Системы управления электроприводом

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра «Электропривод  и автоматизация промышленных установок»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ

 

 «Системы управления электроприводом»

 

 

 

 

Выполнил студент гр. 35- ЭПу     Сушинцев М.С.

 

 

Руководитель                                 Шалагинов В.М.

 

 

Проект защищен с оценкой     «_____________»  «__»_______ 2007 г

 

 

 

 

 

 

 

 

Кирово-Чепецк 2012

 

Введение

 

 

Автоматическое управление электроприводами является одним из основных условий повышения производительности механизмов и производства продукции высокого качества. В системе управления электроприводом используются: релейно-контакторные аппараты, где основными элементами являются различного рода реле, контакторы, путевые выключатели и т.д.; усилители, преобразовательные устройства, датчики и т.п.

Выбор типа устройства для построения систем управления и типа самих систем управления определяется требованиями к электроприводу и тем функциям, которые он должен выполнять.

Автоматизация упрощает обслуживание механизмов, даёт возможность осуществить дистанционное управление электроприводами, увеличивает производительность труда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Данные для расчета системы

 

Диапазон регулирования скорости 50

Реверс нет

Точность 5%

Отношение момента инерции  

Тип двигателя   П-72

 

Данные на двигатель П-72:

 

Рном, кВт	10
nном, об/мин	750
Iном, А	58
Rя + Rдп, Ом	0,357
Jд, кг ×м2	1,6
Uном, В	220

 

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Выбор необходимого оборудования

 

2.1 Выбор системы управления

 

В связи с тем, что в задании указан тип привода, выбираем привод серии ЭПУ с однозонным регулированием.

  Марка выбранного преобразователя ЭПУ 1-1-3525МУХЛ4, где

     Э   -  Электропривод;

     П - Основное назначение: электропривод постоянного тока широкого     применения (подачи станков и других механизмов);

     У  - Унифицированный;

     1   - Порядковый номер разработки;

     1   - не реверсивный;

35 - Исполнение по току блока управления –50 А;

     2   -  Исполнение  по выпрямленному напряжению  блока управления 230 В;   

     5   -  Исполнение по переменному напряжению 380 В, 50 Гц;

    М   -  с ОС по  скорости

  УХЛ4 - Климатическое исполнение и категория размещения по

                 ГОСТ 15150-69 (УХЛ4 и О4).                                                    

 

       Система регулирования  содержит канал регулирования  напряжения якоря двигателя и  канал регулирования потока и  ЭДС двигателя. Система регулирования напряжения якоря двигателя выполнена по одноконтурной схеме с пропорционально-интегральным регулятором скорости..

 

 

 

 

2.2 Выбор согласующего  трансформатора и тахогенератора

 

 

      Выбирается рекомендуемый  трансформатор  ТС-10 со следующими параметрами

 

Sн , кВА	16
U1н, В	220/380
U2н, В	230
DPхх, Вт	213
DPкз, Вт	529
Uкз , %	4,6
Масса, кг	145

 

      Выбирается тахогенератор  ТГ-1 со следующими данными

 

Uн , В	100
nн , об/мин	3000
Iн , А	0,15
Pн , Вт	15
Uвн, В	45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчет системы

 

3.1 Расчет параметров  якорной цепи

 

 

Для нахождения параметров якорной цепи необходимо рассчитать приведенное активное и индуктивность сопротивления трансформатора.

Фазный ток вторичной обмотки трансформатора

 

        

Активное сопротивление силового трансформатора,  приведенное ко вторичной обмотке

 

 

Полное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке

 

  Ом

 

Индуктивное сопротивление силового трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке

 

             

 

Приведенное активное сопротивление трансформатора

 

       

 

Активное сопротивление якоря двигателя, приведенное к температуре 750С

 

 

Эквивалентное сопротивление якорной цепи

 

Номинальная угловая скорость вращения двигателя

 

 

Индуктивность якорной цепи

 

 

где Кк - коэффициент для некомпенсированных быстроходных машин.

Индуктивность обмотки трансформатора

 

 

Конструктивный коэффициент двигателя

 

 

Коэффициент передачи двигателя

 

 

Скорость холостого хода

 

  
      3.2 Расчет дросселя

 

При работе ТП на якорь двигателя часто необходим сглаживающий дроссель, который служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока, ограничивает зону прерывистых токов, ограничивает ток при опрокидывании инвертора. Для выбора дросселя ориентируются на максимальную индуктивность, полученную в результате расчетов по всем трем вариантам.

1. Ограничение зоны прерывистых токов.

 

 

где Idгр - граничное значение непрерывного тока;

      w     - круговая частота питающего напряжения;

 p     - число пульсаций;

a     - максимальный угол регулирования, определяемый по заданному диапазону регулирования скорости двигателя.

 

 

 

 

2. Ограничение пульсаций выпрямленного тока.

 

 

где Udnm  - амплитуда основной гармонической составляющей выпрямленного   напряжения;

K  - кратность гармоники, для мостовой и нулевой схем К = 1;

Idн - номинальный выпрямленный ток преобразователя;

p% - допустимое действующее значение основной гармоники тока (2-15%);

 

 

 

3.  Ограничение тока при опрокидывании инвертора.

 

 

где Енач - ЭДС двигателя в момент опрокидывания инвертора;

 Iнач    - ток двигателя перед опрокидыванием;

 Iдоп  - максимально допустимый в течение одного полупериода ток вентиля.

 

Гн

 

Ориентируясь на максимальную Lяц = 0,016 Гн, находим индуктивность дросселя

 

 

Выбираем дроссель – РТСТ-41,  I = 41 A, L = 1,01мГн.

 

3.3 Расчет постоянных времени и коэффициентов усиления

 

Электромагнитная постоянная времени

 

Электромеханическая постоянная времени

 

Постоянная преобразователя

      

 

Номинальный момент двигателя

 

Коэффициент пропорциональности между током и моментом двигателя

 

Коэффициент

 

Коэффициент обратной связи по скорости

 

Коэффициент усиления преобразователя

 

Коэффициент усиления тахогенератора

 

 

 

3.4 Расчет параметров  первой зоны

 

Определим тип регулятора скорости. Статическая ошибка скорости по возмущению при пропорциональном регуляторе равна

 

    

 

Так как Dw > DwЗ, то в качестве регулятора скорости используем ПИ-регулятор, обеспечивающий астатическое регулирование скорости. Передаточная функция ПИ-регулятора имеет следующий вид               

где Кс - коэффициент усиления регулятора скорости;

Тс - постоянная времени регулятора скорости.

 

Тогда коэффициент усиления регулятора скорости и постоянная времени регулятора скорости

 

С другой стороны  Тс = RосCос, примем Cос = 1 мкФ, отсюда

 

Сумма сопротивлений  равна

                           

ПИ-регулятор скорости имеет следующий вид

 

Передаточная функция регулятора тока:

где постоянная времени регулятора тока (с);

Коэффициент усиления регулятора тока

       .

Параметры элементов регулятора тока определяются:

   задаваясь находится кОм.

 

4. Моделирование графиков переходных процессов

 

Схема для  моделирования приведена на рисунке:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2 – Графики переходного процесса

 

 

 

 

Библиографический список

 

1. Общий курс электропривода. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. М.: Энергоиздат, 1981г.

 

2. Системы управления электроприводом. Задание и методические указания по выполнению курсового проекта. Шалагинов В.М., 1997г.

 

3. Справочник по автоматизированному электроприводу. / Под ред. Елисеева В.А., Шинявского А.В. М.:Энергоатомиздат, 1983г.