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

31506. Цінні папери 173.5 KB
  Сутність і характерні ознаки цінних паперів. Типологізація цінних паперів. Роль цінних паперів на фінансовому ринку. Роль приватизаційних паперів на фінансовому ринку.
31507. ПОХІДНІ ЦІННІ ПАПЕРИ ТА ОСОБЛИВОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ РИНКУ ПОХІДНИХ ЦІННИХ ПАПЕРІВ 171 KB
  ПОХІДНІ ЦІННІ ПАПЕРИ ТА ОСОБЛИВОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ РИНКУ ПОХІДНИХ ЦІННИХ ПАПЕРІВ. У вітчизняній практиці на фінансовому ринку більш широкого застосування здобули операції з традиційними фінансовими інструментами з угодами предметом яких є грошові кошти або їх еквіваленти такі як кредиторська і дебіторська заборгованість; векселі; акції; облігації; факторинг форфейтинг фінансова оренда; гарантії кредитної лінії страхові угоди фінансового характеру тощо. Серед інструментів ринку похідних цінних паперів розрізняють сурогати цінних...
31508. Умови праці та режими праці й відпочинку 308 KB
  Умови праці та режими праці й відпочинку Зміст учбового матеріалу: 1. Умови праці та фактори їх формування 2. Нормативноправове регулювання та оцінка рівня умов праці 3. Суть працездатності людини та її залежність від режимів праці і відпочинку 4.
31509. Трудовий процес та його організація 121 KB
  Трудові процеси: суть види принципи організації Процес виробництва це єдність трудового і технологічного процесів створення певного виду продукції коли на предмет праці діє людина та знаряддя праці. Технологічний процес це цілеспрямована зміна форми розмірів стану структури положення місця предметів праці. Отже зміст трудового процесу визначається сукупністю методів і прийомів праці працівника або групи працівників потрібних для виконання роботи за всіма її стадіями які складаються з наступного: одержати завдання; інформаційна і...
31510. Міра праці та її визначення 191 KB
  Класифікація витрат робочого часу Система нормативів і норм праці. Подальше вдосконалення нормування праці передбачає: максимальне охоплення нормами праці різних видів робіт з обслуговування виробництва та управління ним; широке впровадження технічно обґрунтованих норм тобто розроблення норм виробітку часу обслуговування з урахуванням можливостей сучасної техніки й технології виробництва передових методів праці тощо; підвищення не тільки технічної а й економічної та фізіологічної обґрунтованості норм. Якщо технічне...
31511. Продуктивність праці 116 KB
  Продуктивність праці Зміст учбового матеріалу: Сутність продуктивної праці та продуктивності праці. Показники продуктивності праці та методи її вимірювання Фактори впливу на зростання продуктивності праці та їх класифікація Резервів зростання продуктивності праці їх класифікація та оцінка. Сутність продуктивності та продуктивності праці Згідно з рекомендаціями Міжнародної організації праці МОП розрізняють поняття продуктивність і продуктивність праці. Продуктивність це ефективність використання ресурсів праці капіталу...
31512. Політика доходів та сутність заробітної плати 232 KB
  Робоча сила найманих працівників на ринку праці є товаром який має вартість. На вартість робочої сили впливають результати праці власника робочої сили. Вартість робочої сили формується на ринку через порівняння результативності корисності праці із затратами на відтворення робочої сили. Вона встановлюється на рівні який узгоджує граничну продуктивність праці тобто цінність послуг праці для покупцяпідприємця з витратами які потрібні для відтворення робочої сили.
31513. Тарифна система оплати праці та її складові 224 KB
  Тарифна система оплати праці та її складові Зміст учбового матеріалу: Тарифна система та її призначення. Довідник кваліфікаційних характеристик професій працівників. Тарифні ставки працівників. Тарифна система та її призначення Тарифне нормування оплати праці це складова організації заробітної плати що здійснюється за допомогою тарифної системи і являє собою сукупність фіксованих норм оплати за роботу в межах норм праці трудових обовязків а також норм оплати праці за роботу понад норму праці.
31514. Оплата праці та її організація в умовах трансформації соціально-трудових відносин 192.5 KB
  Оплата праці та її організація в умовах трансформації соціальнотрудових відносин Зміст учбового матеріалу: Системи оплати праці: сутність ознаки взаємозвязок та взаємозалежність. Відрядна форма оплати праці: сутність та види. Почасова форма оплати праці: сутність та види. Безтарифна система оплати праці.