84920

Расчёт системы управления электроприводом

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

ПР-преобразователь с гальванической развязкой силовой цепи и цепи управления; УДТЯ-усилитель датчика тока якоря, РТ-регулятор тока. Расчёт элементов цепи управления Измерение тока в цепи якоря выполним с помощью шунта RS.

Английский

2015-03-23

345.8 KB

4 чел.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«Ухтинский государственный технический университет» 

ФГБОУ ВПО «УГТУ»

Воркутинский филиал УГТУ

КУРСОВАЯ  работа

По               _     ____ «Системы управления электроприводом»___      ____________

(дисциплина)

студента ____6___курса,  группы  ЭР-09_В

                                           Кемлер П. А.______________________________

(Ф.И.О. студента)

Шифр_______________

Домашний адрес:

____________________

Проверил:___________/

                                (подпись)                             

_____________________/

       (Ф.И.О. преподавателя)

Дата проверки________

Воркута 2014г.

Содержание:

  1. Исходные данные...............................................................................................................3
  2.  Расчёт системы управления электроприводом...............................................................5
  3.  Контур тока........................................................................................................................5
  4.  Контур скорости................................................................................................................5
  5.  Моделирование СУЭП......................................................................................................7
  6.  Расчёт параметров схемы регулятора тока.....................................................................9

Исходные данные

номинальные мощность, напряжение, ток, скорость двигателя, момент, маховый момент :

Рном=32 квт;

 Uном = 220 В,

Iном = 170 А,

nном=3500об/мин;

ωном = π* nном/30 =366 рад/с;

Мном =Рн/ ωном =87 Нм;

Мmax =2.3 Мном

Максимально допустимые ток и момент двигателя:

Imax = 2* Iном= 340 А,

Мmax = 200 Н∙м;

передаточный коэффициент и момент инерции двигателя

= 0,7 В∙с/рад, = 0,5кг∙м2;

Сопротивление обмотки якоря при 20 град С

 Rя = 0,07 Ом,

максимальная ЭДС Eп max = 300 В, коэффициент усиления kп = 25,  и постоянная времени тиристорного преобразователя, Тп = 0,01 с;

передаточный коэффициент тахогенератора kТГ = kо.с = 0,032 В∙с/рад.

Индуктивность цепи якоря , А

Электромагнитная постоянная якоря

Рис. 1   Принципиальная схема регулятора тока на ОУ с цепью обратной связи по току

Где: RS- шунт;

ПР-преобразователь с гальванической развязкой силовой цепи и цепи управления;     УДТЯ- усилитель датчика тока якоря,

РТ- регулятор тока.

Расчёт элементов цепи управления

Измерение тока в цепи якоря выполним с помощью шунта  RS.

Шунт в цепи якоря выбираем в справочной литературе из условия, чтобы его номинальный ток был не меньше номинального тока двигателя. Номинальный ток двигателя Iн = 170 А.

Выбираем шунт на несколько больший номинальный ток, а именно

I шн = 200 А.  

Соответствующее  току Iшн (200А) номинальное напряжение шунта Uшн =75 мВ.

Тогда при 170 А потенциометрический сигнал ОС по току 70 мВ.

В качестве задатчика скорости выбираем потенциометр типа ППБ – 15 –1000 Ом c выходным напряжением  UП = 15 В. Поскольку напряжение задатчика тока  

UЗ(max) = 10 В, то последовательно необходимо включить добавочный резистор, RДОБ = 500 Ом, на котором будет погашено излишнее напряжение.

Расчёт системы управления электроприводом

Контур тока

Принимаем пропорционально-интегральный тип регулятора тока с передаточной функцией  и параметрами Tкl =Тэ= Та = 0,05 с

 Для заданного токоограничения на уровне Imax = 340 А  и максимального стабилизированного напряжения на входе контура тока    uз.т. max = uнас = 10 В  

определяем коэффициент обратной связи по току

Ом

и постоянную интегрирования регулятора тока

           

- минимальная постоянная времени в контуре.

Контур скорости

Приступаем к расчёту внешнего контура – контура скорости.

В него входит звено преобразования момента двигателя в скорость вращения вала с учётом  момента сопротивления на валу. Динамику этого преобразования оцениваем электромеханической постоянной времени:

                       ==0,0972с

Действие противоЭДС двигателя на контур тока при пуске с насыщенным регулятором скорости снижает максимальный ток до значения

 А

При выборе типа регулятора скорости  (П- или ПИ_ типа) следует учитывать допустимый по условию задачи статизм регулирования скорости, характеризующий жёсткость механической характеристики, который определяем по формуле:

Реальная величина статизма, соответствующего естественной механической характеристике электропривода, составляет

Следовательно, требуемое повышение жесткости механической характеристики

В данном случае пропорциональный регулятор скорости обеспечивает повышение жесткости

Поскольку  3,05>2,04 , то пропорциональный регулятор обеспечит требуемую жёсткость характеристики скорости. Его параметром является коэффициент пропорциональности

4.Моделирование СУЭП

Произведем поэтапно моделирование СУ электропривода в приложении Simulink.

Объектом управления СУЭП является модель ДПТ НВ.

Рис. 2   Модель контура тока

Произведем моделирование настроенного контура тока и переходный процесс в нем при единичном ступенчатом воздействии на нагрузке:

Рис. 3   Токовый контур с нагрузкой

Достроим к контуру тока главный контур скорости и покажем работу системы при изменении момента сопротивления:

Рис. 4   Модель двухконтурной СУЭП скорости

Для снижения перерегулирования в схеме с П- регулятором скорости применяют на входе фильтр в виде

Wф(s)=  1/(0.01s+1)

Рис. 5   Двухконтурная САУ стабилизации скорости с фильтром

   Расчёт параметров схемы регулятора тока

Регуляторы в СУЭП реализуются на базе операционных усилителей с обратными связями. Принципиальная схема регулятора тока на ОУ показана на рис. 8

Рис.  6    Принципиальная схема регулятора тока на ОУ

Расчёт параметров схемы регулятора.

  1.  Максимальное значение коэффициента усиления ТП в цепи якоря с СИФУ, выполненной по вертикальному принципу управления с пилообразным напряжением сравнения

Квпя=Ктп=25

  1.  Электромагнитная постоянная времени цепи ТП – электродвигатель

  1.  Электромеханическая постоянная времени

==0,0972с

  1.  Передаточный коэффициент шунта в цепи якоря

  1.  Коэффициент передачи датчика тока выбираем из условия
  2.     

где – максимально допустимое значение напряжения на выходе.

  1.  Шунт в цепи возбуждения выбираем по номинальному току возбуждения электродвигателя. Выбираем шунт на ток IНШ = 5 А.
  2.  Передаточный коэффициент шунта в цепи возбуждения
  3.  
  4.  Коэффициент регулятора тока

Kpт=0,02

  1.  Задаемся  величиной ёмкости конденсатора в цепи обратной связи операционного усилителя регулятора тока

  1.   Сопротивление резистора в цепи обратной связи операционного усилителя регулятора тока    

  1.  Сопротивление в цепи датчика тока

  1.  Сопротивление в цепи задания тока находим из условий установившегося режима, в котором , откуда , считая
  2.  Коэффициент усилителя датчика тока якоря

, тогда

  1.  , принимаем , тогда

 

                                    Кемлер П. А.

«         »  _____________ 2014 года


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20228. Полімерні молекули. Полімерний клубок. Формула Флорі 62 KB
  Полімерні молекули ланцюги з великої кількості ланок вони можуть відрізнятися складом однакові ланки або різні степенем гнучкості числом гілок та заряджених груп. Найпростіша полімерна молекула послідовність великої кількості атомних груп з`єднаних у ланцюг ковалентними хімічними зв`язками. N масі ланцюга. Полімерний ланцюг має N 1 N 102 104 Полімерні молекули поділяються на лінійні та тривимірні.
20229. Рівняння Клапейрона-Клаузіуса 68 KB
  Рівняння КлапейронаКлаузіуса це термодинамічне рівняння що відноситься до процесів переходу речовини із однієї фази в іншу випаровування плавлення сублімація. Рівняння КК застосовне до будьяких фазових переходів що супроводжуються поглинанням або виділенням теплоти так званим фазовим переходом 1го роду і є прямим наслідком умов фазової рівноваги з яких воно і виводиться. Тепер розглянемо рівновагу трьох фаз: Потрійна точка одночасне існування трьох фаз Розв‘язок : р0 Т0 Тепер отримаємо рівняння Клапейрона Клаузіуса: ...
20230. Співвідношення Онзагера 35.5 KB
  Співвідношення Онзагера. Теорія Онзагера одна з основних теорем термодинаміки незворотних процесів встановлена в 1931р. Згідно з теоремою Онзагера якщо немає магнітного поля і обертання системи як цілого то =2. Якщо ж на систему діє зовнішнє магнітне поле Н і система обертається зі швидкістю ω то 3 Це повязано з тим що сила Лоренца і Коріоліса не змінюються при зміні напрямку швидкості частинок лише в тому випадку якщо одночасно змінюється на протилежне напрямок магнітного поля або відповідно швидкості обертання ця властивість...
20231. Рівняння стану щільних газів і рідин(теорія ББГКІ) 97 KB
  станів системи Характеризує густину ймовірності такого стану сми коли одна частинка буде в стані з координатою друга UNенергія взаємодії N частинок. станів системи розглядають набір із N кореляційних функційрізного порядку: унарна кореляційна функція яка характеризує густину ймовірності що одна частинка системи матиме узагальнені координати при довільному розташуванні N1 частинок; бінарна кореляційна функція характеризує густину ймовірності одночасного попадання двох частинок системи в точки координаційного простору і при...
20232. Молекулярне розсіяння світла на флуктуаціях густини 77.5 KB
  Молекулярне розсіяння світла на флуктуаціях густини. Розсіяння світла це зміна якоїсь характеристики потоку оптичного випромінювання світла при його взаємодії з речовиною. Розсіяння буває двох типів: молекулярне довжина розсіяного світла = довжині падаючого світла. Якщо енергія випромінювання фотона = енергії поглинутого то розсіяння св називається Релеївським або пружнім.