Фбоу впо нгавт

Кафедра ЭО и А

Курсовая работа

По дисциплине электрические и электронные аппараты

Тема: Расчет электрических аппаратов

для следящего электропривода

Вариант № 10

Выполнил:

Ст. гр. ЭТ-41 «б»

Калинин Б.Е.

Проверил:

Преподаватель

Лесных А.С.

Новосибирск 2013

Содержание

Введение

1. Задание на курсовую работу

1.1. Паспортные данные следящего электропривода

1.2. Функциональная схема следящего электропривода

1.3. Описание работы схемы

2. Выбор элементов силовой части привода

2.1. Выбор силового трансформатора

2.2. Выбор тиристоров

2.3. Выбор автоматического воздушного выключателя

2.4. Выбор элементов нулевой защиты

3. Выбор элементов в схеме управления

3.1. Выбор элементов цепи управления возбуждения

3.1.1. Выбор диода

3.1.2. Выбор мин. Защиты

3.2. Выбор сельсинов

3.3. Выбор фазового детектора

3.4. Выбор трансформатора на фазный детектор

3.5. Выбор трансформатора цепи управления

3.6. Выбор блок питания

4. Электрическая принципиальная схема

Заключение

Литература

Введение

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.

1. Задание на курсовую работу

1.1 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		33,5			1,08	81,4	TN-S	0,66

a. Функциональная схема следящего электропривода

b. 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 θ_вх 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 θ_вх.

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:

E_2н=k₃k_a

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

λ=2,5 –кратность тока нагрузки в режиме стабилизации скорости

(величина перегрузочной способности двигателя по току);

Е – ЭДС двигателя при номинальной скорости, В;

Е=kФ_нω=U_н-I_нR_дв=220-19∙1,073=199,6 В;

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

I_н,U_н – номинальный ток и напряжение двигателя, А и В;

R_дв – сопротивление якорной цепи двигателя, Ом;

ΔP_М%=3 – потери в меди трансформатора;

m_%=10 – возможное снижение напряжения питающей сети;

U_k%=4 – напряжение короткого замыкания трансформатора;

ΔU_в=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

Определив E_2н, находим U_d0, коэффициент трансформации, токи фаз:

U_d0=a∙E_2н=2,34∙161,29=377,4 В;

k=U_1н/E_2н=220/161,29=1,36;

I_2н=b∙I_н=0,817∙33,5=37,36 А;

I_1н=c∙I_н/k=0,817∙33,5/3,19=8,54 А;

Типовая мощность трансформатора:

S_m=q∙E_2н∙I_н, ВА;

S_m=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:

I_ср= (3.1)

где К_а=3 – для трехфазной схемы;

I_н – номинальный ток, А;

λ – КПД;

I_ср=(2,5∙33,5)/3=27,9, А;

Значение среднего тока, приведенного к классификационной схеме определим:

I_п=k_з∙k_cх∙k_охл∙I_ср, (3.2)

где k_з – коэффициент запаса по току;

k_cх – коэффициент, зависящий от схемы выпрямления, угла проводимости и формы тока;

k_охл – коэффициент, учитывающий условия охлаждения;

I_п=1,5∙1,7∙2∙27,9=108,8, А;

Указываемое в паспорте повторяющееся напряжение U_п 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
Повторяющийся имп. обр. ток (Irrm) и повторяющийся имп.ток в закр. сост. (Idrm), мА
Макс. допустимый сред. ток в откр. сост. (Itav), А
при температуре корпуса, С
Макс. допустимый действ. ток в откр. сост., А
Ударный ток в откр. сост., кА
при синус. однополупериодном импульсе тока, мс
Имп. напряжение в откр. сост., В	1,7
Пороговое напряжение, В	1,05
Крит. скорость нарастания тока в откр. сост., А/мкс
Макс. крит. скорость нарастания напряжения в закр. сост., В/мкс
Отпирающее пост. напряжение упр., В	3,5
Отпирающий пост. ток упр., мА
Тепловое сопротивление переход-корпус, С/Вт	0,15
Температура перехода, С	-60…125
Время выключения, мкс
Масса прибора, г
Конструктивное исполнение	штыревой с гибким выводом

2.3 Выбор автоматического воздушного выключателя

Расчет тока короткого замыкания:

(3.4)

I_k=220/(1,73∙0,84)=224 А

, (3.5)

где I_п – ток пусковой, А;

I_ном – ток номинальный, А.

Из формулы (3.5) зная значения I_ном и λ найдем пусковой ток:

I_п=λ∙I_ном (3.6)

I_п=2,5∙33,5=83,75, А;

Ток уставки электромагнитного расцепителя:

I_уст.эм≥(1,5÷1,8)I_п (3.7)

I_уст.эм≥125,6 А

Выбираем автоматический воздушный выключатель из условий, что

U_ном≥U_раб и I_ном≥I_раб

Тип – АК-30-3МГ

I_ном=33,5 А;

U=220 В;

I_уст=(4÷8)I_ном

Проверим выбранный автоматический выключатель, приняв I_уст 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:

1. Среднему току I_ср;

I_ср=I_м/k_a=1,092/2=0,546

2. Току пробоя I_п;

I_п=k_a∙k_сх∙k_з∙I_ср=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., I_п=2 А., I_ср=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			1,3
Сельсин приемник			0,75

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:

U_н=380 В.

IP=30

I_н=6,3 А.

Дата добавления: 2015-07-11