二 ﹑原始条件。
考虑到课程设计的时间有限,本课题直接给出各部分电动机的额定参数作为设计条件,并做出若干假设,不再提及诸如轧制力,轧制转矩,轧辊直径等概念和参数,以便简化设计计算。
电动机参数。
以十个机架为准,每个机架对应一台电动机,由此形成十个部分,各部分电动机参数集中列于表中,其中p/kw为额定功率﹑un/v为额定电压﹑in/a为额。
定电流﹑n/(r/min)为额定转速﹑ra/ 为电机内阻,gda2 / 为电动机飞轮力矩﹑p为极对数﹑i/a为额定励磁电流。
表1 各分部电动机额定参数。
若干假设。电枢回路总电阻为r∑=2ra,亦可按经验公式估算ra=(~
折合到电动机轴上的总飞轮力矩取为=2.5。
三﹑技术指标。
1 稳态指标:无静差。
2 动态指标:电流超调量i %≦5%;启动到额定转速时的转速超调量n %≦5%(按退饱和方式计算)。
四﹑设计要求。
1 要求以转速﹑电流双闭环形式作为系统的控制方案。
2 要求主电路采用三相全控桥整流形式。
3 要求系统具有过流,过压,过载和缺相能力。
4 要求触发脉冲有故障封锁能力。
5 要求对1号机架拖动系统设置给定积分器,其他机架拖动系统设置给定速度链,以实现速度协调控制。
五﹑设计安排。
由于整个系统多达十个部分,建议将每班同学分为两组,并给每组同学下达一个部分拖动系统的设计任务,以便能让学生在计划时间内按时完成。
附录:课程设计相关参考资料。
1. 整流变压器的计算与选择。
在一般情况下,晶闸管装置所要求的交流供电电压与电网电压往往不一致;此外,为了尽量减小电网与晶闸管装置间的相互干扰,要求它们相互隔离,故通常均要配用整流变压器。
整流变压器的电压整流变压器的一次侧直接与电网相连,当一次侧绕组y接时,一次侧相电压u1等于电网相电压;当一次绕组△接时,一次侧相电压u1等于电网线电压。
整流变压器的二次侧相电压u2与整流电路形式、电动机额定电压un、晶闸管装置压降、最小控制角min 及电网电压波动系数有关,可按下式近似计算。
u21)式中k为安全系数,一般取为1.05~1.10左右。
整流变压器的电流整流变压器的二次侧相电流i2和一次侧相电流i1与整流电路的形式、负载性质和电动机额定电流in有关,可分别计算如下。
i2 = k2 in2)
i13)整流变压器的容量整流变压器的二次侧容量s2 、一次侧容量s1 和平均计算容量s可分别计算如下。
s2 = m2u2i2 (4)
s1 = m1u1i1 (5)
s6)其中m1 、 m2分别为一次侧与二次侧绕组的相数。
2.整流元件的计算与选择。
正确选择晶闸管和整流管,能够使晶闸管装置在保证可靠运行的前提下降低成本。选择整流元件主要是合理选择它的额定电压u和额定电流(通态平均电流)it ,它们与整流电路形式、负载性质、整流电压及整流电流平均值、控制角的大小等因素有关。一般按=0计算,且同一装置中的晶闸管和整流管的额定参数算法相同。
整流元件的额定电压u 整流元件的额定电压u与元件实际承受的最大峰值电压有关,即。
u=(2~3)um7)
式中(2~3)为安全系数,要求可靠性高时取较大值。
整流元件的额定电流it 整流元件的额定电流it最大负载电流i有关,即。
it=(1.5~2.0)ki8)
式中k为计算参数,(1.5~2.0)为安全系数。
3.电抗器的计算与选择。
为了提高晶闸管装置对负载供电的性能及运行的安全可靠性,通常需在直流侧串联带有空气隙的铁心电抗器,其主要参数为额定电流in和电感量l
1. 用于限制输出电流脉动的临界电感lm/
lm9)式中 s—为电流脉动系数,取5%~20%;
su—为电压脉动系数;
f—为输出脉动电流的基波频率,单位为hz.
su与f与电路形式有关。
用于保证输出电流连续的临界电感l1/
l110)式中 i—要求的最小负载电流平均值,a;
k1—为计算系数。
直流电动机的漏电感la/
la11)式中 kd为计算系数,对于一般无补偿绕组电动机,kd=8~12;对于快速无补偿绕组电动机,kd=5~6。其余参数均为电机额定值。
折合到整流变压器二次侧的每相漏电感lb/
lb12)式中u%—为变压器的短路比,一般取为5%;
kb—为计算系数。
⑸实际应串入的平波电抗器l/
l=max(lm,l1)-la-2lb13)
式中max表示取其中的最大值。
电枢回路总电感l∑= l+ la+2 lb
4.电阻的计算。
电动机电枢电阻 ra
整流变压器折合到二次侧的每相电阻rb
rb14)式中为变压器的最大效率,一般取为95%。
整流变压器漏抗引起的换向重叠压降所对应的电阻r
对三相零式电路 r=3xb/215)
对三相桥式电路 r=3xb16)
式中xb=2l。
电枢回路总电阻r∑= ra+ rk+ rhx+2rb17)
式中, rk为平波电抗器的电阻,可从电抗器产品手册中查得或实测。
5.时间常数的计算。
电磁时间常数 t1=l∑/ r18)
机电时间常数 tm19)
6. 保护元件的计算与选择。
交流侧阻容过压保护。
1 交流侧过压保护电容(单位为)的计算公式是。
c20)式中 s—整流变压器的平均计算容量,v·a;i0%—变压器励磁电流百分数,对于10~560kv·a的三相变压一般取i0%=4~10。
电容c(单位为)的交流耐压应大于或等于1.5uc,u是阻容两端正常工作时的交流电压有效值。
交流侧过压保护电阻的计算公式是。
r21)式中,u%为变压器的短路比,对于10~1000kv·a的变压器,对应u%=5~10。
电阻功率p可在下式范围内选取。
(2~3)(2f)2k1(cr)cu<pr<(1~2)[(2f)2k1(cr)+ k2]cu (22)
式中: r和c—为上述阻容计算值;
f和u—电源频率(hz)和变压器二次侧相电压(v2~3)和(1~2) —安全系数;
k1— 计算系数,对于单相k1=1;对于三相k1=3;
k2— 计算系数,对于单相k2=200;对于三相半波:阻容△接法k2=450;阻容y接法k2=150; 对于三相桥式:阻容△接法k2=900;阻容y接法k2=300。
当cr<0.2ms时,所选pr值接近于上式之右方;
当cr>5 ms时,所选pr值接近于上式之左方;
不同接法下阻容的实际取值:
交流侧压敏电阻过压保护单相电路用一只压敏电阻;三相电路用三只压敏电阻,可接成y形或△形。
压敏电阻的额定电阻 u1ma
u1ma23)
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