2. Сбор схемы питания и основного силового оборудования

2.1. Общие положения по выбору схемы питания двигателя

Выбор системы питания электродвигателя, а значит его силовой схемы, определяется, в первую очередь требованиями, предъявляемыми к электроприводу технологическими условиями рассматриваемого механизма. Если технологией не предусмотрено регулирование частоты вращения рабочего механизма, а режимы пуска и торможения не требуют ограничения токов, то наиболее целесообразной схемой является прямое включение двигателя в сеть через соответствующую контакторную аппаратуру,

Если в соответствии с технологическим циклом необходимо регулирование частоты вращения двигателя, то схема включения двигателя определяется выбранным способом регулирования. Для выбора способа регулирования частоты вращения двигателя необходимо определить основной критерий, которым может быть:

- максимальный диапазон регулирования;

- плавность регулирования;

- минимум потерь при регулировании;

- минимум капитальных затрат;

- максимальная простота преобразователя и т.д.

Часто выбирается совокупность нескольких вышеприведенных критериев в желаемой иерархической последовательности. Ш известных способов регулирования частоты вращения выбирается тот, который по сбоим показателям максимально соответствует необходимому критерию.

В настоящее время наиболее распространненными системами регулирования частоты вращения двигателя являются:

для двигателей постоянного тока - реостатное, система Г-Д с питанием обмоток возбуждения машин от тиристорных преобразователей, система "Управляемый вентильный преобразователь - двигатель (УВП-Д)", изменение магнитного потока, что возможно как в системе Г-Д, так и в системе УВП-Д;

для асинхронных двигателей - реостатное, система "Преобразователь частоты - двигатель (ПЧ-Д)".

На основании вышеприведенных соображений выбирается схема питания электродвигателя и определяется состав входимого в нее силового оборудования.

2.2. Выбор основного силового оборудования

К основному силовому оборудованию относятся:

1. Генератор для питания двигателя постоянного тока;

2. Асинхронный или синхронный двигатель для привода генератора;

3. Тиристорные преобразователи для питания обмоток возбуждения генератора и двигателя;

4. Тиристорные преобразователи для питания двигателя постоянного или переменного тока;

5. Оглаживающие дроссели в системе УВП-Д.

Рассмотрим методики выбора перечисленного оборудования.

1. Выбор генератора для питания двигателя.

Мощность P_г генератора определяется уравнением:

P_г = P_нд / _нд = U_нд i_нд (2.1),

где P_нд, _нд, U_нд, i_нд номинальные мощность, КПД, напряжение и ток двигателя, питающегося от данного генераторе. Номинальное напряжение U_нг генератора должно быть равно номинальному напряжению двигателя. Из каталога выбирается генератор с номинальной мощностью равной рассчитанной по (2.1) и U_нг = U_нд (2.2).

2. Выбор асинхронного или синхронного двигателя для привода генератора.

Мощность P_са двигателя определяется: P_са = P_г / _нг (2.3),

где _нг - номинальный КПД генератора.

Частоты вращения выбираемых двигателя и генератора должны быть равны,

Из каталога выбирается асинхронный или синхронный двигатель с номинальной мощностью, рассчитанной по (2.3.) и _са = _г (2.4).

где _са, _г - частоты вращения выбранного двигателя и генератора.

3. Выбор тиристорного преобразователя для питания обмотки возбуждения.

Тиристорный возбудитель генератора выбирается из условия равенства его номинального тока i_нп номинальному току i_вн возбуждения, т.е. i_нп = i_вн (2.5).

Номинальное напряжение U_нп тиристорного возбудителя (преобразователя) должно быть равно номинальному напряжению U_вн возбужуждения с учетом коэффициента  форсировки.

U_нп =  U_нв (2.6)

(2.7)

k₀ = 2 р / а² (2.8)

где

• k₀ - электромагнитная постоянная времени обмотки возбуждения генератора;

• р - число пар полюсов генератора;

• а - число параллельных ветвей обмотки возбуждения генератора;

• R_в - активное сопротивление обмочи возбуждения генератора;

• Ф_н - номинальный магнитный поток;

• F_н - намагничивающая сила и полюса;

•  = 1,1 .. 1,2 - коэффициент рассеивания;

• W_п - число витков на полюс;

• T_м - электромеханическая постоянная времени привода;

• T_п = 0,01с - постоянная времени тиристорного возбудителя;

• t₀ - время разгона.

Далее из каталога выбирается тиристорный преобразователь с номинальным током i_нп и номинальным выпрямленным напряжением U_нп.

Тиристорный преобразователь для питания обмотки возбуждения двигателя выбирается по номинальному току i_вд и напряжению U_вд двигателя, т.е. из каталога выбирается преобразователь с номинальными током и напряжением i_вд и U_вд соответственно.

Необходимо помнить, что напряжение питания преобразователей должно быть равно напряжению питания приводного двигателя генератора,

4. Выбор тиристорного преобразователя для питания двигателя.

Прежде чем приступить к выбору преобразователя необходимо решить вопрос о том, каким должен быть преобразователь: реверсивным или нереверсивным.

Основными условней выбора преобразователя являются:

1. Номинальные напряжение и ток преобразователя должны быть равны номинальным напряжению и току двигателя.

2. Максимальный ток преобразователя должен быть не меньше максимального тока двигателя.

Питание тиристорного преобразователя осуществляется через трансформатор, а последовательно с ним включается сглаживающий дроссель, В настоящее время трансформатор и дроссель обычно включаются в комплект поставки преобразователя. Поэтому в данном случае методика выборе этого оборудования не рассматриваются.