3.2.7. Сопротивление обратной связи регулятора тока возбуждения Rотв вычислим по формуле:
(3.7)
где Rзтв - входное сопротивление регулятора тока возбуждения, Ом;
Тв - постоянная времени обмотки возбуждения, с;
rв - сопротивление обмотки возбуждения, Ом;
атв - коэффициент настройки контура на модульный оптимум;
Т¢mв - постоянная времени контура тока возбуждения, с;
Ктв - передаточный коэффициент тиристорного возбудителя;
Кв - передаточный коэффициент обратной связи.
3.2.8. Установившиеся уровни выходного напряжения регулятора тока возбуждения для номинального и форсированного режимов Uртв ном Uртв ф рассчитаем по формулам:
(3.8)
где Uв ном - номинальное напряжение обмотки возбуждения, В;
Ктв - передаточный коэффициент обмотки возбуждения;
Кф - коэффициент форсировки.
Окончательно выберем ячейку датчика тока ДТ-3АИ (УБСР-АИ).
3.3. Расчет контура регулирования тока якорной цепи
Структурная и функциональная схемы контура регулирования тока якорной цепи представлена на рис.3.2.
3.3.1. Постоянную времени фильтра Тфт на входе датчика тока рассчитываем по формуле:
(3.9)
где к=5¸6 - коэффициент, учитывающий уменьшение уровня пульсаций [3]
m=12 - пульсация сигнала за период для двойной трехфазной мостовой схемы;
f=50Гц - частота питающей сети.
3.3.2. Емкость Т-образного фильтра рассчитаем по формуле:
Сф=Тфт/Rф=0,00125/100=12,5 мкФ, (3.10)
где Rф - сопротивление, принимаемое в пределах 10¸100 Ом.
3.3.3. Эквивалентную не компенсируемую постоянную времени контура тока вычислим по формуле:
Т¢mт=Тmт+Тфт=0,02+0,00125=0,02125 с, (3.11)
где Тmт=0,02с - постоянная времени тиристорного преобразователя.
Решение: примем согласованное управление током якоря Iя и током возбуждения Iв в функции напряжения на выходе регулятора скорости Uрс.
Применим условие начала реверсирования Iв/Iя=0,5I, т.е. уровень тока якоря, с которого начинается изменение тока возбуждения, составляет
iя рев=0,5.
3.3.4. Допустимое значение скорости изменения тока якоря рассчитывается по формуле:
(3.12)
где Кп=2 - коэффициент, учитывающий перегрузку по току якоря [3];
Тв - постоянная времени обмотки возбуждения двигателя, с;
Кф - коэффициент форсировки;
iя рев - относительное значение тока якоря, при котором начинается изменение тока возбуждения (реверс).
3.3.5. Максимальное значение параметра настройки регулятора тока ат определяется из условия:
(3.13)
Решение: Параметр настройки регулятора тока принять по условию модульного оптимума, т.е. ат=2.
3.3.6. Передаточный коэффициент обратной связи контура тока определяются по формуле:
(3.14)
где Rзт и Rт - входные сопротивления регулятора тока, отношение которых принимается равным единице;
Uдт max - не должно превышать 15 В (напряжение питания УБСР-АИ)
3.3.7. Коэффициент шунта определяется по паспортным данным:
Кш=Uш ном /Iш ном=0,075/10000=75×10-6 В/А, (3.15)
где Uш ном=75 мВ для шунта 75 ШСМ [3];
Iш ном - номинальный ток шунта.
3.3.8. Коэффициент датчика тока определяется по формуле:
(3.16)
3.3.9. Параметры регулятора тока вычисляем по формуле:
(3.17)
Rот=Тя/Сот=0,08×10-3/(2×10-6×0,01438)=2,78 кОм,
где Тит - постоянная времени интегральной части ПИ-регулятора, с;
Сот=2¸3мкФ - емкость обратной связи регулятора токам [3];
Тя=Lя/Rя - постоянная времени якорной цепи, с;
Ктп, Rя, Lz - заданные величины.
3.3.10. Постоянная времени интегратора:
(3.18)
где iя max=Iя max /Iя ном=7610/5740=1,33.
3.3.11. Коэффициент усиления нелинейного элемента в линейной зоне:
(3.19)
3.3.12. Сопротивление обратной связи R3 при R1=10 кОм:
R3=R1×Кнэ=10Кнэ=10×35,3=353 Ом. (3.20)
3.3.13. Входное сопротивление R4 для усилителя У2 при С1=3 мкФ:
R4=Тип/С1=3/(3×10-6)=100 кОм. (3.21)
3.3.14. Напряжение ограничения усилителя У1:
(3.22)
3.3.15. Входное сопротивление R2 для усилителя У1:
R2=R1=10 кОм. (3.23)
3.4. Расчет контура регулирования скорости
3.4.1. Максимальное значение приращения движущего усилия DFст max определяют из условия:
DFст max £ 0,1F1=0,1×339400=33,94 кН, (3.24)
где F1 - движущее усилие, равное статическому в начальный момент времени, Н.
Решение: Примем максимальное значение движущего усилия, при котором в замкнутой системе регулирования скорость не должна изменится более, чем на 1%:
DVmax=0,01×16=0,16 м/с. (3.25)
3.4.2. Абсолютное значение статической ошибки в замкнутой системе управления DVа определим по формуле:
(3.26)
где ас=2 - параметр настройки регулятора скорости [3];
Тmс=а2т(Тm+Тфт)+Тфс=4(0,02+0,0125)+0,02=0,15 с - эквивалентная не компенсируемая постоянная времени контура скорости, с;
ат=2 - параметр настройки регулятора тока [3];
Тm=0,02с - постоянная времени тиристорного преобразователя [3];
Тфт - постоянная времени фильтра на входе датчика тока, с;
- постоянная времени фильтра на входе датчика скорости, с;
К=3 - кратность уменьшения пульсации напряжения тахогенератора [3];
- частота полюсных пульсаций тахогенератора, Гц;
КК, КV - заданные величины;
Тм - электромеханическая постоянная времени электропривода, с; m, RS - ранее рассчитанные величины.
3.4.3. Относительное значение статической ошибки при установившемся режиме в замкнутой системе определим по формуле:
DV%=(DVa/Vmax)100%=(0,054/16)100=0,34 < 1%. (3.27)
3.4.4. Время регулирования определили по формуле:
(3.28)
где d=0,03 - допустимая динамическая ошибка по скорости [3];
Vmax - максимальная скорость движения подъемных сосудов, м/с;
аmax - максимальное ускорение в период разгона и замедления, м/с2.
3.4.4. Масштаб времени Z определили по формуле:
Z=tрег/tнор=3/6=0,5 с, (3.29)
где tнор=6 с - нормированное время переходного процесса [3].
Принимаем график переходного процесса для параметров Z=0,5, Qт=0,15 [5].
3.4.5. Параметры настройки двухкратноинтегрирующего контура скорости определяем из условия равенства выражений:
всас2ат2Qm2=2,5Z2; всасатQm=2,5Z. (3.30)
Отсюда вс=2,5; ас=Z/(атQm)=0,5/(2´0,15)=1,7. (3.31)
Решение: Приняли структурную и функциональную схемы контура регулирования скорости (рис.3.3)
3.4.6. Коэффициент обратной связи по скорости рассчитали по формуле:
(3.32)
где Rзс=Rс;
Uдс - напряжение, В, снимаемое с датчика скорости при скорости подъема Vmax , м/с.
Используем ячейку датчика напряжения ДН-2АИ (УБСР-АИ), и присоединим его вход к выходу тахогенератора с помощью делителя напряжения Rд¢ и Rд². Принять |Uдс|=|Vmax| [3].
3.4.7. Напряжение, снимаемое с тахогенератора, определили по формуле:
(3.33)
где Uтг ном - номинальное напряжение тахогенератора, В;
nтг ном - номинальная частота вращения тахогенератора, об/мин;
nдв ном - номинальная частота вращения двигателя, об/мин.
3.4.8. Полное сопротивление делителя напряжения определим по формуле:
Rд=Uтг/Iтг ном=149,5/0,1=1,5 кОм, (3.34)
где Iтг ном - номинальный ток тахогенератора, А.
3.4.9. Мощность резисторов:
Pд=UтгIтг ном=149,5´0,1=14,95 Вт. (3.35)
(3.36)
Условие согласования: Rд¢£=2400/10=240 Ом, (3.37)
где Rвх д=2,4кОм - входное сопротивление датчика ДН-2АИ(УБСР-АИ)
Передаточная функция ПИ-регулятора скорости имеет вид:
(3.38)
3.4.10. Параметры ПИ-регулятора скорости:
(3.39)
Условие жесткости подъемных канатов:
так как Кпс³10 необходимо принять демпфирующий коэффициент
(3.40)
где Кпс=10 [3].
3.4.11. Постоянная времени интегральной части ПИ-регулятора скорости:
(3.41)
Применим ячейку регулятора скорости РС-1АИ (УБСР-АИ).
3.4.12. Входные сопротивления регулятора скорости (Сос=2мкФ):
Rзс=Rс=Тис/Сос=0,03/(2×10-6)=15 кОм. (3.42)
3.4.13. Сопротивление обратной связи регулятора скорости:
Rос=RзсКпс=15000×21,4=321 кОм. (3.43)
3.4.14. Параметры фильтра на входе регулятора скорости:
Тф¢=всасТmс=2,5×1,7×0,15=0,64 с; (3.44)
Сфс=Тф¢/(0,5Rзс)=0,64/(0,5×15000)=0,85 мкФ. (3.45)
4. Список используемой литературы
1. Родченко А.Я., Евсеев Ю.В. Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки. Ч.1. Механическая часть электропривода: Учеб.пособие /Норильский индустр. ин-т.– Норильск, 1996.-44с.
2. Писарев А.И., Родченко А.Я. Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки. Ч.2. Система «управляемый выпрямитель – двигатель» с реверсом возбуждения двигателя. Силовые элементы электропривода: Учеб.пособие /Норильский индустр. ин-т.– Норильск, 1996.-48с.
3. Писарев А.И., Родченко А.Я. Автоматизированный электропривод многоканатной подъемной установки. Ч.3. Система «управляемый выпрямитель – двигатель» с реверсом возбуждения двигателя. Автоматическое управление электроприводом: Учеб.пособие /Норильский индустр. ин-т.– Норильск, 1996.-26с.
4. Комплектные тиристорные электроприводы:Справочник / И.Х.Евзеров, А.С.Горобец, Б.И.Мошкович и др.; Под ред. канд. техн.наук В.М.Перельмутера.- М.:Энергоатомиздат, 1988.-319с.:ил.
5. Католиков В.Е., Динкель А.Д., Седунин А.М. Тиристорный электропривод с реверсом возбуждения двигателя рудничного подъема.- М.:Недра, 1990.-382с.:ил.
6. Тиристорный электропривод рудничного подъема / А.Д.Динкель, В.Е.Католиков, В.И.Петренко, Л.М.Ковалев.-М.:Недра, 1977.-312с.:ил.
7. Александров К.К., Кузьмина Е.Г., Электротехнические чертежи и схемы.- М.:Энергоатомиздат, 1990.- 288с.:ил.
8. Католиков В.Е., Динкель А.Д., Седунин А.М. Автоматизированный электропривод подъемных установок глубоких шахт.- М.:Недра, 1983.-270с.:ил.
9. Малиновский А.К., Автоматизированный электропривод машин и установок шахт и рудников: Учебник для вузов.- М.:Недра,1987.- 277с.:ил.
10. Хаджиков Р.Н., Бутаков С.А., Горная механика:Учебник для техникумов.- 6-е изд., перераб. и доп.- М.:Недра, 1982.-407с.
