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

5 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

21652. Метод коммутации каналов 124.5 KB
  Коммуникационные сети должны обеспечивать связь своих абонентов между собой. Абонентами могут выступать ЭВМ, сегменты локальных сетей, факс - аппараты или телефонные собеседники.
21653. Педагогічна філософія Монтессорі 200 KB
  Світове визнання технологія М. Монтессорі здобула завдяки гуманістичному підходу для виховання і навчання дітей, вірі у безмежні можливості розвитку дитини, опорі на її самостійність та індивідуальність. Виховна мета цієї технології полягає в розкритті духовного та інтелектуального потенціалу дитини
21654. Мочекаменная болезнь (уролитиаз) 115.5 KB
  Волоконный световод представляет собой тонкую двухслойную стеклянную нить сердечника и оболочки каждый элемент которой обладает различным показателем преломления. Показатель преломления n прозрачного вещества представляет собой отношение скорости света в вакууме с к скорости света в данном веществе v то есть n=c v. Кроме того показатель преломления зависит от параметров среды и рассчитывается по формуле: где и относительные соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемости. Учитывая что относительная...
21655. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ПЕРЕДАЧИ ПО СВЕТОВОДУ 166.5 KB
  воспользуемся основными уравнениями электродинамики уравнениями Максвелла которые для диэлектрических волноводов имеют вид: 1 Уравнения Максвелла справедливы для любой системы координат. Для направляющих систем эти уравнения наиболее часто применяются в цилиндрической системе координат ось Z которой совместим с оптической осью световода: 2 Для решения инженерных задач электродинамики необходимо знать продольные составляющие полей Еz и Hz. Отсюда следует что продольные...
21656. Оптимизация структуры доходов бюджета Российской Федерации 358 KB
  Раскрыть теоретические вопросы понятия «доходы бюджета», его сущность и структуру; раскрыть особенности нормативно - правовой базы доходов бюджета; провести анализ доходов и расходов бюджета Российской Федерации, его основных поступлений; разработать рекомендации по оптимизации структуры доходов бюджета Российской Федерации.
21657. ЗАТУХАНИЕ 160 KB
  ЗАТУХАНИЕ Важнейшими параметрами световода являются оптическое потери и соответственно затухание передаваемой энергии. Собственные потери волоконных световодов состоят в первую очередь из потерь поглощения и потерь рассеивания т. Потери на поглощение существенно зависят от частоты материала и при наличии посторонних примесей могут быть значительными. Потери обусловлены комплексным характером показателя преломления nдjnм который связан с тангенсом угла диэлектрических потерь выражением .
21658. Гидрология болот 114 KB
  Вместо высоких камышей и тростников развиваются мелководные растения хвощи осоки и многие другие водолюбивые растения отложения которых хотя и поднимаются над поверхностью воды в озере но затопляются весенними и летними высокими водами отлагающими принесенные или взмученные частицы ила. В климатических условиях северной половины России осадков выпадает больше чем расходуется влаги на испарение поэтому излишек воды скапливается на поверхности болота сначала в форме мочажин а затем в виде вторичных озер и русел...
21659. Гидрология подземных вод 318 KB
  Долгое время существовали две теории отрицавшие одна другую: теория инфильтрации в которой утверждалось что скопление подземной воды есть результат просачивания атмосферных осадков в почву и грунт теория конденсации доказывающая что источником происхождения подземных вод является водяной пар атмосферы который вместе с воздухом попадает в холодные слои земной коры и там конденсируется. Воды возникают на больших глубинах из диссоциированных ионов Н и О2 или паров воды поднимающихся из магматической или метаморфической зоны....
21660. Гидрология рек 346.5 KB
  Главные реки и их притоки. Речная система включает в себя одну главную реку ряд притоков главной реки притоки этих притоков и т. Реки непосредственно впадающие в главную реку называются притоками первого порядка. Притоки второго порядка по отношению к главной реке реки впадающие в притоки первого порядка и т.