Таблица 5.3 Значение функции
|
эл.град |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
513 |
505 |
482 |
444 |
392 |
329 |
256 |
175 |
89 |
0 |
Полученная характеристика приведена на рисунке 5.6.
Зависимость напряжения на якоре электродвигателя от угла регулирования при неизменном моменте на валу (равном номинальному) определена из уравнения:
(5.30)
где –суммарное активное сопротивление якорной цепи системы ТП – Д:
(5.31)
где –сопротивление сглаживающего дросселя
-динамическое сопротивление тиристора
тогда (5.32)
(5.33)
Таблица 5.4 Значения функции
|
эл.град |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
|
510,6 |
502,5 |
479,5 |
441,5 |
389,5 |
326,5 |
253,5 |
172,5 |
86,5 |
0 |
Регулировочная характеристика преобразователя при номинальной нагрузке электродвигателя приведена на рисунке 5.6.
Начальный угол управления определяется из следующего выражения:
(5.34)
где –среднее значение выпрямленного тока, равное номинальному току электродвигателя;
-номинальное напряжение электродвигателя, тогда
(5.35)
Также из этой характеристики можно графически определить напряжение задатчика скорости, в данном случае
6 ОПИСАНИЕ РАЗОМКНУТОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
6.1 Структурная схема разомкнутого электропривода
Структурная схема разомкнутого электропривода, выполненного по принципу тиристорный преобразователь - ДПТ НВ с регулированием частоты вращения путем изменения напряжения на якоре состоит из двух основных частей - тиристорного преобразователя и ДПТ НВ с нагрузкой. Структурная схема разомкнутого электропривода приведена на рисунке 6.1.
В общем случае тиристорный преобразователь состоит из двух звеньев:
1. Система импульсно-фазного управления (СИФУ) с входным устройством.
2. Силовая схема.
В инженерных расчетах передаточную функцию тиристорного преобразователя в режиме непрерывного тока с достаточной для практических расчетов точностью, можно представить в виде:
(6.1)
где – р - оператор дифференцирования;
-коэффициент усиления тиристорного преобразователя на линейном участке регулировочной характеристики;
-постоянная времени тиристорного преобразователя.
Коэффициент усиления тиристорного преобразователя на линейном участке его регулировочной характеристики определяем по формуле:
(6.2)
где –напряжение регулирования, необходимое для изменения угла регулирования на 90 градусов.
Напряжение регулирования обычно составляет от 5 до 10В [9].
Рассчитаем постоянную времени трехфазного мостового управляемого выпрямителя:
где –постоянная времени, равная половине периода пульсаций выпрямленного напряжения;
-постоянная времени фильтра на входе СИФУ
(6.3)
m=6 – количество пульсаций выпрямленного напряжения за период переменного.
Структурная схема ДГТТ НВ при изменении напряжения на якоре и постоянном потоке возбуждения строится в соответствии с системой уравнений:
(6.4)
где –электромагнитная постоянная времени якорной цепи;
е–ЭДС двигателя;
М–электромагнитный момент двигателя;
- динамический момент двигателя;
J- момент инерции двигателя с механизмом, приведенный к валу двигателя.
Электромагнитная постоянная времени якорной цепи для мостовой схемы преобразователя определяется по формуле:
(6.5)
Индуктивность якорной цепи определяем по формуле:
(6.6)
-индуктивность якорной обмотки двигателя
-индуктивность сглаживающего дросселя
Определяем активное сопротивление якорной цепи:
(6.7)
-активное сопротивление обмотки якоря двигателя
-динамическое сопротивление тиристора
Электромеханическую постоянную времени электропривода определяем по формуле:
(6.8)
Между постоянными времени электропривода выполняется соотношение:
(6.9)
6.2 Статизм в разомкнутой системе регулирования
Оценкой стабильности рабочей скорости электропривода при различных нагрузках является статизм механической характеристики двигателя. Количественной оценкой статизма может служить номинальный перепад скорости ,соответствующий изменению момента двигателя от М=0 до М=
Анализ электромеханических свойств ДПТ НБ целесообразно начать с рассмотрения статических режимов работы. Уравнение статической механической характеристики двигателя имеет следующий вид:
(6.10)
Рассчитаем скорость холостого хода:
, (6.12)
где -рассчитанное напряжение на якоре
Номинальный электромагнитный момент:
(6.13)
При построении статистических характеристик необходимо определить значения напряжения на якоре и соответственно при работе двигателя на верхней и нижней частотах вращения:
Рассчитаем скорость холостого хода:
Теперь подставляя рассчитанные значения напряжения на якоре получим:
По полученным данным характеристику разомкнутой системы:
Статическая ошибка разомкнутой системы на верхнем пределе регулирования определяется по формуле:
(6.15)
Статическая ошибка разомкнутой системы на нижнем пределе регулирования равна:
(6.16)
Таким образом, проведенный расчет статической ошибки разомкнутой системы показывает, что статическая ошибка на нижнем пределе регулирования (26%) значительно превышает допустимую (), поэтому необходимо синтезировать и исследовать замкнутую систему электропривода.
7. СИНТЕЗ ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ЭКСТРУДЕРА
На базе операционного усилителя DА1 реализован регулятор скорости (РС) с соответствующими цепями коррекции, а на базе операционного усилителя DА2 - регулятор тока (РТ),
Задающий сигнал поступает на вход РС через резистор R2 и устанавливается с помощью потенциометра RP1.
Выходной сигнал РС является задающим для РТ. Выходной сигнал РТ поступает на систему импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем (СИФУ).
Датчиком скорости (ДС) является тахогенератор BR1 с возбуждением от постоянных магнитов, жестко закрепленных на валу двигателя, а датчиком тока (ДТ) - шунт RS1 в цепи якоря. Для согласования уровней напряжения шунта и напряжения, подаваемого на вход операционного усилителя DА2, в канал обратной связи по току включен усилитель напряжения (УН) [10].
Анализ механических характеристик разомкнутой системы ТП - ДПТ, показал, что разомкнутая система не обеспечивает требуемую жесткость в заданном диапазоне, а кроме того не предусматривает ограничение тока якоря. В связи с этим необходимо синтезировать замкнутую систему электропривода.
7.1 Подчиненное регулирование координат электропривода
Структурная схема электропривода постоянного тока, с подчиненным регулированием координат, содержащая два разомкнутых контура: внутренний -контур регулирования тока и внешний - контур регулирования скорости, показана на рисунке 7.2. Контур регулирования тока подчинен контуру регулирования скорости [11].
На этой схеме отдельные блоки электропривода представлены типовыми динамическими звеньями. Задачей синтеза является определение передаточных функций регулятора тока и скорости и расчет корректирующих элементов.
В настоящее время в электроприводе при создании замкнутых систем автоматизированного электропривода широкое; применение нашел принцип последовательной коррекции или так называемого подчиненного регулирования.
Объект регулирования представляется в виде последовательно соединенных звеньев, выходными параметрами которого являются существенные координаты объекта, например ток, напряжение, ЭДС, магнитный поток, момент, скорость, положение.
Для управления каждой из координат организуется отдельный регулятор, образующий с объектом контур, замкнутый соответствующей обратной связью. Регуляторы соединяются последовательно, так что выход одного является входом другого.
Структурная схема системы с подчиненным регулированием параметров показана на рисунке 7.3.
Выходные параметры отдельных звеньев объекта управления(ОУ1, ОУ2, ОУЗ) подаются на датчики обратных связей (ДОС1, ДОС2, ДОС3), откуда сигналы обратной связи подаются на регуляторы (PI, P2,I P3).
Поэтому регулирование каждой координаты подчинено регулированию предыдущей. Система с подчиненным регулированием позволяет настраивать каждый контур отдельно, начиная с внутреннего, и делать это независимо от настройки внешнего контура. В таких системах достаточно просто осуществляется ограничение значений параметров путем ограничения выходного параметра предыдущего контура.
Управляющим воздействием является сигнал задания U 3 . К отдельным блокам объекта управления (или каждому из них) может быть приложено возмущающее воздействие, а сам объект управления может иметь более сложную структуру, чем показано на рисунке 7.3.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14
