Курсовая с практикой на тему Тиристорный привод со смешанным управлением асинхронным двигателем шахтной подъемной установки

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 5

1. ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ ТИРИСТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА 7

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 9

3 РАСЧЕТ И ВЫБОР ПУСКОВЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ 13

4 ВЫБОР ТИРИСТОРОВ РОТОРНОГО И СТАТОРНОГО КОММУТАТОРОВ ДВИГАТЕЛЯ 17

5 ЗАЩИТА ТИРИСТОРОВ 20

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 21

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 22

Введение:

Транспортировка полезного ископаемого и других грузов из шахты на поверхность и обратно является важной частью технологических процессов строительства шахт и рудников и добычи полезного ископаемого. Шахтные подъемные установки (ШПУ) связывают подземные участки шахт с участками, находящимися на поверхности, они определяют производительность технологического процесса добычи, поскольку объем добычи ограничен объемом ископаемого, который может быть вывезен. При этом технический уровень подъёмных машин, и, в частности, систем управления приводными электрическими двигателями, не всегда соответствует современным требованиям.

По состоянию на 2019 год, большинство ШПУ оснащены электроприводом постоянного тока, построенным по системе «управляемый преобразователь — двигатель постоянного тока» или «генератор — двигатель», синхронным электроприводом, либо асинхронным электроприводом с фазным ротором и роторной станцией (АД ФР). Применение электроприводов на основе АД ФР с роторной станцией обусловлено сохранением в такой схеме перегрузочной способности двигателя на всем диапазоне регулирования скорости. В то же время, такие электроприводы имеют низкий КПД, а регулирование скорости в них осуществляется ступенчатым изменением сопротивления роторной станции, что ведет к возникновению динамических нагрузок в канатах, рывкам и ударам, а также приводит к потерям энергии.

Данных недостатков лишены системы электропривода с частотным управлением асинхронными двигателями. В настоящее время все больше систем электропривода строятся по схеме «преобразователь частоты — асинхронный двигатель». При этом, как правило, приводные двигатели не заменяются, а добавляются частотные преобразователи и модернизируются системы управления. Однако применение частотного управления для уже имеющихся асинхронных двигателей, рассчитанных на неизменную частоту питающего напряжения 50 Гц, сопряжено с такими проблемами как ухудшение характеристик машины на пониженной частоте, перегрев стали, снижение КПД и коэффициента мощности машины. Кроме того, для мощных асинхронных двигателей с напряжением на статоре 6 кВ зачастую невозможно подобрать частотный преобразователь, имеющий удовлетворительные технико-экономические показатели.

Существует два основных варианта решения данной проблемы. Первый — замена имеющихся двигателей на асинхронные короткозамкнутые машины, специально предназначенные для систем частотного управления. Данное решение является дорогостоящим из-за стоимости самих специальных двигателей, частотного преобразователя (или нескольких, работающих параллельно), а также из-за стоимости работ по демонтажу старого двигателя и монтажу нового. Более того, оно требует остановки подъемной машины на период модернизации, что не всегда приемлемо. К тому же, уже имеющиеся двигатели зачастую являются уникальными по своим характеристикам и не всегда могут быть заменены серийными специальными машинами. Также при использовании данного решения встает вопрос об утилизации демонтированного двигателя.

Второй вариант состоит в использовании уже имеющихся двигателей с фазным ротором с модернизацией системы управления электроприводом.

Таким образом, разработка системы управления электроприводом переменного тока ШПУ является актуальной технической задачей.

Целью работы является проектирование по данным варианта 17 регулируемого электропривода ШПУ, отвечающего требованиям современного развития техники на базе широкого применения тиристоров

Заключение:

В ходе проведённых расчётов курсового проекта была рассмотрена и анализирована схема тиристорного привода со смешанным управлением асинхронным двигателем шахтной подъёмной установки.

По исходным данным, предоставленных для расчёта, был выбран асинхронный двигатель типа АКН2–18-43-16, который в наибольшей степени соответствует требуемым характеристикам ШПУ. Для осуществления пуска при высокой плавности регулирования скорости, применяются 2 пусковых сопротивления в цепи ротора.

Для роторного коммутатора были выбраны тиристоры типа Т143-500, для статорного коммутатора — тиристоры типа Т123-250

Для защиты силовых тиристоров были приняты разрядные цепочки из последовательно включенных емкостей и сопротивлений (RC), подключаемых параллельно каждому тиристору.

Данный курсовой проект может быть использован для реконструкции шахтных подъёмных установок на шахтах региона, так как рассмотренная схема управления является перспективной и удобной в эксплуатации.

Фрагмент текста работы:

1. ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СИСТЕМЫ ТИРИСТОРНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Тиристорный коммутатор в цепи статора укомплектован пятью однофазными коммутирующими элементами (КТЭ), каждый из которых состоит из двух встречно-параллельно включенных тиристоров (рисунок 1.1). Схема соединения КТЭ дает возможность осуществления реверса (работают первый, старой, третий или второй, четвертый, пятый КТЭ) и режима динамического торможения электродвигателя, при котором последний подключается к сети переменного тока через двухполупериодный мостовой выпрямитель, составленный тиристорами VS6 и VS10, работающими в прямом и тиристорами VS1 и VS7, работающими в обратном направлениях (рисунок 1.1). Управление ТК статора осуществляется системой фазового управления (СФУ), обеспечивающей регулирование угла открытия тиристоров (симисторов) а и тем самым регулирование напряжения, подводимого к двигателю, в функции сигнала рассогласования заданной и фактической скоростей. Угол, определяется величиной напряжения управления , которое формируется регулятором скорости PC. Фактическая частота вращения измеряется с помощью тахогенератора BR, преобразующего скорость вращения электродвигателя в напряжение постоянного тока . Напряжение задания , пропорциональное заданной скорости, формируется задающим устройством ЗУ в соответствии с проектной диаграммой скорости ШПУ.

Выбор режима работы электропривода подъемной машины ПМ осуществляется блоком формирования команд БФК путем переключений в СФУ соответствующих каналов управления тиристорами. Переход от двигательного режима к тормозному и наоборот происходи автоматически в зависимости от знака сигнала , реверсирование и отключение двигателя от сети производится по команде от системы автоматизации ПМ.

Для увеличения момента двигателя в области малых скоростей и получения желаемых пусковых и тормозных характеристик в цепь ротора включаются добавочные сопротивления, которые шунтируются трехфазным тиристорным короткозамыкателем, состоящим из тиристоров VS11, VS12, VS13, управляемых блоком шунтирования резисторов БШР.

Рисунок 1.1 – Функциональная структура системы тиристорного параметрически регулируемого привода со смешанным управлением асинхронным двигателем.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ 6

1. ОПИСАНИЕ БЛОК СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА 7

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 20

3. РАСЧЕТ И ВЫБОР ПУСКОВЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ 25

4. ВЫБОР ТИРИСТОРОВ РОТОРНОГО И СТАТОРНОГО КОММУТАТОРОВ 27

5. ЗАЩИТА ТИРИСТОРОВ 31

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32

Список использованной литературы 33

Введение:

ВВЕДЕНИЕ

Проектом предусматривается применение для шахтной подъёмной установки (ШПУ) тиристорного параметрически регулируемого привода со смешанным управлением асинхронным двигателем с фазным ротором, при котором регулирование скорости осуществляется путём плавного изменения величины сопротивления цепи статора и ступенчатого изменения величины сопротивления цепи ротора с помощью соответствующих тиристорных коммутаторов. Такой способ в силу простоты реализации и высокой надёжности более рационален, чем обычный реостатный, импульсный, фазо-импульсный способы параметрического регулирования скорости вращения асинхронного двигателя ШПУ.

По своим технико-экономическим показателям рассматриваемая система привода превосходит асинхронно-вентильный каскад (АВК) и асинхронный привод с частотным способом регулирования скорости электродвигателя. Системе АВК присущи такие недостатки, как высокий уровень капиталовложений, более низкая надёжность, значительные эксплуатационные расходы, связанные со значительным количеством ремонтных единиц электросилового оборудования и аппаратуры управления; низкий коэффициент мощности.

К основным недостаткам электропривода с тиристорным преобразователем частоты следует отнести: сложность силовой части и аппаратуры управления; высокий уровень капиталовложений; значительное число ремонтных единиц аппаратуры управления; высокая стоимость приводного двигателя, имеющего специальное исполнение.

Подводя итог всему перечисленному, можно с уверенностью сказать, что схема тиристорного параметрически регулируемого привода со смешанным управлением асинхронным двигателем с фазным ротором является наиболее удачной и перспективной.

Заключение:

1. ОПИСАНИЕ БЛОК СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

В последнее время разработано значительное количество схем включения тиристоров, позволяющих коммутировать статорные цепи асинхронного двигателя и регулировать на нем напряжение. С помощью коммутирующих и регулирующих тиристорных элементов можно осуществить:

• пуск, реверс, торможение асинхронного двигателя, а также ограничение тока, рывка или момента, точную остановку;

• безударное переключение скоростей многоскоростного двигателя;

• фиксированное уменьшение или получение низкой стойкой «ползучей» скорости;

• шагающий или вибрационный режим;

• плавная регулировка скорости, момента и др.

Основные варианты схем одно- и трехфазных ТО показаны на рис. 1.2.33; при управлении асинхронным двигателем они могут включаться между сетью питания и статорными обмотками или в рассечку нулевой точки обмоток статора.

Рассмотрим особенности схем ТО применительно к трехфазным асинхронным двигателям. Схема, показанная на рис. 1.2.33,а наиболее распространена и может быть использована для любой схемы соединения обмоток статора. При синусоидальном токе в нагрузке каждый тиристор работает поочередно в течение 180° и коммутирует соответствующую полволну питающего напряжения. На рис. 1.2.33,б два встречных включенных тиристора заменены симистором.

При использовании схемы рис. 1.2.33, в тиристор VS коммутирует оба полуволна напряжения сети, и поэтому частота импульсов управления должна быть равной двойной частоте питающего напряжения.

Фрагмент текста работы:

1. ОПИСАНИЕ БЛОК СХЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

В последнее время разработано значительное количество схем включения тиристоров, позволяющих коммутировать статорные цепи асинхронного двигателя и регулировать на нем напряжение. С помощью коммутирующих и регулирующих тиристорных элементов можно осуществить:

• пуск, реверс, торможение асинхронного двигателя, а также ограничение тока, рывка или момента, точную остановку;

• безударное переключение скоростей многоскоростного двигателя;

• фиксированное уменьшение или получение низкой стойкой «ползучей» скорости;

• шагающий или вибрационный режим;

• плавная регулировка скорости, момента и др.

Основные варианты схем одно- и трехфазных ТО показаны на рис. 1.2.33; при управлении асинхронным двигателем они могут включаться между сетью питания и статорными обмотками или в рассечку нулевой точки обмоток статора.

Рассмотрим особенности схем ТО применительно к трехфазным асинхронным двигателям. Схема, показанная на рис. 1.2.33,а наиболее распространена и может быть использована для любой схемы соединения обмоток статора. При синусоидальном токе в нагрузке каждый тиристор работает поочередно в течение 180° и коммутирует соответствующую полволну питающего напряжения. На рис. 1.2.33,б два встречных включенных тиристора заменены симистором.

При использовании схемы рис. 1.2.33, в тиристор VS коммутирует оба полуволна напряжения сети, и поэтому частота импульсов управления должна быть равной двойной частоте питающего напряжения.