Федеральне агентство з освіти Російської Федерації
Російський державний професійно-педагогічний університет
Кафедра електрообладнання і автоматизації промислових підприємств
Курсова робота
Предмет: "Автоматизований електропривод"
Тема: "Автоматизований електропривод механізму переміщення стола поздовжньо-стругального верстата."
Виконав:
Перевірив:
Єкатеринбург
2008
Зміст
\ T "Назва; 1" Введення
Вихідні дані
Завдання до проекту
1. Вибір типу електропривода
1.1 Вибір і перевірка електродвигуна
1.1.1 Розрахунок навантажувальної діаграми механізму
1.1.2 Попередній вибір двигуна
1.1.3 Розрахунок навантажувальної діаграми двигуна
1.2 Перевірка двигуна по нагріванню
2. Вибір основних вузлів силової частини
2.1 вибір тиристорного перетворювача
2.2 Вибір силового трансформатора
2.3 Вибір згладжує реактора
2.4 принципова електрична схема силової частини
3. Математична модель силової частини електропривода
3.1 розрахунок еквівалентних параметрів системи
3.2 Вибір базисних величин системи відносних одиниць
3.3 Розрахунок параметрів силової частини електроприводу у відносних одиницях
3.4 Розрахунок коефіцієнтів передачі датчиків
4. Вибір типу системи управління електроприводом
5. Розрахунок регульованою частини контуру струму якоря
5.1 Розрахунок параметрів математичної моделі контуру струму
5.2 Реалізація датчика ЕРС
5.3 Конструктивний розрахунок датчика ерс і ланки компенсації
6. Конструктивний розрахунок регулятора струму
7. Розрахунок регулюючої частини контуру швидкості
7.1 Розрахунок параметрів математичної моделі контуру швидкості
7.2 Конструктивний розрахунок регулюючої частини контуру швидкості
8. Розрахунок задатчика інтенсивності
8.1 Розрахунок параметрів математичної моделі задатчика інтенсивності
8.2 Конструктивний розрахунок задатчика інтенсивності
9. Література
Малюнок SEQ Малюнок \ * ARABIC 1. Процес обробки на поздовжньо строгальном верстаті
Він повинен бути керованим за швидкістю, оскільки для різних матеріалів (відповідно до технології обробки і властивостями матеріалів) використовуються різні оптимальні або максимально допустимі швидкості стругання; крім того, рух характеризується різними швидкостями на різних інтервалах часу робочого циклу, високою частотою реверсування з великими пускотормознимі моментами. Застосовують двох-і однозонної управління швидкістю.
.
Малюнок SEQ Малюнок \ * ARABIC 2. Кінематична схема механізму
Таблиця SEQ Таблиця \ * ARABIC 1. Вихідні дані
Вимоги до електроприводу:
1. Забезпечення роботи механізму з наступного циклу:
• підхід деталі до різцю зі зниженою швидкістю;
• врізання на зниженій швидкості;
• розгін до робочої швидкості прямого ходу;
• різання на швидкості прямого ходу;
• уповільнення до зниженій швидкості перед виходом різця;
• вихід різця з деталі;
• уповільнення до зупинки;
• розгін у зворотному напрямку до робочої швидкості зворотного ходу;
• повернення столу на холостому ходу зі швидкістю зворотного ходу;
• уповільнення до зупинки (стіл повертається в початкове положення). Знижену швидкість прийняти: Vпон = 0,4 · Vпр
2. Забезпечення рекуперації енергії в гальмівних режимах.
3. Розгони і уповільнення повинні проходити з постійністю прискорення. Забезпечення максимально можливих прискорень в перехідних режимах.
4. Статична помилка за швидкістю при різанні не повинна перевищувати 10%.
5. Обмеження моменту електропривода при механічних перевантаженнях.
Швидкість зворотного ходу столу:
Vпр - швидкість робочого ходу (Vп = 0,4 м / с, див. таб. 1)
Зусилля переміщення столу на холостому ходу:
mс - маса столу (mс = 4000 кг, див таб. 1);
mд - маса деталі (mд = 7000 кг, див таб. 1);
g - прискорення вільного падіння (g = 9,81 м/с2);
μ - коефіцієнт тертя столу про напрямні (μ = 0,06, див таб. 1).
Зусилля переміщення столу при різанні:
Fz - зусилля різання (Fz = 40000 Н, див. таб. 1).
Час різання (приблизно):
Де Lд - довга деталі (Lд = 4,2 м, див. таб. 1);
Час підходу деталі до різцю (приблизно):
Lп - довга підходу деталі до різцю (Lп = 0,2 м, див. таб. 1);
Час прямого ходу після виходу різця з деталі (приблизно):
Lв - шлях після виходу різця з металу (Lв = 0,15 м, див. таб. 1);
Час повернення столу (приблизно):
Vобр - швидкість зворотного ходу.
Час циклу (приблизно):
Розрахункова потужність двигуна:
Кз - коефіцієнт запасу (приймемо Кз = 1,1); ηпN - ККД механічних передач при робочому навантаженні.
Вибираємо двигун Д810 по [2]. Номінальні дані двигуна наводяться у таб. 2.
Таблиця SEQ Таблиця \ * ARABIC 2. Дані обраного двигуна
Двигун даної серії не компенсований, має примусову вентиляцію та ізоляцію класу Н.
Для подальших розрахунків потрібно кілька даних двигуна, які не приведені в довіднику. Виконаємо розрахунок ті даних двигуна.
Опір кола якоря двигуна, приведене до робочої температури:
kт - коефіцієнт збільшення опору при нагріванні до робочої температури (kт = 1,38 для ізоляції класу Н при перерахунку від 20 ˚ С).
Номінальна ЕРС якоря:
Номінальна кутова швидкість:
Конструктивна постійна, помножена на номінальний магнітний потік:
Номінальний момент двигуна:
Момент холостого ходу двигуна:
Індуктивність ланцюга якоря двигуна:
С - коефіцієнт (для некомпенсованого двигуна С = 0,6)
Передаточне число редуктора:
Момент статичного опору при різанні, приведений до валу двигуна:
Момент статичного опору при переміщенні столу на холостому ходу, приведений до валу двигуна:
Знижена швидкість, приведена до валу двигуна:
Швидкість прямого ходу, приведена до валу двигуна:
Швидкість зворотного ходу, приведена до валу двигуна:
Сумарний момент інерції механічної частини приводу:
δ - коефіцієнт, що враховує момент інерції напівмуфт, провідної шестерні і редуктора (δ приймаємо рівним 1,2).
Модуль динамічного моменту двигуна за умовою максимального використання двигуна за перевантажувальної здібності:
k - коефіцієнт, що враховує перерегулювання моменту на уточненої навантажувальної діаграмі (побудованої з урахуванням електромагнітної інерції ланцюга якоря). Приймаються k = 0,95.
Прискорення валу двигуна в перехідних режимах:
Прискорення столу в перехідних режимах:
Розбиваємо навантажувальну діаграму на 12 інтервалів. Спочатку розраховуємо інтервали розгону і уповільнення електроприводу, потім інтервали роботи з постійною швидкістю.
Інтервал 1. Розгін до зниженій швидкості.
Тривалість інтервалу 1:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 1:
Момент двигуна на інтервалі 1:
Інтервал 4. Розгін від зниженій швидкості до швидкості прямого ходу.
Тривалість інтервалу 4:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 4:
Момент двигуна на інтервалі 4:
Інтервал 6. Уповільнення від швидкості прямого ходу до зниженій швидкості.
Тривалість інтервалу 6:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 6:
Момент двигуна на інтервалі 6:
Інтервал 9. Уповільнення від зниженій швидкості до зупинки.
Тривалість інтервалу 9:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 9:
Момент двигуна на інтервалі 9:
Інтервал 10. Розгін до швидкості зворотного ходу.
Тривалість інтервалу 10:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 10:
Момент двигуна на інтервалі 10:
Інтервал 12. Уповільнення від швидкості зворотного ходу до зупинки.
Тривалість інтервалу 12:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 12:
Момент двигуна на інтервалі 12:
Інтервал 2. Підхід деталі до різцю з постійною швидкістю.
Шлях, пройдений столом на інтервалі 2:
Тривалість інтервалу 2:
Момент двигуна на інтервалі 2:
Інтервал 8. Відхід деталі від різця з постійною швидкістю.
Шлях, пройдений столом на інтервалі 8:
Тривалість інтервалу 8:
Момент двигуна на інтервалі 8:
Інтервал 3. Різання на зниженій швидкості
Шлях, пройдений столом на інтервалі 3 (приймається):
Тривалість інтервалу 3:
Момент двигуна на інтервалі 3:
Інтервал 7. Різання на зниженій швидкості
Шлях, пройдений столом на інтервалі 7 (приймається):
Тривалість інтервалу 7:
Момент двигуна на інтервалі 7:
Інтервал 5. Різання на швидкості прямого ходу
Шлях, пройдений столом на інтервалі 5 (приймається):
Тривалість інтервалу 5:
Момент двигуна на інтервалі 5:
Інтервал 11. Повернення зі швидкістю зворотного ходу
Шлях, пройдений столом на інтервалі 11:
Тривалість інтервалу 11:
Момент двигуна на інтервалі 5:
Навантажувальна діаграма і тахограмма двигуна представлені на малюнку 4:
Для перевірки двигуна по нагріванню використовуємо метод еквівалентного моменту. Використовуючи навантажувальну діаграму знаходимо еквівалентний по нагріванню момент за цикл роботи приводу. Для нормального теплового стану двигуна необхідно, щоб еквівалентний момент був не більше номінального моменту двигуна.
Еквівалентний момент за цикл роботи:
Умова
Запас по нагріванню:
Приймаються UdN = 230 В; IdN = 320 А.
Вибираємо стандартний перетворювач комплектного тиристорного електроприводу серії КТЕУ [4]. Вибираємо двухкомплектной реверсивний перетворювач, схема з'єднання комплектів зустрічно-паралельна, управління комплектами роздільне, кожен комплект виконаний за трифазною мостовій схемі.
Номінальна напруга комплектного електропривода одно номінальній напрузі двигуна: Uном = 220 В. Номінальний струм комплектного електропривода вибирається по номінальному струмі перетворювача: Iном = 320 А.
Вибираємо тип комплектного електропривода:
КТЕУ-800/220-13212-УХЛ4.
Номінальний лінійний струм вторинних обмоток (розрахунковий):
Вибираємо трансформатор типу ТСП (або ТСЗП), трифазний, двохобмотувальні, сухий з природним повітряним охолодженням, відкритого виконання [2, таб. 3.1]
Таблиця SEQ Таблиця \ * ARABIC 3. Дані вибраного трансформатора
Розраховуємо параметри трансформатора:
Коефіцієнт трансформації:
Номінальний лінійний струм первинних обмоток:
Активний опір обмоток однієї фази трансформатора:
Активна складова напруги короткого замикання:
Реактивна складова напруги короткого замикання:
Індуктивний опір обмоток однієї фази трансформатора:
Індуктивність фази трансформатора:
Де Ωс - кутова частота мережі
(
ЕРС перетворювача при куті управління α = 0:
Мінімальна сумарна (еквівалентна) індуктивність якірного ланцюга за умовою обмеження пульсацій випрямленого струму:
kU - коефіцієнт пульсацій напруги (для трифазної мостової схеми приймаємо kU = 0,13),
р - пульсность перетворювача (для мостовий трифазної схеми р = 6)
Розрахункова індуктивність згладжує реактора:
Так як розрахункова індуктивність виявилася негативною, що згладжує реактор не потрібно. Власної індуктивності якірного ланцюга достатньо для обмеження пульсацій струму.
Малюнок SEQ Малюнок \ * ARABIC 5. Силова частина однодвігательного електропривода серії КТЕУ, I ном = 320 А.
На рисунку 5 наведена схема силової частини електроприводу з номінальним струмом 320, 500 А. Захисні автоматичні вимикачі QF1, QF2 встановлені послідовно з тиристорами. Для неоперативного відключення електродвигуна від тиристорного перетворювача (ТП) використовується рубильник QS. Силовий трансформатор ТМ приєднується до високовольтної мережі 6 або 10 кВ через шафа високовольтного введення (ШВВ). При напрузі живлення 380 В ТП підключається до мережі через анодні реактори LF і автоматичні вимикачі QF3, QF4.
Rя, - активні опори якірного ланцюга двигуна;
2RT - активні опори двох фаз трансформатора;
Rg - фіктивне опір обумовлене комутацією тиристорів;
LЯ - індуктивність якірного ланцюга двигуна;
2LT - індуктивність двох фаз трансформатора.
Напрями струму і ЕРС відповідають руховому режиму електропривода (див. рис.6.).
Від повної схеми можна перейти до еквівалентної схеми, де всі індуктивності об'єднуються в одну еквівалентну індуктивність LЕ, а всі активні опори в одне еквівалентний опір RЕ.
Визначимо параметри силової частини в абсолютних (тобто фізичних) одиницях
Малюнок 7. Еквівалентна розрахункова схема системи ТП-Д.
Фіктивне активний опір перетворювача обумовлене комутацією тиристорів:
Еквівалентний опір якірного ланцюга:
Еквівалентна індуктивність якірного ланцюга:
Електромагнітна постійна часу якірного ланцюга:
Коефіцієнт передачі перетворювача:
Uy max = 10 В - максимальна напруга управління СІФУ.
Де, y - значення величини в системі відносних одиниць; Y - значення фізичної величини у вихідній системі одиниць; Yб - базисне значення, виражене в тій же системі одиниць, що і величина Y.
Приймаються наступні основні базисні величини силової частини електроприводу: базисне напруга для силової частини:
Базисний струм для силової частини:
Базисна швидкість:
Базисний момент:
Базисний магнітний потік:
Фб = Фn = 3,58
Базисне напруга для системи регулювання (прийнято):
Базисний струм для системи регулювання (прийнято):
Базисне опір для системи регулювання:
- Тиристорний перетворювач (ТП) - пропорційне ланка з коефіцієнтом передачі kП;
- Головна ланцюг (ГЦ) - апериодическое ланку з електромагнітної постійної часу Т3 і коефіцієнтом передачі, рівним
- Механічна частина (МЧ) - інтегруюча ланка з механічною постійної часу Tj;
- Ланки множення на магнітний потік
Вхідні величини моделі являють собою управляє вплив uу (сигнал управління на вході перетворювача) і рівноваги вплив mC (момент статичного опору на валу двигуна).
Змінними моделі є:
- ЕРС перетворювача ed;
- ЕРС якоря двигуна ея;
- Струм якоря двигуна iя;
- Електромагнітний момент двигуна m;
- Кутова швидкість двигуна
Рис.8. Структурна схема об'єкта управління
Далі використовуємо наступні змінні у відносних одиницях (в.о.):
Напруга управління перетворювача в о.е.:
ЕРС перетворювача в о.е.:
ЕРС якоря двигуна в о.е.:
Струм якоря в о.е.:
Момент статичного опору в о.е.:
Швидкість двигуна в о.е.:
Визначимо параметри об'єкта управління у відносних одиницях:
Еквівалентний опір якірного ланцюга в о.е.:
Коефіцієнт передачі перетворювача в о.е.:
Опір кола якоря двигуна:
Магнітний потік двигуна:
де
φ - магнітний потік у о.е. (За однозонної регулювання швидкості φ = 1).
Коефіцієнт передачі датчика струму:
IЯ (max) - максимальний струм якоря по перевантажувальної здатності двигуна. Максимальний струм визначається за формулою
Коефіцієнт передачі датчика напруги:
Кожен електропривод забезпечується системою автоматичного регулювання (САР), призначеної для зміни по заданому закону основний координати електроприводу, регулювання та обмеження проміжних координат. У системі регулювання швидкості основний координатою є швидкість двигуна, а проміжної - струм якоря. У САР основний координатою є положення виконавчого органу механізму, а швидкість і струм - проміжними.
Система регулювання замкнута (зі зворотним зв'язком), тобто задане значення координати порівнюється з фактичним і їх різниця, посилена і перетворена в регуляторі, в кінцевому рахунку впливає на вхід СІФУ тиристорного перетворювача якоря або збудження електродвигуна. Системи побудовані за принципом підлеглого регулювання, відповідно до якого САР розбивається на декілька контурів, один з цих контурів є зовнішнім, на його вході порівнюються завдання і фактичне значення основної координати. Вихід зовнішнього контуру є задає сигналом для проміжного контуру, на вході якого порівнюються вихідний сигнал зовнішнього контуру і фактичне значення проміжної координати, і т.д., а вихід внутрішнього контуру впливає на вхід СІФУ.
Вибір структури системи управління електропривода проводиться з урахуванням вимог технічного завдання на електропривод. Основними вимогами до електроприводу є: підтримка заданої швидкості обертання електроприводу (з урахуванням необхідних діапазону регулювання швидкості, допустимої статичної похибки підтримки швидкості), величина токоограніченія при упорі, прискорення електропривода при пуску.
В якості внутрішнього контуру приймаємо контур регулювання струму якоря. Він застосовується, якщо потрібно забезпечити:
-Обмеження струму якоря допустимим значенням при перевантаженнях електроприводу;
- Пуск чи гальмування електропривода з максимально можливим темпом;
- Додаткову корекцію в зовнішньому контурі регулювання швидкості.
В якості зовнішнього контуру приймаємо контур регулювання швидкості.
Розглянемо функціональну схему системи управління електроприводом (рис 9). Система управління електроприводом представляє собою двоконтурну систему автоматичного регулювання (САР) швидкості. Внутрішнім контуром системи є контур регулювання струму якоря, зовнішнім і головним контуром - контур регулювання швидкості.
Для проектованого електроприводу вибираємо одноразову систему регулювання швидкості. Одноразова САР швидкості в порівнянні з дворазовою не володіє астатизмом по возмущающему впливу (моменту опору), однак для проектованої системи забезпечення такого астатизма не потрібно. Одноразова САР швидкості володіє кращими динамічними властивостями в порівнянні з дворазовою САР. Для контурів регулювання струму якоря і швидкості застосовується налаштування на модульний оптимум. Дану налаштування забезпечують пропорційно-інтегральний регулятор струму (РТ) і пропорційний регулятор швидкості (PC). Плавне прискорення та уповільнення приводу забезпечуються за допомогою задатчика інтенсивності (ЗІ). Для розгону або гальмування приводу задатчик інтенсивності формує лінійно змінюється в часі сигнал завдання на швидкість.
Сигнали зворотних зв'язків надходять у систему регулювання від датчиків струму якоря (ДТ), напруги якоря (ДН) і швидкості (ДС). Датчики складаються з вимірювального елемента і прилади узгодження. Вимірювальним елементом для датчика струму якоря є шунт в ланцюзі якоря Rш, для датчика напруги - дільник напруги Rд, для датчика швидкості - тахогенератор (ТГ). Пристрій узгодження забезпечує необхідний коефіцієнт передачі датчика і гальванічну розв'язку силових ланцюгів від ланцюгів управління. Непрямий датчик ЕРС (ДЕ) обчислює ЕРС якоря за сигналами датчиків струму і напруги. Сигнал ЕРС через ланка компенсації (ЗК) подається на вхід регулятора струму, що потрібно для компенсації негативного впливу ЕРС якоря на процеси в контурі струму.
Рис. 9. Функціональна схема системи керування електроприводом
У реальних САУ з підлеглим регулюванням параметрів величина Тμ лежить в межах 0,004-0,01 с.
Для нашої системи виберемо Тμ = 0,007 с.
Рис.10. Структурна схема контуру регулювання струму якоря.
При синтезі регулятора струму вплив ЕРС якоря не враховується. Передавальна функція регулятора струму знаходиться за умовою настройки контуру на модульний оптимум:
де
Отримуємо передавальну функцію ПІ-регулятора. Параметри регулятора струму знаходяться за наступними формулами:
Тi1 = Tе = 0,04 с;
При виборі даної передавальної функції регулятора струму замкнутий контур струму буде описуватися функцією передачі фільтра Баттерворта II порядку:
Вплив ЕРС якоря призводить до появи статичної помилки по струму, що погіршує якість системи. Для компенсації цього впливу вводиться позитивний зворотний зв'язок по ЕРС якоря. Структурна схема контуру струму з компенсацією ЕРС представлена на рис. 11. При винесенні фільтра з контуру він повинен опинитись в колі завдання на струм (Ф1), в колі зворотного зв'язку по струму (Ф2) і в ланцюзі зворотного зв'язку по ЕРС, де його зручно об'єднати з датчиком ЕРС. Таким чином, датчик ЕРС має невелику інерційність, що є необхідним, тому що безінерційний датчик ЕРС реалізувати неможливо.
Ріс.11.Структурная схема контуру струму з компенсацією ЕРС.
Компенсуючий сигнал Uк подається на вхід регулятора струму, а не безпосередньо в точку дії ЕРС якоря (між ланками ТП і ГЦ). Тому вплив ланок регулятора струму і перетворювача на проходження компенсуючого сигналу необхідно усунути. Це досягається за рахунок включення в ланцюг зворотного зв'язку по ЕРС ланки компенсації. Передавальна функція ланки компенсації визначається за формулою:
У результаті компенсації ЕРС статична помилка по струму усувається.
ЕРС якоря двигуна недоступна для прямого вимірювання. Непрямий датчик ЕРС якоря використовує сигнали струму і напруги якоря. Зв'язок між-ду струмом, напругою і ЕРС якоря випливає з рівняння електричної рівноваги для якірного ланцюга. В області зображень по Лапласа це рівняння має вигляд:
Реалізувати датчик ЕРС в повній відповідності з даними рівнянням неможливо, тому що потрібно ідеальне форсує ланка. Тому внесемо в датчик інерційне ланка з постійною часу Тμ. У результаті рівняння датчика ЕРС приймає вигляд:
У результаті компенсації ЕРС статична помилка по струму усувається.
ЕРС якоря двигуна недоступна для прямого вимірювання. Непрямий датчик ЕРС якоря використовує сигнали струму і напруги якоря. Зв'язок між струмом, напругою і ЕРС якоря випливає з рівняння електричної рівноваги для якірного ланцюга. В області зображень по Лапласа це рівняння має вигляд:
Реалізувати датчик ЕРС в повній відповідності з даними рівнянням неможливо, тому що потрібно ідеальне форсує ланка. Тому внесемо в датчик інерційне ланка з постійною часу Тμ. У результаті рівняння датчика ЕРС приймає вигляд:
Даному рівнянню відповідає структурна схема датчика ЕРС структурна схема датчика ЕРС, показана на ріс12. Також показано ланка компенсації.
Рис. 12. Структурна схема датчика ЕРС і ланки компенсації.
Принципова схема датчика ЕРС і ланки компенсації показана на рис. 13. Фільтр в каналі напруги реалізується на елементах R12, R13, С6. Форсує ланка в каналі струму реалізується на елементах R10, R11, С5. Операційний підсилювач DA3 призначений для підсумовування сигналів в датчику ЕРС, що здійснюється шляхом підсумовування струмів I1 і I2. Ланка компенсації виконано на операційному підсилювачі DA2. Елементи вхідного ланцюга і ланцюга зворотного зв'язку підсилювача DA2 R8, R7, С4 забезпечують реалізацію властивостей реального диференціюючого ланки.
Рис.13. Принципова схема датчика ЕРС і ланки компенсації
На рис. 14. представлена структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, яка відповідає принциповій схемі, показаної на рис, 13. При її складанні було прийнято, що опори R12 і R13 однакові.
Рис.14. Структурна схема датчика ЕРС і ланки компенсації для абсолютних величин
Від структурної схеми для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис.15). На даній схемі показані відносні коефіцієнти датчиків напруги і струму. При переході від абсолютних величин до відносних величин у передавальних функціях вхідних ланцюгів операційних підсилювачів з'являється опір Rбр. У передавальних функціях ланцюгів зворотного зв'язку операційних підсилювачів з'являються зворотні величини 1/Rбр.
Рис.15. Структурна схема датчика ЕРС і ланки компенсації для відносних величин
Зіставляючи структурні схеми, отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі датчика ЕРС і ланки компенсації у відносних одиницях і параметрами елементів принципової схеми. Необхідні коефіцієнти передачі забезпечуються при виконанні умов:
Необхідні значення постійних часу забезпечуються при:
0,5 R12C6 = R10C5 = Tμ,
(R10 + R11) С5 = Tμ,
RбрС4 = TК1,
R8С4 = TК2.
Із записаних співвідношень висловимо і розрахуємо параметри елементів принципової схеми (опору і ємності).
R12 = R13 = QUOTE
= 20000 
0,745 / 2 = 7,45 кОм;
R11 = QUOTE
= 20000 0,396 / 0,067 = 118,21 кОм;
R9 = R7 = Rбр = 20 кОм;
C6 = QUOTE
= 0,007 / (0,5 7450) = 1,88 10-6Ф = 1,88 мкФ;
C5 = QUOTE
= (0,08-0,007) / 118210 = 6,17 10-7Ф = 0,62 мкФ;
R10 = QUOTE
= 0,007 / 6,17 10-7 = 11345,21 Ом = 11,35 кОм;
C4 = QUOTE
= 0,11 / 20000 = 0,0000055 Ф = 5,5 мкФ;
R8 = QUOTE
= 0,04 / 0,0000055 = 7272,73 Ом = 7,27 кОм.
Рис.16. Принципова схема регулятора струму і його вхідних ланцюгів
На рис.17. представлена структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, яка відповідає принциповій схемі, показаної на рис.16. При складанні структурної схеми передбачалося, що опори R2 і R3, а також R4 і R5 однакові. Від структурної схеми для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис.18).
Рис.17. Структурна схема регулятора струму і його вхідних ланцюгів для абсолютних величин
Рис.18. Структурна схема регулятора струму і його вхідних ланцюгів для відносних величин
Зіставляючи структурні схеми (див. рис.11 і 18), отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі регулюючої частини контуру струму в відносних одиницях і параметрами принципової схеми.
Для забезпечення одиничних коефіцієнтів передачі в каналах завдання струму, зворотного зв'язку по струму і компенсації ЕРС повинні виконуватися умови
Необхідні значення постійних часу забезпечуються при виконанні умов:
0,5 R2C2 = 0,5 R4C3 = Tμ
RбрC1 = Ti2
R1C1 = Ti1
Із записаних співвідношень висловимо і розрахуємо параметри елементів принципової схеми (опору і ємності).
Додати в блог або на сайт
Виробництво і технології | Курсова
176.1кб. | скачати
Схожі роботи:
Автоматизований електропривод вантажного ліфта
Автоматизований електропривод багатоканатною підйомної установки
Електропривод вантажного підйомника
Електропривод щебенеочисної машини
Електропривод вентиляційної установки
Електропривод транспортера кормів ВРХ-15
Електропривод фрикційного бездискового преса
Електропривод пневматичного транспортера кормів ТПК-15
Автоматизований аналіз злочинності
Російський державний професійно-педагогічний університет
Кафедра електрообладнання і автоматизації промислових підприємств
Курсова робота
Предмет: "Автоматизований електропривод"
Тема: "Автоматизований електропривод механізму переміщення стола поздовжньо-стругального верстата."
Виконав:
Перевірив:
Єкатеринбург
2008
Зміст
\ T "Назва; 1" Введення
Вихідні дані
Завдання до проекту
1. Вибір типу електропривода
1.1 Вибір і перевірка електродвигуна
1.1.1 Розрахунок навантажувальної діаграми механізму
1.1.2 Попередній вибір двигуна
1.1.3 Розрахунок навантажувальної діаграми двигуна
1.2 Перевірка двигуна по нагріванню
2. Вибір основних вузлів силової частини
2.1 вибір тиристорного перетворювача
2.2 Вибір силового трансформатора
2.3 Вибір згладжує реактора
2.4 принципова електрична схема силової частини
3. Математична модель силової частини електропривода
3.1 розрахунок еквівалентних параметрів системи
3.2 Вибір базисних величин системи відносних одиниць
3.3 Розрахунок параметрів силової частини електроприводу у відносних одиницях
3.4 Розрахунок коефіцієнтів передачі датчиків
4. Вибір типу системи управління електроприводом
5. Розрахунок регульованою частини контуру струму якоря
5.1 Розрахунок параметрів математичної моделі контуру струму
5.2 Реалізація датчика ЕРС
5.3 Конструктивний розрахунок датчика ерс і ланки компенсації
6. Конструктивний розрахунок регулятора струму
7. Розрахунок регулюючої частини контуру швидкості
7.1 Розрахунок параметрів математичної моделі контуру швидкості
7.2 Конструктивний розрахунок регулюючої частини контуру швидкості
8. Розрахунок задатчика інтенсивності
8.1 Розрахунок параметрів математичної моделі задатчика інтенсивності
8.2 Конструктивний розрахунок задатчика інтенсивності
9. Література
Введення
Процес обробки деталі на поздовжньо-стругальні верстаті пояснює рис. 1. Зняття стружки відбувається протягом робочого (прямого) ходу, при зворотному русі різець піднято, а стіл переміщається на підвищеній швидкості. Подача різця проводиться періодично від індивідуального приводу під час холостого ходу столу в прямому напрямку. Оскільки при струганні різець відчуває ударну навантаження, то значення максимальних швидкостей, стругання не перевершують 75-120 м / хв (на відміну від швидкостей точіння і шліфування 2000 м / хв і більше). Під швидкістю стругання (різання) розуміють лінійну швидкість Uпр переміщення закріпленої на столі деталі щодо нерухомого різця на інтервалі робочого ходу столу. При цьому швидкість входу різця в метал і швидкість виходу різця з металу в порівнянні зі швидкістю стругання обмежуються до 40% і менше в залежності від оброблюваного матеріалу, щоб уникнути сколювання кромки. Зазначені обставини обмежують продуктивність і для її підвищення залишається тільки скоротити непродуктивне час руху: зворотний хід здійснюється на підвищеній швидкості Uоб> Uпр, а пускотормозние режими при реверсі приймають припустиме мінімальної тривалості. Хороший ефект у цьому дає двома двигунами привід.Малюнок SEQ Малюнок \ * ARABIC 1. Процес обробки на поздовжньо строгальном верстаті
Він повинен бути керованим за швидкістю, оскільки для різних матеріалів (відповідно до технології обробки і властивостями матеріалів) використовуються різні оптимальні або максимально допустимі швидкості стругання; крім того, рух характеризується різними швидкостями на різних інтервалах часу робочого циклу, високою частотою реверсування з великими пускотормознимі моментами. Застосовують двох-і однозонної управління швидкістю.
.
Вихідні дані
Малюнок SEQ Малюнок \ * ARABIC 2. Кінематична схема механізму Таблиця SEQ Таблиця \ * ARABIC 1. Вихідні дані
| Вихідні дані | Умовні позначення | Значення |
| Зусилля різання | Fz | 40000 Н |
| Швидкість робочого ходу | Vпр | 0,4 м / с |
| Маса столу | mc | 4000 кг |
| Маса деталі | mд | 7000 кг |
| Радіус провідної шестерні | Rш | 0,25 м |
| Довжина деталі | Lд | 4,2 м |
| Ставлення зворотної швидкості до робочої швидкості | Кобр | 2 |
| Ставлення зниженій швидкості до робочої швидкості | Кпон | 0,4 |
| Шлях підходу деталі до різцю | Lп | 0,2 м |
| Шлях після виходу різця з деталі | Lв | 0,15 м |
| Коефіцієнт тертя столу про направляючі | μ | 0,07 |
| ККД механічної передачі при робочому навантаженні | ηпN | 0,95 |
| ККД механічних передач при переміщенні столу на холостому ходу | ηпхх | 0,5 |
Завдання до проекту
Для механізму переміщення стола поздовжньо-стругального верстата вибрати тип електроприводу, виконати вибір електродвигуна та його перевірку по нагріванню і перевантаження, вибрати силовий преосвітній агрегат, силовий трансформатор і реактори, виконати розрахунок елементів системи автоматичного керування електроприводом, виконати комп'ютерне моделювання системи автоматизованого електропривода в типових режимах .Вимоги до електроприводу:
1. Забезпечення роботи механізму з наступного циклу:
• підхід деталі до різцю зі зниженою швидкістю;
• врізання на зниженій швидкості;
• розгін до робочої швидкості прямого ходу;
• різання на швидкості прямого ходу;
• уповільнення до зниженій швидкості перед виходом різця;
• вихід різця з деталі;
• уповільнення до зупинки;
• розгін у зворотному напрямку до робочої швидкості зворотного ходу;
• повернення столу на холостому ходу зі швидкістю зворотного ходу;
• уповільнення до зупинки (стіл повертається в початкове положення). Знижену швидкість прийняти: Vпон = 0,4 · Vпр
2. Забезпечення рекуперації енергії в гальмівних режимах.
3. Розгони і уповільнення повинні проходити з постійністю прискорення. Забезпечення максимально можливих прискорень в перехідних режимах.
4. Статична помилка за швидкістю при різанні не повинна перевищувати 10%.
5. Обмеження моменту електропривода при механічних перевантаженнях.
1. Вибір типу електропривода
Заданим вимогам відповідає регульований електропривод з двигуном постійного струму незалежного збудження і замкнутою по швидкості системою автоматичного регулювання. Як керованого перетворювача вибираємо реверсивний тиристорний перетворювач. Такий електропривод забезпечує високі показники якості регулювання швидкості, високу точність і швидкодію надійність, простоту в налагодженні і експлуатації. Регулювання швидкості приймається однозонних (управління зміною напруги якоря двигуна при постійному потоці порушення). Система управління електроприводом реалізується на аналоговій елементній базі.1.1 Вибір і перевірка електродвигуна
1.1.1 Розрахунок навантажувальної діаграми механізму
Для попереднього вибору двигуна побудуємо навантажувальну діаграму механізму (графік статичних навантажень механізму) Розрахунок часу ділянок циклу на етапі попереднього вибору двигуна виконуємо приблизно, тому що поки не можна визначити час розгонів і уповільнень (сумарний момент інерції приводу до вибору двигуна невідомий).Швидкість зворотного ходу столу:
Vпр - швидкість робочого ходу (Vп = 0,4 м / с, див. таб. 1)
Зусилля переміщення столу на холостому ходу:
mс - маса столу (mс = 4000 кг, див таб. 1);
mд - маса деталі (mд = 7000 кг, див таб. 1);
g - прискорення вільного падіння (g = 9,81 м/с2);
μ - коефіцієнт тертя столу про напрямні (μ = 0,06, див таб. 1).
Зусилля переміщення столу при різанні:
Fz - зусилля різання (Fz = 40000 Н, див. таб. 1).
Час різання (приблизно):
Де Lд - довга деталі (Lд = 4,2 м, див. таб. 1);
Час підходу деталі до різцю (приблизно):
Lп - довга підходу деталі до різцю (Lп = 0,2 м, див. таб. 1);
Час прямого ходу після виходу різця з деталі (приблизно):
Lв - шлях після виходу різця з металу (Lв = 0,15 м, див. таб. 1);
Час повернення столу (приблизно):
Vобр - швидкість зворотного ходу.
Час циклу (приблизно):
1.1.2 Попередній вибір двигуна
При розрахунку потужності двигуна вважаємо, що номінальної швидкості двигуна відповідає швидкість зворотного ходу столу (найбільша швидкість механізму), тому що прийнято однозонної регулювання швидкості, здійснюване вниз від номінальної швидкості. Орієнтуємося на вибір двигуна серії Д, розрахованого на номінальний режим роботи S1 і має примусову вентиляцію. Еквівалентна статичне зусилля за цикл:Розрахункова потужність двигуна:
Кз - коефіцієнт запасу (приймемо Кз = 1,1); ηпN - ККД механічних передач при робочому навантаженні.
Вибираємо двигун Д810 по [2]. Номінальні дані двигуна наводяться у таб. 2.
Таблиця SEQ Таблиця \ * ARABIC 2. Дані обраного двигуна
| Параметр | Позначення | Значення |
| Потужність номінальна | PN | 55000 Вт |
| Номінальна напруга якоря | UяN | 220 В |
| Номінальний струм якоря | IяN | 282 А |
| Номінальна частота обертання | ηN | 550 об / хв |
| Максимальний момент | Мmax | 2550 Нм |
| Опір обмотки якоря | Rя0 | 0,0234 Ом |
| Опір обмотки додаткових полюсів | Rдп | 0,0122 Ом |
| Момент інерції якоря двигуна | Jд | 3,65 кг · м2 |
| Число пар полюсів | рп | 2 |
| Допустима величина діючого значення змінної складової струму якоря віднесена до номінального струму (коефіцієнт пульсацій) | kI (додатково) | 0,15 |
Для подальших розрахунків потрібно кілька даних двигуна, які не приведені в довіднику. Виконаємо розрахунок ті даних двигуна.
Опір кола якоря двигуна, приведене до робочої температури:
kт - коефіцієнт збільшення опору при нагріванні до робочої температури (kт = 1,38 для ізоляції класу Н при перерахунку від 20 ˚ С).
Номінальна ЕРС якоря:
Номінальна кутова швидкість:
Конструктивна постійна, помножена на номінальний магнітний потік:
Номінальний момент двигуна:
Момент холостого ходу двигуна:
Індуктивність ланцюга якоря двигуна:
С - коефіцієнт (для некомпенсованого двигуна С = 0,6)
1.1.3 Розрахунок навантажувальної діаграми двигуна
Для перевірки обраного двигуна по нагріванню виконаємо побудова спрощеної навантажувальної діаграми двигуна (без урахування електромагнітних перехідних процесів). Для побудови навантажувальної діаграми зробимо розрахунок передавального числа редуктора, приведення моментів статичного опору і робочих швидкостей до валу двигуна, приймемо динамічний момент і прискорення електроприводу з урахуванням перевантажувальної здатності двигуна.Передаточне число редуктора:
Момент статичного опору при різанні, приведений до валу двигуна:
Момент статичного опору при переміщенні столу на холостому ходу, приведений до валу двигуна:
Знижена швидкість, приведена до валу двигуна:
Швидкість прямого ходу, приведена до валу двигуна:
Швидкість зворотного ходу, приведена до валу двигуна:
Сумарний момент інерції механічної частини приводу:
δ - коефіцієнт, що враховує момент інерції напівмуфт, провідної шестерні і редуктора (δ приймаємо рівним 1,2).
Модуль динамічного моменту двигуна за умовою максимального використання двигуна за перевантажувальної здібності:
k - коефіцієнт, що враховує перерегулювання моменту на уточненої навантажувальної діаграмі (побудованої з урахуванням електромагнітної інерції ланцюга якоря). Приймаються k = 0,95.
Прискорення валу двигуна в перехідних режимах:
Прискорення столу в перехідних режимах:
Розбиваємо навантажувальну діаграму на 12 інтервалів. Спочатку розраховуємо інтервали розгону і уповільнення електроприводу, потім інтервали роботи з постійною швидкістю.
Інтервал 1. Розгін до зниженій швидкості.
Тривалість інтервалу 1:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 1:
Момент двигуна на інтервалі 1:
Інтервал 4. Розгін від зниженій швидкості до швидкості прямого ходу.
Тривалість інтервалу 4:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 4:
Момент двигуна на інтервалі 4:
Інтервал 6. Уповільнення від швидкості прямого ходу до зниженій швидкості.
Тривалість інтервалу 6:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 6:
Момент двигуна на інтервалі 6:
Інтервал 9. Уповільнення від зниженій швидкості до зупинки.
Тривалість інтервалу 9:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 9:
Момент двигуна на інтервалі 9:
Інтервал 10. Розгін до швидкості зворотного ходу.
Тривалість інтервалу 10:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 10:
Момент двигуна на інтервалі 10:
Інтервал 12. Уповільнення від швидкості зворотного ходу до зупинки.
Тривалість інтервалу 12:
Шлях, пройдений столом на інтервалі 12:
Момент двигуна на інтервалі 12:
Інтервал 2. Підхід деталі до різцю з постійною швидкістю.
Шлях, пройдений столом на інтервалі 2:
Тривалість інтервалу 2:
Момент двигуна на інтервалі 2:
Інтервал 8. Відхід деталі від різця з постійною швидкістю.
Шлях, пройдений столом на інтервалі 8:
Тривалість інтервалу 8:
Момент двигуна на інтервалі 8:
Інтервал 3. Різання на зниженій швидкості
Шлях, пройдений столом на інтервалі 3 (приймається):
Тривалість інтервалу 3:
Момент двигуна на інтервалі 3:
Інтервал 7. Різання на зниженій швидкості
Шлях, пройдений столом на інтервалі 7 (приймається):
Тривалість інтервалу 7:
Момент двигуна на інтервалі 7:
Інтервал 5. Різання на швидкості прямого ходу
Шлях, пройдений столом на інтервалі 5 (приймається):
Тривалість інтервалу 5:
Момент двигуна на інтервалі 5:
Інтервал 11. Повернення зі швидкістю зворотного ходу
Шлях, пройдений столом на інтервалі 11:
Тривалість інтервалу 11:
Момент двигуна на інтервалі 5:
|
Ω
М
t
t
Ω пон
Ω пон
Ω пон
-Ω обр
М 1
М 2
М 4
М 5
М 6
М 7
М 8
М 9
М 10
М 11
t 1
t 2
t 3
t 4
t 5
М 3
М 12
t 6
t 7
t 8
t 10
t 11
t 9
t 12
Тахограмма
Навантажувальна діаграма
1.2 Перевірка двигуна по нагріванню
Для перевірки двигуна по нагріванню використовуємо метод еквівалентного моменту. Використовуючи навантажувальну діаграму знаходимо еквівалентний по нагріванню момент за цикл роботи приводу. Для нормального теплового стану двигуна необхідно, щоб еквівалентний момент був не більше номінального моменту двигуна. Ω |
М |
t |
t |
Ω пон |
Ω пон |
Ω пон |
-Ω обр |
М 1 |
М 2 |
М 4 |
М 5 |
М 6 |
М 7 |
М 8 |
М 9 |
М 10 |
М 11 |
t 1 |
t 2 |
t 3 |
t 4 |
t 5 |
М 3 |
М 12 |
t 6 |
t 7 |
t 8 |
t 10 |
t 11 |
t 9 |
t 12 |
Тахограмма |
Навантажувальна діаграма |
Еквівалентний момент за цикл роботи:
Умова
Запас по нагріванню:
2. Вибір основних вузлів силової частини
2.1 вибір тиристорного перетворювача
Номінальна випрямлена напруга та номінальний випрямлений струм перетворювача приймаємо з ряду стандартних значень за ГОСТ 6827-76 (найближче більше в порівнянні з номінальною напругою і струмом двигуна) [3].Приймаються UdN = 230 В; IdN = 320 А.
Вибираємо стандартний перетворювач комплектного тиристорного електроприводу серії КТЕУ [4]. Вибираємо двухкомплектной реверсивний перетворювач, схема з'єднання комплектів зустрічно-паралельна, управління комплектами роздільне, кожен комплект виконаний за трифазною мостовій схемі.
Номінальна напруга комплектного електропривода одно номінальній напрузі двигуна: Uном = 220 В. Номінальний струм комплектного електропривода вибирається по номінальному струмі перетворювача: Iном = 320 А.
Вибираємо тип комплектного електропривода:
КТЕУ-800/220-13212-УХЛ4.
2.2 Вибір силового трансформатора
Силовий трансформатор призначений для узгодження напруги мережі (Uс = 380 В) з номінальною напругою перетворювача.Номінальний лінійний струм вторинних обмоток (розрахунковий):
Вибираємо трансформатор типу ТСП (або ТСЗП), трифазний, двохобмотувальні, сухий з природним повітряним охолодженням, відкритого виконання [2, таб. 3.1]
Таблиця SEQ Таблиця \ * ARABIC 3. Дані вибраного трансформатора
| Параметр | Значення |
| Тип трансформатора | ТСЗП-100 / 0,7-УХЛ4 |
| Спосіб з'єднання первинної і вторинної обмоток | Зірка - трикутник |
| Номінальна потужність | SТ = 93000 кВА |
| Номінальна лінійна напруга первинних обмоток | U1N = 380 В |
| Номінальна лінійна напруга вторинних обмоток | U2N = 205 В |
| Номінальний лінійний струм вторинних обмоток | I2N = 262 В |
| Втрати КЗ | РК = 2300 Вт |
| Щодо напруга короткого замикання | uK = 5,8% |
Коефіцієнт трансформації:
Номінальний лінійний струм первинних обмоток:
Активний опір обмоток однієї фази трансформатора:
Активна складова напруги короткого замикання:
Реактивна складова напруги короткого замикання:
Індуктивний опір обмоток однієї фази трансформатора:
Індуктивність фази трансформатора:
Де Ωс - кутова частота мережі
(
2.3 Вибір згладжує реактора
Сглаживающий редактор включається в ланцюг випрямленого струму з метою зменшення його змінної складової. Пульсації випрямленої струму повинні бути обмежені на рівні допустимого значення для обраного двигуна.ЕРС перетворювача при куті управління α = 0:
Мінімальна сумарна (еквівалентна) індуктивність якірного ланцюга за умовою обмеження пульсацій випрямленого струму:
kU - коефіцієнт пульсацій напруги (для трифазної мостової схеми приймаємо kU = 0,13),
р - пульсность перетворювача (для мостовий трифазної схеми р = 6)
Розрахункова індуктивність згладжує реактора:
Так як розрахункова індуктивність виявилася негативною, що згладжує реактор не потрібно. Власної індуктивності якірного ланцюга достатньо для обмеження пульсацій струму.
2.4 принципова електрична схема силової частини
Принципова схема вибирається за [4]. Для номінального струму Iном = 320 А вибираємо схему, наведену на рис. 1.3 [4]:Малюнок SEQ Малюнок \ * ARABIC 5. Силова частина однодвігательного електропривода серії КТЕУ, I ном = 320 А.
На рисунку 5 наведена схема силової частини електроприводу з номінальним струмом 320, 500 А. Захисні автоматичні вимикачі QF1, QF2 встановлені послідовно з тиристорами. Для неоперативного відключення електродвигуна від тиристорного перетворювача (ТП) використовується рубильник QS. Силовий трансформатор ТМ приєднується до високовольтної мережі 6 або 10 кВ через шафа високовольтного введення (ШВВ). При напрузі живлення 380 В ТП підключається до мережі через анодні реактори LF і автоматичні вимикачі QF3, QF4.
3. Математична модель силової частини електропривода
3.1 розрахунок еквівалентних параметрів системи
Головну ланцюг системи «тиристорний перетворювач - двигун" можна представити у вигляді схеми заміщення (рис.6.). У головного ланцюга діють ЕРС перетворювача Ed і ЕРС якоря двигуна ПМ. На схемі заміщення показані:Rя, - активні опори якірного ланцюга двигуна;
2RT - активні опори двох фаз трансформатора;
Rg - фіктивне опір обумовлене комутацією тиристорів;
LЯ - індуктивність якірного ланцюга двигуна;
2LT - індуктивність двох фаз трансформатора.
U у |
2R Т |
2L Т |
R γ |
R Я |
E d |
I Я |
E Я |
L я |
Напрями струму і ЕРС відповідають руховому режиму електропривода (див. рис.6.).
Від повної схеми можна перейти до еквівалентної схеми, де всі індуктивності об'єднуються в одну еквівалентну індуктивність LЕ, а всі активні опори в одне еквівалентний опір RЕ.
E Я |
I Я |
L Е |
U у |
E d |
R Е |
Визначимо параметри силової частини в абсолютних (тобто фізичних) одиницях
Малюнок 7. Еквівалентна розрахункова схема системи ТП-Д.
Фіктивне активний опір перетворювача обумовлене комутацією тиристорів:
Еквівалентний опір якірного ланцюга:
Еквівалентна індуктивність якірного ланцюга:
Електромагнітна постійна часу якірного ланцюга:
Коефіцієнт передачі перетворювача:
Uy max = 10 В - максимальна напруга управління СІФУ.
3.2 Вибір базисних величин системи відносних одиниць
При розгляді моделі силової частини електроприводу як об'єкта управління параметри та змінні електроприводу зручно перевести в систему відносних одиниць. Перехід до відносних одиницях здійснюється за формулою:Де, y - значення величини в системі відносних одиниць; Y - значення фізичної величини у вихідній системі одиниць; Yб - базисне значення, виражене в тій же системі одиниць, що і величина Y.
Приймаються наступні основні базисні величини силової частини електроприводу: базисне напруга для силової частини:
Базисний струм для силової частини:
Базисна швидкість:
Базисний момент:
Базисний магнітний потік:
Фб = Фn = 3,58
Базисне напруга для системи регулювання (прийнято):
Базисний струм для системи регулювання (прийнято):
Базисне опір для системи регулювання:
3.3 Розрахунок параметрів силової частини електроприводу у відносних одиницях
На рис. 8. показана структурна схема моделі силової частини електроприводу як об'єкта управління. Змінні моделі виражені у відносних одиницях. У модель входять такі ланки:- Тиристорний перетворювач (ТП) - пропорційне ланка з коефіцієнтом передачі kП;
- Головна ланцюг (ГЦ) - апериодическое ланку з електромагнітної постійної часу Т3 і коефіцієнтом передачі, рівним
- Механічна частина (МЧ) - інтегруюча ланка з механічною постійної часу Tj;
- Ланки множення на магнітний потік
Вхідні величини моделі являють собою управляє вплив uу (сигнал управління на вході перетворювача) і рівноваги вплив mC (момент статичного опору на валу двигуна).
Змінними моделі є:
- ЕРС перетворювача ed;
- ЕРС якоря двигуна ея;
- Струм якоря двигуна iя;
- Електромагнітний момент двигуна m;
- Кутова швидкість двигуна
u у |
e п |
m |
ω |
e я |
- |
i я |
m з |
- |
ТП |
ЯЦ |
МЧ |
Рис.8. Структурна схема об'єкта управління
Далі використовуємо наступні змінні у відносних одиницях (в.о.):
Напруга управління перетворювача в о.е.:
ЕРС перетворювача в о.е.:
ЕРС якоря двигуна в о.е.:
Струм якоря в о.е.:
Момент статичного опору в о.е.:
Швидкість двигуна в о.е.:
Визначимо параметри об'єкта управління у відносних одиницях:
Еквівалентний опір якірного ланцюга в о.е.:
Коефіцієнт передачі перетворювача в о.е.:
Опір кола якоря двигуна:
Магнітний потік двигуна:
де
φ - магнітний потік у о.е. (За однозонної регулювання швидкості φ = 1).
3.4 Розрахунок коефіцієнтів передачі датчиків
Розрахуємо коефіцієнти передачі датчиків в абсолютних одиницях так, щоб при максимальному значенні величини, вимірюваної датчиком, напруга на виході датчика було одно базисного напрузі регулюючої частини.Коефіцієнт передачі датчика струму:
IЯ (max) - максимальний струм якоря по перевантажувальної здатності двигуна. Максимальний струм визначається за формулою
Коефіцієнт передачі датчика напруги:
4. Вибір типу системи управління електроприводом
У курсовому проекті проектується аналогова система управління електроприводом. Система управління будується за принципом підлеглого регулювання координат.Кожен електропривод забезпечується системою автоматичного регулювання (САР), призначеної для зміни по заданому закону основний координати електроприводу, регулювання та обмеження проміжних координат. У системі регулювання швидкості основний координатою є швидкість двигуна, а проміжної - струм якоря. У САР основний координатою є положення виконавчого органу механізму, а швидкість і струм - проміжними.
Система регулювання замкнута (зі зворотним зв'язком), тобто задане значення координати порівнюється з фактичним і їх різниця, посилена і перетворена в регуляторі, в кінцевому рахунку впливає на вхід СІФУ тиристорного перетворювача якоря або збудження електродвигуна. Системи побудовані за принципом підлеглого регулювання, відповідно до якого САР розбивається на декілька контурів, один з цих контурів є зовнішнім, на його вході порівнюються завдання і фактичне значення основної координати. Вихід зовнішнього контуру є задає сигналом для проміжного контуру, на вході якого порівнюються вихідний сигнал зовнішнього контуру і фактичне значення проміжної координати, і т.д., а вихід внутрішнього контуру впливає на вхід СІФУ.
Вибір структури системи управління електропривода проводиться з урахуванням вимог технічного завдання на електропривод. Основними вимогами до електроприводу є: підтримка заданої швидкості обертання електроприводу (з урахуванням необхідних діапазону регулювання швидкості, допустимої статичної похибки підтримки швидкості), величина токоограніченія при упорі, прискорення електропривода при пуску.
В якості внутрішнього контуру приймаємо контур регулювання струму якоря. Він застосовується, якщо потрібно забезпечити:
-Обмеження струму якоря допустимим значенням при перевантаженнях електроприводу;
- Пуск чи гальмування електропривода з максимально можливим темпом;
- Додаткову корекцію в зовнішньому контурі регулювання швидкості.
В якості зовнішнього контуру приймаємо контур регулювання швидкості.
Розглянемо функціональну схему системи управління електроприводом (рис 9). Система управління електроприводом представляє собою двоконтурну систему автоматичного регулювання (САР) швидкості. Внутрішнім контуром системи є контур регулювання струму якоря, зовнішнім і головним контуром - контур регулювання швидкості.
Для проектованого електроприводу вибираємо одноразову систему регулювання швидкості. Одноразова САР швидкості в порівнянні з дворазовою не володіє астатизмом по возмущающему впливу (моменту опору), однак для проектованої системи забезпечення такого астатизма не потрібно. Одноразова САР швидкості володіє кращими динамічними властивостями в порівнянні з дворазовою САР. Для контурів регулювання струму якоря і швидкості застосовується налаштування на модульний оптимум. Дану налаштування забезпечують пропорційно-інтегральний регулятор струму (РТ) і пропорційний регулятор швидкості (PC). Плавне прискорення та уповільнення приводу забезпечуються за допомогою задатчика інтенсивності (ЗІ). Для розгону або гальмування приводу задатчик інтенсивності формує лінійно змінюється в часі сигнал завдання на швидкість.
Сигнали зворотних зв'язків надходять у систему регулювання від датчиків струму якоря (ДТ), напруги якоря (ДН) і швидкості (ДС). Датчики складаються з вимірювального елемента і прилади узгодження. Вимірювальним елементом для датчика струму якоря є шунт в ланцюзі якоря Rш, для датчика напруги - дільник напруги Rд, для датчика швидкості - тахогенератор (ТГ). Пристрій узгодження забезпечує необхідний коефіцієнт передачі датчика і гальванічну розв'язку силових ланцюгів від ланцюгів управління. Непрямий датчик ЕРС (ДЕ) обчислює ЕРС якоря за сигналами датчиків струму і напруги. Сигнал ЕРС через ланка компенсації (ЗК) подається на вхід регулятора струму, що потрібно для компенсації негативного впливу ЕРС якоря на процеси в контурі струму.
Рис. 9. Функціональна схема системи керування електроприводом
5. Розрахунок регульованою частини контуру струму якоря
5.1 Розрахунок параметрів математичної моделі контуру струму
Розглянемо структуру і виконаємо розрахунок параметрів моделі контуру струму, використовуючи систему відносних одиниць. Структурна схема контуру струму представлена на рис.10. У контурі струму знаходяться ланки регулятора струму (РТ), фільтра (Ф), тиристорного перетворювача (ТП) і головного ланцюга (ГЦ). На структурній схемі фільтр показаний всередині контуру, що еквівалентно наявності фільтра в ланцюзі завдання та зворотного зв'язку (див. рис.9). Зворотній зв'язок по струму при розгляді відносних величин приймається одиничною. На процеси в контурі струму впливає ЕРС якоря двигуна, яку можна вважати возмущающим впливом. При відсутності ЕРС якоря (якір нерухомий) в контурі струму можна розглядати одну ланку об'єкта управління з передавальної функцією:У реальних САУ з підлеглим регулюванням параметрів величина Тμ лежить в межах 0,004-0,01 с.
i я |
i я * |
u у |
e я |
e p |
Ф |
ЯЦ |
ТП |
РТ |
i я |
ДП |
Для нашої системи виберемо Тμ = 0,007 с.
Рис.10. Структурна схема контуру регулювання струму якоря.
При синтезі регулятора струму вплив ЕРС якоря не враховується. Передавальна функція регулятора струму знаходиться за умовою настройки контуру на модульний оптимум:
де
Отримуємо передавальну функцію ПІ-регулятора. Параметри регулятора струму знаходяться за наступними формулами:
Тi1 = Tе = 0,04 с;
При виборі даної передавальної функції регулятора струму замкнутий контур струму буде описуватися функцією передачі фільтра Баттерворта II порядку:
Вплив ЕРС якоря призводить до появи статичної помилки по струму, що погіршує якість системи. Для компенсації цього впливу вводиться позитивний зворотний зв'язок по ЕРС якоря. Структурна схема контуру струму з компенсацією ЕРС представлена на рис. 11. При винесенні фільтра з контуру він повинен опинитись в колі завдання на струм (Ф1), в колі зворотного зв'язку по струму (Ф2) і в ланцюзі зворотного зв'язку по ЕРС, де його зручно об'єднати з датчиком ЕРС. Таким чином, датчик ЕРС має невелику інерційність, що є необхідним, тому що безінерційний датчик ЕРС реалізувати неможливо.
Ріс.11.Структурная схема контуру струму з компенсацією ЕРС.
Компенсуючий сигнал Uк подається на вхід регулятора струму, а не безпосередньо в точку дії ЕРС якоря (між ланками ТП і ГЦ). Тому вплив ланок регулятора струму і перетворювача на проходження компенсуючого сигналу необхідно усунути. Це досягається за рахунок включення в ланцюг зворотного зв'язку по ЕРС ланки компенсації. Передавальна функція ланки компенсації визначається за формулою:
У результаті компенсації ЕРС статична помилка по струму усувається.
ЕРС якоря двигуна недоступна для прямого вимірювання. Непрямий датчик ЕРС якоря використовує сигнали струму і напруги якоря. Зв'язок між-ду струмом, напругою і ЕРС якоря випливає з рівняння електричної рівноваги для якірного ланцюга. В області зображень по Лапласа це рівняння має вигляд:
Реалізувати датчик ЕРС в повній відповідності з даними рівнянням неможливо, тому що потрібно ідеальне форсує ланка. Тому внесемо в датчик інерційне ланка з постійною часу Тμ. У результаті рівняння датчика ЕРС приймає вигляд:
5.2 Реалізація датчика ЕРС
ЕРС якоря двигуна, на відміну від струму якоря і швидкості, недоступна для прямого вимірювання. Датчик непрямого вимірювання ЕРС якоря використовує сигнали датчика струму якоря і датчика напруги на якорі двигуна. Зв'язок між струмом якоря, напругою якоря і ЕРС якоря встановлює рівняння електричного стану рівноваги в якірного ланцюга. У операторному вигляді воно має вигляд:У результаті компенсації ЕРС статична помилка по струму усувається.
ЕРС якоря двигуна недоступна для прямого вимірювання. Непрямий датчик ЕРС якоря використовує сигнали струму і напруги якоря. Зв'язок між струмом, напругою і ЕРС якоря випливає з рівняння електричної рівноваги для якірного ланцюга. В області зображень по Лапласа це рівняння має вигляд:
Реалізувати датчик ЕРС в повній відповідності з даними рівнянням неможливо, тому що потрібно ідеальне форсує ланка. Тому внесемо в датчик інерційне ланка з постійною часу Тμ. У результаті рівняння датчика ЕРС приймає вигляд:
Даному рівнянню відповідає структурна схема датчика ЕРС структурна схема датчика ЕРС, показана на ріс12. Також показано ланка компенсації.
Рис. 12. Структурна схема датчика ЕРС і ланки компенсації.
5.3 Конструктивний розрахунок датчика ерс і ланки компенсації
В аналогових системах автоматичного управління електроприводами реалізація регуляторів і інших перетворювачів сигналів здійснюється на базі операційних підсилювачів.Принципова схема датчика ЕРС і ланки компенсації показана на рис. 13. Фільтр в каналі напруги реалізується на елементах R12, R13, С6. Форсує ланка в каналі струму реалізується на елементах R10, R11, С5. Операційний підсилювач DA3 призначений для підсумовування сигналів в датчику ЕРС, що здійснюється шляхом підсумовування струмів I1 і I2. Ланка компенсації виконано на операційному підсилювачі DA2. Елементи вхідного ланцюга і ланцюга зворотного зв'язку підсилювача DA2 R8, R7, С4 забезпечують реалізацію властивостей реального диференціюючого ланки.
Рис.13. Принципова схема датчика ЕРС і ланки компенсації
На рис. 14. представлена структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, яка відповідає принциповій схемі, показаної на рис, 13. При її складанні було прийнято, що опори R12 і R13 однакові.
Рис.14. Структурна схема датчика ЕРС і ланки компенсації для абсолютних величин
Від структурної схеми для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис.15). На даній схемі показані відносні коефіцієнти датчиків напруги і струму. При переході від абсолютних величин до відносних величин у передавальних функціях вхідних ланцюгів операційних підсилювачів з'являється опір Rбр. У передавальних функціях ланцюгів зворотного зв'язку операційних підсилювачів з'являються зворотні величини 1/Rбр.
Рис.15. Структурна схема датчика ЕРС і ланки компенсації для відносних величин
Зіставляючи структурні схеми, отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі датчика ЕРС і ланки компенсації у відносних одиницях і параметрами елементів принципової схеми. Необхідні коефіцієнти передачі забезпечуються при виконанні умов:
Необхідні значення постійних часу забезпечуються при:
0,5 R12C6 = R10C5 = Tμ,
(R10 + R11) С5 = Tμ,
RбрС4 = TК1,
R8С4 = TК2.
Із записаних співвідношень висловимо і розрахуємо параметри елементів принципової схеми (опору і ємності).
R12 = R13 = QUOTE
R11 = QUOTE
R9 = R7 = Rбр = 20 кОм;
C6 = QUOTE
C5 = QUOTE
R10 = QUOTE
C4 = QUOTE
R8 = QUOTE
6. Конструктивний розрахунок регулятора струму
На рис.16. показана принципова схема регулятора струму і його вхідних ланцюгів. Регулятор струму виконаний на операційному підсилювачі DA1. Послідовне включення в ланцюг зворотного зв'язку підсилювача DA1 опору R1 і ємності С1 забезпечує пропорційно-інтегральний тип регулятора. На вході підсилювача DA1 підсумовуються три сигнали, що приходять по каналах завдання на струм, зворотного зв'язку по струму і по каналу компенсації ЕРС, шляхом підсумовування струмів I1, I2 і I3. У ланцюзі завдання на струм і в колі зворотного зв'язку по струму встановлені фільтри на елементах R2, Rз, С2 і R4, R5, Сз відповідно. Нелінійний елемент НЕ1 реалізується на стабілітронах VD1 і VD2.Рис.16. Принципова схема регулятора струму і його вхідних ланцюгів
На рис.17. представлена структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, яка відповідає принциповій схемі, показаної на рис.16. При складанні структурної схеми передбачалося, що опори R2 і R3, а також R4 і R5 однакові. Від структурної схеми для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис.18).
Рис.17. Структурна схема регулятора струму і його вхідних ланцюгів для абсолютних величин
Рис.18. Структурна схема регулятора струму і його вхідних ланцюгів для відносних величин
Зіставляючи структурні схеми (див. рис.11 і 18), отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі регулюючої частини контуру струму в відносних одиницях і параметрами принципової схеми.
Для забезпечення одиничних коефіцієнтів передачі в каналах завдання струму, зворотного зв'язку по струму і компенсації ЕРС повинні виконуватися умови
Необхідні значення постійних часу забезпечуються при виконанні умов:
0,5 R2C2 = 0,5 R4C3 = Tμ
RбрC1 = Ti2
R1C1 = Ti1
Із записаних співвідношень висловимо і розрахуємо параметри елементів принципової схеми (опору і ємності).
R6 = Rбр = 20 кОм;
R2 = R3 = 0,5 Rбр = 10 кОм;
R4 = R5 = QUOTE
= 20 * 0,396 / 2 = 3,96 кОм;
С2 = QUOTE
= 0,007 / (0,5 * 10000) = 0,0000014 Ф = 1,4 мкФ;
С3 = QUOTE = 0,007 / (0,5 * 3960) = 3,54 мкФ;
С1 = QUOTE = 0,146 / 20000 = 0,0000073 Ф = 7,3 мкФ;
R1 = QUOTE
= 0,04 / 0,0000073 = 5479,45 = 5,5 кОм.
Рис.19. Структурна схема контуру регулювання швидкості
При синтезі регулятора швидкості вважаємо, що момент статичного опору рівний нулю (режим ідеального холостого ходу двигуна). За умови mC = 0 об'єкт управління в контурі швидкості представляється одним ланкою:
Передавальна функція регулятора швидкості знаходиться за умовою настройки контуру на модульний оптимум:
Отримуємо передавальну функцію П-регулятора. Коефіцієнт передачі регулятора швидкості згідно знаходиться за формулою
Одноразова САР швидкості є статичною по возмущающему впливу, тому в результаті появи навантаження на валу двигуна з'являється статична помилка по швидкості. Визначимо величину максимальної статичної помилки по швидкості:
де mC (max) = 2465,85 - максимальний за модулем статичний момент на валу двигуна у відносних одиницях (див. навантажувальну діаграму двигуна).
Принципова схема регулюючої частини контуру швидкості представлена на рис.20. Регулятор швидкості виконаний на операційному підсилювачі DA4. Підсумовування сигналу завдання на швидкість і сигналу зворотного зв'язку по швидкості здійснюється
Рис.20. Принципова схема регулюючої частини контуру швидкості шляхом підсумовування струмів I1 і I2. Включення в ланцюг зворотного зв'язку підсилювача DA4 опору R16 забезпечує пропорційний тип регулятора. Стабілітрони VD3, VD4 реалізують нелінійний елемент НЕ2.
На рис.21. показана структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, відповідна принциповою схемою на рис.20.
Рис.21. Структурна схема регулюючої частини контуру швидкості доячи абсолютних величин.
Від структурної схеми для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис.22).
Рис.22. Структурна схема регулюючої частини контуру швидкості для відносних величин
Зіставляючи структурні схеми (див. рис.19 і 22), отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі регулюючої частини контуру швидкості у відносних одиницях і параметрами елементів принципової схеми.
Для забезпечення одиничних коефіцієнтів передачі в каналах завдання швидкості і зворотного зв'язку по швидкості повинні виконуватися умови:
Для забезпечення необхідного коефіцієнта передачі регулятора швидкості повинен виконуватися умова:
Висловимо і розрахуємо опору R14, R15 і R16:
R14 = Rбр = 20 кОм,
R15 = Rбр * kдс = 20 * 0,174 = 3,48 кОм
R16 = Rбр * kРС = 20 * 13,21 = 264,2 кОм
Визначимо параметри математичної моделі задатчика інтенсивності у відносних одиницях.
Рис.23. Структурна схема задатчика інтенсивності
Темп задатчика:
Рівень обмеження нелінійного елемента (приймається): Q = 0,9.
Постійна часу інтегруючого ланки ЗИ:
ТІ = Q / A = 0,9 / 4,27 = 0,211 c
Коефіцієнт передачі в лінійній зоні нелінійного елемента (приймається) KЛ = 100
Рис. 24. Принципова схема задатчика інтенсивності
На рис.25. показана структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, відповідна принциповою схемою на рис.24.
Рис.25. Структурна схема задатчика інтенсивності для абсолютних величин.
Від структурної схеми задатчика інтенсивності для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис.26).
Рис.26. Структурна схема задатчика інтенсивності для відносних величин
З порівняння структурних схем задатчика інтенсивності (див. рис.23 і 26) отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі та параметрами елементів принципової схеми задатчика.
Для забезпечення необхідної постійної часу інтегратора має виконуватися умова
RбрC7 = tИ,
Для забезпечення необхідного коефіцієнта передачі в лінійній зоні нелінійного елемента має виконуватися умова
Решта опору в схемі задатчика повинні бути такі, щоб забезпечити одиничні коефіцієнти передачі. Для цього повинні виконуватися наступні умови:
Із записаних співвідношень висловимо і розрахуємо параметри елементів принципової схеми (опору і ємності):
C7 = tИ / Rбр = 0,211 / 20000 = 1,06 * 10-5Ф = 10,6 мкФ
R20 = Rбр *
R17 = R18 = R19 = R21 = R22 = Rбр = 20000 = 20 кОм
2.Ключев В.І. Теорія електропривода: Підручник для вузов.-М.: Вища школа. 1985.-560 с., Іл.
3.Комплектние тиристорів: Довідник / І.Х. Євзеров, А.С. Горбец, Б.І. Мошкович та ін; / Під. ред.кан.техн.наук В.М. Перельмутер ..- М.: Вища школа, 1988. - 319с.
4. Тиристорів серії КТЕУ потужністю до 2000 кВт / І.Х. Євзеров, В.М. Перельмутер, А.А. Ткаченко .- М.: Вища школа, 1988. - 96с.: Іл .- (Б-ка електромонтера; Вип.606).
5.Чілікін М.Г., Сандлер А.С. Загальний курс електропривода: Підручник. для вузів .- 6-е вид., доп. і перераб, - М.: Енергоіздат, 1981 - 576 с., іл.
R2 = R3 = 0,5 Rбр = 10 кОм;
R4 = R5 = QUOTE
С2 = QUOTE
С3 = QUOTE
С1 = QUOTE
R1 = QUOTE
7. Розрахунок регулюючої частини контуру швидкості
7.1 Розрахунок параметрів математичної моделі контуру швидкості
Розглянемо структуру і виконаємо розрахунок параметрів моделі контуру швидкості, використовуючи систему відносних одиниць. Структурна схема контуру регулювання швидкості представлена на рис.19. Контур регулювання струму якоря при його налаштуванні на модульний оптимум розглядаємо як одну ланку з передатною функцією (10). Контур швидкості включає в себе ланка регулятора швидкості (PC), ланка контуру струму якоря (КТ), ланка множення на потік і ланка механічної частини приводу (МЧ). Зворотній зв'язок по швидкості при розгляді відносних величин приймається одиничною. На об'єкт управління діє рівноваги вплив - момент статичного опору, створюваний навантаженням на валу двигуна.Рис.19. Структурна схема контуру регулювання швидкості
При синтезі регулятора швидкості вважаємо, що момент статичного опору рівний нулю (режим ідеального холостого ходу двигуна). За умови mC = 0 об'єкт управління в контурі швидкості представляється одним ланкою:
Передавальна функція регулятора швидкості знаходиться за умовою настройки контуру на модульний оптимум:
Отримуємо передавальну функцію П-регулятора. Коефіцієнт передачі регулятора швидкості згідно знаходиться за формулою
Одноразова САР швидкості є статичною по возмущающему впливу, тому в результаті появи навантаження на валу двигуна з'являється статична помилка по швидкості. Визначимо величину максимальної статичної помилки по швидкості:
де mC (max) = 2465,85 - максимальний за модулем статичний момент на валу двигуна у відносних одиницях (див. навантажувальну діаграму двигуна).
7.2 Конструктивний розрахунок регулюючої частини контуру швидкості
Принципова схема регулюючої частини контуру швидкості представлена на рис.20. Регулятор швидкості виконаний на операційному підсилювачі DA4. Підсумовування сигналу завдання на швидкість і сигналу зворотного зв'язку по швидкості здійснюється
Рис.20. Принципова схема регулюючої частини контуру швидкості шляхом підсумовування струмів I1 і I2. Включення в ланцюг зворотного зв'язку підсилювача DA4 опору R16 забезпечує пропорційний тип регулятора. Стабілітрони VD3, VD4 реалізують нелінійний елемент НЕ2.
На рис.21. показана структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, відповідна принциповою схемою на рис.20.
Рис.21. Структурна схема регулюючої частини контуру швидкості доячи абсолютних величин.
Від структурної схеми для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис.22).
Рис.22. Структурна схема регулюючої частини контуру швидкості для відносних величин
Зіставляючи структурні схеми (див. рис.19 і 22), отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі регулюючої частини контуру швидкості у відносних одиницях і параметрами елементів принципової схеми.
Для забезпечення одиничних коефіцієнтів передачі в каналах завдання швидкості і зворотного зв'язку по швидкості повинні виконуватися умови:
Для забезпечення необхідного коефіцієнта передачі регулятора швидкості повинен виконуватися умова:
Висловимо і розрахуємо опору R14, R15 і R16:
R14 = Rбр = 20 кОм,
R15 = Rбр * kдс = 20 * 0,174 = 3,48 кОм
R16 = Rбр * kРС = 20 * 13,21 = 264,2 кОм
8. Розрахунок задатчика інтенсивності
8.1 Розрахунок параметрів математичної моделі задатчика інтенсивності
Задатчик інтенсивності призначений для формування лінійно змінюється в часі сигналу завдання на швидкість з певним темпом. Структурна схема задатчика представлена на рис.23. Темп зміни вихідного сигналу задатчика визначається рівнем обмеження Q нелінійного елемента (НЗ) і постійної часу Ти інтегратора (І).Визначимо параметри математичної моделі задатчика інтенсивності у відносних одиницях.
Рис.23. Структурна схема задатчика інтенсивності
Темп задатчика:
Рівень обмеження нелінійного елемента (приймається): Q = 0,9.
Постійна часу інтегруючого ланки ЗИ:
ТІ = Q / A = 0,9 / 4,27 = 0,211 c
Коефіцієнт передачі в лінійній зоні нелінійного елемента (приймається) KЛ = 100
8.2 Конструктивний розрахунок задатчика інтенсивності
Принципова схема задатчика інтенсивності представлена на рис.24. Нелінійний елемент реалізується на операційному підсилювачі DA7. Обмеження вихідного сигналу забезпечується за рахунок включення в ланцюг зворотного зв'язку підсилювача DA7 стабілітронів VD5 і VD6. Інтегратор реалізується на операційному підсилювачі DA6. Ємність С7 в ланцюзі зворотного зв'язку підсилювача DA6 визначає постійну часу інтегратора. Підсилювач DA5 призначений для інвертування сигналу, щоб забезпечити негативний зворотний зв'язок, що охоплює нелінійний елемент і інтегратор (див. ріс23.).Рис. 24. Принципова схема задатчика інтенсивності
На рис.25. показана структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, відповідна принциповою схемою на рис.24.
Рис.25. Структурна схема задатчика інтенсивності для абсолютних величин.
Від структурної схеми задатчика інтенсивності для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис.26).
Рис.26. Структурна схема задатчика інтенсивності для відносних величин
З порівняння структурних схем задатчика інтенсивності (див. рис.23 і 26) отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі та параметрами елементів принципової схеми задатчика.
Для забезпечення необхідної постійної часу інтегратора має виконуватися умова
RбрC7 = tИ,
Для забезпечення необхідного коефіцієнта передачі в лінійній зоні нелінійного елемента має виконуватися умова
Решта опору в схемі задатчика повинні бути такі, щоб забезпечити одиничні коефіцієнти передачі. Для цього повинні виконуватися наступні умови:
Із записаних співвідношень висловимо і розрахуємо параметри елементів принципової схеми (опору і ємності):
C7 = tИ / Rбр = 0,211 / 20000 = 1,06 * 10-5Ф = 10,6 мкФ
R20 = Rбр *
R17 = R18 = R19 = R21 = R22 = Rбр = 20000 = 20 кОм
9. Література
1. Завдання та методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни «Автоматизований електропривод» .- К.: Вид-во Рос.гос.проф.-пед.ун.-та, 2002.68с.2.Ключев В.І. Теорія електропривода: Підручник для вузов.-М.: Вища школа. 1985.-560 с., Іл.
3.Комплектние тиристорів: Довідник / І.Х. Євзеров, А.С. Горбец, Б.І. Мошкович та ін; / Під. ред.кан.техн.наук В.М. Перельмутер ..- М.: Вища школа, 1988. - 319с.
4. Тиристорів серії КТЕУ потужністю до 2000 кВт / І.Х. Євзеров, В.М. Перельмутер, А.А. Ткаченко .- М.: Вища школа, 1988. - 96с.: Іл .- (Б-ка електромонтера; Вип.606).
5.Чілікін М.Г., Сандлер А.С. Загальний курс електропривода: Підручник. для вузів .- 6-е вид., доп. і перераб, - М.: Енергоіздат, 1981 - 576 с., іл.
Цей текст може містити помилки.
Виробництво і технології | Курсова
Схожі роботи:
Автоматизований електропривод вантажного ліфта
Автоматизований електропривод багатоканатною підйомної установки
Електропривод вантажного підйомника
Електропривод щебенеочисної машини
Електропривод вентиляційної установки
Електропривод транспортера кормів ВРХ-15
Електропривод фрикційного бездискового преса
Електропривод пневматичного транспортера кормів ТПК-15
Автоматизований аналіз злочинності