Шагающий экскаватор ЭШ10-70

курсовая работа

2.1 Обзор систем регулируемого электропривода подъема

В настоящее время в мировой практике в электроприводах основных механизмов экскаваторов применяются двигатели постоянного тока и асинхронные двигатели с управляемыми электромашинными и статическими преобразователями.

Реверсивные электроприводы выполняются по системам: генератор-двигатель (Г-Д), тиристорный преобразователь - двигатель (ТП-Д), непосредственный преобразователь частоты - асинхронный двигатель (НПЧ-АД), автономный инвертор тока - асинхронный двигатель (АИТ-АД), автономный инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией - асинхронный двигатель (АИН с ШИМ - АД) (рис.2.1.) [2].

Рисунок 2.1 - Упрощенные электрические схемы силовых цепей применяемых регулируемых электроприводов

Все эти схемы могут быть условно обобщены и представлены как система "управляемый преобразователь - двигатель" (УП-Д).

В электроприводах постоянного тока (рис.2.1, а, б) управление скоростью и моментом по величине и направлению производится регулированием напряжения на якоре двигателя по величине и полярности. Для механизма подъема дополнительно в режимах опускания порожнего ковша и движения под уклон применяется еще и ослабление поля двигателя для получения скоростей выше номинальной.

Регулирование напряжения на якоре двигателя в системе Г-Д производится за счет изменения тока в обмотке возбуждения генератора. Для этой цели служит возбудитель генератора (ВГ) (рис.2.1, а), в качестве которого используются тиристорные (ТВ-Г-Д) преобразователи. В системе ТП-Д (рис.2.1, б) напряжение на якоре двигателя регулируется посредством фазового управления тиристорами. Система Г-Д по принципу работы является реверсивной с двунаправленной передачей энергии и автоматически обеспечивает требуемые четырехквадрантные механические характеристики, а ТП-Д для этой цели выполняется с двумя встречно-направленными комплектами вентилей, один из которых не работает всегда. Преобразование энергии в силовом канале электропривода по системе Г-Д производится электромашинным преобразователем. Сетевой гонный двигатель агрегата - синхронный или асинхронный (СД), вращает генератор постоянного тока (Г). Суммарный КПД электромашинного преобразователя определяется как произведение КПД сетевого двигателя и генератора. Величина его около 0.85-0.9. Особенностью электромашинного генератора является инерционность обмотки возбуждения, постоянная времени 1-5 сек. Форсирование напряжения возбудителя позволяет снизить время переходных процессов напряжения генератора в 3-5 раз.

Преобразование энергии в силовом канале электропривода, выполненного по системе ТП-Д, производится тиристорным преобразователем, который через трансформатор подключен к сети. Суммарный КПД трансформатора и ТП составляет 0.96-0.97. Постоянная времени ТП около 0.01 сек. Из-за фазового способа управления вентилями тиристорный преобразователь потребляет значительную реактивную мощность, уровень которой в некоторых режимах соизмерим с максимальной активной мощностью. Дополнительно при этом в сеть генерируются высшие гармоники (ВГ) тока. Поэтому ТП требует установки перед собой со стороны сети т. н. фильтро-компенсирующего устройства (ФКУ).

В частотно-регулируемых электроприводах (рис.2.1, в, г, д) управление скоростью и моментом по величине и направлению производится регулированием по определенным законам амплитуды и частоты основной гармоники напряжения на статоре асинхронного двигателя.

Система НПЧ-АД (2.1, в) - это практически та же система ТП-Д, только на переменном токе. Вместо двигателя постоянного тока используется асинхронный двигатель с меньшим в5-10 раз моментом инерции, каждая фаза которого получает питание от отдельного ТП. Достоинства и недостатки те же, что и в системе ТП-Д. КПД 0.96-0.97. Постоянная времени преобразователя 0.01 сек. Требует установки ФКУ.

Система АИТ-АД (2.1, г) - это так же наполовину система ТП-Д, так как на входе со стороны сети содержит нереверсивный ТП, осуществляющий как выпрямительный, так и инверторный режимы. Между двигателем и ТП располагается коммутатор на запираемых тиристорах или транзисторах, распределяющий токи по фазам двигателя в соответствии с заданием управляющего сигнала на частоту. Из-за ступенчатой формы токов возможно "пришагивание" двигателя на низких частотах. Для устранения перенапряжений на элементах коммутатора требуется дополнительно подключение со стороны двигателя батареи конденсаторов. КПД из-за двойного преобразования чуть ниже, чем в ТП-Д, а именно: 0.95-0.96. Постоянная времени преобразователя 0.01 сек. Требует установки ФКУ.

В системе АИН (ШИМ) - АД (рис.2.1, д) имеется звено постоянного напряжения, напряжение на котором обеспечивается неуправляемым выпрямителем В1. Трехфазное переменное напряжение на статоре АД формируется автономным инвертором И за счет векторной синусоидальной широтно-импульсной модуляции (ШИМ) напряжения звена постоянного напряжения. Для получения четырехквадрантных механических характеристик в этой системе требуются цепи для рекуперации энергии в сеть, для чего наряду с неуправляемым выпрямителем необходимо наличие инвертора, ведомого сетью В2. Связь выпрямителя и инвертора с сетью также производится через согласующий трансформатор. Суммарный КПД составляет 0.95-0.96. Постоянная времени преобразователя 0.001 сек. Реактивную мощность из сети не потребляет, однако генерирует в сторону сети очень широкий спектр гармоник. Требует установки фильтров (Ф) со стороны сети и в звене постоянного напряжения [3].

Делись добром ;)