Расчет электрических аппаратов для следящего электропривода

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ФБОУ ВПО НГАВТ

Кафедра ЭО и А

Курсовая работа

По дисциплине Электрические и электронные аппараты

Тема: Расчет электрических аппаратов для следящего электропривода

Выполнил:

Калинин Б.Е.

Проверил:

Преподаватель

Лесных А.С.

Новосибирск 2013

Введение

электропривод трансформатор тиристор

Под электрическими и электронными аппаратами понимают электротехнические устройства, которые используются для включения и отключения электрических цепей, контроля, защиты, управления и регулирования установок электропривода.

Электрические аппараты - это устройства, предназначенные для коммутации электрических цепей, дистанционного управления электрооборудованием и распределения электрической энергии.

Классификация

Ввиду большого разнообразия электрических аппаратов и возможности выполнения одним аппаратом нескольких различных функций нет возможности провести строгую классификацию их по какому-то признаку. Обычно электрические аппараты разделяют по основной выполняемой ими функции. Таким образом, можно выделить группы:

Коммутационные аппараты:

Коммутационные аппараты служат для различного рода коммутаций ( включений, отключений). К коммутационным аппаратам относятся разъединители, рубильники, переключатели, силовые выключатели и т.д.

Защитные:

Защитные аппараты предназначены для защиты электрических цепей от ненормальных режимов работы, таких как, например, перегрузка или короткое замыкание, нарушение последовательности фаз, обрыв фазы. К защитным аппаратам относятся различного рода предохранители.

Ограничивагощие:

Основное предназначение ограничивающик электрических аппаратов - ограничение токов короткого замыкания и перенапряжений. К этим аппаратам относятся реакторы и разрядники.

Пускорегулирующие:

Пускорегулирующие аппараты предназначены для управления различного рода электроприводами или для управления промышленными потребителями энергии. К этой группе относятся контакторы, пускатели, реостаты и пр.

Контролирующие:

Задача контролирующих аппаратов - контроль заданных параметров (напряжение, ток, температура, давление и пр.). К этой группе относятся реле и датчики.

Регулирующие:

Аппараты этой группы служат для регулирования заданного параметра системы. К ним

относятся, например, стабилизаторы.

Кроме того, в пределах группы их можно разделить:

По напряжению:

Аппараты низкого напряжения (до 1 кВ включительно)

Аппараты высокого напряжения ( от 1 кВ включительно)

По роду тока:

Постоянного тока

Переменного тока

По другим признакам:

К этим признакам можно отнести исполнение, быстродействие,

Границы защищаемых или контролируемых участков и т.д.

Задание на курсовую работу

Паспортные данные следящего электропривода

Вариант №10 постоянный ток

Таблица №1 - Исходные данные

Двигатель постоянного тока серии П, защищенный с самовентиляцией, 220В, режим S1/30/	Система сети 380В	Значение Zфо, Ом
Тип	Мощность, кВТ	Ном.Ток, А	Nном, Об/мин	Rоб.возб., Ом	Iв.ном, А	КПД, %
П52	6	33,5	750	154	1,08	81,4	TN-S	0,66

1.Описание работы схемы

Замыкая QF, подготавливаем схему к пуску. При нажатии на кнопку SB2 получает питание контактор KM, который своим контактом KM1 подключает первичную обмотку трансформатора TV1 к сети. TV1, предназначен для преобразования напряжения 380/220В. Со вторичной обмотки трансформатора напряжения поступает на тиристорный преобразователь, а затем сигнал идет на электродвигатель М.

Электродвигатель механически связан с сельсином-приемником через редуктор Рм, а, следовательно, при повороте вала двигателя, поворачивается вал сельсина-приемника. Входной величиной системы, является угол поворота ивх сельсина-датчика ВС. За счет возникновения разности ЭДС, напряжение рассогласования, появляющееся на обмотке возбуждения сельсин-приемника ВЕ подается на фазовый детектор ФД, преобразуется в напряжение постоянного тока и поступает в регулятор DA, который передает напряжение управления на вход системы управления реверсивным тиристорным преобразователем. Выпрямленное напряжение с выхода преобразователя подается на якорь двигателя постоянного тока независимого возбуждения М, развивающего частоту вращения, пропорциональную выпрямленному напряжению, в направлении, соответствующем знаку величины ивх.

Для питания обмотки возбуждения сельсина ВС и блока питания регулятора DA предусмотрен трансформатор TV2.

Питание на обмотку возбуждения ДПТ подается через диодный мост VD1-4.

2. Выбор Силовой части электропривода.

2.1 Выбор силового трансформатора.

Для определения действующего значения фазового напряжения вторичной обмотки трансформатора можно использовать зависимость, предложенную Е.Н.Зиминым:

E2н=k3ka

где ka,k3 - коэффициенты запаса, ka=k3=1,05;

л=2,5 -кратность тока нагрузки в режиме стабилизации скорости

(величина перегрузочной способности двигателя по току);

Е - ЭДС двигателя при номинальной скорости, В;

Е=kФнщ=Uн-IнRдв=220-19•1,073=199,6 В;

f,q,s - коэффициенты зависящие от схемы трансформатора;

Iн,Uн - номинальный ток и напряжение двигателя, А и В;

Rдв - сопротивление якорной цепи двигателя, Ом;

ДPМ%=3 - потери в меди трансформатора;

m%=10 - возможное снижение напряжения питающей сети;

Uk%=4 - напряжение короткого замыкания трансформатора;

ДUв=1,2 В - прямое падение напряжения на вентилях;

Таблица №3 - Значение коэффициентов для расчета трансформатора

Схема	a	b	c	d	q	f
мостовая	2,34	0,817	0,817	0,95	2,45	2

Определив E2н, находим Ud0, коэффициент трансформации, токи фаз:

Ud0=a•E2н=2,34•161,29=377,4 В;

k=U1н/E2н=220/161,29=1,36;

I2н=b•Iн=0,817•33,5=37,36 А;

I1н=c•Iн/k=0,817•33,5/3,19=8,54 А;

Типовая мощность трансформатора:

Sm=q•E2н•Iн, ВА;

Sm=2,45•161,29•33,5=13237,85ВА;

На основании полученных данных выбирается трансформатор: в данном курсовом проекте принят трансформатор с расчетными данными.

2.2 Выбор тиристоров

Среднее значение тока, протекающего через тиристор:

Iср=(3.1)

где Ка=3 - для трехфазной схемы;

Iн - номинальный ток, А;

л - КПД;

Iср=(2,5•33,5)/3=27,9, А;

Значение среднего тока, приведенного к классификационной схеме определим:

Iп=kз•kcх•kохл•Iср,(3.2)

где kз - коэффициент запаса по току;

kcх - коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, угла проводимости и формы тока;

kохл - коэффициент, учитывающий условия охлаждения;

Iп=1,5•1,7•2•27,9=108,8, А;

Указываемое в паспорте повторяющееся напряжение Uп тиристора

должно быть больше расчетного значения:

,(3.3)

k=1,3-1,5 - коэффициент запаса по напряжению

U?п=1,4•1,4•380=744,8, В

Выбираем тиристор из справочника судового электрика:

Технические параметры позиции Т161-105-800
Тип тиристора	триодный
Повторяющееся имп. обр. напряжение (Urrm) и повторяющееся имп.напряжение в закр. сост. (Udrm), В	800
Повторяющийся имп. обр. ток (Irrm) и повторяющийся имп.ток в закр. сост. (Idrm), мА	15
Макс. допустимый сред. ток в откр. сост. (Itav), А	105
при температуре корпуса, С	87
Макс. допустимый действ. ток в откр. сост., А	260
Ударный ток в откр. сост., кА	4
при синус. однополупериодном импульсе тока, мс	10
Имп. напряжение в откр. сост., В	1,7
Пороговое напряжение, В	1,05
Крит. скорость нарастания тока в откр. сост., А/мкс	125
Макс. крит. скорость нарастания напряжения в закр. сост., В/мкс	1000
Отпирающее пост. напряжение упр., В	3,5
Отпирающий пост. ток упр., мА	200
Тепловое сопротивление переход-корпус, С/Вт	0,15
Температура перехода, С	-60…125
Время выключения, мкс	160
Масса прибора, г	240
Конструктивное исполнение	штыревой с гибким выводом

2.3 Выбор автоматического воздушного выключателя

Расчет тока короткого замыкания:

(3.4)

Ik=220/(1,73•0,84)=224 А

,(3.5)

где Iп - ток пусковой, А;

Iном - ток номинальный, А.

Из формулы (3.5) зная значения Iном и л найдем пусковой ток:

Iп=л?Iном(3.6)

Iп=2,5•33,5=83,75, А;

Ток уставки электромагнитного расцепителя:

Iуст.эм=(1,5ч1,8)Iп(3.7)

Iуст.эм?125,6 А

Выбираем автоматический воздушный выключатель из условий, что

Uном?Uраб и Iном?Iраб

Тип - АК-30-3МГ

Iном=33,5 А;

U=220 В;

Iуст=(4ч8)Iном

Проверим выбранный автоматический выключатель, приняв Iуст электромагнитного расцепителя равным расчетному:

(3.8)

224/161,29=1,38

2.4 Выбор элементов нулевой защиты

Контактор электромагнитный, электрический аппарат, предназначенный для частых включений и выключений (до 1500 переключений в час) электрических силовых цепей постоянного и переменного тока. Широко применяется для дистанционного управления электрическими машинами и аппаратами в установках постоянного и переменного тока при напряжениях до 500-600 В. И силе тока до 600 А.

Втягивающая катушка потребляет ток весьма незначительно по сравнению с током в коммутируемой цепи. Контакторы бывают с втягивающей катушкой постоянного тока и контактной системой для включения и выключения постоянного тока и с втягивающей катушкой переменного тока и контактной системой для переменного тока. Изготавливаются также контакторы с контактной системой для переменного тока и втягивающей катушкой постоянного тока. В ряде конструкций контакторов, контакты во включенном положении удерживаются защелкой. Блок-контакты, конструктивно связанные с защелкой, автоматически отключают питание втягивающей катушки при замыкании основных контактов. В этом случае включенное положение контактора не зависит от того, включено или нет питание втягивающей катушки. Для размыкания контактов в подобном контакторе используется отдельная отключающая катушка. Контакторы допускают несколько миллионов включений-выключений. Их выпускают в качестве автономных, самостоятельно устанавливаемых устройств, а также встроенными в магнитные пускатели и в рабочие машины и установки.

Для нулевой защиты я выбрал контактор КМИ-22510, контактор КМИ габарит 1 на номинальный ток 25 А., нереверсивный, с одной группой размыкающих дополнительных контактов, с включающей катушкой на напряжение 110 В.

3. Выбор элементов в схеме управления

3.1 Выбор элементов цепи управления возбуждения

3.1.1 Выбор диода

Выбор диода для мостовой схемы цепи возбуждения электродвигателя постоянного тока осуществляется по двум параметрам:

Среднему току Iср;

Iср=Iм/ka=1,092/2=0,546

Току пробоя Iп;

Iп=ka•kсх•kз•Iср=0,546•1,4•1,5•2=2,29

Для мостовой двухполупериодной схемы выпрямителя выбираем диоды КД226Б в количестве 4 шт. с параметрами, U=220 В., Iп=2 А., Iср=0,7 А.

3.1.2 Выбор минимальной защиты

Минимальная защита предназначена для защиты двигателя постоянного тока от снижения магнитного поля ниже допустимого значения. Выполняется эта защита при помощи реле минимального тока, катушки которого устанавливается в цепь обмотки возбуждения, а контакты в схему управления.

При подаче номинального напряжения на обмотку возбуждения, контакт катушки КА, в цепи управления, замыкается и подготавливает схему к работе. Реле выбирается по току возбуждения, номинальному напряжения, току минимальному. Реле минимального тока от 0,05 до 1,5 А при напряжении до 420 В.

3.2 Выбор сельсинов

Сельсины - датчик угла поворота. В курсовой работе сельсины предназначены для подачи управляющего сигнала схем управления в зависимости от направления и угла поворота. В данной курсовой работе в качестве датчика положения я выбрал сельсинную пару: сельсин - датчика и сельсин - приемник. С номинальным питающим напряжением 110 В и частотой 50 Гц. Сельсины работают в трансформаторном режиме.

Паспортные данные сельсинов

Сельсины
	Частота, Гц	Напряжение питания, В	Номинальный ток, А	Время успокоения, с
Сельсин датчик	50	110	1,3
Сельсин приемник	50	110	0,75	3

Кнопочные посты управления серии ПКЕ, ПКТ.

Предназначены для коммутации электрических цепей управления переменного тока до 660 В., частотой 50 и 60 Гц., а также цепей постоянного тока напряжением до 440 В.

Тип поста: ПКТ-20

Количество толкателей: 2

Степень защиты толкателя:

Uн=380 В.

IP=30

Iн=6,3 А.

Размещено на Allbest.ru