Проектирование является важным этапом при разработке автоматизированных электроприводов (АЭП).
Качество проектирования в значительной степени определяет качество функционирования АЭП.
Данный проект выполнен применительно к конкретным агрегатам с учетом реальных условий промышленной эксплуатации.
САУ по якорной цепи и цепи возбуждения двигателя целесообразно построить на базе унифицированных систем подчиненного регулирования с соответствующими контурами. В качестве регуляторов могут быть применены операционные усилители или микропроцессоры, в качестве датчиков и задающих устройств — стандартные устройства системы УБСР.
Оптимизация динамики системы производится с учетом влияния упругой механической системы станка, которая рассматривается в виде эквивалентной двухмассовой системы с учетом частоты упругих колебаний щ = 110 с -1 и коэффициентом демпфирования о = 0,05. При необходимости вводятся дополнительные средства коррекции, предназначенные для оптимального подавления упругих колебаний. Расчет переходных процессов по скорости выполняется для ступенчатых управляющего и возмущающего воздействий. электропривод управление силовой статика
Управляющее воздействие считается равным 0,4, а изменение момента сопротивления ДМ=50% от номинального значения.
Далее определяются настроечные параметры регуляторов (для операционных усилителей) или составляются блок-схема алгоритма и программа (для микропроцессорных регуляторов).
На основании выполненных расчетов и принятых технических решений разрабатывается принципиальная электрическая схема системы электропривода карусельного станка с устройствами управления и защиты.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Исходные данные для проектирования АЭП
|
Наименование величин |
Значения |
|
|
Усилие резания |
1,7 |
|
|
Скорость резания V , м/мин |
45 |
|
|
Номинальный КПД станка |
0,8 |
|
|
Максимальная скорость планшайбы |
0,35 |
|
|
Общий диапазон регулирования скорости |
90 |
|
|
Величина перерегулирования скорости по управлению |
5 |
|
|
Длительность переходного процесса при управляющем воздействии |
0,4 |
|
|
Длительность переходного процесса при возмущающем воздействии |
не более 1,0 |
|
|
Динамическая ошибка замкнутой системы |
не более 5 |
|
|
Момент инерции вращающихся частей, приведенный к валу двигателя |
1,5 |
|
|
Частота упругих колебаний механической системы |
110 |
|
|
Коэффициент демпфирования упругих колебаний |
0,05 |
|
|
Система электропривода |
Тиристорный преобразователь-двигатель |
|
Глава 1. РАСЧЕТ И ВЫБОР СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
1.1 Выбор электродвигателя главного движения карусельного станка.
Требуемая мощность приводного электродвигателя шпинделя станка рассчитывается для длительного режима работы по формуле:
- где, F- усилие резания, Н ;
- х- скорость резания, м/мин;
- КПД станка.
Р кВт
по рассчитанной мощности выбираю двигатель: так как требуемая мощность двигателя 160 кВт, то тип двигателя 2ПФ315MУХЛ4.
Таким образом, технические данные электродвигателя постоянного тока 2ПФ315MУХЛ4:
— мощность электродвигателя P н = 160 кВт
- частота вращения номинальная n = 1500 об/мин ;
- частота вращения максимальная n=2800 об/мин;
- ток якоря I =400 А;
- КПД =88,6 % ;
- сопротивление обмотки якорной цепи R = 0,0185 Ом ;
- сопротивление обмотки возбуждения R = 28 Ом ;
- число проводников якоря N=220;
- число витков обмотки возбуждения =770;
- число главных полюсов 2Р=4;
- момент инерции J=7 кг*м;
- номинальное якорное напряжения U=440 В;
- номинальное напряжения возбуждения U=220 В;
- число параллельных ветвей обмотки якоря 2а=2;
- управление скоростью электропривода — двухзонное.
Передаточное число редуктора находится по формуле:
i=
где, -максимальная скорость двигателя,
- максимальная скорость план-шайбы.
, с
i=
Индуктивность цепи якоря двигателя приближенно может быть рассчитана по формуле Линвиля-Уманского:
где,:
- номинальный ток якоря, А = 400А;
- номинальное якорное напряжение двигателя = 440 В;
- число пар полюсов = 2 , так как 2= 4;
- коэффициент компенсации при наличии компенсационной обмотки = 0,25…0,3.
=0,25;
- номинальная угловая скорость двигателя
- вычисляется по формуле:
где, -номинальная частота вращения
Расчет активного сопротивление якорной цепи двигателя при температуре равной 150 °С , где -активное сопротивление якорной цепи двигателя при температуре равной 20 °С.
1.2 Выбор силового преобразователя
В работе должен быть выбран стандартный тиристорный преобразователь с учетом допустимой перегрузки по току (определяется кратностью пускового тока двигателя и длительностью пуска привода).
Исходя из условий: >, >, выбираем тиристорный преобразователь. Номинальное напряжение ТП () работающего на якорь двигателя, должно быть ближайшим большим к номинальному якорному напряжению двигателя ().
= 440 В , = 400 А .
КТЭ 500/440
|
Тип преобразователя |
Напряжение U , В |
Ток номинальный I , А |
Ток максимальный I , А |
КПД ,% |
|
|
КТЭ 500/440 |
440 |
500 |
1000 |
95 |
|
Уравнение характеристики СУТП:
=
Максимальный ток — ток, при котором допускается работа агрегата в повторно- кратковременном режиме в течение 15 с . со времени цикла 10 мин при условии, что среднеквадратичное значение тока не превышает номинального значения. Управление реверсивным тиристорным агрегатом — раздельное. Силовая часть преобразователя построена по трехфазной мостовой схеме выпрямления. Число пульсаций ТП для мостовой схемы m=6.
Агрегаты с номинальным напряжением 440 В предназначены для непосредственного подключения к сети с линейным напряжением 380 В .
Для дальнейших расчетов необходимо определить индуктивность L и активное сопротивление R силовой цепи преобразователя.
Индуктивность L определяется как сумма индуктивностей элементов силовой цепи. В зависимости от выбранной схемы в L могут входить индуктивности силового трансформатора L , токоограничивающих реакторов L и уравнительного реактора L .
L =L+ L+ L
В рассматриваемой схеме нет уравнительного реактора и силового трансформатора, следовательно
L = L
- 2
Следуя условию: I ?, аналогично тиристорному преобразователю выберем токоограничивающий реактор ТОР, исходя из:
Получаем: Трехфазный токоограничивающий реактор типа РТСТ-410-0,101 У3
|
Тип реактора |
Ток , А |
Напряжение сети U , В |
Индуктивность L , мГн |
Активное сопротивление R , Ом |
|
|
РТСТ-410-0,101 УЗ |
410 |
410 |
0,1 |
0,00405 |
|
L = L
- 2 = Гн
Сопротивление R , в свою очередь, определяется как сумма сопротивлений элементов силовой цепи. В общем случае в R могут входить сопротивления силового трансформатора R , токоограничивающих реакторов R , уравнительного реактора R , тиристоров R , коммутационное R .
R =R + R + R + R + R
В моем случае:
R = 2R + R
Сопротивление коммутации R к рассчитываем по формуле:
R = L·f·m
где L- индуктивность анодной цепи тиристора L = L= 0,1 мГн;
f — частота питающей сети (50 Гц );
m — число пульсаций ТП (для мостовой схемы m = 6).
R =
- 50
- 6 = 0,03 Ом
R = 2
- 0,00405 + 0,06 = 0,038 Ом
1.3 Выбор сглаживающего дросселя
При работе тиристорного преобразователя на якорь двигателя в ряде случаев необходим сглаживающий дроссель. Эту необходимость следует проверить, так как параметры силовой цепи тиристорного преобразователя и конструктивные особенности двигателя могут допускать бездроссельный вариант привода. Основными расчетными параметрами дросселя являются его номинальный ток I и индуктивность L.
При выборе дросселя по току справедливо условие: I>
Индуктивность дросселя: L =L — (L + L)
L — полная индуктивность якорной цепи
L- индуктивность тиристорного преобразователя
L- индуктивность двигателя
Требуемое значение L, рассчитывается по условию ограничения пульсаций тока до допустимого для машины уровня:
L =
где,
е- относительная величина эффективного значения первой гармоники выпрямленного напряжения (для широко регулируемых ЭП е=0,22….0,24).
Выберу е=0,23
Е- максимально выпрямленная ЭДС ТП
E= 1,35*U 2л = 513 В
i- относительная величина эффективного значения первой гармоники выпрямленного тока (для двигателей серии 2ПФ и 4ПФ i = 0,07)
- угловая частота пульсаций
Найду : = 2··f·m
Где f-частота питающей сети (50 Гц)
m-число пульсаций ТП (для мостовой схемы m=6)
= 2·3,14·50·6= с
Таким образом, L ==2,236 Гн
L =L — (L + L) = 9,859>0
Дроссель нужен.
Значение L, найденное по условию сглаживания пульсаций, следует проверить по условию ограничения зоны прерывистых токов: I < I
где: I — минимальный рабочий ток двигателя.
Определим: I по формуле:
I = 0,2
- I
I = 0,2 ·400= 80 А
Гранично-непрерывный ток I растет с увеличением угла управления тиристорами , поэтому его следует определить по формуле:
I=
где: =arccos()
где: E= к
- Ф·+ I·R
кФ-коэффициент передачи по магнитному потоку
R-полное активное сопротивление якорной цепи ТП-Д,
R=R+R+R
Так как, сглаживающий дроссель еще не выбран, то его сопротивление R определяется приближенно по формуле:
R=
U-падение напряжения на дросселе
U= 0,01·U
U=0,01·440=4,4 В
R= Ом
R=0,023125+0,038+11=0,072 Ом
=
где, -минимальная угловая скорость,
- максимальная угловая скорость двигателя 293 c
D- диапазон управления скоростью D = 90
==3,258 с
кФ=
кФ==2,74 В?с
E=2,74·3,25+400·0,072 =37,862 В
=arccos =86°
I=67,82 A
Условие I<I выполнено, т.к. 67,82<80 [A]
Дроссель нужен, для обеспечения непрерывного тока ТП.
Исходя из условия: выбираем сглаживающий дроссель:
РСОС-500/0,5
|
Тип дросселя |
Ток, I А |
Индуктивность L, мГн |
|
|
РСОС-500/0,5 |
500 А |
1,25 |
|
Определяем уточнённое значение L
L= L+ L+L
L=8,76·10+0,2·10+1,25=2,5 Гн
1.4 Определение коэффициентов передачи и постоянных времени силовых элементов
В работе следует использовать динамические коэффициенты передачи звеньев СЭП, определяемые как отношение приращения выходной переменной к приращению входной переменной в точке статической характеристики звена.
Коэффициент передачи двигателя при управлении напряжением якоря:
= ,
= = 0,365
Коэффициент передачи двигателя по возмущению — изменению М с ;
= ,
= = 9,523·
Коэффициент передачи тиристорного преобразователя (ТП)
= =
где Е тпв — ЭДС ТП в верхней рабочей точке ( значение ЭДС ТП в нижней точки найдено в п. 1.3).
Е = кФщ + I
- R
Е=2,74?157+400?0,072=461,49 В
Из общей формулы зависимости ЭДС ТП от управляющего напряжения U y при стабилизированном пилообразном опорном напряжении:
Е= Еsin (),
Е=513 В
U=10 В, таким образом:
Построим зависимость
Е от U: Е=513·sin(9
- U)
|
0 |
1 |
2 |
3 |
5 |
6 |
7,4 |
8 |
9 |
9,5 |
10 |
||
|
0 |
80,28 |
158,58 |
232,98 |
362,87 |
415,17 |
471,03 |
488,06 |
506,86 |
511,6 |
513 |
||
Рисунок 1
Е=кФщ+ IR
щ=
=
==195,38 с
щ==2,17 с
Е=2,74?2,17+400?0,072=37,862 В
U=arcsin()
U=arcsin()=7,121 В
U=arcsin()
U=arcsin()=0,47 В
К =
К ==63,696
Электромагнитная постоянная времени цепи преобразователь-двигатель Т:
Т =
Т==0,035 с
Электромеханическая постоянная времени привода Т:
Т=
J-суммарный момент инерции ЭП
J=J+J
J=7 кг?м, так как в техническом задании дано, что J/ J=1,5, тогда составив пропорцию получаю J=10,5 кг?м
Таким образом,
J=10,5+7 =17,5 кг?м
Т= c
Глава 2. КОМПОНОВКА И РАСЧЕТ СТАТИКИ СЭП
2.1 Выбор структуры САУ ЭП
В соответствии с техническим заданием в курсовой работе рассматриваем двухконтурную систему регулирования скорости.
При выборе типа элементов САУ следует ориентироваться на отечественную систему УБСР — АИ.
Данные элементов УБСР — АИ
|
Тип элемента |
Наименование элемента |
Характеристики элемента |
||||
|
U ,В |
R,кОм |
R,кОм |
||||
|
У2-АИ У4-АИ |
Операционные усилители |
±10 |
150 |
2 |
Не менее 10000 |
|
|
ДТ-1АИ |
Датчик тока |
0,075…0,2 |
0,01 |
2 |
40…140 |
|
|
ДН-1АИ |
Датчик напряжения |
±10 |
10 |
2 |
1 |
|
2.2 Построение функциональной схемы САУ
Функциональная схема САУ позволяет определить основные функциональные связи между звеньями системы Рис.2 , где введены следующие обозначения:
Функциональная схема СЭП с двухзонным управлением
ЗС — задающее устройство скорости;
РС, РЭ — регулятор скорости, ЭДС;
БО1, БО2 — блок ограничения выходного сигналя регулятора скорости, регулятора ЭДС;
РТЯ, РТВ — регулятор тока якоря, возбуждения;
ТП, ТВ — тиристорный преобразователь, возбудитель;
ДТЯ, ДТВ — датчик тока якоря, возбуждения;
ДН, ДЭ — датчик напряжения, ЭДС;
Д — электродвигатель ;
ДС — датчик скорости ;
- ОВД — обмотка возбуждения двигателя;
- БМВ — блок выделения модуля сигналя датчика ЭДС;
— заданное напряжение скорости ;
— напряжение обратной связи по скорости.
В качестве типовых регуляторов тока и скорости могут использоваться пропорциональные, пропорционально-интегральные, пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы.
2.3 Расчет статических характеристик СЭП
В этом пункте рассчитаю и построю механические характеристики двигателя = f (M ) в разомкнутой системе на верхней и нижней скоростях по уравнению. Строятся графики на рабочем отрезке М с (М = М Н ).
= ,
где М с = — статический момент двигателя
М с = Н?м
при М = 0 = ,
при М = М с = ,
= с с
при М = 0 ,
при М = М ,
с с
Расчет значения скорости для второй зоны регулирования при ослаблении магнитного потока в 2 раза К Ф min = получаем:
при М = 0 , при ,
с с — 1
Рисунок 3.
На полученных механических характеристиках двигателя были показаны рабочие точки при граничных скоростях и моментах сопротивления и показана зона ограничения по условию коммутации во второй зоне управления. По характеристикам определяем статизм разомкнутой системы на верхней и нижних скоростях ЭП по формулам:
2.4 Выбор элементов САУ и расчет параметров обратных связей
При использовании аналоговых регуляторов на базе операционных усилителей, например, регуляторов серии УБСР-АИ (рис.4), коэффициент передачи обратной связи по скорости можно определить следующим образом:
В·с
где — максимальное значение управляющего напряжения задающего устройства (для элементов УБСР-АИ = 10 В );
— номинальная угловая скорость двигателя.
В качестве датчиков скорости могут применяться тахогенераторы постоянного тока типов ТМГ, ТГ, ТД, ПТ и другие. Тахогенератор выбирается из условия:
- > , так как
= 2800 об/мин
Исходя из условий выбираю тахогенератор ТД-110
|
Коэффициент передачи |
0,48 В?с |
|
|
Сопротивление обмотки якоря |
R ТГЯ = 66 Ом |
|
|
Макс. ток нагрузки |
I ТГ max = 0,15 А |
|
|
Макс. частота вращения |
n ТГн = 3000 об\мин |
|
|
Напряжение возбуждения |
U ТГв = 27 В |
|
|
Ток возбуждения, А |
I ТГв = 0,30 А |
|
Функциональная схема включения датчика и регулятора скорости.
Рассчитаем коэффициент передачи датчика скорости
где — коэффициент передачи потенциометра;
— коэффициент передачи сглаживающего дросселя RC — фильтра;
— коэффициент передачи тахогенератора.
В·с
Определим коэффициент приведения обратной связи по скорости к задающему входу регулятора скорости:
= В·с
В системах подчиненного регулирования рекомендуется использовать датчик тока УБСР-АИ, подключенный к стандартному шунту. Шунт типа 75ШС имеет падение напряжения при номинальном токе равным: 50, 75, 100, 150, 200, 300, 500 А,
ток выбираю исходя из условий ? I .
Коэффициент передачи шунта
= = 0,00015
Коэффициент передачи датчика тока
где — коэффициент усиления датчика тока ДТ-1АИ;
— коэффициент передачи шунта.
|
Тип элемента |
Наименование элемента |
Характеристики элемента |
||||
|
U ,В |
R,кОм |
R,кОм |
||||
|
ДТ-IАИ |
Датчик тока |
0,075…0,2 |
0,01 |
2 |
40…140 |
|
Коэффициент передачи обратной связи по току в системах подчиненного регулирования определяется выражением:
где = 10 В — напряжение ограничения регулятора скорости, получаемое с помощью соответствующего блока ограничения
- максимальное значение тока якоря двигателя
=
= 2 ? 400 = 800 А
=
Рассчитаем коэффициент приведения обратной связи по току к задающему входу регулятора тока:
Глава 3. СИНТЕЗ И РАСЧЕТ ДИНАМИКИ СЭП С УЧЕТОМ УПРУГОСТИ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ
3.1 Составление передаточных функций звеньев СЭП
Построенная функциональная схема СЭП ( Рис.2 ), даёт возможность выделить отдельные динамические звенья САУ 1-го и 2-го порядка. Для каждого динамического звена надо составить его передаточную функцию и структурную схему.
Тиристорный преобразователь вместе с системой управления (СУТП) и фильтром для сглаживания пульсаций входных сигналов в первом приближении представляется апериодическим звеном с передаточной функцией
где — постоянная времени ТП,
= — время запаздывания силовой части ТП;
= (0,003…..0,005) с — постоянная времени фильтра.
=
= 0,0016 + 0,004 = 0,0056
=
Датчики скорости и тока при наличии фильтров на выходе считают апериодическими звеньями с передаточными функциями
Постоянные времени датчика скорости = 0,005…0,02 c , датчика тока
= 0,002…0,003 c .
=
=
Передаточная функция ДПТ с учетом упругости механической части ЭП
где — постоянная времени, определяющая упругий резонанс на частоте ;
- постоянная времени, характеризующая «провал» в ЛАХ объекта на частоте ;
- коэффициент соотношения инерционных масс;
- и — коэффициенты демпфирования упругих звеньев.
Передаточная функция механической части ЭП приведенной к валу двигателя
Передаточная функция пропорционально-интегрального регулятора, построенного на базе операционных усилителей, представлена в виде:
в — динамический коэффициент усиления
ф — постоянная времени настройки регулятора
Построенная структурная схема имеет вид:
Рисунок 5 Структурная схема СЭП с упругой передачей
3.2 Построение структурной динамической схемы и синтез регуляторов
На основании разработанной функциональной схемы и передаточных функций звеньев СЭП построю динамическую структурную схему (ДСС) системы, обозначая на ней соответствующие функциональные звенья и переменные (регулируемые) параметры.
Рисунок 6
При преобразовании исходной структурной схемы можно пренебречь внутренней отрицательной обратной связью по ЭДС двигателя т. к. изменение ЭДС тиристорного преобразователя на много больше ЭДС двигателя ()
В системах подчиненного регулирования оптимизация контуров обычно выполняется в соответствии со стандартными настройками с учетом условий работы СЭП и соотношения параметров объекта управления.
В САР скорости контур тока чаще всего настраивается на наибольшее быстродействие оптимум по модулю (ОМ), а контур скорости на симметричный оптимум (СО).
Определим параметры ПИ-регулятора тока по формулам
; с
где — суммарная малая постоянная времени контура тока.
с
Передаточная функция разомкнутого контура тока:
Передаточная функция замкнутого контура тока:
- так как q < 0,5 то надо применить вторую ступень оптимизации, то есть применим активный фильтр.
; с
где — частота упругих колебаний механической системы (= 110 );
- коэффициент демпфирования упругих колебаний (= 0,05).
;
с
с -1
Для подавления упругих колебаний в механической системе, вводим в САУ дополнительное средство последовательной коррекции на активном режекторном фильтре (АРФ) с передаточной функцией:
- где =1; = 0,5…1 — обеспечивает в большинстве случаев удовлетворительную динамику СЭП при управляющем Uзс и возмущающем Мс воздействиях.
После синтеза регуляторов определяем статическую ошибку Днсз замкнутой СЭП на верхней и нижней скоростях и строим соответствующую механическую характеристику (рисунок 7).
Для нашей двухкратноинтегрирующей системы с ПИ-РС:
где — коэффициент усиления регулятора скорости в статике (= 10000).
- изменение статического момента на валу двигателя:
Нм
— значение скорости в рабочей точке
- на нижней скорости при
· на верхней скорости
Рисунок 7, При синтезе, Постоянная времени возбуждения двигателя
где — постоянная времени контура тока возбуждения;
— коэффициент рассеивания потока двигателя, учитывающий наличие потоков рассеивания (= 1,15..1,25) выберу =1,2;
- коэффициент намагничивания.
где Вб — номинальный поток возбуждения;
- число витков обмотки возбуждения;
- номинальный ток обмотки возбуждения.
Для того чтобы найти коэффициент намагничивания необходимо построить типовую кривую намагничивания ДПТ.
Рисунок 8 Кривая намагничивания двигателя постоянного тока.
Из графика видно, что = 6044 А•В;
= 0,02
Номинальный ток обмотки возбуждения
А
Исходя из условий: , выберу тиристорный возбудитель.
В, А
КТЭУ 10/220
|
Тип преобразователя |
Напряжение , В |
Ток номинальный I , А |
Ток максимальный I , А |
КПД ,% |
|
|
КТЭУ 10/220 |
220 |
10 |
40 |
85 |
|
Уравнение характеристики СУТП:
=
Максимальный ток — ток, при котором допускается работа агрегата в повторно- кратковременном режиме в течение 15 с . со времени цикла 10 мин при условии, что среднеквадратичное значение тока не превышает номинального значения. Управление реверсивным тиристорным агрегатом — раздельное. Силовая часть преобразователя построена по трехфазной мостовой схеме выпрямления. Агрегаты с номинальным напряжением 220 В предназначены для подключения к сети с линейным напряжением 380 В через силовой трансформатор, вторичное напряжение которого равно 220…230 .
Расчет активного сопротивления обмотки возбуждения двигателя при температуре 150 0 С.
Ом
с
Эквивалентная постоянная времени возбуждения двигателя
= +
где
с
Коэффициент обратной связи по току возбуждения
где — напряжение ограничения регулятора ЭДС (для УБСР-АИ В ).
При оптимизации процессов в цепи возбуждения двигателя контуры тока возбуждения и ЭДС, чаще всего настраиваются на оптимум по модулю (ОМ).
При этом параметры ПИ-регулятора тока возбуждения определяются формулами:
- где — коэффициент передачи и постоянная времени тиристорного возбудителя;
- коэффициент передачи датчика потока (= 0,5..1) выберу =0,7
где — максимальная выпрямленная ЭДС ТВ и рассчитывается по следующей формуле:
где = 220 В — фазное напряжение
= 0….10 В
с
- коэффициент передачи датчика потока 0,5…1 (выберу 1)
с
ПИ-регулятор ЭДС настраивается на оптимум по модулю (ОМ)
где постоянная времени датчика ЭДС;
с
- конструктивная постоянная двигателя;
— коэффициент обратной связи по ЭДС двигателя;
где- номинальная ЭДС двигателя
- напряжение ограничения задатчика ЭДС (для серии УБСР-АИ =10 В )
0,035 с
3.3 Расчет переходных процессов, построение логарифмических частотных характеристик и исследование динамики СЭП
Рисунок 9 — Блок схема моделирования САР в MatLab
Рисунок 10 — Переходной процесс по управляющему воздействию — скорость двигателя
Рисунок 11 — Переходной процесс по управляющему воздействию — скорость механизма
Рисунок 12 — График тока по управляющему воздействию
Рисунок 13 — Переходной процесс по возмущающему воздействию — скорость двигателя
Рисунок 14 — Переходной процесс по возмущающему воздействию — скорость механизма
Рисунок 15 — Ток якоря по возмущающему воздействию
Рисунок 16 — График ЛЧХ разомкнутой СЭП
ВЫВОДЫ
Целью курсового проекта являлось спроектировать автоматизированный электропривод главного движения карусельного станка, выполнить расчет статики и произвести оптимизацию динамики САУ. При выполнении оптимизации коэффициент ПИ регулятора скорости стали
1= 25, 1=0,25 с (расчетные значения 1=41,244, 1=0,057 с)
В результате оптимизации были получены графики переходных процессов по возмущению и по управлению:
1. по управлению:
- Перерегулирование:
где,:- максимальное значения выходной переменной, (находится из Рисунков 10-11)
- установившиеся значения выходной переменной, (находится из Рисунков 10-11)
Что не удовлетворяет техническому заданию, по которому перерегулирование должно составлять 5%.
Для снижения перерегулирования необходимо на вход контура скорости поставить апериодический фильтр с параметрами k ф = 1,
- Время переходного процесса.
Границы установившегося значения
Отложив на графике 5 %-ю область получили время переходного процесса
что удовлетворяет техническому заданию, в соответствии с которым
2. по возмущению:
- Время переходного процесса:
Отложив на графике 5 %-ю область получили время переходного процесса
как видно из графиков (Рисунок 13-14) переходного процесса по возмущению, переходный процесс успевает закончится за 1 секунду, что соответствуют техническому заданию курсового проекта.
Достоинства спроектированной СЭП :
— унификация настроек регуляторов, посредством которой можно достигнуть высокой точности
и требуемого быстродействия;
- возможность разогнать двигатель выше номинальной скорости (щ Н );
— высокий КПД (89%);
— надежность работы преобразователя;
— в 1-ой зоне двигатель полностью используется по моменту (М= const), а во 2-ой зоне по мощности (Р=const).
Виды защиты СЭП:
- автоматический выключатель АВ реализует максимальную (защита от КЗ) и тепловую защиту (защита от небольших, но длительных перегрузок по току).
- реле обрыва поля РОП: при обрыве поля скорость двигателя щ Д неограниченно возврастет.
Двигатель пойдет в разнос.
При срабатывании реле двигатель отключается.
- Минимальная защита (защита от самозапуска) реализуется линейным контактором через кнопки «Пуск — Стоп». Если напряжение падает на 20-25%, то катушка линейного контактора отпадает и он размыкает силовые контакты в цепи двигателя.
- защита от перенапряжения осуществляется с помощью RC — цепей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovoy/elektroprivod-planshaybyi-tyajelogo-karuselnogo-stanka/
1. Д-р. техн. наук, проф. В.М. Шестаков, канд. техн. наук А. Е. Епишкин «Автоматизированный электропривод». Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 2102». ЛМЗ- ВТУЗ Санкт-Петербург, 2004.
2. Конспект лекций по АЭП
3 . Конспект по ТАУ, 2009-2010.
4. Егоров В.Н., Шестаков В.М. Динамика систем электропривода. — Л.: Энергоатомиздат, 1983.
5. Андреев Ф.Ф. Электронные устройства автоматики. М. «Машиностроение
1978г.
6. Электроника: Справочная книга. Ю.А. Быстров, Я.М. Великсон, В.Д. Вогман
и др.;.Под ред. Ю.А. Быстрова.- СПб.: Энергоатомиздат, 1996.
7. Шестаков В. М., Егоров В. Н. Типовые замкнутые системы автоматического управления. — Л.: СЗПИ, 1979.
8. Дьяконов В. П. MATLAB 6. Учебный курс. Спб. Питер, 2002.
9. Шестаков В. М., Голик С.Е., Машин Б.А. Применение микропроцессорной техники для решения инженерных задач.-Л.: ЛИМаш (ВТУЗ-ЛМЗ), 1988.
10. Шестаков В. М., Дмитриев Б. Ф., Репкин В.И. Электронные устройства систем автоматического управления: Учебное пособие.-Л.: ЛИМаш, 1991.
11. Михайлов О. П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. — М.: Машиностроение, 1990.
12. Розанов Ю.К. Электронные устройства электромеханических систем. — М.: Академия, 2004.
