Базисные величины системы относительных единиц

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования                                      Российский государственный профессионально-педагогический университет

Институт электроэнергетики и информатики

Кафедра электрооборудования и автоматизации промышленных предприятий

 

Курсовая работа по дисциплине

 «Электрический привод»

Тема: «Проектирование электропривода сталкивателя блюмов»

 

Исполнитель

студент группы ЭМ-509                                            И.Х. Ракипова

 

 

 Руководитель                                                                  А.А. Емельянов

 

Екатеринбург

2012

 

СОДЕРЖАНИЕ

Реферат                                                                                             4

Введение	5
1 Задание и исходные данные к проекту	7
2 Выбор типа электропривода	9
3 Выбор и проверка электродвигателя	11
3.1 Расчёт мощности двигателя	11
3.2 Предварительный выбор двигателя	13
3.3 Расчет передаточного числа редуктора 3.4 Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя	15 16
3.5 Проверка двигателя по нагреву	23

4 Выбор основных узлов силовой части электропривода                         24

4.1Выбор тиристорного преобразователя                                                24

4.2 Выбор силового трансформатора                                                        25

4.3 Выбор сглаживающего реактора                                                         26

4.4 Разработка принципиальной электрической схемы силовой части
     электропривода                                                                                     27

5. Расчет параметров математической модели силовой части
    электропривода                                                                        29

5.1 Расчет параметров силовой чисти электропривода в абсолютных
     единицах                                                                                  29

5.2 Выбор базисных величин системы относительных единиц             31

5.3. Расчет параметров силовой части электропривода в относительных
      единицах                                                                                               31

5.4 Расчет коэффициентов передачи датчиков                                34

6. Разработка системы управления электроприводом                             35

6.1. Выбор типа системы управления электроприводом                       35

6.2 Расчет регулирующей части контура тока якоря                   36

6.2.1. Расчет параметров математической модели контура тока.   36

6.2.2 Конструктивный расчет регулятора тока                               43

6.3 Расчет регулирующей части контура скорости                               46

6.3.1. Расчет параметров математической модели контура
             скорости                                                                              46

6.3.2. Конструктивный расчет регулирующей части контура
                скорости                                                                        47

6.4 Расчет задатчика интенсивности                                                 50

6.4.1. Расчет параметров математической модели задатчика
      интенсивности                                                                               50

6.4.2 Конструктивный расчет задатчика интенсивности                       51

7. Основы теории систем подчиненного регулирования                 54

7.1 Обобщенная схема многоконтурной системы подчиненного
      регулирования                                                                        54

7.2. Синтез регуляторов                                                            56

7.2.1. Синтез регулятора первого контура и его свойства              57

8. Системы регулирования тока якоря                                             63

8.1. Функциональная схема САР тока якоря                                         63

8.2. Синтез регуляторов тока якоря                                          64

8.3. Анализ свойств САР тока якоря                                             65

9. Моделирование в MatLab.                                                                      69

9.1 Математическая модель двигателя постоянного тока,
  включающая контур тока якоря                                             81

Заключение                                                                                  83                                                                                                   

Список использованных источников                                               84                                                                

 

 

РЕФЕРАТ

 

Курсовой проект содержит 85 листов печатного текста,45 рисунка,    3 таблицы, 10 использованных источников.

 Произведен расчет силовой части системы :
«ТП-Д», включающий в себя:                   

· предварительный выбор двигателя;                                                

· расчет и построение нагрузочной диаграммы и                                                                                                                    проверка двигателя на нагрев;

· моделирование электропривода в MATLAB.

ВВЕДЕНИЕ

    Современный электрифицированный механизм рассматривается как электромеханическая автоматизированная (или в целом автоматическая) система, замкнутая обратными связями (через оператора или специальное техническое устройство) по контролю основополагающих технических параметров.

    В главном (силовом) канале обязательно присутствует электродвигатель, а также могут быть представлены преобразователи электрической и механической энергии. С их помощью и реализуются конкретные законы электромеханического энергообразования. Каналы управляющих воздействий на различные функциональные элементы силовой цепи, а также каналы обратной связи входят в состав системы автоматического управления (САУ) электропривода.

    Новое производственное оборудование для современного механизированного производства создается совместными усилиями технологов-машиностроителей, специалистов по электрическим машинам, электроприводу и автоматизации. Одновременно с разработкой технологии и конструктивного состава механического оборудования разрабатывается его электрическое оборудование.

    Конструктивные и кинематические особенности исполнительного органа механизма во многом предопределяются типом привода, на который ориентируется при разработке механической части.

    Имеет место и обратное – в зависимости от конструктивных решений механической части значительные изменение претерпевает электропривод. Конструктивные решения отражаются на параметрах механической и электрической цепей единой электромеханической системы. Соотношения последних сказываются не только на статических и динамических качествах, но и на потреблении электроэнергии, экономичности работы электрифицированного механизма.

 

Сталкиватель находится в хвостовой части технологической линии обжимного стана (блюминга). На блюминге путём обжатия слитков, полученных из сталеплавильного цеха, производят блюмы - заготовки квадратного сечения от 200*200 мм до 300*300 мм, представляющие собой полуфабрикат для дальнейшей переработки в сортовой металл. Прокатанная заготовка от блюминга подаётся рольгангами к ножницам для обрезки концов и порезки на мерные длины . Полученные таким образом блюмы взвешиваются на весах, рольгангами транспортируются в хвостовую часть стана и сталкиваются с рольганга сталкивателем на конвейер, которым далее транспортируются либо на склад заготовок, либо на линию прокатки заготовочного стана для получения заготовок меньшего сечения. Кинематическая схема сталкивателя блюмов показана на рис. 1. Рабочим органом сталкивателя являются две штанги. Движение передаётся штангам от одного или двух двигателей через редуктор и ведущие шестерни, которые находятся в зацеплении с зубчатыми рейками на штангах. Электропривод сталкивателя блюмов работает в повторно-кратковременном режиме с переменной нагрузкой. Рабочий цикл сталкивателя включает в себя:

· Разгон штанг до пониженной скорости на холостом ходу;

· Подход штанг к заготовке и начало толкания с пониженной скоростью;

· Разгон до рабочей скорости;

· Толкание на рабочей скорости до сталкивания заготовки;

· Замедление до остановки штанг;

· Разгон в обратном направлении до повышенной скорости;

· Возврат штанг на холостом ходу с повышенной скоростью;

· Замедление штанг до остановки в исходном положении;

· Пауза (двигатель отключается)

1. ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ПРОЕКТУ

 

 

Рис. 1. Кинематическая схема сталкивателя блюмов

 

 

Исходные данные для расчёта электропривода продольно-строгального станка приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Исходные данные

Параметр	Обозначение	Значение
Масса заготовки, т	mM	2
Масса штанги, т	mш	1,2
Путь толкания, м	Lr	4,5
Путь подхода штанг к заготовке, м	Ln	1,5
Рабочая скорость прямого хода, м/с	Vпр	0,35
Радиус ведущей шестерни, м	rш	0,21
Момент инерции ведущей шестерни, кг*м2	Jш	4,8
Продолжительность включения, %	ПВ	48
Отношение обратной скорости к рабочей скорости	Кобр	2
Отношение пониженной скорости к рабочей скорости	Кпон	0,5
Коэффициент трения штанги о ролики	µр	0,06
Коэффициент трения заготовки о рольганг	µм	0,5
КПД механических передач при рабочей нагрузке	ηпN	0,95
КПД механических передач при работе на холостом ходу	ηпхх	0,5

 

2 ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

 

При выборе типа электропривода, прежде всего, учитывается условие работы производственного механизма. Высокая производительность и качество выпускаемой продукции могут быть обеспечены лишь при правильном учёте статических и динамических характеристик привода и рабочей машины. Кинематика, и даже конструкция рабочей машины в значительной степени определяются типом применяемого ЭП, и, наоборот, в зависимости от конструктивных особенностей исполнительного механизма привод претерпевает значительные изменения.

При выборе типа ЭП должны быть учтены: характер статического момента, необходимые пределы регулирования скорости, плавности регулирования, требуемых механических характеристик, условий пуска и торможения, числа включений в час, качества окружающей среды и т.п.

Первоначально решается вопрос о выборе регулируемого или нерегулируемого типа ЭП. В последнем случае задача значительно упрощается. Все сводится к выбору двигателя переменного тока (асинхронные двигатели). В случае с регулированием по скорости решается вопрос о выборе рода тока привода.

Применение постоянного тока может быть оправдано лишь в тех случаях, когда привод должен обеспечивать повышенные требования к плавности регулирования скорости. Приводы постоянного тока используются в механизмах, работающих в повторно-кратковременном режиме: краны, подъёмные механизмы, вспомогательные механизмы металлургической промышленности (шлепперы, рольганги, нажимные устройства).

В случае приводов повторно-кратковременного режима тип двигателя определяется из условий получения минимальной деятельности переходного процесса, минимальных динамических моментов. С этой целью либо используют специальные двигатели с минимальным моментом инерции, либо переходят к двухдвигательному приводу (суммарный момент инерции двух двигателей той же мощности, что и однодвигательный привод меньше на 20 – 40 %).

 

3 ВЫБОР И ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

3.1 Расчёт мощности двигателя

Для выбора двигателя необходимо рассчитать его требуемую номинальную мощность, исходя из нагрузочной диаграммы механизма (т.е. временной диаграммы моментов или сил статического сопротивления механизма на его рабочем органе). По рассчитанной мощности затем выполняется предварительный выбор двигателя . Рассмотрим расчёт мощности двигателя для сталкивателя блюмов.

Построим нагрузочную диаграмму сталкивателя блюмов (график статических усилий перемещения штанг). Расчёт времени участков цикла на этапе предварительного выбора двигателя выполняем приблизительно, т.к. пока нельзя определить время разгона и замедления (суммарный момент инерции привода до выбора двигателя неизвестен).

Пониженная скорость штанг:  

             V_пон = К_пон ∙ V_пр = 0,5 ∙ 0,35 = 0,175м/с,                          (1)

где V_пон – пониженная скорость штанг, м/с;

  К_пон – кратность пониженной и рабочей скоростей штанг;

  V_пр – скорость прямого хода штанг, м/с.

Скорость обратного хода штанг:

                  V_обр = К_обр ∙ V_пр = 2 ∙ 0,35= 0,7 м/с,                          (2)

где К_обр – кратность обратной скорости и рабочей скорости штанг.

Усилие перемещения штанг на холостом ходу:

F_хх = 2∙m_ш gμ_р = 2∙1200∙ 9,81 ∙ 0,06 = 1411 Н,        (3)

где F_хх – усилие перемещения штанг на холостом ходу, Н;

  m_ш – масса штанг, кг;

  g – ускорение свободного падения (g=9,81 м/с2);

   μ_р – коэффициент трения штанги о рольганг.

 

 

Усилие при толкании заготовки:

 F_т = m_мgμ_м + F_хх = 1411 + 2000 ∙9,8∙0,5= 11211 Н,                    (4)

Время толкания (приблизительно):

                            t_т = L_т / V_пр = 4,5 / 0,35= 12,86 с,                          (5)

где t_т – время толкания, с;

  L_д – путь толкания, м.

Время подхода штанг к заготовке (приблизительно):

t_п = L_п / V_пон = 1,5 / 0,175 = 8,6 с,                      (6)

где t_п – время подхода штанг к заготовке, с;

  L_п – путь подхода штанг к заготовке, м.

Время возврата штанг  (приблизительно):

                   t_обр = L_п+ L_т / V_пон = 6 / 0,7 = 8,6 с,                     (7)

Время работы в цикле (приблизительно):

t_р = t_п + t_т + t_обр = 8,6 + 8,6 0,94 + 12,86 = 30,06 с,        (8)

где t_р – время работы в цикле, с.

Время паузы в цикле (приблизительно):

      t₀ = t_р ((100/ПВ)-1) = 30,6∙1,08 = 32,565 с,        (9)

где t₀ – время паузы, с.

Исходя из расчетов строится нагрузочная диаграмма, рис.3.

                       

Рис. 2. Нагрузочная диаграмма механизма

 

Эквивалентное статическое усилие за время работы в цикле:

(10)

 

где F_экв – эквивалентное статическое усилие за время работы в цикле, Н.

При расчете требуемой номинальной мощности двигателя предполагаем, что будет выбран двигатель, номинальные данные которого определены для повторно-кратковременного режима работы и стандартного значения продолжительности включения ПВN=40%. Номинальной скорости двигателя должна соответствовать скорость обратного хода штанг, которая является максимальной скоростью в заданном рабочем цикле. Такое соответствие объясняется тем, что принято однозонное регулирование скорости, осуществляемое вниз от номинальной скорости двигателя.

 

Расчетная мощность двигателя:

         (11)

где Р_рас – расчетная мощность двигателя, кВт;

K_з – коэффициент запаса (примем Kз = 1,1).

 

3.2 Предварительный выбор двигателя

Выбираем двигатель серии Д. Для сталкивателя блюмов выбираем двигатель с естественным охлаждением, номинальные данные которого определены для повторно кратковременного режима с продолжительностью включения ПВN = 40 %.

 

 Таблица 2

Данные выбранного двигателя Д31

Параметр	Обозначение	Значение
Номинальная мощность двигателя, кВт	РN	6,8
Номинальное напряжение якоря, В	UяN	220
Номинальный ток якоря, А	IяN	37
Номинальная частота вращения, об/мин	nN	880
Максимальный допустимый момент, мН	Mmax	201
Cопротивление обмотки якоря, Ом	Rяо	0,325
Сопротивление обмотки добавочных полюсов, Ом	Rдп	0,093
Момент инерции якоря, кг∙м2	Jд		0,3
Число пар полюсов	рп		2
Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря	KI(доп)		0,15

 

 Для дальнейших расчетов потребуется ряд данных двигателей, которые не приведены в справочнике. Выполним расчет недостающих данных двигателя:

Сопротивление цепи якоря двигателя, приведенное к рабочей температуре:

Ом            (12)

где К_ш - коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры (к_ш = 1,38 для изоляции класса Н при пересчете от 20‘С).

 

Номинальная ЭДС якоря:

В     (13)

 

Номинальная угловая скорость:

ΩN = nN ∙  = 880 ∙  = 92,11 рад/с,                   (14)

где ΩN  – номинальная угловая скорость, рад/с;

nN – номинальная частота вращения, об/мин.

Конструктивная постоянная двигателя, умноженная на номинальный магнитный поток:

Вб                             (15)

Номинальный момент двигателя:

           Нм                         (16)

где М_N – номинальный момент двигателя, Нм;

Момент холостого хода двигателя:

            ∆М = М_N -  = 79,8 -  = 5,975Нм,                 (17)

где ∆М – момент холостого хода двигателя, Нм;

             – номинальная мощность двигателя, Вт.

Индуктивность цепи якоря двигателя:

 Гн                  (18)

3.3 Расчет передаточного числа редуктора

Расчет передаточного числа редуктора i_р выполняется так, чтобы максимальной скорости рабочего органа механизма соответствовала номинальная скорость двигателя.

Передаточное число редуктора:

                      i_р =                                (19)

где i_р – передаточное число редуктора;

r_ш– радиус ведущей шестерни, м.

 

3.4  Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя

Для проверки предварительно выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (т.е. временной диаграммы момента двигателя без учета электромагнитных переходных процессов). Для ее построения произведем расчёт передаточного числа редуктора, приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, определим суммарный момент инерции привода и зададимся динамическим моментом при разгоне и замедлении привода. По результатам расчета строится нагрузочная диаграмма, а также тахограмма двигателя.

Момент статического сопротивления при толкании, приведенный к валу двигателя:

 Нм,                     (20)

где  – момент статического сопротивления при толкании, приведенный к валу двигателя, Нм;

             – КПД механической передачи при рабочей нагрузке.

Момент статического сопротивления при перемещении стола на холостом ходу, приведенный к валу двигателя:

 Нм,          (21)

где  – момент статического сопротивления при перемещении стола на холстом ходу, приведенный к валу двигателя, Нм;

              – КПД механической передачи при перемещении стола на холостом ходу.

Пониженная скорость, приведенная к валу двигателя:

                      рад/с,                    (22)

где  – пониженная скорость, приведенная к валу двигателя, рад/с.

Скорость прямого хода, приведенная к валу двигателя:

                          рад/с,                     (23)

где  – скорость прямого хода, приведенная к валу двигателя, рад/с.

Скорость обратного хода, приведенная к валу двигателя:

                               рад/с,               (24)

где  – скорость обратного хода,  приведенная  к  валу  двигателя, рад/с.

Суммарный момент инерции механической части привода: кг∙м2, (25)

где  – суммарный момент инерции механической части привода, кг∙м²;

            δ – коэффициент, учитывающий моменты инерции полумуфт, ведущей шестерни и редуктора (принимаем  δ = 1,2);

            – момент инерции двигателя, кг∙м².

Модуль динамического момента двигателя по условию максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

              |М_дин| = k∙(М_max – М_ср ) = 0,95∙(201– 95,66) = 100,73 Нм,     (26)

              k – коэффициент, учитывающий увеличение максимального момента на уточненной нагрузочной диаграмме; k = 0,95.

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

                            рад/с²,                          (27)

где ε – ускорение вала двигателя в переходных режимах, рад/с².

Ускорение стола в переходных режимах:

                                  м/с²,                         (28)

где а – ускорение стола в переходных режимах, рад/с².

Разбиваем нагрузочную диаграмму на 9 интервалов. Сначала рассчитываем интервалы разгона и замедления электропривода, затем интервалы работы с постоянной скоростью.

Интервал 1. Разгон до пониженной скорости.

Продолжительность интервала 1:

                                      с,                                (29)

где t₁ – продолжительность интервала 1, с.

Путь, пройденный столом на интервале 1:

                м,                          (30)

где L₁ – путь, пройденный столом на интервале 1, м.

Момент двигателя на интервале 1:

                 М₁ = М_с.хх + |М_дин| = 27,42 +100,73 = 128,15 Нм,               (31)

где М₁ – момент двигателя на интервале 1, Нм.

Интервал 4. Разгон от пониженной скорости до скорости прямого хода.

Продолжительность интервала 4:

                        с,                        (32)

где t₄ – продолжительность интервала 4, с.

Путь, пройденный столом на интервале 4:

        м,               (33)

где L₄ – путь, пройденный столом на интервале 4, м.

Момент двигателя на интервале 4:

                         М₄ = М_ср + |М_дин| = 95,66+100,73 = 196,39 Нм,            (34)

где М₄ – момент двигателя на интервале 4, Нм.

Интервал 6. Замедление от скорости прямого хода до остановки.

Продолжительность интервала 6:

                    с,                                           (35)

где t₆ – продолжительность интервала 6, с.

Путь, пройденный столом на интервале 6:

м,                          (36)

где L₆ – путь, пройденный столом на интервале 6, м.

Момент двигателя на интервале 6:

                      М₆ = М_ср – |М_дин| = 27,42 – 100,73 = – 128,15 Нм,         (37)

где М₆ – момент двигателя на интервале 6, Нм.

Интервал 7. Разгон до скорости обратного хода.

Продолжительность интервала 7:

                    с,                                      (38)

где t₇ – продолжительность интервала 7, с.

Путь, пройденный столом на интервале 7:

                                              м,                                    (39)

где L₉ – путь, пройденный столом на интервале 9, м.

Момент двигателя на интервале 7:

                         М₉ = М_с.хх – |М_дин| = -27,42 – 100,73 = –128,15 Нм,            (40)

где М₉ – момент двигателя на интервале 9, Нм.

Интервал 9. Замедление от скорости обратного хода до остановки.

Продолжительность интервала9:

                                       с,                            (41)

где t₉ – продолжительность интервала 9, с.

Путь, пройденный столом на интервале 9:

                                  м,                    (42)

где L₉ – путь, пройденный столом на интервале 9, м.

Момент двигателя на интервале 9:

 М₉ = – М_с.хх + |М_дин| = 73,31 Нм,                         (43)

где М₉ – момент двигателя на интервале 9, Нм.

Интервал 2. Подход штанг к заготовке с постоянной скоростью.

Путь, пройденный столом на интервале 2:

                                   м,                   (44)

где L₂ – путь, пройденный штанг на интервале 2, м.

Продолжительность интервала 2:

                                       с,                                (45)

где t₂ – продолжительность интервала 2, с.

Момент двигателя на интервале 2:

                                            М₂ = М_с.хх = 27,42 Нм,                                (46)

где М₂ – момент двигателя на интервале 2, Нм.

Интервал 3. Толкание на пониженной скорости.

 

Путь, пройденный столом на интервале 3:

                                               м,                                  (47)

где L₃ – путь, пройденный столом на интервале 3, м.

Продолжительность интервала 3:

                                   с,                                (48)

где t₃ – продолжительность интервала 3, с.

Момент двигателя на интервале 3:

                                                 М₃ = М_ст = 95,66 Нм,                               (49)

где М₃ – момент двигателя на интервале 3, Нм.

Интервал 5. Толкание на скорости прямого хода.

Путь, пройденный столом на интервале 5:

м, 

где L₅ – путь, пройденный столом на интервале 5, м.

Продолжительность интервала 5:

                                               с,                          (50)

где t₅ – продолжительность интервала 5, с.

Момент двигателя на интервале 5:

                                                    М₅ = М_ст = 95,66 Нм,                            (51)

где М₅ – момент двигателя на интервале 5, Нм.

Интервал8. Возврат штанг со скоростью обратного хода.

Путь, пройденный столом на интервале 8:

                       м,                  (52)

где L₈ – путь, пройденный столом на интервале 8, м.

Продолжительность интервала 8:

                                           с,                                       (53)

где t₈ – продолжительность интервала 8, с.

Момент двигателя на интервале 8:

                                        М₈ = - М_с.хх = 27,42 Нм,                               (54)

где М₈ – момент двигателя на интервале 8, Нм.

По приведенным выше расчетам строим упрощенную нагрузочную диаграмму и тахограмму двигателя, рис. 4.

Рис. 3. Тахограмма и нагрузочная диаграмма электропривода сталкивателя блюмов

3.5 Проверка двигателя по нагреву

Для проверки выбранного двигателя по нагреву используем метод эквивалентного момента. Используя нагрузочную диаграмму, находим эквивалентный по нагреву момент за цикл работы привода. Для нормального теплового состояния двигателя необходимо, чтобы эквивалентный момент был не больше номинального момента двигателя.

Эквивалентный момент за цикл работы (по нагрузочной диаграмме):

    Нм,                  (55)

где Мэкв – эквивалентный момент за цикл работы, Нм.

Условие Мэкв ≤ МN выполняется, следовательно, выбранный двигатель проходит по нагреву.

Запас по нагреву:

 %,              (56)

где D – запас по нагреву, %.

Запас должен быть не менее 5 %.

4 ВЫБОР ОСНОВНЫХ УЗЛОВ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

4.1Выбор тиристорного преобразователя

Для обеспечения реверса двигателя и рекуперации энергии в тормозных режимах выбираем двухкомплектный реверсивный преобразователь для питания цепи якоря. Принимаем встречно-параллельную схему соединения комплектов и раздельное управление комплектами. Выбираем трехфазную мостовую схему тиристорного преобразователя. Проектирование самого тиристорного преобразователя не входит в задачи курсового проекта. Поэтому выбираем стандартный преобразователь, входящий в состав комплектного тиристорного электропривода КТЭУ. Подробные сведения о комплектных электроприводах КТЭУ приведены в справочнике (1).

Номинальные значения напряжения и тока преобразователя выбираются по табл.З. Номинальное напряжение преобразователя U_dN выбирается так, чтобы оно соответствовало номинальному напряжению якоря двигателя (U_dN должно быть больше номинального напряжения якоря двигателя на 5-15%). Номинальный ток преобразователя I_dN выбирается из ряда стандартных значении (см.табл. 3). Его значение должно быть равным или ближайшим по отношению к номинальному току якоря двигателя.

 

Таблица 3

Стандартные значения номинального напряжения и номинального тока        тиристорного преобразователя

UяN	220	440
UdN	230	460
IdN	25,50,100,200,320,500 800,1000,1600,2500	25,50,100,200,320,500, 800,1000,1600,2500,3200,4000

Выберем преобразователь с параметрами (U _{я N} = 220  U_dN = 230 В, I_dN=50A

Выберем способ связи тиристорного преобразователя с сетью.

Если I_dN <200 А, то питание цепи возбуждения в электроприводе КТЭУ выполняется од однофазной сети переменного тока с напряжением 380 В через мостовой выпрямитель. При больших номинальных токах — от трехфазной сети с напряжением 380 В через нереверсивный мостовой тиристорный преобразователь..

4.2  Выбор силового трансформатора

При трансформаторном варианте связи с сетью следует выбрать трансформатор типа ТСП-трехфазный двухообмоточный сухой с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения (или ТСЗП- защищенного исполнения). Справочные данные о трансформаторах этого типа приведены в прил.2. Номинальный вторичный ток трансформатора I_2n должен соответствовать номинальному току тиристорного преобразователя I_dN- Эти токи для трехфазной мостовой схемы преобразователя связаны по формуле:

I_2N = 0,816 • I_dN = 0,816 50 = 41 А

Выбираем трансформатор ТСЗП-16/0,7-УХЛ4

Выпишем данные выбранного трансформатора:

· тип трансформатора: трёхфазный двухобмоточный сухой с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения;

· схему соединения первичных и вторичных обмоток У/Л;

· номинальную мощность S_т= 14,6 кВА;

· номинальное линейное напряжение первичных обмоток U_1N=380 В;

· номинальное линейное напряжение вторичных обмоток U_2n=205 В;

· номинальный линейный ток вторичных обмоток I_2n=41 А;

· мощность потерь короткого замыкания Р_k = 550Вт

· относительное напряжение короткого замыкания U_k.з=5,2%.

Рассчитаем параметры трансформатора.

Коэффициент трансформации:

Номинальный линейный ток первичных обмоток:

А

Активное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора:

Ом

Активная составляющая напряжения короткого замыкания:

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:

Индуктивное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора:

 Ом

Индуктивность обмоток одной фазы трансформатора:

 мГн

где Ω_c —угловая частота сети (при частоте питающей сети 50 Гц Ω_c= 314 рад/с).

4.3 Выбор сглаживающего реактора

Сглаживающий реактор включается в цепь выпрямленного тока преобразователя с целью уменьшения переменной составляющей тока (пульсаций). Пульсация выпрямленного тока должны быть ограничены на уровне допустимого значения для выбранного двигателя. Максимально допустимый коэффициент пульсации K_I(доп) задается в числе данных двигателя и представляет собой отношение действующего значения переменной составляющей тока якоря к его номинальному значению. Для расчета индуктивности сглаживающего реактора определим требуемую индуктивность всей главной цепи системы «тиристорный преобразователь- двигатель» по условию ограничения пульсаций.

ЭДС преобразователя при угле управления :

где Ке — коэффициент, зависящий от схемы преобразователя (для трехфазной мостовой схемы Ке = 1,35).

Максимальная эквивалентная индуктивность главной цепи по условию ограничения пульсаций выпрямленного тока:

 мГн

Расчетнаяиндуктивность сглаживающего реактора:

Гн

Если расчетная индуктивность оказалась отрицательной или равной нулю, то это означает, что сглаживающий реактор не требуется.

4.4 Разработка принципиальной электрической схемы силовой части электропривода

В состав комплектного тиристорного ЭП входят:

- электродвигатель постоянного тока с тахогенератором и центробеж-ным выключателем ( при необходимости);

- ТП для питания якоря электродвигателя, состоящий из силовых тиристоров и системой охлаждения , защитных предохранителей, разрядных и защитных RLC - цепей, СИФУ, устройств выделения аварийного режима, контроля предохранителей и защиты от перенапряжений;

- ТП для питания обмотки возбуждения; силовой трансформатор или анодный реактор;

- коммутационная и защитная аппаратура в цепях постоянного и переменного тока (автоматические выключатели, линейные контакторы, рубильники);

- сглаживающий реактор в цепи постоянного тока (при необходимости);

- устройство динамического торможения (при необходимости);

- система управления электроприводом;

- комплект аппаратов, приборов и устройств, обеспечивающих оперативное управление, контроль состояния и сигнализацию электропривода.

На рис.4 приведена принципиальная схема реверсивного электропривода серии КТЭУ на ток до 200 А. Тиристорный преобразователь ТП, состоящий из двух встроенно-включенных мостов VSF, VSB, получает питание от сети 380 через автоматический выключатель QF1 и анодный реактор LF (или трансформатор ТМ). На стороне постоянного тока защита осуществляется автоматически выключателем QF1. Линейный контактор КМ служит для частой коммутации якорной цепи (при необходимости), динамическое торможение электродвигателя М осуществляется через контактор KV и резистор RV. Трансформатор Т1 и диодный мост V служат для питания обмотки возбуждения двигателя LМ. Тахогенератор BR возбуждается от отдельного узла А-BR; имеется также узел питания электромагнитного тормоза YB. Система управления СУ по сигналам оператора с пульта управления ПУ, сигналом о состоянии коммутационных и защитных аппаратов, получаемых из узлов управления этими аппаратами и сигнализации УУК и С, сигналом из общей схемы управления технологическим агрегатом СУТА, сигналом о токе якоря и токе возбуждения, получаемым с пунктов RS1, RS2, сигналом о напряжении на якоре электродвигателя, снимаемом с потенциометра RP1, сигналом о скорости, формируемым тахогенератором BR, выдает сигналы управления в СИФУ, УУК и С и на пульт управления ПУ. Узел управления коммутационной аппаратурой и сигнализации УУК и С по командам оператора и сигналом от СУ включает или выключает аппараты QF1-QF3, КМ, KV, а также осуществляет сигнализацию о состоянии этих и других защитных аппаратов.

Сигналы задания и обратных связей в СУ гальванически разделяются от внешних протяженных цепей или цепей с высоким потенциалом. Система управления СУ через гальванические разделители выдает в СУТА значения необходимых регулируемых параметров (скорости, тока и др.). Устройство УУК и С получает сигналы от ПУ, датчиков, СУТА через двухпозиционные гальванические разделители и преобразователи напряжения высокого уровня в напряжение низкого уровня, используемое в системе. Устройство УУК и С выдает на пульт управления и в СУТА двухпозиционные логические или контактные сигналы: о готовности электропривода к работе, состоянии аварийной и предупреждающей сигнализации, нулевой скорости или достижении некоторой заданной скорости и т.п.

 Рисунок 4. Функциональная схема однодвигательного электропривода серии КТЭУ, I_ном<200 А.

5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИЛОВОЙЧАСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

5.1 Расчет параметров силовой чисти электропривода в абсолютных единицах

Главную цепь системы «тиристорный преобразователь-двигатель» можно представить в виде схемы замещения (рис.5). В главной цепи действуют ЭДС преобразователя Е_д и ЭДС якоря двигателя Е_я. На схеме замещения показаны активные сопротивления якорной цепи двигателя R_я сглаживающего реактора R_с двух фаз трансформатора 2R_m а также фиктивное сопротивление R_y,обусловленное коммутацией тиристоров. Кроме того, представлены индуктивности якорной цепи двигателя Lя сглаживающего реактора L_c и двух фаз трансформатора 2L_m. Направления тока и ЭДС соответствуют двигательному режиму электропривода (см. рис. 5).

Рисунок 5. Схема замещения главной цепи

От исходной схемы замещения переходим к эквивалентной схеме (рис.7), где все индуктивности объединяются в одну эквивалентную индуктивность L_э а все активные сопротивления в одно эквивалентное сопротивление R_э

Рисунок 6. Эквивалентная схема замещения главной цепиОпределим параметры силовой части в абсолютных единицах.

Фиктивное сопротивление преобразователя, обусловленное коммутацией тиристоров:

Ом

Эквивалентное сопротивление главное цепи:

Ом

Эквивалентная индуктивность главной цепи:

Гн

Электромагнитная постоянная времени главной цепи:

с

Электромагнитная постоянная времени цепи якоря двигателя:

с

Коэффициент передачи преобразователя:

Где Uy(max) – напряжение на входе импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя, при котором угол управления равен нулю и ЭДС преобразователя в режиме непрерывного тока максимальна. В проекте примем Uy(max) =10В.

5.2 Выбор базисных величин системы относительных единиц

При рассмотрении модели силовой части электропривода как объекта управления параметры и переменные электропривода удобно перевести в систему относительных единиц. Переход к относительным единицам осуществляется по формуле:

где Y— значение в абсолютных (физических) единицах,

Yб— базисное значение (также в абсолютных единицах);

 

 у — значение в относительных единицах.

 

Принимаем следующие основные базисные величины силовой части электропривода:

Базисное напряжение:

U₆ = Е_яN = 198,65 В

Базисный ток:

I_б =I_яN = 37 А

Базисную скорость:

 =  = 92,11 рад/с

Базисный момент:

М_б =М_N =80 Нм

Базисный магнитный поток:

сФ_б =сФ_N = 2,156 Вб

Базисный ток и базисное напряжение регулирующей части электропривода выбираются так, чтобы они были соизмеримы с реальными уровнями токов и напряжений в регулирующей части.

В проекте принимаем:

Базисное напряжение системы регулирования:

U_6p = 10 В;

Базисный ток системы регулирования:

I_бр = 0,5 мА.

Рассчитаем производные базисные величины:

базисное сопротивление для силовых цепей:

Ом

базисное сопротивление для системы регулирования:

 

Ом

 

Механическая постоянная времени электропривода зависит от суммарного момента инерции и принятых базисных значений скорости и момента:

 

5.3. Расчет параметров силовой части электропривода в относительных единицах

На рис.9 показана структурная схема модели силовой части электропривода как объект управления. Переменные модели выражены в относительных единицах. В модель входят следующие звенья:

тиристорный преобразователь (ТП) — пропорциональное звено с коэффициентом передачи k_п

главная цепь (ГЦ) — апериодическое звено с электромагнитной постоянной времени Т_э и коэффициентом передачи, равным r_э^-1 т.е. эквивалентной проводимости главной цепи в относительных единицах;

механическая часть (МЧ)- интегрирующее звено с механической постоянной времени Тj,

звенья умножения на магнитный поток (поток рассматривается в модели как постоянный параметр).

Входные величины модели представляют собой управляющее воздействие иу (сигнал управления на входе преобразователя) и возмущающие воздействие тc (момент статического сопротивления на валу двигателя).

Переменными модели являются:

· ЭДС преобразователя e_d;

· ЭДС якоря двигателя е_я;

· ток якоря двигателя i_я;

· электромагнитный момент двигателя m;

· угловая скорость двигателя со.

 

Рисунок 7. Структурная схема объекта управления

 

Определим параметры электропривода в относительных единицах:

-коэффициент передачи преобразователя:

эквивалентное сопротивление главной цепи:

Ом

сопротивление цепи якоря двигателя:

 Ом

магнитный поток двигателя:

5.4 Расчет коэффициентов передачи датчиков

Рассчитаем коэффициенты передачи датчиков в абсолютных единицах так, чтобы при максимальном значении величины, измеряемой датчиком, напряжение на выходе датчика было равно базисному напряжению регулирующей части.

Коэффициент передачи датчика тока:

                  

Где I_я(max) - максимальный ток якоря по перегрузочной способности двигателя. Максимальный ток определяется по формуле:

А

Коэффициент передачи датчика напряжения:

Коэффициент передачи датчика скорости:

Рассчитаем коэффициенты датчиков в относительных единицах.

Коэффициент передачи датчика тока:

Коэффициент передачи датчика напряжения:

Коэффициент передачи датчика скорости:

 

6. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

6.1. Выбор типа системы управления электроприводом

Рассмотрим функциональную схему системы управления электроприводом (рис.8). Система управления электроприводом представляет собой двухконтурную систему автоматического регулирования (САР) скорости. Внутренним контуром системы является контур регулирования тока якоря, внешним и главным контуром – контур регулирования скорости.

Для проектируемого электропривода выбираем однократную систему регулирования скорости. Однократная САР скорости по сравнению с двукратной не обладает астатизмом по возмущающему воздействию (моменту сопротивления), однако для проектируемой системы обеспечение такого астатизма не требуется. Однократная САР скорости обладает лучшими динамическими свойствами по сравнению с двукратной САР. Для контуров регулирования тока якоря и скорости применяется настройка на модульный оптимум. Данную настройку обеспечивают пропорционально-интегральный регулятор тока (РТ) и пропорциональный регулятор скорости (РС). Плавное ускорение и замедление привода обеспечиваются с помощью задатчика интенсивности (ЗИ). Для разгона или торможения привода задатчик интенсивности формирует линейно изменяющийся во времени сигнал задания на скорость.

Сигналы обратных связей поступают в систему регулирования от датчиков тока якоря (ДТ), напряжения якоря (ДН) и скорости (ДС). Датчики состоят из измерительного элемента и устройства согласования. Измерительным элементом для датчика тока якоря является шунт в цепи якоря , для датчика напряжения – делитель напряжения , для датчика скорости – тахогенератор (ТГ). Устройство согласования обеспечивает необходимый коэффициент передачи датчика и гальваническую развязку силовых цепей от цепей управления. Косвенный датчик ЭДС (ДЭ) вычисляет ЭДС якоря по сигналам датчиков тока и напряжения. Сигнал ЭДС через звено компенсации (ЗК) подается на вход регулятора тока, что требуется для компенсации отрицательного влияния ЭДС якоря на процессы в контуре тока.

    Некомпенсируемая постоянная времени  закладывается в фильтрах Ф1 и Ф2. Эти фильтры обеспечивают защиту объекта управления от высокочастотных помех. Величина , принятая при проектировании системы, определяет быстродействие контура регулирования тока и всей системы в целом. 

    Управляющим воздействием на объект управления (силовую часть электропривода) является напряжение управления . Напряжение управления подается на вход системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя, которая регулирует угол управления, т.е. фазу подачи управляющих импульсов на тиристоры.

Нелинейные элементы НЭ1 и НЭ2 предназначены для ограничения координат системы. Элемент НЭ1 ограничивает выходной сигнал регулятора тока, а следовательно, напряжение управления преобразователя и его выходную ЭДС. Элемент НЭ2 ограничивает выходной сигнал регулятора скорости, тем самым ограничивается сигнал задания тока и сам ток якоря.

 

Рис.8. Функциональная схема системы управления электроприводом.

 

6.2 Расчет регулирующей части контура тока якоря

6.2.1. Расчет параметров математической модели контура тока.

Рассмотрим структуру и выполним расчет параметров модели контура тока, используя систему относительных единиц. Структурная схема контура тока представлена на puс.10. В контуре тока находятся звенья регулятора тока (РТ), фильтра (Ф), тиристорного преобразователя (ТП) и главной цепи (ГЦ). На структурной схеме фильтр показан внутри контура, что эквивалентно наличию фильтра в цепи задания и обратной связи (см. рис.10). Обратная связь по току при рассмотрении относительных величин принимается единичной. Па процессы в контуре тока влияет ЭДС якоря двигателя, которую можно считать возмущающим воздействием. При отсутствии ЭДС якоря (якорь неподвижен) в контуре тока можно рассматривать одно звено объекта управления с передаточной функцией:

Рисунок 9. Структурная схема контура регулирования тока якоря

Некомпенсируемую постоянную времени Т рекомендуется принять в

пределах 0,004 — 0,01с.

При синтезе регулятора тока влияние ЭДС якоря не учитывается, Передаточная функция регулятора тока находится по условию настройки контура на модульный оптимум:

Получаем передаточную функцию ПИ-регулятора. Из этих формул следует, что параметры регулятора тока находятся по следующим формулам:

Влияние ЭДС якоря приводит к появлению статической ошибки по току, что ухудшает качество системы. Для компенсации данного влияния вводится положительная обратная связь по ЭДС якоря. Структурная схема контура тока с компенсацией ЭДС представлена на рис. 10. При выносе фильтра из контура он должен оказаться в цепи задания на ток (Ф1) в цепи обратной связи по току (Ф2) и в цепи обратной связи по ЭДС, где его удобно объединить с датчиком ЭДС. Таким образом, датчик ЭДС имеет небольшую инерционность, что является необходимым, т.к. безынерционный датчик ЭДС реализовать невозможно.

 

Рисунок 10. Структурная схема контура тока с компенсацией ЭДС.

Компенсирующий сигнал УК подается на вход регулятора тока. а не непосредственно в точку действия ЭДС якоря (между звеньями ТП м ГЦ). Поэтому влияние звеньев регулятора тока преобразователя на прохождение компенсирующего сигнала необходимо устранить. Это достигается за счет включения в цепь обратной связи по ЭДС звена компенсации. Передаточная функция звена компенсации определяется по формуле:

Таким образом, звено компенсации является реальным дифференцирующим звеном. Параметры компенсации находятся по следующим формулам:

 

0,097

0,0225

 

В результате компенсации ЭДС статическая ошибка по току устраняется.

ЭДС якоря двигателя недоступна для прямого измерения. Косвенный датчик ЭДС якоря использует сигналы тока и напряжения якоря. Связь между током, напряжением и ЭДС якоря следует из уравнения электрического равновесия для якорной цепи. В области изображений по Лапласу это уравнение имеет вид:

Реализовать датчик ЭДС в полном соответствии с формулой невозможно, т.к. требуется идеальное форсирующее звено. Поэтому внесем в датчик инерционное звено с постоянной времени . В результате уравнение датчика ЭДС принимает вид:

В статическом режиме формулы дают одинаковый результат. Уравнению  соответствует структурная схема датчика ЭДС, показанная на рис. 11. Также на рис. 10 показано звено компенсации.

Рисунок 11. Структурная схема датчика ЭДС и звена компенсации

В аналоговых системах автоматического управления электроприводами реализация регуляторов и других преобразователей сигналов осуществляется на базе операционных усилителей.

Принципиальная схема датчика ЭДС и звена компенсации тока показана на рис. 13. Фильтр в канале напряжения реализуется на элементах R₁₂, R₁₃, C₆ . Форсирующее звено в канале тока реализуется на элементах R₁₀, R₁₁, С₃. Операционный усилитель DA 3 предназначен для суммирования сигналов в датчике ЭДС, что осуществляется путем суммирования токов I₁ и I₃. Звено компенсации выполнено на операционном усилителе DA 2, Элементы входной цепи и цепи обратной связи усилителя DA 2 R₈,.R₇,С₄ обеспечивают реализацию свойств реального дифференцирующего звена.

Рисунок 12. Принципиальная схема датчика ЭДС и звена компенсации

 

На рис. 13 представлена структурная схема для абсолютных величин токов и напряжений, которая соответствует принципиальной схеме, показанной на рис. 13. При ее составлении было принято, что сопротивления R₁₂ и R₁₃ одинаковы.

 

Рис. 13. Структурная схема датчика ЭДС и звена компенсации для абсолютных величин

От структурной схемы для абсолютных величин перейдем к структурной схеме для относительных величин (рис. 14). На данной схеме показаны относительные коэффициенты датчиков напряжения и тока. При переходе от абсолютных величин к относительным величинам в передаточных функциях входных цепей операционных усилителей появляется сопротивление R_бр В передаточных функциях цепей обратной

связи операционных усилителей появляются обратные величины 1/R_бp

Рисунок 14. Структурная схема датчика ЭДС компенсации для относительных величин

Сопоставляя структурные схемы, показанные на рис. 12 и 15, получим соотношения между параметрами математической модели датчика ЭДС и звена компенсации в относительных единицах и параметрами элементов принципиальной схемы.

Необходимые коэффициенты передачи обеспечиваются при выполнении условий:

Требуемые значения постоянных времени обеспечиваются при выполнении условий:

Из записанных соотношений выразим и рассчитаем параметры элементов принципиальной схемы (сопротивления и емкости).

7,1 кОм

56кОм

20 кОм

23,7 кОм

0,04 мкФ

4,8мкФ

4,6 кОм

 

6.2.2 Конструктивный расчет регулятора тока

На рис.16 показана принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей. Регулятор тока выполнен на операционном усилителе DA1.Прдварительное включение в цепь обратной связи DA 1 сопротивления R1 и емкости С1 обеспечивает пропорционально-интегральный тип регулятора.

На входе усилителя DA 1 суммируются три сигнала приходящие по каналам задания на ток, обратной связи по току и по каналу компенсации ЭДС, путем суммирования токов I1 I2 и 13. В цепи задания на ток и в цепи Обратной связи по току установлены фильтры на элементах R2.R3.C2 и R4.R5 и С3 соответственно. Нелинейный элемент НЭ1 реализуется на стабилизаторах VD1 и VD 2.

 

Рисунок 15. Принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей.

На рис. 16. представлена структурная схема для абсолютных величин токов и напряжений, которая соответствует принципиальной схеме, показанной на рис.16. При составлении структурной схемы предполагалось, что сопротивления R2 и R3 а также R4 и R5 одинаковы. От структурной схемы для абсолютных величин перейдем к структурной схеме для относительных величин (рис. 16)

Рисунок 16. Структурная схема регулятора тока и его входных цепей для абсолютных величин

Рис. 17. Структурная схема регулятора тока и его входных цепей для относительных величин

Составляя структурные схемы (см. рис. 11 и 18), получим ,между параметрами математической моделирегулирующей части контура тока в относительных единицах и параметрами принципиальной схемы.

Для обеспечения единичных коэффициентов передачи в каналах задания тока обратной связи по току и компенсации ЭДС должны выполняться условия:

Требуемые значения постоянных времени обеспечиваются при выполнении условий:

Из записанных соотношений выразим и рассчитаем параметры элементов принципиальной схемы (сопротивления и емкости).

 

20 кОм

10 кОм

4 кОм

2 мкФ

5,1мкФ

5,7 мкФ

3,9 кОм

 

      6.3 расчет регулирующей части контура скорости

6.3.1. Расчет параметров математической модели контура скорости

Однократная система автоматического регулирования скорости: анализ его свойств, методика синтеза регулятора скорости подробно рассмотрено в учебном пособии(5).

Рассмотрим структуру и выполним расчет параметров модели контура скорости, используя систему относительных едениц. Структурная схема контура регулирования скорости представлена на рис.19. Контур регулирования тока якоря при его настройке на модульный оптимум рассматриваем как одно звено с передаточной функцией (5). Контур скорости включает в себя звено регулятора скорости (РС), звено контура тока якоря (КТ), звено умножения на поток и звено механической части привода. Обратная связь по скорость при рассмотрении оптимальных величин принимаем единичной. На объект управления действует возмущающие воздействие — момент статического сопротивления, создаваемый нагрузкой на валу двигателя.

Рисунок. 18 Структурная схема контура регулирования скорости

При синтезе регулятора скорости считаем, что момент статического сопротивления равен нулю (режим идеального холостого хода двигателя). При условии m_c=0 объект управления в контуре скорости

Передаточная функция регулятора скорости находится по условию настройки контура на модульный оптимум:

Получаем передаточную функцию П-регулятора. Коэффициент передачи регулятора скорости согласно (14)-(15) находится по формуле:

Однократная САР скорости является статической по возмущающему воздействию, поэтому в результате появления нагрузки на валу двигателя появляется статическая ошибка по скорости. Определим величину максимальной статической ошибки по скорости:

где m_c - максимальный по модулю статический момент на валу двигателя в относительных единицах (см. нагрузочную диаграмму двигателя).

6.3.2. Конструктивный расчет регулирующей части контура скорости

Принципиальная схема регулирующей части контура скорости представлена на рис.20. Регулятор скорости выполнен на операционном усилителе DA 4. Суммирование сигнала задания на скорость и сигнала обратной связи по скорости осуществляется путем суммирования токов I₁ и I₂. Включение в цепь обратной связи усилителя DA 4 сопротивления  R₁₆ обеспечивает пропорциональный тип регулятора. Стабилитроны VD 3, VD 4 регулируют нелинейный элемент НЭ2.

 

Рисунок 19. Принципиальная схема регулирующей части контура скорости

На рис. 20 показана структурная схема для абсолютных величин токов и напряжений, соответствующая принципиальная схема на рис. 21.

Рисунок 20. Структурная схема регулирующей части контура скорости для абсолютных величин

От структурной схемы для абсолютных величин перейдем к структурной схеме для относительных величин (рис. 21).

 

Рисунок 21. Структурная схема регулирующей части контура скорости для относительных единиц

Сопоставляя структурные схемы (19 и 22), получим соотношения между параметрами математической модели регулирующей части контура скорости в относительных единицах и параметрами элементов принципиальной схемы.

Для обеспечения единичных коэффициентов передачи в каналах задания скорости и обратной связи по скорости должны выполняться условия:

Для обеспечения требуемого коэффициента передачи регулятора скорости должно выполняться условие:

Из записанных соотношений выразим и рассчитаем сопротивления R₁₄, R₁₅ и R₁₆.

20 кОм

20 кОм

292,4 кОм

 

 

6.4 Расчет задатчика интенсивности

6.4.1. Расчет параметров математической модели задатчика интенсивности

Задатчик интенсивности предназначен для формирования линейно изменяющегося во времени сигнала задания на скорость с определенным темпом. Структурная схема задатчика представлена на рис.23. Темп изменения выходного сигнала задатчика определяется уровнем ограничения Q нелинейного элемента (НЭ) и постоянной времени и интегратора (И).

 

Рис. 22. Структурная схема задатчика интенсивности

Определим параметры математической модели задатчика интенсивности в относительных единицах.

Темп задатчика:

Уровень ограничения нелинейного элемента (принимается):

Q=0,9

Постоянная времени интегрирующего звена ЗИ:

Коэффициент передачи в линейного зоне нелинейного элемента (принимается):

К_л=100

 

 

6.4.2 Конструктивный расчет задатчика интенсивности

Принципиальная схема задатчика интенсивности представлена на рис. 24. Нелинейный элемент реализуется на операционном усилителе DA 7. Ограничение выходного сигнала обеспечивается за счет включения в цепь обратной связи усилителя DA 7, стабилитронов VD 5 и VD 6. Интегратор базируется на операционном усилителе DA 6. Емкость C7 в цепи в обратной связи операционного усилителя DA 6 определяет постоянную времени интегратора. Усилитель DA 5 предназначен для инвертирования сигнала, чтобы обеспечить отрицательную обратную связь, охватывающую нелинейный момент и интегратор (рис.23).

 

Рис 23. Принципиальная схема задатчика интенсивности

На рис. 24 показана структурная схема для абсолютных величин токов опережений, соответствующая принципиальной схеме на рис. 23.

Рисунок 24.Структурная схема задатчика интенсивности для абсолютных величин

От структурной схемы задатчика интенсивности для абсолютных величин перейдем к структурной схеме для относительных величин (рис. 25).

Рисунок 25.Структурная схема задатчика интенсивности для относительных величин

Из сравнения структурных схем задатчика интенсивности (см.рис.23  и 26): получим соотношения между параметрами математической модели и параметрами элементов принципиальной схемы задатчика.

Для обеспечения требуемого коэффициента передачи в линейной зоне нелинейного элемента должно выполняться условие:

Остальные сопротивления в схеме задатчика должны быть таковы, чтобы обеспечить единичные коэффициенты передачи. Для этого должно выполняться следующие условие:

22,5 мкФ

2000 кОм

 20 кОм

 

7. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИСТЕМ ПОДЧИНЕННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
7.1  Обобщенная схема многоконтурной системы подчиненного регулирования

Современные системы управления электроприводами строятся в большинстве случаев в виде многоконтурных систем подчиненного регулирования.

Рассмотрим теоретические положения, лежащие в основе синтеза структур, методов расчета и анализа свойств таких систем.

В основе построения систем подчиненного регулирования (СПР) лежит определенное структурное представление объекта регулирования, т.е. силовой части электропривода. Обобщенная структурная схема многоконтурной СПР представлена на рис. 26.

Регулирующая часть    |        Силовая часть Рис. 26. Обобщенная структурная схема многоконтурной системы подчиненного регулирования

 

Объект регулирования представлен в виде цепи последовательно соединенных звеньев направленного действия, передаточные функции которых обозначены как

 i=1,……n

где n - количество звеньев модели объекта.

Разбиение модели объекта на звенья производится с таким расчетом, чтобы выходными величинами звеньев X1, ... Хn оказались физические величины, представляющие интерес с точки зрения регулирования и контроля (ток якоря, скорость вращения двигателя, угол поворота вала и т.д.).

Регулирующая часть системы починенного регулирования строится следующим образом:

На входе объекта регулирования (или же на выходе регулирующей части) устанавливается фильтр, ограничивающий полосу пропускания системы и обеспечивающий ее помехозащищенность. Передаточная функция этого фильтра обычно представляется в виде:

 

 

где   - называется базовой или некомпенсируемой постоянной

времени системы подчиненного регулирования.

 Для каждой из регулируемых величин X₁,...X_n предусматривается замкнутая САР с регулированием по отклонению. Каждая САР снабжена индивидуальным регулятором, передаточная функция которого обозначается как

Таким образом, количество регуляторов СПР равно количеству регулируемых величин объекта.

Для формирования сигнала обратной связи в каждой из САР предусматривается датчик соответствующей регулируемой величины, передаточную функцию которого обозначим как

В первом рассмотрении примем

=1

г.е. будем рассматривать систему с идеализированными датчиками, обеспечивающими безынерционные единичные обратные связи. Вопросы учета не идеальности датчиков будут служить предметом отдельного анализа, развивающего исходные принципиальные положения теории построения СПР.

Подобно звеньям объекта регуляторы соединяются между собой последовательно, но в обратном порядке по отношению к порядку связи звеньев объекта. Сигналы задания для каждой из регулируемых величин Х1...,Xn обозначены соответственно X₁*……X_n*. Каждый последующий (по мере возрастания номера) регулятор вырабатывает задание для предыдущего регулятора. Так как в структуре САР можно выделить ряд последовательно вложенных друг в друга контуров, то общее название этих систем - многоконтурныс системы подчиненного регулирования .

Вследствие последовательной подчиненности регуляторов и образуемых с их помощью локальных САР регулируемые величины не равноценны между собой. Основной (главной) из них является величина х„, процессу регулирования которой подчиняются процессы регулирования всех остальных величин.

 

7.2. Синтез регуляторов

Задача синтеза заключается в определении структуры и параметров контурных регуляторов. Синтез осуществляется по так называемой стандартной методике и заключается в следующем.

1) Синтез регуляторов производится последовательно, начиная с регулятора внутреннего контура (т.е. регулятора величины X₁ ). После этого синтезируются регуляторы промежуточных контуров и, наконец, регулятор внешнего контура (регулятор величины X_n ).

2) Каждый контурный регулятор выполняется в виде последовательного корректирующего устройства, обеспечивающего желаемые свойства данной локальной системы регулирования. Регулятор строится с таким расчетом, чтобы своим действием он:

a) компенсировал действие (и прежде всего, проявление инерционности ) звена объекта, попадающего в данный контур ;

b) обеспечивал астатизм системы по управляющему воздействию (т, е. равенство нулю установившейся ошибки САР при определенном типе управляющего воздействия).

c) обеспечивал оптимизацию процессов регулирования по выбранному критерию.

Рассмотрим более конкретно методику синтеза регуляторов и свойства контуров системы подчиненного регулирования.

7.2.1 Синтез регулятора первого контура и его свойства

Основой синтеза регулятора является расчетная схема САР величины X], изображенная на рис. 27.

Регулятор Фильтр Звено объекта Рис. 27. Расчетная схема системы регулирования величины X1

Здесь показана замкнутая система с регулированием по отклонению, элементами которой являются регулятор , фильтр и звено объекта. Передаточные функции этих элементов обозначаются соответственно как R₁(p), Ф₀(р) и W₁(p). Датчик регулируемой величины X₁ обеспечивает единичную обратную связь замкнутой САР.

В задаче синтеза регулятора заданной частью системы являются фильтр и звено объекта с передаточными функциями вида:

где Тμ - нскомпенсируемая постоянная времени, выбираемая

исходя из требуемого быстродействия и помехоустойчивости системы регулирования;

Т_1p - параметры звена объекта, попадающего в первый контур регулирования.

Последняя формула описывает при основных типа звеньев объекта регулирования.

Если τ₁>0 и λ₁=0 то звено является апериодическим. В этом случае параметры звена объекта определяются как

λ₁^-1 – коэффициент усиления

τ₁ λ₁^-1 - постоянная времени .

 

Если τ₁>0, λ₁=0, то  т.е звено является интегрирующим

Если τ₁₌0, λ₁>0, то  т.е звено является усилительным

К числу элементов САР с известными параметрами отнесем также датчик регулируемой величины. Напомним, что нами принято D_i(p) = 1, т.е. рассматривается система с безынерционной единичной

обратной связью по величине X_1.

Структура и параметры регулятора величины X₁ выбираются исходя из решения трех перечисленных выше основных задач.

Для решения первой задачи (компенсации действия звена объекта методом последовательной коррекции) в структуру регулятора вводится звено, передаточная функция которого обратна по отношению к передаточной функции компенсируемого звена :

R_K1(p) = [W₁(p)]^-1

Для решения второй задачи (обеспечения аетатизма) в структуру регулятора последовательно вводится интегрирующее звено :

R_u1(p) =

В соответствии с изложенными принципами общий вид передаточной функции регулятора определяется формулой :

 R₁(p) = [W₁(p)]^-1

Итак, в структурном отношении регулятор состоит из двух частей: компенсирующей и интегрирующей.

Следующий этап синтеза регулятора заключается в определении его параметров, оптимизирующих процессы регулирования по некоторому критерию. Параметры компенсирующей части регулятора полностью определяются параметрами объекта. Поэтому единственным варьируемым параметром регулятора, который может быть использован для оптимизации процесса, является постоянная времени его интегрирующего звена Т₁. Эту

величину удобно выражать в долях от некомпенсируемой постоянной времени T_μ, используя коэффициент α₁

Т₁ = α₁ T_μ

На рис. 29. показаны реакции САР на ступенчатое задающее воздействие при различных соотношениях постоянной времени интегрирующего звена регулятора и некомпенсируемой постоянной времени. При выборе коэффициента α₁ <<l т.е. при Т₁ <<T_μ реакция системы на типовое задающее воздействие протекает относительно быстро, но имеет сильно колебательный характер (кривая 1). При выборе α₁>>1 , т.е. Т₁ >>T_μ переходный процесс протекает гораздо медленнее и носит апериодический характер (кривая 3). Оптимальным вариантом настройки регулятора считается такой, при котором α₁ =2 , то есть  Т₁= T_μ,

Рис. 28. Реакции САР на ступенчатое задающее воздействие при различных вариантах настройки регулятора

Этот вариант настройки регулятора по существу является компромиссным, удачно сочетающим достаточно высокую скорость протекания процесса с одной стороны и небольшое перерегулирование с другой (кривая 2 рис. 29). Такой вариант настройки системы носит специальное название; настройка на технический или модульный оптимум. Рассмотрим подробнее основные свойства системы, настроенной на модульный оптимум. С этой целью проведем эксперимент, схема которого и зображена на рис. 2.4.

                         Рис. 29. Схема эксперимента

Математически эксперимент описывается следующим образом. Пусть входной сигнал представляет собой единичную ступенчатую функцию времени :

X₁^*(t)=1(t)

Рис. 30. График переходного процесса при настройке первой САР на модульный оптимум

Тогда при нулевых начальных условиях реакция САР описывается следующим выражением :

График переходного процесса, характеризующего реакцию САР на скачок управляющего воздействия, изображен на рис. 31.

Основные показатели переходного процесса при настройке системы на модульный оптимум следующие:

· время первого согласования                                 4.7 T μ

· время достижения максимума                6.28 T μ

· время достижения зоны 5%                   4.1 T μ

· отклонения время достижения зоны 1%     8 T μ

· отклонения перерегулирование             4.3 T μ

На практике эти показатели служат определенным стандартом, которому должна удовлетворять оптимально настроенная система.

Таким образом, оптимальная настройка регулятора обеспечивает переходный процесс с незначительным перерегулированием σ = 4.3% и реальной длительностью отработки задания (оцениваемой по времени достижения максимума) порядка 6.28 T μ.

Отсюда следует важный вывод о том, что благодаря компенсирующему действию регулятора быстродействие системы не зависит от параметров объекта регулирования и полностью определяется выбранной величиной базовой (некомпенсируемой) постоянной времени T μ. Поэтому величина T μ

может быть использована в качестве инструмента для достижения необходимого быстродействия САР при сохранении стандартного перерегулирования.

Для синтеза последующих регуляторов необходимо определение передаточной функции замкнутой системы регулирования величины как элемента, подчиненного следующему регулятору. Сначала найдем передаточную функцию разомкнутой системы :

 В итоге получаем ныражение, характеризующее стандартную передаточную функцию разомкнутой системы, настроенной на модульный оптимум :

Пользуясь известной из теории автоматического регулирования [5] формулой замыкания системы единичной отрицательной обратной связью

найдем передаточную функцию замкнутой системы, настроенной на модульный оптимум :

Это выражение можно представить в так называемой канонической форме

Она характеризует рассмотренную САР, как оптимально демпфированную систему второго порядка с постоянной времени Θ₁ =  и коэффициентом демпфирования

8. СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОКА ЯКОРЯ

8.1. Функциональная схема САР тока якоря

В структуре многоконтурной системы подчиненного регулирования система регулирования тока якоря является внутренней САР, непосредственно воздействующей на силовую часть электропривода как объект регулирования.

Рассмотрим сначала простейшую систему регулирования тока якоря двигателя, функциональная схема которой приведена на рис. 29.

Рис. 31. Функциональная схема САР тока якоря

 

Здесь приняты следующие условные обозначения основных элементов системы :

РТ - регулятор тока якоря ;

Ф - фильтр, ограничивающий полосу пропускания САР ;

СПА - силовой преобразовательный агрегат ;

ДТ - датчик тока якоря ;

Д - двигатель постоянного тока независимого возбуждения.

Условные обозначения сигналов :

 i_я* - заданный ток якоря:

 i_a - фактический гок якоря;

 u_y - управляющее воздействие на входе СПА .

 

8.2. Синтез регуляторов тока якоря

Для синтеза регулятора воспользуемся математической моделью системы регулирования тока якоря, изображенной на рис. 32.

Типовая методика синтеза ориентирована на трехзвенную структуру прямого тракта САР. Поэтому для данной системы звено объекта имеет следующую передаточную функцию по управлению:

Особенность звена объекта состоит в том, что оно подвержено действию не только прямой связи с регулятором тока, но и внутреннейобратной связи объекта по ЭДС якоря двигателя. Иными словами, структура объекта в данном случае не полностью соответствует идеализированной структурной схеме рис. 27. В первом приближении пренебрежем влиянием внутренней обратной связи по ЭДС. Кроме того, будем считать, что в цепи обратной связи но току используется безынерционный датчик с коэффициентом передачи Кдт = 1.

Согласно типовой методике передаточная функция регулятора тока якоря

где Т_i=2Тμ, что соответствует условию настойки САР на модульный оптимум.

В итоге получаем регулятор тока со следующей передаточной функцией:

Данной передаточной функции соответствует следующая структурная схема регулятора:

Таким образом, в результате применения стандартной методики получен регулятор тока ПИ - типа .

Использованная стандартная методика не учитывает влияния ЭДС двигателя на процессы регулирования тока. Однако в действительности такое влияние объективно существует, поскольку ток в цепи якоря зависит не только от ЭДС силового преобразовательного агрегата, но и от противо-ЭДС двигателя. В структуре математической модели силовой части это влияние отражается внутренней обратной связью по ЭДС двигателя. Рассмотрим подробнее вопросы учета внутренней обратной связи по ЭДС при синтезе САР тока якоря.

8.3. Анализ свойств САР тока якоря

Предположим сначала, что вал двигателя заторможен, то есть ω = 0. Очевидно, что при этом ЭДС якоря двигателя е_д = φ. Пусть на вход САР тока якоря подается ступенчатый сигнал задания

Наблюдение ведется за фактическими значениями тока i_я.Для определения реакции САР на данное воздействие найдем сначала передаточную функцию разомкнутой, а затем замкнутой системы.

Полученные выражения совпадают с выражениями рассмотренных ранее стандартных передаточных функций первого (внутреннего) контура обобщенной структурной схемы СПР.

Следовательно можно утверждать, что реакция САР тока на внешние воздействия должна соответствовать стандартам, принятым для первой системы, настроенной на модульный оптимум.

Такой результат мы действительно получим в том случае, если вал двигателя заторможен. При незаторможенном состоянии двигателя реакция САР тока на скачок задания вызывает разгон двигателя под действием развиваемого им электромагнитного момента, который пропорционален току якоря. С ростом скорости пропорционально увеличивается ЭДС двигателя. Вследствие влияния ЭДС реакция САР тока будет отличаться от стандартной (кривая 1 рис, 36.). Здесь же для сравнения приведена кривая 2 изменения тока при заторможенном состоянии двигателя, которая соответствует принятому стандарту.

Анализ реакции системы с учетом влияния ЭДС показывает, что установившееся значение тока якоря определяется формулой [8]:

Из формулы (3.6) видно, что установившееся значение тока меньше, чем установившееся значение задания. Таким образом, вследствие влияния ЭДС двигателя система регулирования тока со стандартным ПИ-регулятором, синтезированным без учета влияния ЭДС, теряет астатизм по управляющему воздействию.

Данное явление объясняется (см. рис. 35) непрерывным увеличением скорости и соответственно величины противо-ЭДС незаторможенного двигателя. Ток якоря зависит как от ЭДС преобразователя, так и от ЭДС двигателя. Поэтому компенсация влияния на ток якоря непрерывно растущей величины ЭДС двигателя в принципе возможна лишь путем соответствующего непрерывного увеличения ЭДС преобразователя. Для этого требуется непрерывное увеличение выходного сигнала регулятора тока. Такое увеличение сигнала регулятора тока в установившемся режиме в принципе возможно лишь за счет действия его интегральной части приналичии ненулевой установившейся ошибки на его входе. Именно поэтому, несмотря на наличие в структуре регулятора интегральной компоненты, возникает определенное установившееся рассогласование между заданным и фактическим значениями тока якоря. Иными словами, в условиях непрерывного изменения ЭДС двигателя ресурсы интегральной части регулятора полностью расходуются на поддержание постоянства тока. На полную ликвидацию установившейся ошибки по току их уже не достаточно.

Установившаяся ошибка САР тока зависит от соотношения параметров Т_м и T_j. Как следует из формулы (3.6), при одном и том же значении Т_м ошибка будет тем меньше, чем меньше T_j. Поэтому повышение быстродействия регулятора тока обеспечивает улучшение точности САР.

При одном и том же значении T_j ошибка будет тем меньше, чем больше Т_м, т.е. чем более инерционна электромеханическая система, медленнее изменяется во времени скорость и соответственно ЭДС.

При благоприятном соотношении параметров ( при Т_м>> T_j ) переходный процесс незначительно отличается от стандартного и поэтому типовой

ПИ-регулятор тока оказывается приемлемым.

При неблагоприятных соотношениях параметров различие процессов регулирования тока при заторможенном и незаторможенном состояниях двигателя может оказаться недопустимо большим. В этом случае применяют усовершенствованные САР тока, реализующие принцип комбинированного регулирования.

9. МОДЕЛИРОВАНИЕ В MATLAB

9.1 Модель асинхронного двигателя во вращающейся системе координат

Система ТПЧ-АД

Основные уравнения математической модели АД, записаны в векторной форме в относительных единицах, имеют  следующий вид [3]:

Рассмотрим асинхронный двигатель с К.З. ротором ( u_R=0 ), кроме того, определим электромагнитный момент по следующей формуле [1, с.238]:

Из уравнения (4) выразим i_R тогда,

 

Подставим i_R в (3) уравнение:

 

 

Обозначим              тогда,

 

В уравнении (2) исключим i_R:

 

Обозначим  тогда:

 

 

Из последнего уравнения выделим которые в дальнейшем подставим в уравнение (1):

В уравнение (1) сделаем следующие преобразования:

Обозначим              тогда:

 

Вещественную ось обозначим α, а мнимую через β . Пространственные векторы в этом случае раскладываются по осям:

Подставим эти значения в уравнения и, приравняв отдельно вещественные и мнимые части, получим:

С учетом электромагнитных моментов система уравнений в операторной форме   примет вид:

Структурная схема для уравнений (1) и (2):

 

Структурная схема для уравнений (3) и (4):

 

 

Структурная схема для уравнения (5) и (6):

 

Рассмотрим трехфазный асинхронный короткозамкнутый двигатель со следующими номинальными данными и параметрами схемы замещения [4].

Номинальные данные:

Номинальная мощность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .P = 6,8 кВт

Номинальное фазное напряжение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .U₁ = 220 B

Номинальный фазный ток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I₁ = 37 A

Номинальная частота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .f = 50 Гц

Номинальная синхронная скорость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . = 104.7 рад/с

Номинальная скорость ротора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . = 92.11 рад/с

Номинальный КПД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . = 0.944

Номинальный коэффициент мощности . . . . . . . . . . . . . . . . . cos  = 0.92

Число пар полюсов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .p = 2

Параметры Т-образной схемы замещения при номинальной частоте:

Активное сопротивление обмотки статора . . . . . . . . . . . . . . .R_S = 0.0178 Ом

Индуктивное сопротивление рассеянья обмотки статора . . .L_αs = 0.118 Ом

Активное сопротивление обмотки ротора . . . . . . . . . . . . . . . . R_r = 0.0194 Ом

Индуктивное сопротивление рассеянья обмотки ротора, приведенного к статору . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L_αr = 0.123 Ом

Главное индуктивное сопротивление .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .X_m = 4.552 Ом

Суммарный момент инерции двигателя и механизма, приведенный к валу двигателя: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . J = 0,3 кг∙м2

Базисные величины системы относительных единиц

Напряжение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ток . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Частота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Скорость Ротора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Сопротивление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Потокосцепление . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Индуктивность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

В качестве базисного значения моментов двигателя и статического механизма выбираем значение электромагнитного момента двигателя в номинальном режиме:

где  – коэффициент, учитывающий различие значений электромагнитного момента и момента на валу двигателя в номинальном режиме.

В качестве базисной мощности выбираем значение электромагнитной мощности двигателя в номинальном режиме, определяемое по следующей формуле:

Относительные значения параметров схемы замещения двигателя.

Механическая постоянная времени системы «двигатель-механизм» составляет:

Значения безразмерных коэффициентов в уравнениях, рассчитанные по выражениям, приведенным выше:

Модель АКЗ, построенная по уравнениям (1) – (6), представленная на рис. 1.

На вход модели в момент времени t=0 подаются напряжения , тем самым реализуя прямой пуск.

Осциллоскопы измеряют относительные значения электромагнитного момента и скорости. результаты моделирования представлены на рис. 2. Они показывают, что при прямом пуске вначале наблюдается значительные колебания момента. Такие же колебания наблюдаются в токе и скорости.

Рис. 37. Полная модель АКЗ во вращающейся системе координат с переменными

Рис. 38.Номинальные данные и параметры схемы замещения

Рис. 39.Расчет параметров модели АД в системе относительных едениц

Рис. 40.Математическая модель АД во вращающейся системе координат

 

Рис. 41.Преобразователь координат

 

Рис. 42.График пуска АД во вращающейся системе координат

 

Рис. 43. Математическая модель АД во вращающейся системе координат без SubSystems

 

9.2 Математическая модель двигателя постоянного тока с контуром тока

Система ТПЧ-Д

Рис. 44. Математическая модель двигателя постоянного тока с контуром тока

 

Рис. 45.График пуска ДПТ с набросом нагрузки

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном проекте спроектирован автоматизированный электропривод главного движения сталкивателя блюмов с частотным управлением. В процессе проектирования был выполнен расчет нагрузок, приведение их к валу двигателя, на основе чего выбран двигатель. Выбранный двигатель проверен по нагреву и перегрузке. Рассчитана нагрузочная диаграмма механизма и двигателя. Выполнен выбор и расчет параметров силовой части электропривода и системы управления силовым преобразователем частоты.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Основная

1. Шрейнер Р.Т. Электромеханические и тепловые режимы асинхронных двигателей в системах частотного управления. Екатеринбург: ГОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2008. 361 с.

2. Поляков В.Н., Шрейнер Р.Т. Энергоэффективные режимы регулируемых электроприводов переменного тока: монография. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина», ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2012, 222с.

3. Шрейнер Р.Т. Электроприводы переменного тока на базе непосредственных преобразователей частоты с ШИМ: монография. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО «Российский государственный профессионально-педагогический университет», 2012, 223с.

4. Шрейнер Р.Т. Ситемы подчиненного регулирования электроприводов: Учеб. пособие: Изд-во ГОУ ВПО «Ро. Гос. Проф.-пед. ун-т», 2008. 279 с.

5. Емельянов А.А., Клишин А.В., Медведев А.В. Математическая модель АД в неподвижной системе координат с переменными  [Текст] / Молодой ученый. – 2010. -№4. – С. 8-24.

6. Емельянов А.А., Медведев А.В., Кобзев А.В. Математическая модель асинхронного двигателя во вращающейся системе координат с переменными  [Текст] / Молодой ученый. – 2011. -№5. – С. 7-15.

 

Дополнительная

7. Шрейнер Р. Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург: УРО РАН, 2000. 654 с.

8. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред.В.А Елисеева, А.В.Шинянского. - М.: Энергоатомиздат, 1983.

9. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным  регулированием: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений

10.  Г.Г. Соколовский. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 272 с.

 

 

---

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 782; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!