Рассчет параметров электропривода

ЗАДАНИЕ



	Рассчитать параметры электропривода (постоянные времени, коэффициенты усиления, коэффициенты обратных связей и т.д.).

	Представить структурную схему двухконтурной системы подчиненного управления двигателем постоянного тока с параллельным возбуждением с регуляторами тока и скорости.

	Рассчитать регулятор тока согласно с модульным оптимумом и выбрать его элементы (резисторы и конденсаторы), представить структурную схему контура тока, регулятора тока и схему его реализации. Выбрать датчик тока.

	Рассчитать регулятор скорости и выбрать его элементы (резисторы и конденсаторы). Представить структурную схему контура скорости, регулятора скорости и схему его реализации. Выбрать датчик скорости. Для парных вариантов регулятор скорости настроить на модульный оптимум, а для непарных - на симметричный.

	

	
Содержание

	

	Введение

		Данные двигателя

		Расчет параметров электропривода

		Структурная схема системы подчиненного управления

		Расчет регулятора тока

		Расчет регулятора скорости

	Выводы

	Список используемой литературы




ВВЕДЕНИЕ



Системы подчиненного регулирования с последовательной коррекцией обладают большими возможностями по формированию оптимальных переходных процессов пуска и торможения электроприводов. В таких системах легко реализуется, например, ограничение регулируемых переменных (координат) и их производных.

Кроме ограничения координат в системах подчиненного регулирования часто возникает необходимость ограничения их производных. Например, в двухконтурной системе регулирования скорости и тока якоря в ряде случаев требуется ограничение ускорения или производной тока.

Ограничение ускорения может быть осуществлено различными способами. При одном из них в системе предусматривают контур регулирования ускорения как самостоятельного параметра с использованием общих приемов оптимизации.

Чтобы ограничить производную тока якоря двигателя, также применяют различные способы. Поскольку в системе с оптимизированным по быстродействию контуром тока максимальное значение производной тока зависит от постоянной времени интегрирования контура и заданного значения стопорного тока, одним из способов ограничения производной тока может быть настройка регулятора тока.




1. Данные двигателя



Из справочника [1] взяты данные двигателя постоянного тока независимого возбуждения со стабилизирующей обмоткой быстроходного исполнения

Д22:

Номинальная мощность – 110, кВт

Номинальное напряжение - 440 В;

Номинальный ток - 565 А;

Номинальная скорость - 500 об/мин;

Перегрузочная способность - 2;

Сопротивление якорной обмотки - 0,0805Ом;

Сопротивление стабилизирующей обмотки – 0,002 Ом;

Маховой момент – 10,25 кГм;

Постоянная времени тиристорного преобразователя - 0.005с 








2. Расчет параметров электропривода



Определим постоянные времени, коэффициенты усиления и другие параметры системы подчиненного управления, в которую входят регуляторы тока и скорости, тиристорный преобразователь, двигатель и датчики обратных связей.



2.1 Коэффициент усиление тиристорного преобразователя







где Uнтп - номинальное напряжение тиристорного преобразователя, который выбирается из условия обеспечения напряжения и тока, не меньше чем номинальное напряжение и ток двигателя. В нашем случае выбираем тиристорный преобразователь ТУ 16-530 242-72 с номинальным напряжением 220В.



2.2 Определим параметры тиристорного преобразователя. Будем считать его апериодическим звеном с передаточной функцией







где р - оператор Лапласа.



2.3 Полное сопротивление якорной цепи состоит из сопротивления якоря и сопротивления стабилизирующей обмотки



Re=Ra+ Rcm = 0.0805 + 0.002 = 0.0825 Ом


2.4 Потокосцепление двигателя







2.5 Полный момент инерции системы электропривода:

	

	

	

	2.6 Электромеханическая постоянная времени

	

	

	

	2.7 Индуктивность якорного цепи двигателя по формуле Уманского-Лиунвиля

	

	

	

	2.8 Электромагнитная постоянная времени системы электропривода



2.9



2.9 Коэффициент обратной связи по току







2.10 Коэффициент обратной связи по скорости








3. Структурная схема системы подчиненного управления



Составим структурную схему двухконтурной системы подчиненного управления с контурами тока и скорости. Используем при этом такие допущения:

	Тиристорний преобразователь является инерционным звеном;

	Датчик скорости (тахогенератор) безинерционный и является пропорциональным звеном;

	Датчик тока также является пропорциональным звеном;

	Двигатель состоит из электромагнитной и электромеханической частей,
которые являются инерционной и интегрирующей соответственно;

	При моделировании двигателя не учитываем реакцию якоря, гистерезис,
вихревой ток.

На рис. 1 представлена структурная схема с учетом этих допущений.





Рисунок 1 - Структурная схема подчиненной системы управления электропривода



На схеме использованы такие обозначения: WpT и Wpui - передаточные функции регулятора тока и регулятора скорости соответственно.


4. Расчет регулятора тока



Согласно с заданием регулятор тока нужно настроить на модульный оптимум.

Контур тока является внутренним контуром системы подчиненной регуляции и в его состав входят тиристорный преобразователь, датчик тока и электромагнитная составляющая двигателя (см. рис. 2).







Рисунок 2 - Структурная схема контура тока



В контуре тока электромагнитная постоянная времени двигателя Тя с "большой" постоянной времени, а постоянная времени тиристорного преобразователя Тм - "маленькая", которую не компенсируют при настройке на модульный оптимум.

Согласно с требованиями модульного оптимума передаточная функция разомкнутого контуру тока должна равняться:







где ТО=2ТМ. Учитывая передаточную функцию разомкнутого контуру тока, получим:







Исходя из этой передаточной функции контур тока при настройке на модульный оптимум является пропорционально-интегральным. Согласно с этим приведем функциональную схему реализации контура (рис.3).





Рисунок 3 - Функциональная схема реализации регулятора тока



На этом рисунке приняты такие обозначения:

Кдг- коэффициент передачи датчика тока;

Кшун- коэффициент передачи измерительного шунта;

АА - регулятор тока;

Сот - конденсатор обратной связи тока регулятора;

Rot - активное сопротивление обратной связи тока регулятора;

RT - сопротивление обратной связи тока контура тока;

Яэт - сопротивление задания на ток.

Схеме реализации регулятора тока отвечает такая его структурная

	

	 

	

	Выбираем конденсатор типа МБМ емкостью Сот = 4.7мкФ.

	

	Активное сопротивление обратной связи тока регулятора

	

	 

	

	4.3 Сопротивление задания на ток

	

	 

	

	4.4 Коэффициент передачи измерительного шунта

	

	 



где  = 75 мВ - номинальное напряжение шунта.

	

	4.5 Сопротивление обратной связи тока контура тока







где Ддт = 100 - коэффициент передачи датчика тока.

Выбираем по [5] резисторы типа ОМЛТ-0.125 с номиналами Rот =13 кОм, RЗТ = 125 КОм Rt = 1,0 MOm.

Для расчета регулятора скорости нам понадобится передаточная функция свернутого контуру тока:







Учитывая, что Тμ - маленькая постоянная времени, можно считать 2 • Т2м =0

Тогда свернутый контур тока является апериодическим звеном с передаточной функцией:








5. Расчет регулятора скорости



Контур скорости является внешним контуром системы подчиненного управления. В него входят регулятор скорости, контур тока и электромеханическая часть двигателя. Для расчетов используют свернутый контур тока. Структурная схема контура скорости приведена на рис. 5. На нем приняты такие обозначения.

WpM - передаточная функция регулятора скорости;

Uзш - напряжение задания на скорость. 

В этом контуре Тм является "большой" постоянной времени, а Тм - "маленькая" постоянная времени, которую не компенсируют. Согласно с требованиями настройки на модульный оптимум передаточная функция разомкнутого контура скорости должна иметь после сокращения такой вид:



 



где То =4ТМ.

Учитывая передаточную функцию разомкнутого контура скорости после сокращения, получаем:



 



Таким образом, регулятор скорости, настроенный на модульный оптимум, является пропорциональным. Функциональная схема его реализации приведена на рис. 6.

На этом рисунке приняты такие обозначения: Rom R3111 j Rm - сопротивления обратной связи регулятора скорости, задание на скорость и обратной связи по скорости соответственно; AR - регулятор скорости;

Кдн, Ктг - коэффициенты передачи датчика напряжения и тахогенератора соответственно;

U3U] - напряжение задания на скорость.

Согласно с функциональной схемой регулятору приведем его структурную схему (рис.7).



			U3111	I	1	U3T

	—О	

К

Рисунок 7 - Структурная схема регулятора



5.1 Коэффициент передачи датчика напряжения



Кдн = 0.75



2 Коэффициент передачи тахогенератора:



 



где UTr= 220 В - номинальное напряжение тахогенератора;

штг - номинальная скорость тахогенератора, которая должна приблизительно равняться номинальной скорости двигателя.



5.3 Коэффициент обратной связи по скорости



 



где - максимальное напряжение задания на скорость, для УБСР-А1; wMax= WH - максимальная скорость двигателя.



	5.4	Сопротивление обратной связи регулятора скорости



Rui=100kOm

	

	5.5	Сопротивление задания на скорость



 



5.6 Сопротивление обратной связи по скорости





 



Выбираем по [5] резисторы типа ОМЛТ-0.125 с номиналами R3m= 6.2 кОм, Rouj =5.6 кОм.


Выводы



В ходе выполнения домашнего задания были рассчитаны параметры электропривода: постоянные времени, коэффициенты усиления, коэффициенты обратных связей. Представлена структурная схема двухконтурной системы подчиненного управления двигателем постоянного тока с параллельным возбуждением с регуляторами тока и скорости. Рассчитан регулятор тока согласно с модульным оптимумом и выбраны его элементы (резисторы и конденсаторы), представлена структурная схема контура тока, регулятора тока и схема его реализации. Рассчитан регулятор скорости и выбраны его элементы (резисторы и конденсаторы). Представлена структурная схема контура скорости, регулятора скорости и схема его реализации. Выбраны датчик тока и скорости.




Список используемой литературы



1.Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. - 6-ое изд., -М.Энергоиздат, 1981. - 576 с.

2.3имин Е.Н., Яковлев В.И. Автоматическое управление Электроприводами. - М.: Высш.шк., 1979. - 319 с.

З.Полилов Е.В. Методические указания к выполнению практических работ по курсу «Оформление технической документации» (для студентов специальности 7.092203 дневной и заочной форм обучения). - Алчевск.: ДГМИ, 2002.- 34 с.

4.Комплектные тиристорные электроприводы. Справочник/ Под ред. В.М.Перелъмутера. -М: Энергоатомиздат. 1988. - 200 с.

5.Терещук P.M., Терещук КМ., Седов С.А. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. - К.- Научная мысль, 1981-672с.