="_x0000_i1044" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«32967.files/image064.wmz» o:><img width=«89» height=«44» src=«dopb153615.zip» v:shapes="_x0000_i1044">=121 c,            (1.24)
где Тр — продолжительность движения, с;
    t¢, t¢1, t², t²1 -продолжительность движения скипа при ходе по разгрузочным кривым, с;  
    V¢ и V² — скорость выхода из разгрузочных кривых и входа в них, м/с;
    а1 и а3 — ускорение и замедление, м/с2.
<shape id="_x0000_i1045" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image066.wmz» o:><img width=«455» height=«48» src=«dopb153616.zip» v:shapes="_x0000_i1045">      (1.25)
где Н — высота подъема, м;
    hр — путь движения скипа в разгрузочных кривых, м.
    ам=а1а3/(а1+а3)=0,6´0,6/(0,6+0,6)=0,3 м/с.
    Причем продолжительность t¢, t¢1 движения порожнего скипа при ходе ролика его по разгрузочным кривым, продолжительность t², t²1 движения груженого скипа при ходе ролика по разгрузочным  кривым определим по формулам:
t¢=t²=V¢/а¢=V¢/a²=0,8/0,3=3 с;                                     (1.26)
<shape id="_x0000_i1046" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image068.wmz» o:><img width=«323» height=«64» src=«dopb153617.zip» v:shapes="_x0000_i1046">                               (1.27)
1.7.2. Продолжительность t1,t3  и путь h1,h3 движения скипа с ускорением а1 и замедлением а3 найдем по формулам:
<shape id="_x0000_i1047" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image070.wmz» o:><img width=«329» height=«48» src=«dopb153618.zip» v:shapes="_x0000_i1047">                              (1.28)
<shape id="_x0000_i1048" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image072.wmz» o:><img width=«391» height=«44» src=«dopb153619.zip» v:shapes="_x0000_i1048">                        (1.29)
1.7.3. Путь h2 и продолжительность t2 равномерного движения определим по формулам:
h2=Н-2hp-h1-h3=1079-2×2,4-122-122=830 м;                          (1.30)
t2=h2/Vmax=830/11,4=69 с.                                         (1.31)
1.7.4. Расчетную максимальную скорость подъема Vmax определим по Формуле:
<shape id="_x0000_i1049" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image074.wmz» o:><img width=«597» height=«32» src=«dopb153620.zip» v:shapes="_x0000_i1049">  (1.32)
1.7.5. Требуемая частота вращения:
<shape id="_x0000_i1050" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image076.wmz» o:><img width=«241» height=«47» src=«dopb153621.zip» v:shapes="_x0000_i1050">                                       (1.33)
1.7.6. Продолжительность движения Т подъемных сосудов определили по формуле:
Т=t¢+t¢1+t1+t2+t3+t²1+t²=3+2+19+69+19+2+3=117 с.                   (1.34)
7.7. Фактический коэффициент резерва производительности Сф нашли по формуле:
<shape id="_x0000_i1051" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image078.wmz» o:><img width=«243» height=«48» src=«dopb153622.zip» v:shapes="_x0000_i1051">                                       (1.35)
где С=1,5 — коэффициент резерва производительности [1].
Окончательно примем параметры диаграммы скоростей и ускорений:
V¢=V²=0,8м/с;    t¢=t²=3с;        hp=2,6м;    Vmax=12м/с;
t1=t3=19с;      h1=h3=122м;       h2=830м;   t2=69с;
a¢=a²=0,3м/с2;   a1=a3=0,6м/с2;    Т=117с;    Н=1079м;
t¢1=t²1=2c.
1.8. Динамика подъемной установки 1.8.1. Масса машины типа ЦШ-5´4 m¢м, отклоняющих шкивов m¢ош и  двигателя типа П2-800-255-8КУ4 m¢д, рассчитаем по формулам:
m¢м=GD2м/gD2шт=6250×103/(9,81×52)=25,5´103кг;                        (1.36)
m¢ош=GD2ош/gD2шт=500×103/(9,81×52)=2039кг;                           (1.37)
m¢д=GD2д/gD2шт=2400×103/(9,81×52)=9786кг,                            (1.38)
где GD2м, GD2ош, GD2д — маховые моменты машины, отклоняющих  шкивов и якоря двигателя, Н×м2.
1.8.2. Длину подъемных канатов Lпк определяем по формуле:
Lпк=Н+2hвк+pDшт/2=1079+2´35+3,14´5/2=1157м,                        (1.39)
где Н — высота подъема, м;
    hвк — расстояние от верхней приемной площадки до оси шкива трения, м;
Dшт — диаметр шкива трения, м.
1.8.3. Длину уравновешивающих канатов Lук определяем по формуле:
Lук=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 mп всех движущихся частей подъемной  установки приведенную к окружности шкива трения, определим по формуле:
mп=Qп+2Qc+LпкР+Lукq+m¢ош+m¢м+m¢д=
=25×103+2×24,4×103+1157×4×8,4+1109×3´11,5+25,5×103+2039+9786=
=188´103кг,                                                      (1.41)
где Qп и Qc — масса полезного груза и масса скипа, кг;
    P и q — линейная масса подъемного и уравновешивающего канатов, кг;
    Lпк и Lук — 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=[1,1Qп+(Н-2hx)×(q-P)]g±mпа=
=[1,1×25×103+(1079-2×hx)(3×11,5-4×8,4)]9,81±188×103а=
=283×103-23,5×hx±188×103a.                                        (1.42)
1.8.6. Эквивалентное усилие Fэк рассчитываем по формуле:
Fэк=<shape id="_x0000_i1052" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image080.wmz» o:><img width=«63» height=«60» src=«dopb153623.zip» v:shapes="_x0000_i1052">,                                                     (1.43)
где Т¢п=куд(t¢+t¢1+t1+t3+t²+t²1)+t2+kпtп=0,5(3×2+2×2+19×2)+69+0,25×11=96 с;
куд=0,5, кп=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.  
<shape id="_x0000_i1053" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«32967.files/image082.wmz» o:><img width=«47» height=«27» src=«dopb153624.zip» v:shapes="_x0000_i1053">=(3394002+3393812)<shape id="_x0000_i1054" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«32967.files/image084.wmz» o:><img width=«15» height=«41» src=«dopb153625.zip» v:shapes="_x0000_i1054">+(2829812+282981×282943+2829432)<shape id="_x0000_i1055" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«32967.files/image086.wmz» o:><img width=«15» height=«41» src=«dopb153626.zip» v:shapes="_x0000_i1055">+
+(3957442+3928742)<shape id="_x0000_i1056" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«32967.files/image088.wmz» o:><img width=«24» height=«41» src=«dopb153627.zip» v:shapes="_x0000_i1056">+(2800742+280074×260552+2605522)<shape id="_x0000_i1057" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«32967.files/image090.wmz» o:><img width=«24» height=«41» src=«dopb153628.zip» v:shapes="_x0000_i1057">+
+(1477522+1448832)<shape id="_x0000_i1058" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«32967.files/image088.wmz» o:><img width=«24» height=«41» src=«dopb153627.zip» v:shapes="_x0000_i1058">+(2576832+257683×257254+2572542)<shape id="_x0000_i1059" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«32967.files/image086.wmz» o:><img width=«15» height=«41» src=«dopb153626.zip» v:shapes="_x0000_i1059">+
+(2012542+2012212)<shape id="_x0000_i1060" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«32967.files/image084.wmz» o:><img width=«15» height=«41» src=«dopb153625.zip» v:shapes="_x0000_i1060">=9,158×103Н;                                  (1.44)
<shape id="_x0000_i1061" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image092.wmz» o:><img width=«209» height=«48» src=«dopb153629.zip» v:shapes="_x0000_i1061">=308862Н.
                                        Таблица 1.1
h, м
а, м/с2
F, Н 1
0
0,3
339400
2
0,8
0,3
339381,184
3
0,8
0
282981,184
4
2,4
0
282943,552
5
2,4
0,6
395743,552
6
124,4
0,6
392874,112
7
124,4
0
280074,112
8
954,4
0
260552,512
9
954,4
0,6
147752,512
10
1076,4
0,6
144883,072
11
1076,4
0
257683,072
12
1077,6
0
257654,848
13
1077,6
0,3
201254,848
14
1079
0,3
201221,92
  
1.8.7. Коэффициент перегрузки при подъеме:
<shape id="_x0000_i1062" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image094.wmz» o:><img width=«275» height=«47» src=«dopb153630.zip» v:shapes="_x0000_i1062">                                    (1.45)
где Fmax-максимальное движущее усилие при подъеме груза, Н.
1.8.8. Номинальную мощность двигателя Рд выбираем из условия:
<shape id="_x0000_i1063" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image096.wmz» o:><img width=«359» height=«47» src=«dopb153631.zip» v:shapes="_x0000_i1063">                           (1.46)
Диаграммы движущих усилий приведены на рис.1.1.

<shape id="_x0000_i1064" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image098.wmz» o:><img width=«584» height=«290» src=«dopb153632.zip» v:shapes="_x0000_i1064">\s<shape id="_x0000_i1065" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image100.wmz» o:><img width=«596» height=«290» src=«dopb153633.zip» v:shapes="_x0000_i1065">\s<shape id="_x0000_i1066" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image102.wmz» o:><img width=«596» height=«302» src=«dopb153634.zip» v:shapes="_x0000_i1066">\s
Окончательно примем двигатель  П2-800-255-8КУ4  номинальной мощностью  Рном=5000 кВт, частотой вращения  nном=63 об/мин, так как разность между эквивалентной мощностью  и номинальной превышает 5%, т.е. [1]:
<shape id="_x0000_i1067" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image104.wmz» o:><img width=«187» height=«41» src=«dopb153635.zip» v:shapes="_x0000_i1067">
а перегрузка в период разгона составит:
<shape id="_x0000_i1068" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image106.wmz» o:><img width=«237» height=«68» src=«dopb153636.zip» v:shapes="_x0000_i1068">< lдв=  ,                               (1.47)
                                                      
где lдв — 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                          Рном=5000кВт
Номинальная частота вращения                 nном=63об/мин
Номинальное напряжение                           Uном=930В
Номинальный ток                                 Iном=5740А
Номинальный момент                             Мном=774кН×м
Номинальный поток возбуждения                 Фном=0,375Вб
Коэффициент полезного действия                  hном=90,5%
Ток возбуждения                                    Iв=145А
Напряжение обмотки возбуждения                     Uв=200В
Число полюсов                                       2р=16
Число параллельных ветвей якоря                     2а=16
Сопротивление обмотки якоря                 Rя20=0,00348Ом
Сопротивление дополнительных полюсов       Rд20=0,000631Ом
Сопротивление компенсационной обмотки       Rк20=0,00235Ом
Сопротивление обмотки возбуждения              Rв20=0,87Ом
Перегрузочная способность (рабочая)                 lр=1,6
Перегрузочная способность (выключающая)             lв=1,8
Число витков якоря                             Wяд=1080/16
Число витков главного полюса                        Wпд=84
Число витков добавочного полюса                      Wдд=2
Число витков компенсационной обмотки на полюс        Wкд=3
          Питающая сеть
Номинальное напряжение                            Uс=6000В
Частота                                            fс=50Гц
Мощность короткого замыкания                  Sк=15000МВ×А
     Подъемная машина
Тип                                                 ЦШ5´4
Эффективная мощность подъема                   Рэф=4317кВт
Максимальная скорость подъема                   Vmax=16м/с
Средняя скорость                                Vср=8,4м/с
Множитель скорости                                 l=1,35
Радиус шкива трения                                 Dшт=5м
Максимальное усилие                           Fmax=395743Н
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 Rяц определяем по формуле:
Rяц=к1к2(Rя20+Rд20+Rк20+Rщ)=
1,15×1,1(0,00348+0,000631+0,00235+0,0005)=0,00880566 Ом,          (2.1)
где к1=1,15 — коэффициент приведения к рабочей температуре 60°С [2];
    к2=1,1 — коэффициент, учитывающий сопротивление соединительных
проводов [2];
    Rя20, Rд20, Rк20, Rщ — 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:
<shape id="_x0000_i1069" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image108.wmz» o:><img width=«369» height=«48» src=«dopb153637.zip» v:shapes="_x0000_i1069">                           (2.2)
где Uном и Iном — номинальные напряжение и ток двигателя;
    Rяц — сопротивление якорной цепи, Ом;
    Vmax — максимальная скорость подъема, м/с.
2.2.3. Коммутационное снижение выпрямленного напряжения определяем по формуле:
Uк ср=0,5eккvVmax=0,5×0,06×55×16=26,4 В,                              (2.3)
где ек — напряжение короткого замыкания трансформатора, отн.ед…
   
2.2.4. Эффективный ток за цикл работы подъемной установки определяем по формуле:
Iэф=Рэф/(Vmax×кv)=4317×103/(16´55)=4906 А,     
где Рэф — эффективная мощность подъема, Вт.
Выбор тиристорного преобразователя произведем по двум параметрам — выпрямленному току Idном и выпрямленному напряжению Udном при соблюдении условий:
 Idном ³Iэф и Udном ³Uном .                                          (2.4)
Применим комплектный  тиристорный  электропривод КТЭУ-6300/ 1050-1249314-200Т-УХЛ4. Тиристорный агрегат типа ТП3-6300/1050Т-10/ОУ4 с последовательным соединением мостов [2].

2.2.5. КПД тиристорного преобразователя, рассчитываем по формуле:
<shape id="_x0000_i1070" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image110.wmz» o:><img width=«352» height=«48» src=«dopb153638.zip» v:shapes="_x0000_i1070">,                            (2.5)
где Udo — максимальное выпрямленное напряжение (угол управления a=0), В;
    DUк ср — коммутационное снижение выпрямленного напряжения, В;
    DUт=0,96 В — среднестатистическое падение напряжения на тиристоре [2].
2.2.6. Передаточный коэффициент ктп тиристорного преобразователя определим по формуле:
ктп=Udном/Uвх тп=1050/8=131,25 В,                                   (2.6)
 
где Udном — номинальное выпрямленное напряжение, В;
    Uвх тп=8 В — входное напряжение управления.
2.3. Выбор силового трансформатора 2.3.1. Полную мощность силового трансформатора Sт определим по формуле:
<shape id="_x0000_i1071" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image112.wmz» o:><img width=«495» height=«49» src=«dopb153639.zip» v:shapes="_x0000_i1071">              (2.7)
где км ср вз=0,575 — средневзвешенный коэффициент
мощности[2].
    Рном — номинальная мощность двигателя, кВт.
2.3.2. Линейное напряжение вторичной обмотки, необходимое для выбора трансформатора, определим по формуле:
U2=(кз/ксх)×(Vmaxкv+Uкср+IэфRяц)=
=(1,1/1,35)(16×55+26,4+4906×0,00881)=773 В,                        (2.8)
где кз=1,1 — коэффициент запаса [2];
    ксх=1,35 — коэффициент схемы выпрямления [2];
    кu — коэффициент пропорциональности, В/(м/с);
    Uк ср — коммутационное снижение напряжения, В;
    Iэф — эффективный ток, А;
    Rяц — сопротивление якорной цепи, Ом;
    Vmax — максимальная скорость, м/с.
Выбор трансформатора производится по двум параметрам — полной мощности Sт ном и напряжению на вторичной обмотке U2ном при соблюдении условий:
Sт нои ³Sт и U2ном ³U2.                                              (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-12000/10У2 [2].
2.4. Расчет сглаживающего реактора Сглаживающую индуктивность определяем  из  условия непрерывности выпрямленного тока. При этом  принимается, что при угле отпирания тиристоров a=80° и токе нагрузки  10% от  номинального (0,1Idном) режим прерывистого тока должен быть исключен.
    
2.4.1. Суммарное сопротивление цепи выпрямленного тока Rs рассчитываем по формуле:
<shape id="_x0000_i1072" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image114.wmz» o:><img width=«445» height=«49» src=«dopb153640.zip» v:shapes="_x0000_i1072">                  (2.10)

2.4.2. Базовый ток определим по формуле:
<shape id="_x0000_i1073" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image116.wmz» o:><img width=«264» height=«46» src=«dopb153641.zip» v:shapes="_x0000_i1073">                                      (2.11)
где U2 – максимальное значение напряжения на вентильной обмотке силового трансформатора.
2.4.3. Номинальный ток в относительных единицах:
<shape id="_x0000_i1074" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image118.wmz» o:><img width=«269» height=«46» src=«dopb153642.zip» v:shapes="_x0000_i1074">;                                   (2.12)
Базовый параметр нагрузки определяется по графику рис.2.1.[2] для значений <shape id="_x0000_i1075" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«32967.files/image120.wmz» o:><img width=«23» height=«17» src=«dopb153643.zip» v:shapes="_x0000_i1075">150, mб=6 и iдв=0,076 и составляет tgQб=7.
2.4.4. Требуемый параметр нагрузки, обеспечивающий допустимый коэффициент пульсации тока в выпрямленной цепи:
<shape id="_x0000_i1076" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image122.wmz» o:><img width=«186» height=«22» src=«dopb153644.zip» v:shapes="_x0000_i1076"><shape id="_x0000_i1077" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image124.wmz» o:><img width=«90» height=«22» src=«dopb153645.zip» v:shapes="_x0000_i1077">                                   (2.13)
2.4.5. Суммарная индуктивность цепи выпрямленного тока.
<shape id="_x0000_i1078" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image126.wmz» o:><img width=«397» height=«43» src=«dopb153646.zip» v:shapes="_x0000_i1078">                       (2.14)
где 2pf – угловая частота питающей сети;
2.4.6. Индуктивность активной части трансформатора.
<shape id="_x0000_i1079" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image128.wmz» o:><img width=«395» height=«45» src=«dopb153647.zip» v:shapes="_x0000_i1079">                       (2.15)
где ек — напряжение короткого замыкания, отн.ед.;
    U2 ном — фазное напряжение вентильной обмотки, В;
    I2 ном — ток вентильной обмотки, А;
    f — частота питающей сети, Гц.

2.4.7. Индуктивность якоря двигателя Lд определяем по формуле Лиумвиля-Уманского:
<shape id="_x0000_i1080" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image130.wmz» o:><img width=«425» height=«52» src=«dopb153648.zip» v:shapes="_x0000_i1080">                    (2.16)
где с1=0,1 — коэффициент для компенсированных электродвигателей;
    2р=16 — число пар полюсов;
<group id="_x0000_s1185" coordorigin=«1218,676» coordsize=«8520,9361» o:allowincell=«f»>    продолжение
--PAGE_BREAK--<img width=«572» height=«628» src=«dopb153649.zip» v:shapes="_x0000_s1185 _x0000_s1186 _x0000_s1187 _x0000_s1188 _x0000_s1189 _x0000_s1190 _x0000_s1191 _x0000_s1192 _x0000_s1193 _x0000_s1194 _x0000_s1195 _x0000_s1196 _x0000_s1197 _x0000_s1198 _x0000_s1199 _x0000_s1200 _x0000_s1201 _x0000_s1202 _x0000_s1203 _x0000_s1204 _x0000_s1205 _x0000_s1206 _x0000_s1207 _x0000_s1208 _x0000_s1209 _x0000_s1210 _x0000_s1211 _x0000_s1212 _x0000_s1213 _x0000_s1214 _x0000_s1215 _x0000_s1216 _x0000_s1217 _x0000_s1218 _x0000_s1219 _x0000_s1220 _x0000_s1221 _x0000_s1222 _x0000_s1223 _x0000_s1224 _x0000_s1225">

    nном — номинальная частота вращения двигателя, об/мин;
    Uном — номинальное напряжение двигателя, В;
    Iном — номинальный ток двигателя, А.
2.4.8. Индуктивность сглаживающего реактора определяем по формуле [4]:
<shape id="_x0000_i1081" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image133.wmz» o:><img width=«524» height=«45» src=«dopb153650.zip» v:shapes="_x0000_i1081">          (2.17)
где Uном — номинальное напряжение двигателя, В;
    Iном — 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 кf определим по формуле:
<shape id="_x0000_i1082" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image135.wmz» o:><img width=«255» height=«48» src=«dopb153651.zip» v:shapes="_x0000_i1082">                                      (2.18)
где Мном – номинальный момент двигателя, Н×м;
Rшт – радиус шкива трения, м;
Iном – номинальный ток двигателя, А.
2.5.2. Максимальный ток двигателя Imax рассчитаем по формуле:
<shape id="_x0000_i1083" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image137.wmz» o:><img width=«217» height=«47» src=«dopb153652.zip» v:shapes="_x0000_i1083">                                          (2.19)
2.5.3. Ток уставки Iуст срабатывания реле максимальной защиты определим по формуле:
Iуст=кнImax=1,1×7329=8062 А,                                       (2.20)
где кн=1,1 — коэффициент надежности [2].
Применим автоматический выключатель ВАТ-42-1000/10-Л-У4 с реле защиты РДШ-6000 и диапазоном тока уставки
6000¸12000 А [1].
2.6.Выбор тиристорного возбудителя 2.6.1. Индуктивность обмотки возбуждения двигателя определим по формуле:  
<shape id="_x0000_i1084" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image139.wmz» o:><img width=«341» height=«51» src=«dopb153653.zip» v:shapes="_x0000_i1084">
<shape id="_x0000_i1085" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image141.wmz» o:><img width=«296» height=«51» src=«dopb153654.zip» v:shapes="_x0000_i1085">                                  (2.21)
где L — индуктивность, обусловленная полезным потоком, Гн;
    Lр — индуктивность от полей рассеивания, Гн;
    2р — число пар полюсов;
    Wв=84 — число витков на полюс;
    sном=1,1 — коэффициент рассеивания при номинальном потоке [2];
    DФ — изменение потока, вызванное соответствующим изменением ампер-витков (DIвWв), Вб (рис.2.2.).
<shape id="_x0000_i1086" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image143.wmz» o:><img width=«641» height=«300» src=«dopb153655.zip» v:shapes="_x0000_i1086">\s

2.6.2. Постоянную времени цепи возбуждения Тв определим по формуле:
<shape id="_x0000_i1087" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image145.wmz» o:><img width=«227» height=«45» src=«dopb153656.zip» v:shapes="_x0000_i1087">                                         (2.22)
где Lов — индуктивность обмотки возбуждения, Гн;
    Rов — сопротивление обмотки возбуждения, Ом.
2.6.3. Время рывка tр при высоте подъема Н=1079 м согласно графику [2]:
tр=2с.                                                           (2.23)
2.6.4. Требуемое значение коэффициента форсировки кф определим по формуле: 
<shape id="_x0000_i1088" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image147.wmz» o:><img width=«205» height=«53» src=«dopb153657.zip» v:shapes="_x0000_i1088">                                           (2.24)
<shape id="_x0000_i1089" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image149.wmz» o:><img width=«183» height=«47» src=«dopb153658.zip» v:shapes="_x0000_i1089">                                             (2.25)   
где Тв — постоянная времени возбуждения, с.
2.6.5. Максимальное значение выпрямленного напряжения Umax определим по формуле:
Udmax=КфUв ном=3,06×145=443,7 В,                                    (2.26)
где Uв 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 ктв тиристорного возбудителя определим по формуле:
Ктв=Udном/Uвх тв=460/8=57,5,                                       (2.27)
где Udном — номинальное выпрямленное напряжение, В;
    Uвх тв=8 В — выходное напряжение управления.
2.7. Выбор тахогенератора в цепи ОС по скорости Применяем тахогенератор типа ПТ-42 с номинальной частотой вращения nтг ном=100 об/мин и номинальным напряжением Uтг ном=230В [2].
2.7.1. Максимальное напряжение на выходе тахогенератора Uтг max определим по формуле:
Uтг=Uтг ном(nдв ном/nтг ном)=230(63/100)=145,                          (2.28)
где Uтг ном — номинальное напряжение тахогенератора, В;
    nдв ном — номинальная частота вращения двигателя, об/мин;
    nтг ном — номинальная частота вращения тахогенератора, об/мин.
2.7.2. Передаточный коэффициент ктг рассчитаем по формуле:
ктг=Uтг max/nдв ном=145/63=2,3 В/(об/мин).                           (2.29)

3. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ На основе технических решений принятых на первом [1] и втором [2] этапах проектирования, выбирают регуляторы тока, скорости и другие технические средства, составляющие систему автоматического управления электроприводом.
                                             Таблица 3.1. 
Наименование величин. Обозначение. Подъёмная машина Суммарный маховый момент
SGD2=9150 кг×м2
Нормальное ускорение и замедление
а1 = а3 =0,6 м/с2
Максимальная скорость
vmax=16 м/с
Диаметр шкива трения
Dшт =5 м
Двигатель Номинальный момент
М ном  = 774 кНм
Номинальная частота вращения
n ном = 63 об/мин
Суммарное сопротивление якорной цепи
Rя  = 0,00348 Ом
Суммарная индуктивность якорной цепи
Lя = 0,08 мГн
Индуктивность сглаживающего дросселя
Lр = 0,5 мГн
Номинальный ток
I я ном = 5740 А
Эффективный ток
Iэф = 4906 А
Максимальный ток
Iяmax = 7610 А
Номинальное напряжение
Uном = 930 В
Номинальная мощность
P ном = 5000 кВт
Число полюсов обмотки якоря
2р = 16
Число параллельных ветвей обмотки якоря
2а = 16
Число активных проводников обмотки якоря
N =
Номинальный магнитный поток
Фном = 37,5 Вб
Номинальное напряжение возбуждения
Uв.ном = 200 В
Номинальный ток возбуждения
Iв.ном = 145 А
Сопротивление обмотки возбуждения
rв = 0,87 Ом
Индуктивность обмотки возбуждения
Lв = 3,1 Гн
Передаточный коэффициент тахогенератора
Ктг = 2,3 В/об/мин
Постоянная времени обмотки возбуждения
Тв = 3,06 с
Номинальный ток шунта
Iш  = 200 А
Тиристорный преобразователь Постоянная времени
Тм = 0,02 с
Максимальное выпрямленное напряжение
Ud max = 660 В
Коэффициент передачи
Ктп = 82,5
Тиристорный возбудитель Постоянная времени
Твм = 0,02 с
Максимальное выпрямленное напряжение
Ud max = 1050 В
Коэффициент передачи
Ктв = 131,25
Коэффициент форсировки
Кф = 3,06
Система электропривода Коэффициент пропорциональности между эдс и скоростью
К v = 55 В/(м/с)
Коэффициент пропорциональности между усилием и током якоря
КF = 52 Н/А
Суммарная приведенная масса
mп = 188×103 кг
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 0,5Iдв 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 Тфв рассчитывается по формуле:
<shape id="_x0000_i1090" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image151.wmz» o:><img width=«280» height=«49» src=«dopb153659.zip» v:shapes="_x0000_i1090">                                   (3.1)
где к=5¸6 — 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¢mв:
Т¢mв=Тmв+Тфв=0,02+0,0025=0,0225 с,                                  (3.2)
где Тmв — постоянная времени тиристорного возбудителя, с;
    Тфв — постоянная времени фильтра, с.
3.2.3. Параметры фильтра (Rф, Сф ):
Сф=Тфв/Rф=0,0025/100=25×10-6 Ф,                                     (3.3)
где Rф=10¸100 Ом — сопротивление фильтра;
    Сф — емкость фильтра.
3.2.4. Передаточный коэффициент цепи обратной связи Кв:
<shape id="_x0000_i1091" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image153.wmz» o:><img width=«247» height=«45» src=«dopb153660.zip» v:shapes="_x0000_i1091">                                        (3.4)
где Rзтв и Rтв — входные сопротивления регулятора (Rзтв=Rтв);
Uдтв=10В — напряжение выхода датчика тока при номинальном токе Iв ном.
<group id="_x0000_s1226" coordorigin=«615,1530» coordsize=«11025,8115» o:allowincell=«f»><img width=«738» height=«545» src=«dopb153661.zip» v:shapes="_x0000_s1226 _x0000_s1227 _x0000_s1228 _x0000_s1229 _x0000_s1230 _x0000_s1231 _x0000_s1232 _x0000_s1233 _x0000_s1234 _x0000_s1235 _x0000_s1236 _x0000_s1237 _x0000_s1238 _x0000_s1239 _x0000_s1240 _x0000_s1241 _x0000_s1242 _x0000_s1243 _x0000_s1244 _x0000_s1245 _x0000_s1246 _x0000_s1247 _x0000_s1248 _x0000_s1249 _x0000_s1250 _x0000_s1251 _x0000_s1252 _x0000_s1253 _x0000_s1254 _x0000_s1255 _x0000_s1256 _x0000_s1257 _x0000_s1258 _x0000_s1259 _x0000_s1260 _x0000_s1261 _x0000_s1262 _x0000_s1263 _x0000_s1264 _x0000_s1265 _x0000_s1266 _x0000_s1267 _x0000_s1268 _x0000_s1269 _x0000_s1270 _x0000_s1271 _x0000_s1272 _x0000_s1273 _x0000_s1274 _x0000_s1275 _x0000_s1276 _x0000_s1277 _x0000_s1278 _x0000_s1279 _x0000_s1280 _x0000_s1281 _x0000_s1282 _x0000_s1283 _x0000_s1284 _x0000_s1285 _x0000_s1286 _x0000_s1287 _x0000_s1288 _x0000_s1289 _x0000_s1290 _x0000_s1291 _x0000_s1292 _x0000_s1293 _x0000_s1294 _x0000_s1295 _x0000_s1296 _x0000_s1297 _x0000_s1298 _x0000_s1299 _x0000_s1300 _x0000_s1301 _x0000_s1302 _x0000_s1303 _x0000_s1304 _x0000_s1305 _x0000_s1306 _x0000_s1307 _x0000_s1308 _x0000_s1309 _x0000_s1310 _x0000_s1311 _x0000_s1312 _x0000_s1313 _x0000_s1314 _x0000_s1315 _x0000_s1316 _x0000_s1317 _x0000_s1318 _x0000_s1319 _x0000_s1320 _x0000_s1321 _x0000_s1322 _x0000_s1323 _x0000_s1324 _x0000_s1325 _x0000_s1326 _x0000_s1327 _x0000_s1328 _x0000_s1329 _x0000_s1330 _x0000_s1331 _x0000_s1332 _x0000_s1333 _x0000_s1334 _x0000_s1335 _x0000_s1336 _x0000_s1337 _x0000_s1338 _x0000_s1339 _x0000_s1340 _x0000_s1341 _x0000_s1342 _x0000_s1343 _x0000_s1344 _x0000_s1345 _x0000_s1346 _x0000_s1347 _x0000_s1348 _x0000_s1349 _x0000_s1350 _x0000_s1351 _x0000_s1352 _x0000_s1353 _x0000_s1354 _x0000_s1355 _x0000_s1356 _x0000_s1357">3.2.5. Статическую ошибку DIв для пропорционального регулятора определим по формуле:
<shape id="_x0000_i1102" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image161.wmz» o:><img width=«557» height=«53» src=«dopb153662.zip» v:shapes="_x0000_i1102">      (3.5)
                                                        
где Iв ном — номинальный ток возбуждения, А;
Тв — постоянная времени обмотки возбуждения, с;
    атв=2 — коэффициент настройки контура, принимаемый по условию модульного оптимума [3];
 Т¢mв — постоянная времени контура тока возбуждения, с.
Решение: Реализовать условие Uдв=Uдтв и выбрать значение входных сопротивление регулятора тока возбуждения:
Rзтв=Rтв=10 кОм
3.2.6. Требуемый коэффициент датчика тока Кдтв определим по формуле:
<shape id="_x0000_i1103" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image163.wmz» o:><img width=«295» height=«45» src=«dopb153663.zip» v:shapes="_x0000_i1103">                                   (3.6)
где Iш ном — номинальный ток шунта, А;
    Iв ном — номинальный ток возбуждения, А;
    Кв — передаточный коэффициент цепи обратной связи;
    Кшв=Uш ном /Iш ном — коэффициент шунта.
Предварительно  применим  ячейку  датчика  тока типа ДТ-3АИ(УБСР-АИ), коэффициент передачи которого регулируется в пределах 53,3¸133,3. Для уменьшения требуемого коэффициента датчика  тока применить два шунта типа 75ШСМ 200А, соединенных параллельно друг другу [3].
3.2.7. Сопротивление обратной связи регулятора тока возбуждения Rотв вычислим по формуле:
<shape id="_x0000_i1104" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image165.wmz» o:><img width=«461» height=«47» src=«dopb153664.zip» v:shapes="_x0000_i1104">               (3.7)
где Rзтв — входное сопротивление регулятора тока возбуждения, Ом;
    Тв — постоянная времени обмотки возбуждения, с;
    rв — сопротивление обмотки возбуждения, Ом;
        атв — коэффициент настройки контура на модульный оптимум;
    Т¢mв — постоянная времени контура тока возбуждения, с;
        Ктв — передаточный коэффициент тиристорного возбудителя;
    Кв — передаточный коэффициент обратной связи.
3.2.8. Установившиеся уровни выходного напряжения регулятора тока возбуждения для номинального и форсированного режимов Uртв ном Uртв ф рассчитаем по формулам:
<shape id="_x0000_i1105" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image167.wmz» o:><img width=«224» height=«45» src=«dopb153665.zip» v:shapes="_x0000_i1105"><shape id="_x0000_i1106" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image169.wmz» o:><img width=«292» height=«48» src=«dopb153666.zip» v:shapes="_x0000_i1106">            (3.8)
где Uв ном — номинальное напряжение обмотки возбуждения, В;
    Ктв — передаточный коэффициент обмотки возбуждения;
    Кф — коэффициент форсировки.
Окончательно выберем ячейку датчика тока ДТ-3АИ (УБСР-АИ).
3.3. Расчет контура регулирования тока якорной цепи Структурная и функциональная схемы контура регулирования тока якорной цепи представлена на рис.3.2.
3.3.1. Постоянную времени фильтра Тфт на входе датчика тока рассчитываем по формуле:
<shape id="_x0000_i1107" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image171.wmz» o:><img width=«293» height=«49» src=«dopb153667.zip» v:shapes="_x0000_i1107">                                   (3.9)
где к=5¸6 — коэффициент, учитывающий уменьшение уровня пульсаций [3]
m=12 — пульсация сигнала за период для двойной трехфазной мостовой схемы;                       
f=50Гц — частота питающей сети.
3.3.2. Емкость Т-образного фильтра  рассчитаем по формуле:
Сф=Тфт/Rф=0,00125/100=12,5 мкФ,                                   (3.10)
где Rф — сопротивление, принимаемое в пределах 10¸100 Ом.
3.3.3. Эквивалентную не компенсируемую постоянную времени контура тока вычислим по формуле:
Т¢mт=Тmт+Тфт=0,02+0,00125=0,02125 с,                               (3.11)
где Тmт=0,02с — постоянная времени тиристорного преобразователя.
Решение: примем согласованное управление током якоря Iя и током возбуждения Iв в  функции  напряжения на выходе регулятора скорости Uрс.
     Применим условие начала реверсирования Iв/Iя=0,5I, т.е. уровень тока якоря, с которого начинается  изменение тока возбуждения, составляет
iя рев=0,5.
  
3.3.4. Допустимое значение скорости изменения тока якоря рассчитывается по формуле:
<shape id="_x0000_i1108" type="#_x0000_t75" o:ole="" fillcolor=«window»><imagedata src=«32967.files/image173.wmz» o:><img width=«557» height=«76» src=«dopb153668.zip» v:shapes="_x0000_i1108">    (3.12)
где Кп=2 — коэффициент, учитывающий перегрузку по току якоря [3];
    Тв — постоянная времени обмотки возбуждения двигателя, с;
Кф — коэффициент форсировки;
    продолжение
--PAGE_BREAK--