ЗАВДАННЯ
1. Розрахувати параметри електроприводу (постійні часу, коефіцієнти підсилення, коефіцієнти зворотних зв'язків і т.д.).
2. Уявити структурну схему двоконтурної системи підпорядкованого керування двигуном постійного струму з паралельним збудженням з регуляторами струму і швидкості.
3. Розрахувати регулятор струму згідно з модульним оптимумом і вибрати його елементи (резистори і конденсатори), представити структурну схему контуру струму, регулятора струму та схему його реалізації. Вибрати датчик струму.
4. Розрахувати регулятор швидкості і вибрати його елементи (резистори і конденсатори). Уявити структурну схему контуру швидкості, регулятора швидкості та схему його реалізації. Вибрати датчик швидкості. Для парних варіантів регулятор швидкості налаштувати на модульний оптимум, а для непарних - на симетричний.
Зміст
Введення
1. Дані двигуна
2. Розрахунок параметрів електропривода
3. Структурна схема системи підлеглого управління
4. Розрахунок регулятора струму
5. Розрахунок регулятора швидкості
Висновки
Список використаної літератури
ВСТУП
Системи підлеглого регулювання з послідовною корекцією мають більші можливості щодо формування оптимальних перехідних процесів пуску і гальмування електроприводів. У таких системах легко реалізується, наприклад, обмеження регульованих змінних (координат) і їх похідних.
Крім обмеження координат в системах підпорядкованого регулювання часто виникає необхідність обмеження їх похідних. Наприклад, в двоконтурної системі регулювання швидкості і струму якоря в ряді випадків потрібно обмеження прискорення або похідної струму.
Обмеження прискорення може бути здійснено різними способами. При одному з них у системі передбачають контур регулювання прискорення як самостійного параметра з використанням загальних прийомів оптимізації.
Щоб обмежити похідну струму якоря двигуна, також застосовують різні способи. Оскільки в системі з оптимізованим за швидкодією контуром струму максимальне значення похідної струму залежить від постійної часу інтегрування контуру і заданого значення стопорного струму, одним із способів обмеження похідної струму може бути настройка регулятора струму.
1. Дані двигуна
З довідника [1] взято дані двигуна постійного струму незалежного збудження із стабілізуючою обмоткою швидкохідного виконання
Д22:
Номінальна потужність - 110, кВт
Номінальна напруга - 440 В;
Номінальний струм - 565 А;
Номінальна швидкість - 500 об / хв;
Перевантажувальна здатність - 2;
Опір якірної обмотки - 0,0805 Ом;
Опір стабілізуючою обмотки - 0,002 Ом;
Маховий момент - 10,25 кГм;
Постійна часу тиристорного перетворювача - 0.005с
2. Розрахунок параметрів електропривода
Визначимо постійні часу, коефіцієнти підсилення і інші параметри системи підлеглого управління, в яку входять регулятори струму і швидкості, тиристорний перетворювач, двигун і датчики зворотних зв'язків.
2.1 Коефіцієнт посилення тиристорного перетворювача
де U нтп - Номінальна напруга тиристорного перетворювача, який вибирається з умови забезпечення напруги і струму, не менше ніж номінальна напруга і струм двигуна. У нашому випадку вибираємо тиристорний перетворювач ТУ 16-530 242-72 з номінальною напругою 220В.
2.2 Визначимо параметри тиристорного перетворювача. Будемо вважати його апериодическим ланкою з передатною функцією
де р - оператор Лапласа.
2.3 Повний опір якірного ланцюга складається з опору якоря і опору стабілізуючою обмотки
R e = R a + R cm = 0.0805 + 0.002 = 0.0825 Ом
2.4 потокозчеплення двигуна
2.5 Повний момент інерції системи електропривода:
2.6 Електромеханічна постійна часу
2.7 Індуктивність якірного ланцюга двигуна за формулою Уманського-Ліунвіля
2.8 Електромагнітна постійна часу системи електропривода
2.9 Коефіцієнт зворотного зв'язку по струму
2.10 Коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості
3. Структурна схема системи підлеглого управління
Складемо структурну схему двоконтурної системи підлеглого управління з контурами струму і швидкості. Використовуємо при цьому такі припущення:
1) тиристорний перетворювач є інерційним ланкою;
2) Датчик швидкості (тахогенератор) безінерційний і є пропорційним ланкою;
3) Датчик струму також є пропорційним ланкою;
4) Двигун складається з електромагнітної і електромеханічної частин,
які є інерційною і інтегруючої відповідно;
5) При моделюванні двигуна не враховуємо реакцію якоря, гістерезис,
вихровий струм.
На рис. 1 представлена структурна схема з урахуванням цих припущень.
Рисунок 1 - Структурна схема підпорядкованої системи управління електропривода
На схемі використані такі позначення: W pT і W pui - передавальні функції регулятора струму і регулятора швидкості відповідно.
4. Розрахунок регулятора струму
Згідно із завданням регулятор струму потрібно налаштувати на модульний оптимум.
Контур струму є внутрішнім контуром системи підпорядкованої регулювання і в його склад входять тиристорний перетворювач, датчик струму й електромагнітна складова двигуна (див. рис. 2).
Рисунок 2 - Структурна схема контуру струму
У контурі струму електромагнітна постійна часу двигуна Тебе з "великою" постійної часу, а постійна часу тиристорного перетворювача Т м - "маленька", яку не компенсують при налаштуванні на модульний оптимум.
Згідно з вимогами модульного оптимуму передатна функція розімкнутого контуру струму повинна дорівнювати:
де Т О = 2Т М. Враховуючи передавальну функцію розімкнутого контуру струму, отримаємо:
Виходячи з цієї передавальної функції контур струму при налаштуванні на модульний оптимум є пропорційно-інтегральним. Згідно з цим наведемо функціональну схему реалізації контуру (рис.3).
Рисунок 3 - Функціональна схема реалізації регулятора струму
На цьому малюнку прийняті такі позначення:
Кдг-коефіцієнт передачі датчика струму;
До Шун - коефіцієнт передачі вимірювального шунта;
АА - регулятор струму;
С від - конденсатор зворотного зв'язку струму регулятора;
Rot - активний опір зворотного зв'язку струму регулятора;
R T - опір зворотного зв'язку струму контуру струму;
Я пов - опір завдання на струм.
Схемою реалізації регулятора струму відповідає така його структурна
Вибираємо конденсатор типу МБМ ємністю С від = 4.7мкФ.
4.1 Активний опір зворотного зв'язку струму регулятора
4.3 Опір завдання на струм
4.4 Коефіцієнт передачі вимірювального шунта
де
4.5 Опір зворотний зв'язок струму контуру струму
де Д дт = 100 - коефіцієнт передачі датчика струму.
Вибираємо по [5] резистори типу ОМЛТ-0.125 з номіналами R від = 13 кОм, R ЗТ = 125 КОм R t = 1,0 MOm.
Для розрахунку регулятора швидкості нам знадобиться передатна функція згорнутого контуру струму:
Враховуючи, що Т μ - маленька стала часу, можна вважати 2 • Т 2 м = 0
Тоді згорнутий контур струму є апериодическим ланкою з передатною функцією:
5. Розрахунок регулятора швидкості
Контур швидкості є зовнішнім контуром системи підлеглого управління. У нього входять регулятор швидкості, контур струму і електромеханічна частина двигуна. Для розрахунків використовують згорнутий контур струму. Структурна схема контуру швидкості наведена на рис. 5. На ньому прийняті такі позначення.
W pM - Передатна функція регулятора швидкості;
U ЗШ - Напруга завдання на швидкість.
У цьому контурі Т м є "великою" постійної часу, а Т м - "маленька" стала часу, яку не компенсують. Згідно з вимогами налаштування на модульний оптимум передатна функція розімкнутого контуру швидкості повинна мати після скорочення такий вигляд:
де Т о = 4Т М.
Враховуючи передавальну функцію розімкнутого контуру швидкості після скорочення, отримуємо:
Таким чином, регулятор швидкості, налаштований на модульний оптимум, є пропорційним. Функціональна схема його реалізації наведена на рис. 6.
На цьому малюнку прийняті такі позначення: Rom R3111 j Rm - опору зворотного зв'язку регулятора швидкості, завдання на швидкість і зворотного зв'язку по швидкості відповідно; AR - регулятор швидкості;
КДН, К тг - коефіцієнти передачі датчика напруги і тахогенератора відповідно;
U 3 U] - напруга завдання на швидкість.
Згідно з функціональною схемою регулятору наведемо його структурну схему (мал. 7).
U3111 I -------- 1 U3T
-О --------------------
До
Малюнок 7 - Структурна схема регулятора
5.1 Коефіцієнт передачі датчика напруги
До дн = 0.75
2 Коефіцієнт передачі тахогенератора:
де U Tr = 220 В - номінальна напруга тахогенератора;
ш тг - номінальна швидкість тахогенератора, яка повинна приблизно дорівнювати номінальній швидкості двигуна.
5.3 Коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості
де -
5.4 Опір зворотного зв'язку регулятора швидкості
R ui = 100kOm
5.5 Опір завдання на швидкість
5.6 Опір зворотного зв'язку по швидкості
Вибираємо по [5] резистори типу ОМЛТ-0.125 з номіналами R 3 m = 6.2 кОм, Rouj = 5.6 кОм.
Висновки
У ході виконання домашнього завдання були розраховані параметри електроприводу: постійні часу, коефіцієнти підсилення, коефіцієнти зворотних зв'язків. Представлена структурна схема двоконтурної системи підпорядкованого керування двигуном постійного струму з паралельним збудженням з регуляторами струму і швидкості. Розрахований регулятор струму згідно з модульним оптимумом і обрані його елементи (резистори і конденсатори), представлена структурна схема контуру струму, регулятора струму і схема його реалізації. Розрахований регулятор швидкості і обрані його елементи (резистори і конденсатори). Представлена структурна схема контуру швидкості, регулятора швидкості і схема його реалізації. Вибрані датчик струму і швидкості.
Список використаної літератури
1.Чілікін М.Г., Сандлер А.С. Загальний курс електроприводу. - 6-е вид.,-М.Енергоіздат, 1981. - 576 с.
2.3імін Е.Н., Яковлев В.І. Автоматичне керування електроприводами. - М.: Висш.шк., 1979. - 319 с.
З. Полілуй Є.В. Методичні вказівки до виконання практичних робіт з курсу «Оформлення технічної документації» (для студентів спеціальності 7.092203 денної та заочної форм навчання). - Алчевськ.: ДГМІ, 2002 .- 34 с.
4.Комплектние тиристорів. Довідник / За ред. В. М. Перел'мутера. -М: Вища школа. 1988. - 200 с.
5.Терещук PM, Терещук КМ., Сєдов С.А. Напівпровідникові приймально-підсилювальні пристрої. Довідник радіоаматора. - К. - Наукова думка, 1981-672с.
1. Розрахувати параметри електроприводу (постійні часу, коефіцієнти підсилення, коефіцієнти зворотних зв'язків і т.д.).
2. Уявити структурну схему двоконтурної системи підпорядкованого керування двигуном постійного струму з паралельним збудженням з регуляторами струму і швидкості.
3. Розрахувати регулятор струму згідно з модульним оптимумом і вибрати його елементи (резистори і конденсатори), представити структурну схему контуру струму, регулятора струму та схему його реалізації. Вибрати датчик струму.
4. Розрахувати регулятор швидкості і вибрати його елементи (резистори і конденсатори). Уявити структурну схему контуру швидкості, регулятора швидкості та схему його реалізації. Вибрати датчик швидкості. Для парних варіантів регулятор швидкості налаштувати на модульний оптимум, а для непарних - на симетричний.
Зміст
Введення
1. Дані двигуна
2. Розрахунок параметрів електропривода
3. Структурна схема системи підлеглого управління
4. Розрахунок регулятора струму
5. Розрахунок регулятора швидкості
Висновки
Список використаної літератури
ВСТУП
Системи підлеглого регулювання з послідовною корекцією мають більші можливості щодо формування оптимальних перехідних процесів пуску і гальмування електроприводів. У таких системах легко реалізується, наприклад, обмеження регульованих змінних (координат) і їх похідних.
Крім обмеження координат в системах підпорядкованого регулювання часто виникає необхідність обмеження їх похідних. Наприклад, в двоконтурної системі регулювання швидкості і струму якоря в ряді випадків потрібно обмеження прискорення або похідної струму.
Обмеження прискорення може бути здійснено різними способами. При одному з них у системі передбачають контур регулювання прискорення як самостійного параметра з використанням загальних прийомів оптимізації.
Щоб обмежити похідну струму якоря двигуна, також застосовують різні способи. Оскільки в системі з оптимізованим за швидкодією контуром струму максимальне значення похідної струму залежить від постійної часу інтегрування контуру і заданого значення стопорного струму, одним із способів обмеження похідної струму може бути настройка регулятора струму.
1. Дані двигуна
З довідника [1] взято дані двигуна постійного струму незалежного збудження із стабілізуючою обмоткою швидкохідного виконання
Д22:
Номінальна потужність - 110, кВт
Номінальна напруга - 440 В;
Номінальний струм - 565 А;
Номінальна швидкість - 500 об / хв;
Перевантажувальна здатність - 2;
Опір якірної обмотки - 0,0805 Ом;
Опір стабілізуючою обмотки - 0,002 Ом;
Маховий момент - 10,25 кГм;
Постійна часу тиристорного перетворювача - 0.005с
2. Розрахунок параметрів електропривода
Визначимо постійні часу, коефіцієнти підсилення і інші параметри системи підлеглого управління, в яку входять регулятори струму і швидкості, тиристорний перетворювач, двигун і датчики зворотних зв'язків.
2.1 Коефіцієнт посилення тиристорного перетворювача
де U нтп - Номінальна напруга тиристорного перетворювача, який вибирається з умови забезпечення напруги і струму, не менше ніж номінальна напруга і струм двигуна. У нашому випадку вибираємо тиристорний перетворювач ТУ 16-530 242-72 з номінальною напругою 220В.
2.2 Визначимо параметри тиристорного перетворювача. Будемо вважати його апериодическим ланкою з передатною функцією
де р - оператор Лапласа.
2.3 Повний опір якірного ланцюга складається з опору якоря і опору стабілізуючою обмотки
R e = R a + R cm = 0.0805 + 0.002 = 0.0825 Ом
2.4 потокозчеплення двигуна
2.5 Повний момент інерції системи електропривода:
2.6 Електромеханічна постійна часу
2.7 Індуктивність якірного ланцюга двигуна за формулою Уманського-Ліунвіля
2.8 Електромагнітна постійна часу системи електропривода
2.9 Коефіцієнт зворотного зв'язку по струму
2.10 Коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості
3. Структурна схема системи підлеглого управління
Складемо структурну схему двоконтурної системи підлеглого управління з контурами струму і швидкості. Використовуємо при цьому такі припущення:
1) тиристорний перетворювач є інерційним ланкою;
2) Датчик швидкості (тахогенератор) безінерційний і є пропорційним ланкою;
3) Датчик струму також є пропорційним ланкою;
4) Двигун складається з електромагнітної і електромеханічної частин,
які є інерційною і інтегруючої відповідно;
5) При моделюванні двигуна не враховуємо реакцію якоря, гістерезис,
вихровий струм.
На рис. 1 представлена структурна схема з урахуванням цих припущень.
Рисунок 1 - Структурна схема підпорядкованої системи управління електропривода
На схемі використані такі позначення: W pT і W pui - передавальні функції регулятора струму і регулятора швидкості відповідно.
4. Розрахунок регулятора струму
Згідно із завданням регулятор струму потрібно налаштувати на модульний оптимум.
Контур струму є внутрішнім контуром системи підпорядкованої регулювання і в його склад входять тиристорний перетворювач, датчик струму й електромагнітна складова двигуна (див. рис. 2).
Рисунок 2 - Структурна схема контуру струму
У контурі струму електромагнітна постійна часу двигуна Тебе з "великою" постійної часу, а постійна часу тиристорного перетворювача Т м - "маленька", яку не компенсують при налаштуванні на модульний оптимум.
Згідно з вимогами модульного оптимуму передатна функція розімкнутого контуру струму повинна дорівнювати:
де Т О = 2Т М. Враховуючи передавальну функцію розімкнутого контуру струму, отримаємо:
Виходячи з цієї передавальної функції контур струму при налаштуванні на модульний оптимум є пропорційно-інтегральним. Згідно з цим наведемо функціональну схему реалізації контуру (рис.3).
Рисунок 3 - Функціональна схема реалізації регулятора струму
На цьому малюнку прийняті такі позначення:
Кдг-коефіцієнт передачі датчика струму;
До Шун - коефіцієнт передачі вимірювального шунта;
АА - регулятор струму;
С від - конденсатор зворотного зв'язку струму регулятора;
Rot - активний опір зворотного зв'язку струму регулятора;
R T - опір зворотного зв'язку струму контуру струму;
Я пов - опір завдання на струм.
Схемою реалізації регулятора струму відповідає така його структурна
Вибираємо конденсатор типу МБМ ємністю С від = 4.7мкФ.
4.1 Активний опір зворотного зв'язку струму регулятора
4.3 Опір завдання на струм
4.4 Коефіцієнт передачі вимірювального шунта
де
4.5 Опір зворотний зв'язок струму контуру струму
де Д дт = 100 - коефіцієнт передачі датчика струму.
Вибираємо по [5] резистори типу ОМЛТ-0.125 з номіналами R від = 13 кОм, R ЗТ = 125 КОм R t = 1,0 MOm.
Для розрахунку регулятора швидкості нам знадобиться передатна функція згорнутого контуру струму:
Враховуючи, що Т μ - маленька стала часу, можна вважати 2 • Т 2 м = 0
Тоді згорнутий контур струму є апериодическим ланкою з передатною функцією:
5. Розрахунок регулятора швидкості
Контур швидкості є зовнішнім контуром системи підлеглого управління. У нього входять регулятор швидкості, контур струму і електромеханічна частина двигуна. Для розрахунків використовують згорнутий контур струму. Структурна схема контуру швидкості наведена на рис. 5. На ньому прийняті такі позначення.
W pM - Передатна функція регулятора швидкості;
U ЗШ - Напруга завдання на швидкість.
У цьому контурі Т м є "великою" постійної часу, а Т м - "маленька" стала часу, яку не компенсують. Згідно з вимогами налаштування на модульний оптимум передатна функція розімкнутого контуру швидкості повинна мати після скорочення такий вигляд:
де Т о = 4Т М.
Враховуючи передавальну функцію розімкнутого контуру швидкості після скорочення, отримуємо:
Таким чином, регулятор швидкості, налаштований на модульний оптимум, є пропорційним. Функціональна схема його реалізації наведена на рис. 6.
На цьому малюнку прийняті такі позначення: Rom R3111 j Rm - опору зворотного зв'язку регулятора швидкості, завдання на швидкість і зворотного зв'язку по швидкості відповідно; AR - регулятор швидкості;
КДН, К тг - коефіцієнти передачі датчика напруги і тахогенератора відповідно;
U 3 U] - напруга завдання на швидкість.
Згідно з функціональною схемою регулятору наведемо його структурну схему (мал. 7).
До
Малюнок 7 - Структурна схема регулятора
5.1 Коефіцієнт передачі датчика напруги
До дн = 0.75
2 Коефіцієнт передачі тахогенератора:
де U Tr = 220 В - номінальна напруга тахогенератора;
ш тг - номінальна швидкість тахогенератора, яка повинна приблизно дорівнювати номінальній швидкості двигуна.
5.3 Коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості
де -
5.4 Опір зворотного зв'язку регулятора швидкості
R ui = 100kOm
5.5 Опір завдання на швидкість
5.6 Опір зворотного зв'язку по швидкості
Вибираємо по [5] резистори типу ОМЛТ-0.125 з номіналами R 3 m = 6.2 кОм, Rouj = 5.6 кОм.
Висновки
У ході виконання домашнього завдання були розраховані параметри електроприводу: постійні часу, коефіцієнти підсилення, коефіцієнти зворотних зв'язків. Представлена структурна схема двоконтурної системи підпорядкованого керування двигуном постійного струму з паралельним збудженням з регуляторами струму і швидкості. Розрахований регулятор струму згідно з модульним оптимумом і обрані його елементи (резистори і конденсатори), представлена структурна схема контуру струму, регулятора струму і схема його реалізації. Розрахований регулятор швидкості і обрані його елементи (резистори і конденсатори). Представлена структурна схема контуру швидкості, регулятора швидкості і схема його реалізації. Вибрані датчик струму і швидкості.
Список використаної літератури
1.Чілікін М.Г., Сандлер А.С. Загальний курс електроприводу. - 6-е вид.,-М.Енергоіздат, 1981. - 576 с.
2.3імін Е.Н., Яковлев В.І. Автоматичне керування електроприводами. - М.: Висш.шк., 1979. - 319 с.
З. Полілуй Є.В. Методичні вказівки до виконання практичних робіт з курсу «Оформлення технічної документації» (для студентів спеціальності 7.092203 денної та заочної форм навчання). - Алчевськ.: ДГМІ, 2002 .- 34 с.
4.Комплектние тиристорів. Довідник / За ред. В. М. Перел'мутера. -М: Вища школа. 1988. - 200 с.
5.Терещук PM, Терещук КМ., Сєдов С.А. Напівпровідникові приймально-підсилювальні пристрої. Довідник радіоаматора. - К. - Наукова думка, 1981-672с.