Розробка системи керування електроприводом

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Введення
Електроприводи грають в даний час важливу роль при вирішенні задач автоматизації у всіх галузях народного господарства. Їхні технічні параметри істотно впливають на якість і надійність автоматизованих технологічних процесів.
Розвиток силової електроніки та мікроелектроніки зробило плодотворний вплив на розробки в області електропривода та автоматики. Сучасний автоматизований електропривод включає в себе системи управління та регулювання з високим рівнем організації і одночасно сам є підсистемою в ієрархічній структурі автоматизації.
Зрослі вимоги до швидкості і точності, виконуваних електроприводом рухів, необхідність забезпечити взаємний зв'язок одночасних рухів декількох робочих органів машини або ряду агрегатів технологічного ланцюга при оптимальних показниках та заданих обмеженнях істотно ускладнили функції управління електроприводом.

1. Визначення структури і параметрів об'єкта управління
До складу об'єкта управління входять широтно-імпульсні перетворювачі і двигун постійного струму 4ПФ112L - 3,55 кВт - 425 хв -1 з параметрами:
- Номінальна потужність кВт,
- Номінальний струм якоря А,
- ККД ,
- Номінальна частота обертання хв -1,
- Напруга в якірного ланцюга В,
- Напруга в обмотці збудження В,
- Момент інерції на валу двигуна кг × м 2,
- Номінальний момент Н × м,
- Номінальний струм збудження А.
Двигун типу 4ПФ призначений для приводу механізму головного руху верстатів з ЧПК, гнучких виробничих систем і роботизованих виробничих комплексів. Двигун поставляється з вбудованими тахогенератором типу ТП80-20-0, 2 і датчиками теплового захисту - терморезистором типу СТ 14-1Б. Двигун витримує навантаження по струму при номінальній частоті обертання протягом і протягом ; При максимальній частоті обертання - протягом . [2]
Сумарний момент інерції, приведений до валу двигуна:
кг × м 2
Опір якірної обмотки:
[4]
тоді Ом
Постійна двигуна
У × з

де В × с / Вб
тоді
Вб
Номінальна кутова швидкість обертання:
с -1
Максимальна швидкість обертання:
с -1
Індуктивність розсіювання якірного ланцюга двигуна обчислимо за наближеною формулою Уманського-Лінвілля: [1]
Гн = мгн [1]

Враховуючи індуктивність трансформатора і згладжуючих дроселів, повна індуктивність
Гн
Електромагнітна постійна часу:
з
Максимальний момент при максимальній швидкості і номінальному потоці:
Н × м
Визначимо у скільки разів можна зменшити потік, щоб момент розвиває двигун не знизився менше ніж Н × м

З урахуванням запасу задамося максимальним зниженням потоку в 2 рази, тоді:
Н × м
Тоді максимально можлива швидкість:
с -1
Приймаються с -1
Знайдемо кількість витків в обмотці збудження:

Опір кола збудження:
Ом
2. Розрахунок параметрів елементів структурної схеми
В якості вихідної структурної схеми виберемо двоконтурну систему ЕП (рис.1).
Будемо налаштовувати на технічний оптимум контур струму і швидкості
Контур струму.

Ом
отже, потрібно ПІ-регулятор струму.

Контур швидкості.



Контур струму збудження.


Ом
отже, потрібно ПІ-регулятор струму збудження.


U вих
Uвх
10
8
1,25



Рис.2. Характеристика задає ланки.
На вхід ланки, зображеного на рис. 2 приходить сигнал неузгодженості (Uze-Eя).
При , (Uze-Eя)> 0 і на виході нелінійного елемента йде завдання на номінальний струм збудження. При , (Uze-Eя) <0 і Uztv зменшується залежно від Eя. Так як струм збудження зменшується, то і магнітний потік обмотки збудження зменшується, а отже швидкість збільшується.
Вибір елементів контуру струму якоря.
Як датчик струму якоря вибираємо ДТХ-50. На вхід цього датчика можна подавати . При цьому він видає на виході .
Так як і є максимальним значенням, то при ми маємо .
Тоді
.
Зобразимо ПІ-РТЯ.
VD2
Скидання
R14
C2
R10
R11
R9
-Uутя
+ Uотя
+ Uyтя
¥


Рис.9. Принципова схема ПІ-РТЯ.
Як ОУ вибираємо прецизійний ЗУ типу КР140УД17А [3].
Він має наступні параметри:

У початкове значення часу необхідно обнулити інтегратори. Для цього будимо використовувати аналоговий ключ типу КР590КН2, який містить у собі два ключі. Нехай
, Тоді

Використовуючи [3] вибираємо резистори, конденсатор і стабілітрон, а також користуючись стандартним поруч Е96.

Вибір елементів контуру швидкості.
Двигун 4ПФ112L поставляється з вбудованим тахогенератором типу ТП80-20-0.2.
Його параметри:
Крутизна вихідної характеристики .
Номінальна швидкість обертання .
Максимальна швидкість обертання .
У нашому випадку при напруга на виході тахогенератора:
.

Зобразимо принципову схему П-РС.

VD1
R7
R2
R3
+ Uус
+ Uyтя
¥
С1


BR
-
+
R1


Рис.10. Принципова схема П-РС
Нам потрібно отримати . Для цього ми поміняємо полярність тахогенератора і поставимо дільник напруги на резисторах

П-РС реалізуємо на ЗУ типу КР140УД17А.
Нехай , Тоді


Вибір елементів ПІ-РТВ.
Зобразимо ПІ-РТВ.
VD1
Скидання
R28
C3
R25
R26
R24
-Uутв
+ Uотв
+ Uyтв
¥


Рис.11. Принципова схема ПІ-РТВ.
Як датчик струму збудження вибираємо датчик струму ДТХ-25, принцип дії якого базується на ефекті Холла.
При (Номінальні значення).

У нас . При цьому ми повинні одержати .
.
Для ПІ-РТВ використовуємо ЗУ типу КР140УД17А. Вибираємо .

Вибираємо:

3. Вибір елементів задатчика струму збудження
Контур регулювання потоку складається з датчика ЕРС на опорах R18, R19, L1M1 гальванічно розв'язує операційного підсилювача DA1 типу ISO16p.
Опір ланцюжка R18, R19, L1M1 вибираються виходячи з того щоб на вхід мікросхеми DA1 подавалося напруга 200 мВ при максимальній швидкості обертання двигуна .
Враховуючи, що на виході DA1 максимальна напруга становить У коефіцієнт посилення вибираємо 8, тоді

Приймемо Uze = 10В і реалізуємо вичітатель на ОУ КР140УД17А. Він виробляє на виході сигнал неузгодженості (Uze-Eя).
При R1 = R3 і R2 = R4 нам потрібно .
Тоді Це значення ми маємо при максимальному неузгодженості.
Задаємося , Тоді

Вибираємо:

Зобразимо принципову схему задатчика струму збудження.


Рис.12. Принципова схема задатчика струму збудження.
Отже, даний сигнал неузгодженості тепер надходить на вхід нелінійного елемента, який має характеристику рис.2, тому що сигнал Uze надходить на вхід ПІ-РТВ в инвертном вигляді. Ця характеристика показана на рис.2.
Для синтезу такої характеристики використовуємо обмежувач на ЗУ типу КР140УД8А.
Припустимо, що гілка, що зв'язує Uсм зі входом ОУ через R23 відсутній, а до ОУ приєднані: стабілітрон КС150А з і резистори R22 і R27.
Вибираємо:

Тоді DA8 буде працювати, як обмежувач, якщо поставити на виході DA8 дільник R29, R30 тому стабілітронів на 1В немає.
Вибираємо:

Вибираємо:

4. Розробка конструкції блоку управління
При розробці конструкції блоку управління необхідно враховувати ряд факторів, що впливають на конструктивне виконання блоку. Будемо вважати, що плата модуля управління входить в загальний блок системи управління, тобто є окремим її модулем. Модуль управління вставляється в загальний блок по напрямних, що дозволяє точно поєднати роз'єм з відповідною частиною. Для зручності монтажу на передній панелі передбачена ручка.
Блок управління сконструйований на друкованій платі з текстоліту фольгированного марки Сф1 ГОСТ10316-78.
Розміри друкованої плати обрані виходячи з розміщення на ній усіх елементів. Спочатку були розташовані всі елементи з відповідними їм розмірами. І, виходячи з того, яку площу вони займають, були вибрані розміри плати з ряду стандартних розмірів. Площа плати становить .
Розміри елементів були вибрані у відповідності зі стандартними розмірами [5].
Нижче наведені ці елементи і їх розміри [5].
Резистор.
У схемі присутні два види резисторів С2-23 з різною номінальною потужністю.
Тип резистора
Номінальна потужність
Розміри, мм
D
L
L1
С2-23
0.125
2
6
20
1
6.6
13
25


Конденсатори.
У схемі присутні три види конденсаторів К73-9, ДО73-17 і К10-17.

Тип конденсатора
Розміри, мм
L
B
H
l
A
К73-9
20
8
11
25
12.5
К73-17
18
8.5
19
25
15
К10-17
6.8
4.6
5.5
20
2.5


Мікросхеми.
У схемі присутні три види мікросхем: операційні підсилювачі (КР140УД17А і КР140УД8А), а так само логічний ключ (КР590КН2).
Тип
Корпус
Розміри, мм
n
D
E
l
A
e
КР140УД17А
2101.8-2
8
12
7.5
7,5
5
2.5
КР140УД8А
201.8-1
8
12
7.5
5
5
2.5
КР590КН2
238.16-8
16
20
7.5
5
5
2.5


Для зменшення струмів витоку по поверхнях плати її необхідно покрити з двох сторін лаком, наприклад типу К-47.
Напруга харчування схем, сигнали з датчиків, вихідні сигнали регуляторів подаються і знімаються зі схеми за допомогою роз'єму типу СНО51-30/59 * 9Р-2.

Список літератури
1. В.І. Ключів Навчальний посібник з курсу теорія автоматизованого електроприводу М. 1978.
2. І.П. Копилов Довідник по електричним машинам М. 1988.
3. М.Ю. Масколенков, Е.А. Соболєв Довідник розробника і конструктора РЕА. Елементна база. М. 1996.
4. В.А. Єлісєєв, А.В. Шінянскій Довідник з автоматизованого електроприводу М.1983.
5. А.І. Горобець, А.І. Степаненко, В.М. Коронкевіч. Довідник з конструювання радіоелектронної апаратури. Друковані вузли. Київ 1985.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
70кб. | скачати


Схожі роботи:
Керування електроприводом вантажопідйомного механізму
Електрифікація лінії хімічної обробки соломи і розробка системи автоматичного керування
Розробка друкованої плати пристрої керування живлення комп`ютерної системи
Розробка мікропроцесорної системи управління та керування обєктом на базі RISK AVR-мікроконтролера
Розробка мікропроцесорної системи МПС управління та керування обєктом на базі одно кристального
Дослідження та розробка методів автоматизації керування електронним підприємством
Застосування автоматизованої системи керування у виробництві
Розробка структурної схеми процесорного елемента та мікропрограми керування для реалізації команди
Мікропроцесорні системи керування автотранспортного засобу та їх структура
© Усі права захищені
написати до нас