Электропривод горизонтально копировально-фрезерного станка ЛР-93КФ3
2.2 Выбор преобразователей
Широкое распространение в станкостроении получили тиристорные электроприводы. В трехфазной с нулем схеме реверсивного электропривода включение одной группы тиристоров (анодной) вращает двигатель в одну сторону, включение катодной группы - в противоположную. Существуют различные способы управления обеими группами тиристоров - раздельный и согласованный. Последний может быть линейным и нелинейным.
Наиболее широкое распространение получила импульсно-фазовая система управления. В этой системе существует сдвиг управляющих импульсов по фазе относительно напряжения переменного тока, приложенного к аноду и катоду тиристоров. Такие системы состоят из фазосдвигающего устройства, усилителя и формирователя сигналов.
По данным выбранного двигателя Uном=190В, Iном=28А и учитывая требования, предъявляемые к приводу установки, исходя из условия: Uном. пр > Uном. дв и Iном. пр > Iном. дв, выбираем тиристорный преобразователь из серии БУТП типа 0,1.
Выбранный тиристорный преобразователь должен удовлетворять условиям:
Iном. пр* л пр > Iном. дв* л дв где:
л пр - перегрузка преобразователя = 2
л дв - перегрузка двигателя =1,4
Iном. пр -номинальный ток преобразователя = 20А
Iном. дв - номинальный ток двигателя = 28А
20 * 2 > 28 * 1,4
40 > 39,2
Uном. пр > Uном. Дв 380 > 190
Блок унифицированный тиристорный привода подач (БУТП) предназначен для использования в составе реверсивных электроприводов с двигателями постоянного тока, осуществляющих подачу узлов металлорежущих станков.
Разработан по принципу однозонного регулирования скорости. Преобразователь питания цепи якоря двигателя - реверсивный, с раздельным управлением группами тиристоров, собран по мостовой схеме. Допускает работу в длительном, кратковременном, повторно-кратковременном и повторно-кратковременном с частыми пусками и электрическим торможением режимах в соответствии с характеристиками исполнительного двигателя м в соответствии с максимальным и допустимым током преобразователя.
БУТП питается напряжением 220В и 380В с частотой 50Гц. Сохраняет работоспособность при колебания напряжения сети от плюс 10% до минус 15% от номинального значения и частоты питающей сети +2% от номинального значения.
БУТП предназначен для работы в закрытых помещения при следующих условиях:
Высота над уровнем моря не более 1000м;
Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая агрессивных паров и газов в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию;
Относительная влажность воздуха при температуре +5 не более 80%.
Оптронные тиристоры обеспечивают гальваническую развязку между силовой схемой и цепями управления благодаря встроенной оптоэлектронной паре. Применение оптронных тиристоров позволяет упростить конструкцию, снизить размеры и массу преобразователя за счет исключения из цепей управления разделительных трансформаторов или оптоэлектронных приборов.
Выбор тиристора. Исходными данными для выбора тиристора являются данные двигателя 4МТВ-С, Umax=190В, Iн=28А, Nmax=1500об/мин. Определяем мощность электродвигателя, потребляемую от тиристорного преобразователя.
Р1= Umax* Iн=190*28=5,3кВт [5]
Определим ток, потребляемый от преобразователя
Iн. пр. = Iн. я. =28А
Для обеспечения надежной работы тиристоров учитывают перегрузку по току при пуске и торможении.
Id. max=Kпер* Iн. пр. [6]
Где: Kпер =2 - коэффициент перегрузки по току при торможении и пуске электродвигателя.
I2max=2*28=56А
Определим средний за период ток, протекающий через тиристор с учетом перегрузки.
Id. max 56
Iср. в. =----- - = - --------- - =18,66А [7]
3 3
Определим средний за период ток, протекающий через тиристор с учетом коэффициента охлаждения и коэффициента проводимости.
Iср. расч. =Кпр* Кохл* Iср. в [8]
Где: Кпр - коэффициент проводимости - 0,5 при =90о для трехфазной мостовой схемы.
Кохл - коэффициент охлаждения = 2,3
Iср. расч. = 0,5*2*12,66 = 21,46А
Определим напряжение преобразователя при полностью открытых тиристорах.
Udо пр = К1 дол и * Uном дв. [9]
Где: К1 дол и - коэффициент запаса по напряжению = 1,2
Udо пр = 1,2*190 = 228В
Определим максимальное обратное напряжение.
Uоб. мах пр. = К2доп * Uоб мах [10]
Где: К2 доп - коэффициент запаса =1,3
Uоб. мах = v6 * Uф. = v6 * 220 = 538 В
Uоб. мах пр. = 1,3 *538 = 700 В
Производим выбор тиристоров по току и напряжению.
Iср. табл > Iср. расч. Uпр. > Uобр. мах пр.
Выбираем тиристор МТОТО100
Условия выбора соблюдаются
Iср. табл > Iср. расч. Uпр. > Uобр мах пр.
100> 21,46 1200> 700
Его данные:
Максимально допустимый средний ток в открытом состоянии при f =50Гц, в=1800, Тк=700 С =100А
Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии U =1200В
Максимально допустимое постоянное обратное напряжение =0,75В
Критическая скорость нарастания тока в открытом состоянии =70А/мкс
Критическая скорость нарастания напряжения в закрытом состоянии =100В/мкс
Выбор согласующего трансформатора. Определим действующее значение фазного тока во вторичной обмотке трансформатора.
I2ф = v2/3 * Id. max = v2/3 * 56 = 45,72 [11]
Определим значение действующего фазного напряжения во вторичной обмотке трансформатора.
Ud опр
U2ф= - ---------- - [12]
Ксх
Где: Ксх - коэффициент схемы для 3-х фазной мостовой схемы =2,34
228
U2ф= - ----- - = 98,43
2,34
Определим полную мощность вторичной обмотки трансформатора.
S = 3 * U2ф * I2ф = 3 * 98,43 * 45,72 = 13,5кВА [13]
Произведем выбор трансформатора по условиям
Uл. расч < Uл. таб Sтр-ра расч. < Sтр-ра таб
По справочнику [3] выбираем трансформатор типа ТП-3 16 380/105 50Гц УХЛ4
Uл. расч < Uл. таб Sтр-ра расч. < Sтр-ра таб
380=380 13,5 кВА < 16 кВА
Данные трансформатора:
Мощность S =16 кВА