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

3 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

28470. Фаза бронирования. Типы бронирования. Источники и каналы бронирования номеров. Подтверждение и аннуляция бронирования 73.5 KB
  Гостиницы объединяются с целью ускорения процесса бронирования и сокращения общих расходов. Подтверждение и аннуляция бронирования: письмо подтверждающее бронирование номера содержит намерения обеих сторон предоставить или воспользоваться услугами гостиницы. Эти № заносятся в информационную систему гостиницы во избежание несоответствий связанных с бронированием или отмены бронирования. В некоторых гостиницах форму №1Г заполняют сами администраторы на основании паспорта дополнительный сервис гостиницы.
28471. Метод найменшої вартості побудови початкового опорного плану 17.79 KB
  Для даної задачі такою є клітинка А2В2 в яку записується найменше з чисел 220 230. У звуженому полі клітинок вибирається найменша вартість в клітинці А2В1 в яку записується min 10 150 =10. В цю клітинку записується min 280300=280 проставляється прочерк в А3В3 і біля запасів А1 записується залишок в 20 од. Далі заповнюється клітинка А1B4 з найменшою вартістю числом min 20 200=20 виставляються прочерки в клітинках А1В1 А1В2 і записується залишок потреб В4 в розмірі 180 од.
28472. Метод потенціалів побудови оптимального плану 20.81 KB
  Метод потенціалів побудови оптимального плану Побудова системи потенціалів. Сформулюємо критерій оптимальності Канторовича опорного плану ТЗ:Опорний планоптимальний тоді і тільки тоді коли для цього плану існує система чиселпотенціалів u1u2.Іншими словами для оптимальності опорного плану необхідно і достатнє існування такої системи потенціалів що для заповнених клітинок виконується система рівнянь а для вільних клітинок виконується система нерівностей де К1 К2 множини пар індексів і та j які визначають...
28473. Матриці та дії над ними 25.77 KB
  Матрицею або m × nматрицею називається прямокутна таблиця m × n чисел розташованих вт рядках і n стовпцях: де а.Матриця називається прямокутною якщо m ≠ n і квадратною якщо m = n. В останньому випадку число n називається її порядком.Нульовою нульматрицею називається матриця О псі елемент якої нулі.
28474. Визначники та їх властивості 23.28 KB
  Введемо в розгляд нове поняття визначник квадратної матриці порядка n .Для цього попередньо покажемо як шукаються визначники І 3 порядків тобто визначники квадратних матриць 1 3 порядків.Визначник першого порядку це сам елемент аll :Визначником другого порядку називається число В 1 добуток елементів основної діагоналі береться із знаком а побічної діагоналі із знаком .Обчислення визначників порядку n ≥ 4 можна звести як покажемо нижче до знаходження визначників...
28475. Обернена матриця 17.08 KB
  Оберненою до даної квадратної матриці А називається така матриця А1 що А1А =АА11=Е. Для кожної невиродженої квадратної матриці існує єдина обернена. Можна довести що А1 = А 1 де А приєднана до А матриця тобто матриця того ж порядку елементами якої є алгебраїчні доповнення відповідних елементів матриці А' транспонованої до А. Визначник дає інформацію про виродженість чи невиродженість тільки квадратної матриці.
28477. Предмет математичного програмування 11.64 KB
  Для будьякої технікоекономічної задачі кожного рівня наприклад керування роботою підприємства характерними є багатоваріантність вибору тих чи інших рішень а також наявність того чи іншого критерію доцільності прийняття чи відкидання рішень наприклад мінімізація собівартості максимізація прибутку то що. При розв'язуванні будьякої задачі економічного змісту із застосуванням методів математичного програмування необхідно: 1 побудувати математичну модель задачі і проаналізувати її адекватність економічній задачі; 2 з допомогою...
28478. Найпростішіоматематичніомоделі математичного програмування 17.03 KB
  Побудова математичної моделі: Позначимо: хі - кількість одиниць продукції виду Пі, заплановано: до випуску (і=1,2); z - сумарний прибуток при реалізації запланованої виробничої програми. Для змінних x1, x2, очевидно, виконуються нерівност