• Розрахунок параметрів математичної моделі задатчика інтенсивності


  • Дата конвертації24.03.2017
    Розмір40.03 Kb.
    Типне встановлено

    Скачати 40.03 Kb.

    Автоматизований електропривод ланцюгового транспортера


    Автоматизований електропривод ланцюгового транспортера

    Ланцюговий транспортер призначений для переміщення готового сортового прокату (рейки, балки і т.зв.) з рольганга на стелаж охолодження, звідки вироби переносяться краном на склад готової продукції. Кінематична схема транспортера показана на рис.4. Транспортер складається з паралельних ланцюгів між провідними і відомими валами із зірочками коліс зчеплення. На ланцюгах закріплені перекидні затори для захоплення транспортується металу. Між ведучим валом і двигуном знаходиться понижуючий редуктор.

    Початкове положення транспортера відповідає установці упорів між лінією рольганга і веденого вала. При наявності металу на зупиненому рольганге транспортер приводиться в рух і, захопивши упорами виріб, переміщує його по напрямних (на рис.1 не показані) на стелаж, потім реверсують і повертається у вихідне положення. Якщо при цьому на рольганге з'явилося нове виріб, то упори при зіткненні з ним перекидаються і проходять під виробом, а потім пружинним приводом повертаються в початкове положення. Електропривод ланцюгового транспортера працює в повторно-короткочасному режимі зі змінним навантаженням.

    Робочий цикл ланцюгового транспортера включає в себе:

    ■ розгін до зниженій швидкості на холостому ходу;

    ■ підхід упорів до виробу зі зниженою швидкістю і зачеплення упорами вироби;

    ■ розгін до робочої швидкості;

    ■ транспортування вироби на робочій швидкості;

    ■ уповільнення до зупинки (виріб поміщається на стелаж);

    ■ розгін у зворотному напрямку до підвищеної швидкості;

    ■ повернення упорів на холостому ходу з підвищеною швидкістю;

    ■ уповільнення до зупинки упорів у вихідному покладено;

    ■ пауза (двигун відключається);

    ■ уповільнення до зупинки упорів у вихідному покладено;

    ■ пауза (двигун відключається);














    рис.1 Кінематична схема ланцюгового транспортера



    Таблиця 1


    Вихідні дані по ланцюговому транспортеру

    параметр

    позначення

    значення

    Маса рухомої частини транспортера, т

    2,7

    Маса транспортованого металу, т

    0,6

    Робочий шлях транспортера, м

    5,8

    Робоча швидкість, м / с

    1,4

    Радіус цапф, м

    0,08

    Радіус зачеплення зірочок, м

    0,2

    Момент інерції транспортера, щодо осі ведучого вала, кг м 2

    1,32

    Тривалість включення,%

    ПВ

    48

    Шлях підходу упорів до виробу, м

    0,4

    Ставлення зворотного швидкості до робочої швидкості

    2

    Ставлення зниженій швидкості до робочої швидкості

    0,5

    Коефіцієнт тертя в | підшипниках

    0,05

    Коефіцієнт тертя металу об напрямні

    0,4

    ККД механічних передач при робочому навантаженні

    0,95

    ККД механічних передач при роботі на холостому ходу

    0,5



    ланцюговий транспортер

    Побудуємо навантажувальну діаграму ланцюгового транспортера (графік статичних зусиль переміщення робочого органу механізму). Розрахунок часу ділянок циклу на етапі попереднього вибору двигуна виконуємо приблизно, тому що поки не можна визначити час розгону і уповільнення (сумарний момент інерції приводу до вибору двигуна невідомий).

    Знижена швидкість транспортера:

    Швидкість зворотного ходу транспортера:

    Зусилля тертя в підшипниках ведучого і веденого валів, наведене до радіусу зірочки (зусилля холостого ходу):

    де - прискорення вільного падіння (= 9,81 м / с ").

    Зусилля тертя вироби про напрямні:


    Сумарне зусилля транспортування вироби:

    Час транспортування (приблизно):

    Час підходу упорів до виробу (приблизно):

    Час повернення упорів (приблизно)

    Час роботи в циклі (приблизно)



    Час паузи в циклі (приблизно)










    Еквівалентну статичне зусилля за час роботи в циклі:

    При розрахунку необхідної номінальної потужності двигуна припускаємо, що буде обраний двигун, номінальні дані якого визначені для повторно-короткочасного режиму роботи і стандартного значення тривалості включення ПВи = 40%. Номінальної швидкості двигуна повинна відповідати швидкість зворотного ходу транспортера, яка є максимальною швидкістю в заданому робочому циклі. Таке відповідність пояснюється тим, що прийнято однозонне регулювання швидкості, здійснюване вниз від номінальної швидкості двигуна.

    Розрахункова номінальна потужність двигуна


    Попередній вибір двигуна і розрахунок його параметрів

    Вибираємо двигун серії Д.номінальние дані двигунів цієї серії наведені в прил.1. Для ланцюгового транспортера вибираємо двигун з природним охолодженням, номінальні дані якого визначені для повторно-короткочасного режиму роботи з тривалістю включення 40%.

    Вибираємо один двигун, номінальна потужність якого не менше розрахункової номінальної потужності і найбільш близька до неї.

    .

    Дані двигуна зводимо в таблицю (табл2).




    Таблиця 2


    Дані обраного двигуна

    параметр

    позначення

    значення

    Потужність номінальна кВт

    9.5

    Номінальна напруги якоря В

    220

    Номінальний струм якоря

    51

    Номінальна частота обертання об / хв.

    800

    Максимально допустимий момент, Нм

    319

    Опір обмотки якоря (Т-20 ° С), Ом

    0.2

    Опір обмотки додаткових полюсів (Т-20 ° С) Ом

    0.08

    Момент інерції якоря двигуна

    0.425

    Число пар полюсів

    2

    Максимально допустимий коефіцієнт пульсацій струму якоря


    0.15



    Для подальших розрахунків потрібно ряд додаткових даних двигуна.

    Опір ланцюга якоря двигуна, наведене до робочої температури:

    де до т - коефіцієнт збільшення опору при нагріванні до робочої температури = 1,38 для ізоляції класу Н при перерахунку від 20 ° С).

    Номінальна ЕРС якоря:

    Номінальна кутова швидкість:

    Конструктивна постійна двигуна, помножена на номінальний магнітний потік:

    Номінальний момент двигуна:


    Момент холостого ходу двигуна:

    Індуктивність ланцюга якоря двигуна:

    У формулі коефіцієнт С приймається 0,6


    Розрахунок передавального числа редуктора

    Розрахунок передавального числа редуктора виконується так, щоб максимальної швидкості робочого органу механізму відповідала номінальна швидкість двигуна.

    Для приводу ланцюгового транспортера:

    Розрахунок і побудова навантажувальної діаграми двигуна

    Для перевірки попередньо обраного двигуна по нагріванню виконаємо побудова спрощеної навантажувальної діаграми двигуна (тобто тимчасової діаграми моменту двигуна без урахування електромагнітних перехідних процесів). Для її побудови зробимо приведення моментів статичного опору і робочих швидкостей до валу двигуна, визначимо сумарний момент інерції приводу і задамося динамічним моментом при розгоні і уповільненні приводу. Розглянемо розрахунок навантажувальної діаграми двигуна окремо для кожного виробничого механізму, запропонованого в курсовому проекті. За результатами розрахунку будується навантажувальна діаграма, а також тахограмма двигуна. Діаграми необхідно будувати з дотриманням масштабу. Довгі ділянки усталених режимів на діаграмах годі й показувати повністю, а зробити розрив.


    ланцюговий транспортер

    Момент статичного опору при транспортуванні, приведений до валу двигуна:

    Момент статичного опору при роботі на холостому ходу, наведений до валу двигуна:

    Знижена швидкість, приведена до валу двигуна:


    Швидкість прямого ходу, приведена до валу двигуна:

    Швидкість зворотного ходу, приведена до ВШУ двигуна:

    Сумарний момент інерції механічної частини приводу

    Модуль динамічного моменту двигуна за умовою максимального використання двигуна по перевантажувальної здатності:

    де до - коефіцієнт, що враховує збільшення максимального моменту на уточненої навантажувальної діаграмі; к = 0,95.

    Прискорення валу двигуна в перехідних режимах

    Прискорення транспортера в перехідних режимах:

    Розбиваємо навантажувальну діаграму на 9 інтервалів. Загальний вигляд тахограми і навантажувальної діаграми двигуна показаний на рис. . Виконаємо розрахунок навантажувальної діаграми.

    Інтервал 1. Розгін до зниженій швидкості.

    Тривалість інтервалу 1:

    Шлях, пройдений на інтервалі 1

    Момент двигуна на інтервалі 1


    Інтервал 4. Розгін від зниженою швидкості до швидкості прямого ходу

    Тривалість інтервалу 4:

    Шлях, пройдений на інтервалі 4:

    Момент двигуна на інтервалі 4:

    Інтервал 6. Уповільнення від швидкості прямого ходу до зупинки.

    Тривалість інтервалу 6:

    Шлях, пройдений столом на інтервалі 6

    Момент двигуна на інтервалі 6:

    Інтервал 7. Розгін до швидкості зворотного ходу.

    Тривалість інтервалу 7:

    Шлях, пройдений столом на інтервалі 7:

    Момент двигуна на інтервалі 7:

    Інтервал 9. Уповільнення від швидкості зворотного ходу до зупинки.

    Тривалість інтервалу 9:


    Шлях, пройдений столом на інтервалі 9:

    Момент двигуна на інтервалі 9:

    Інтервал 2. Підхід упорів до заготівлі зі зниженою швидкістю.

    Шлях, пройдений на інтервалі 2:

    Тривалість інтервалу 2:

    Момент двигуна на інтервалі 2

    Інтервал 3. Транспортування на зниженій швидкості.

    Шлях, пройдений на інтервалі 3 (приймається):

    Тривалість інтервалу 3:

    Момент двигуна на інтервалі 3

    Інтервал 5. Транспортування на швидкості прямого ходу.

    Шлях, пройдений на інтервалі 5:

    Тривалість інтервалу 5:

    Момент двигуна на інтервалі 5:

    Інтервал 8. Повернення упорів зі швидкістю зворотного ходу.

    Шлях, пройдений на інтервалі 8:

    Тривалість інтервалу 8:






    Перевірка двигуна по нагріванню

    Для перевірки обраного двигуна по нагріванню використовуємо метод еквівалентного моменту.

    Використовуючи навантажувальну діаграму двигуна, визначаємо еквівалентний по нагріванню момент за час роботи в циклі.

    де n - число інтервалів навантажувальної діаграми, на яких двигун знаходиться в роботі (інтервали пауз не враховуються).

    Для механізмів, що працюють в повторно-короткочасному режимі (ліфт, сталкивателя блюмов і ланцюгової транспортер), тривалість включення в робочому циклі відрізняється від номінальної тривалості включення двигуна. Тому для цих приводів необхідно виконати приведення еквівалентного моменту до номінальної тривалості включення двигуна.


    Перевірка теплового стану двигуна здійснюється порівнянням наведеного еквівалентного моменту з номінальним моментом двигуна. Двигун проходить по нагріванню, якщо виконується нерівність:


    Вибір тиристорного перетворювача

    Для забезпечення реверсу двигуна і рекуперації енергії в гальмівних режиму вибираємо двухкомплектной реверсивний перетворювач для живлення ланцюга якоря. Приймаємо зустрічно-паралельну схему з'єднання комплектів і роздільне управління комплектами '. Вибираємо трифазну мостову схему тиристорного перетворювача. Проектування самого тиристорного перетворювача не входить в завдання курсового проекту Тому вибираємо стандартний перетворювач, що входить до складу комплектного тиристорного електроприводу КТЕУ:






    Вибір силового трансформатора

    При трансформаторному варіанті зв'язку з мережею слід вибрати трансформатор типу ТСП - трифазний двохобмотувальні сухий з природним повітряним охолодженням відкритого виконання (або ТСЗП - захищеного виконання). Номінальний вторинний струм трансформатора повинен відповідати номінальному струму тиристорного перетворювача
    . Ці струми для трифазної мостової схеми перетворювача пов'язані за формулою:


    Тип трансформатора

    ТСП-25 / 0.7-УХЛ4

    Схема з'єднання первинних і вторинних обмоток

    Зірка \ трикутник

    номінальна потужність

    29.1

    Номінальна лінійна напруга первинних обмоток

    380

    Номінальна лінійна напруга вторинних обмоток

    205

    Номінальний лінійний струм вторинних обмоток

    82

    Потужність втрат короткого замикання

    1100

    Відносне напруга короткого замикання

    5.5%




    Розрахуємо параметри трансформатора.


    Коефіцієнт трансформації:

    Номінальний лінійний струм первинних обмоток

    Активний опір обмоток однієї фази трансформатора:

    Активна складова напруги короткого замикання

    Реактивна складова напруги короткого замикання


    Індуктивний опір обмоток фази трансформатора:

    Індуктивність обмоток однієї фази

    де кутова частота мережі (при частоті мережі живлення 50 Гц Ц = 314 рад / с).



    Вибір реактора, що згладжує

    Згладжує реактор включається в ланцюг випрямленого струму перетворювача з метою зменшення змінної складової струму (пульсацій). Пульсації випрямленого струму повинні бути обмежені на рівні допустимого значення для вибраного двигуна. Максимально допустимий коефіцієнт пульсації задається в числі даних двигуна і являє собою відношення діючого значення змінної складової струму якоря до його номінального значення. Для розрахунку індуктивності реактора, що згладжує визначимо необхідну індуктивність всієї головного ланцюга системи тиристорний перетворювач - двигун »за умовою обмеження пульсацій.

    ЕРС перетворювача при куті управління

    де - коефіцієнт, що залежить від схеми перетворювача (для трифазної мостової схеми До е = 1,35).

    Мінімальна еквівалентна індуктивність головного ланцюга за умовою обмеження пульсацій випрямленого струму:

    Де - коефіцієнт пульсацій напруги (для трифазної мостової схеми);

    р - пульсность перетворювача (для трифазної мостової схеми р = б).

    Розрахункова індуктивність реактора, що згладжує

    Розрахункова індуктивність негативна згладжує реактор не потрібно.






    Розрахунок параметрів силової частини електроприводу в абсолютних одиницях

    Головну ланцюг системи «тиристорний перетворювач - двигун» можна представити у вигляді схеми заміщення (рис 2). У головній ланцюга діють ЕРС перетворювача і ЕРС якоря двигуна На схемі заміщення показані активні опори якірного ланцюга двигуна, двох фаз трансформатора, а також фіктивне опір, обумовлене комутацією тиристорів. Крім того, представлені індуктивності якірного ланцюга двигуна реактора, що згладжує і двох фаз трансформатора. Напрямки струму і ЕРС відповідають рухового режиму електроприводу

    Рис2 Схема заміщення головного ланцюга

    Від вихідної схеми заміщення переходимо до еквівалентної схеми (рис 3), де всі індуктивності об'єднуються в одну еквівалентну індуктивність, а все активні опори - в одне еквівалентний опір

    Рис 3 Еквівалентна сема замішаного

    Визначимо параметри силової частини в абсолютних (тобто фізичних) одиницях.

    Фіктивне опір перетворювача, обумовлене комутацією тиристорів:

    Еквівалентнаопір головного ланцюга:

    Еквівалентна індуктивність головного ланцюга:

    Електромагнітна постійна часу головного ланцюга:


    Електромагнітна постійна часу ланцюга якоря двигуна:

    Коефіцієнт передачі перетворювача

    де - напруга на вході системи імпульсно-фазового управління тиристорного перетворювача (напруга управління), при якому кут управління дорівнює нулю і ЕРС перетворювача в режимі безперервного струму максимальна. У проекті приймемо


    Вибір базисних величин системи відносних одиниць

    При розглядів моделі силової частини електроприводу як об'єкта управління параметри і змінні електроприводу зручно перевести в систему відносних одиниць. Перехід до відносних одиницях здійснюється за формулою

    де - значення в абсолютних (фізичних) одиницях; -базісное значення (також в абсолютних одиницях); у - значення в відносних одиницях.

    Приймаються наступні основні базисні величини силової частини електроприводу:

    базисне напруга:

    базисний струм:

    базисну швидкість:

    базисний момент:

    базисний магнітний потік:


    Базисний струм і базисне напруга регулюючої частини електроприводу вибираються так, щоб вони були сумірні з реальними рівнями струмів і напруг в регулюючої частини. У проекті рекомендується прийняти:

    базисне напруга системи регулювання:

    базисний струм системи регулювання

    Розрахуємо похідні базисні величини:

    ■ базисне опір для силових ланцюгів:

    базисне опір для системи регулювання

    Механічна постійна часу електроприводу залежить від сумарного моменту інерції і прийнятих базисних значень швидкості і моменту:



    Розрахунок параметрів силової частини електроприводу в відносних одиницях

    На рис.4 показана структурна схема моделі силової частини електроприводу як об'єкта управління. Змінні моделі виражені в відносних одиницях. У модель входять такі ланки:

    ■ тиристорний перетворювач (ТП) - пропорційне ланка з коефіцієнтом передачі

    ■ головна ланцюг (ГЦ) - апериодическое ланка з електромагнітної постійної часу і коефіцієнтом передачі, рівним, тобто еквівалентної провідності головного ланцюга в відносних одиницях;

    ■ механічна частина (МЧ) - інтегруюча ланка з механічної постійної часу;

    ■ ланки множення на магнітний потік (потік розглядається в моделі як постійний параметр).

    Вхідні величини моделі являють собою керуючий вплив (сигнал управління на вході перетворювача) і рівноваги вплив (момент статичного опору на валу двигуна).


    Змінними моделі є:

    ■ ЕРС перетворювача;

    ■ ЕРС якоря двигуна;

    ■ струм якоря двигуна;

    ■ електромагнітний момент двигуна m;

    ■ кутова швидкість двигуна.

    Рис 4 Структурна схема об'єкта управління

    Визначимо параметри електроприводу в відносних одиницях:

    коефіцієнт передачі перетворювача:

    ■ еквівалентний опір головного ланцюга

    ■ опір ланцюга якоря двигуна:

    ■ магнітний потік двигуна:


    Розрахунок коефіцієнтів передачі датчиків

    Розрахуємо коефіцієнти передачі датчиків в абсолютних одиницях так, щоб при максимальному значенні величини, як температура датчика, напруга на виході датчика дорівнювало базисного напрузі регулюючої частини.

    Коефіцієнт передачі датчика струму:

    де - максимальний струм якоря по перевантажувальної здатності двигуна. Максимальний струм визначається за формулою

    Коефіцієнт передачі датчика напруги:

    Коефіцієнт передачі датчика швидкості:

    Розрахуємо коефіцієнти датчиків в відносних одиницях.

    Коефіцієнт передачі датчика струму:

    Коефіцієнт передачі датчика напруги:

    Коефіцієнт передачі датчика швидкості:


    Вибір типу системи керування електроприводом

    Розглянемо функціональну схему системи управління електроприводом (рис.). Система керування електроприводом є двоконтурну систему автоматичного регулювання (САР) швидкості. Внутрішнім контуром системи є контур регулювання струму якоря, зовнішнім і головним контуром - контур регулювання скорості.Для проектованого електроприводу вибираємо одноразову систему регулювання швидкості. Одноразова САР швидкості в порівнянні з дворазовою не володіє астатизмом по впливі, що обурює (моменту опору), проте для проектованої системи забезпечення такого астатизма не потрібно. Одноразова САР швидкості володіє кращими динамічними властивостями в порівнянні з дворазовою САР. Для контурів регулювання струму якоря і швидкості застосовується настройка на модульний оптимум. Цю установку забезпечують пропорційно-інтегральний регулятор струму (РТ) і пропорційний регулятор швидкості (РС). Плавне прискорення і уповільнення приводу забезпечуються за допомогою задатчика інтенсивності (ЗІ). Для розгону або гальмування приводу задатчик інтенсивності формує лінійно змінюється в часі сигнал завдання на швидкість. Сигнали зворотного зв'язку надходять в систему регулювання від датчиків струму якоря (ДТ), напруги якоря (ДН) і швидкості (ДС). Датчики складаються з вимірювального елемента і пристрої узгодження. Вимірювальним елементом для датчика струму якоря є шунт в ланцюзі якоря для датчика напруги - дільник напруги R д, для датчика швидкості - тахогенератор (ТТ). Пристрій узгодження забезпечує необхідний коефіцієнт передачі датчика і гальванічну розв'язку силових ланцюгів від ланцюгів управління. Непрямий датчик ЕРС (ДЕ) обчислює ЕРС якоря за сигналами датчиків струму і напруги. Сигнал ЕРС через ланка компенсації (ЗК) подається на вхід регулятора струму, що потрібно для компенсації негативного впливу ЕРС якоря на процеси в контурі струму

    Рис 5 Функціональна схема системи управління Електроприводом

    Некомпенсируемое постійна часу закладається в фільтрах Ф1 і Ф2. Ці фільтри забезпечують захист об'єкта управління від високочастотних перешкод. величина прийнята при проектуванні системи, визначає швидкодію контуру регулювання струму і всієї системи в цілому.

    Керуючим впливом на об'єкт управління (силову частину електропривода) є напруга управління. Напруга управління подається на вхід системи імпульсно-фазового управління тиристорного перетворювача, яка регулює кут управління, тобто фазу подачі керуючих імпульсів на тиристори.

    Нелінійні елементи НЕ1 і НЕ2 призначені для обмеження координат системи. Елемент НЕ1 обмежує вихідний сигнал регулятора струму, а отже, напруга управління перетворювача і його вихідну ЕРС. Елемент НЕ2 обмежує вихідний сигнал регулятора швидкості, тим самим обмежується сигнал завдання струму і сам струм якоря.


    Розрахунок регулюючої частини контуру струму якоря

    Розрахунок параметрів математичної моделі контуру струму

    Розглянемо структуру і виконаємо розрахунок параметрів моделі контуру струму, використовуючи систему відносних одиниць. Структурна схема контуру струму представлена ​​на рис. У контурі струму знаходяться ланки регулятора струму (РТ), фільтра (Ф), тиристорного перетворювача (ТП) і головного ланцюга (ГЦ). На структурній схемі фільтр показаний всередині контуру, що еквівалентно наявності фільтра в ланцюзі завдання і зворотного зв'язку (див. Рис 6). Зворотній зв'язок по току при розгляді відносних величин приймається одиничною. На процеси в контурі струму впливає ЕРС якоря двигуна, яку можна вважати возмущающим впливом. При відсутності ЕРС якоря (якір нерухомий) в контурі струму можна розглядати одну ланку об'єкта управління з функцією передачі:


    Рис 6 Структурна схема регулювання струму якоря

    Некомпенсируемое постійну часу приймаємо 0,01 с.

    При синтезі регулятора струму вплив ЕРС якоря не враховується. Передавальна функція регулятора струму знаходиться за умовою настройки контуру на модульний оптимум:

    Отримуємо передавальну функцію ПН-регулятора. З (6) - (7) випливає, що параметри регулятора струму знаходяться за такими формулами:

    Контур регулювання струму при налаштуванні на модульний оптимум описується передавальною функцією фільтра Баттерворта 2-го порядку:

    Вплив ЕРС якоря призводить до появи статичної помилки по току, що погіршує якість системи. Для компенсації цього впливу вводиться позитивний зворотний зв'язок по ЕРС якоря. Структурна схема контуру струму з компенсацією ЕРС представлена ​​на рис 8. При винесенні фільтра з контуру він повинен опинитися в ланцюзі завдання на струм (Ф1), в колі зворотного зв'язку по струму (Ф2) і в колі зворотного зв'язку по ЕРС, де його зручно об'єднати з датчиком ЕРС. Таким чином, датчик ЕРС має невелику інерційність, що є необхідним, тому що безінерційний датчик ЕРС реалізувати неможливо.

    Ріс7

    Компенсуючий сигнал, подається на вхід регулятора струму, а безпосередньо в точку дії ЕРС якоря (між ланками ТП і ГЦ). Тому вплив ланок регулятора струму і перетворювача на проходження компенсуючого сигналу необхідно усунути. Це досягається за рахунок включення в ланцюг зворотного зв'язку по ЕРС ланки компенсації визначається за формулою

    Таким чином, ланка компенсації є реальним дифференцирующим ланкою. Параметри ланки компенсації знаходяться за такими формулами:

    В результаті компенсації ЕРС статична помилка по току усувається.

    ЕРС якоря двигуна недоступна для прямого виміру. Непрямий датчик ЕРС якоря використовує сигнали струму і напруги якоря. Зв'язок між струмом, напругою і ЕРС якоря випливає з рівняння електричної рівноваги для якірного ланцюга. В області зображень по Лапласа це рівняння має вигляд:


    Реалізувати датчик ЕРС в повній відповідності неможливо, тому що потрібно ідеальне форсує ланка. Тому внесемо в датчик інерційний ланка з постійною часу. В результаті рівняння датчика ЕРС приймає вигляд:

    У статичному режимі формули і дають однаковий результат. Рівняння відповідає структурна схема датчика ЕРС, показана на рис 8. Також на рис. 8показано ланка компенсації.

    Ріс8 Структурна схема датчика ЕРС і ланки компенсації


    Конструктивний розрахунок датчика ЕРС і ланки компенсації

    В аналогових системах автоматичного управління електроприводами реалізація регуляторів і інших перетворювачів сигналів здійснюється на базі операційних усілітелей.Прінціпіальная схема датчика ЕРС і ланки компенсації показана на рис. Фільтр в каналі напруги реалізується на елементах,,. Форсує ланка в каналі струму реалізується на елементах,,. Операційний підсилювач DАЗ призначений для підсумовування сигналів в датчику ЕРС, що здійснюється шляхом підсумовування струмів і Ланка компенсації виконано на операційному підсилювачі DА2. Елементи вхідного ланцюга і ланцюга зворотного зв'язку підсилювача DА2,, забезпечують реалізацію властивостей реального дифференцирующего ланки.

    Рис 9 Принципова схема датчика ЕРС і ланки компенсації

    На рис.10 представлена ​​структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, яка відповідає принциповій схемі, показаної на рис 9 При її складанні було прийнято, що опору і однакові

    Рис 10 Структурна схема датчика ЕРС і ланки компенсації для абсолютних величин

    Від структурної схеми для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис.11). На даній схемі показані відносні коефіцієнти датчиків напруги і струму При переході від абсолютних величин до відносних величин в передавальних функціях вхідних ланцюгів операційних підсилювачів з'являється опір. У передавальних функціях ланцюгів зворотного зв'язку операційних підсилювачів з'являються зворотні величини

    Рис 11 Структурна схема датчика ЕРС і ланки компенсації для відносних величин

    Зіставляючи структурні схеми, показані на рис. і отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі датчика математичної моделі датчика ЕРС і ланки компенсації в відносних одиницях і параметрів елементів принципової схеми.

    Необхідні коефіцієнти передачі забезпечуються при виконанні умови:

    Необхідні значення постійних часу забезпечуються при виконанні умов


    Конструктивний розрахунок регулятора струму

    На рис. показана принципова схема регулятора струму і його вхідних ланцюгів. Регулятор струму виконаний на операційному підсилювачі DА1. Послідовне включення в ланцюг зворотного зв'язку підсилювача DА1 опору і ємності забезпечує пропорційно-інтегральний тип регулятора. На вході підсилювача DА1 підсумовуються три сигналу, що приходять по каналах завдання на струм, зворотного зв'язку по струму і по каналу компенсації ЕРС, шляхом підсумовування струмів, і. У ланцюзі завдання на струм і в колі зворотного зв'язку по струму встановлені фільтри на елементах,, С 2 і,, Сз відповідно. Нелінійний елемент НЕ1 реалізується на стабілітронах УD1 і УD2.

    Рис 12 Принципова схема регулятора струму і його вхідних ланцюгів

    На рис 12 представлена ​​структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, яка відповідає принциповій схемі, показаної на рис. . При складанні структурної схеми передбачалося опору, і, в тому числі однакові. Від структурної схеми для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис. 13)

    Рис 13 Структурна схема регулятора струму і його вхідних ланцюгів для абсолютних величин

    Ріс14 Структурна схема регулятора струму і його вхідних ланцюгів для відносних величин

    Зіставляючи структурні схеми (див, рис. 13 і 14), отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі регулюючої частини контуру струму в відносних одиницях і параметрами принципової схеми.

    Для забезпечення одиничних коефіцієнтів передачі в каналах завдання струму, зворотний зв'язок по току і компенсації ЕРС повинні виконуватися умови

    Необхідні значення постійних часу забезпечуються при виконанні умов


    Розрахунок регулюючої частини контуру швидкості

    Розрахунок параметрів математичної моделі контуру швидкості

    Розглянемо структуру і виконаємо розрахунок параметрів моделі контуру швидкості, використовуючи систему відносних одиниць.Структурна схема контуру регулювання швидкості представлена ​​на рис.15 Контур регулювання струму якоря при його налаштуванні на модульний оптимум розглядаємо як одна ланка з передавальної функцією (10). Контур швидкості включає в себе ланка регулятора швидкості (РС), ланка контуру струму якоря (КТ), ланка множення на потік і ланка механічної частини приводу (МЧ). Зворотній зв'язок по швидкості при розгляді відносних величин приймається одиничною. На об'єкт управління діє рівноваги вплив - момент статичного опору, створюваний навантаженням на валу двигуна.

    рис 15

    При синтезі регулятора швидкості вважаємо, що момент статичного опору дорівнює нулю (режим ідеального холостого ходу двигуна). За умови об'єкт управління в контурі швидкості представляється одним ланкою:

    Передавальна функція регулятора швидкості знаходиться за умовою настройки контуру на модульний оптимум:

    Отримуємо передавальну функцію П-регулятора. Коефіцієнт передачі регулятора швидкості згідно (14) - (15) знаходиться за формулою

    Одноразова САР швидкості є статичною по впливі, що обурює, тому в результаті появи навантаження на валу двигуна з'являється статична помилка по швидкості. Визначимо величину максимальної статичної помилки по швидкості:

    де - максимальний по модулю статичний момент на валу двигуна у відносних одиницях (див. навантажувальну діаграму двигуна).


    Конструктивний розрахунок регулюючої частини контуру швидкості

    Принципова схема регулюючої частини контуру швидкості представлена ​​на рис. . Регулятор швидкості виконаний на операційному підсилювачі DА4. Підсумовування сигналу завдання на швидкість і сигналу зворотного зв'язку по швидкості здійснюється шляхом підсумовування струмів і. Включення в ланцюг зворотного зв'язку підсилювача DА4 опору забезпечує пропорційний тип регулятора. Стабілітрони VD3, VD4 реалізують нелінійний елемент НЕ2


    Рис 16 Принципова схема регулюючої частини контуру швидкості

    На рис 17. показана структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, відповідна принциповою схемою на рис. 16.


    17 Структурна схема регулюючої частини контуру швидкості для абсолютних величин

    Від структурної схеми для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис. 18).

    Рис 18 Структурна схема регулюючої частини контуру швидкості для відносних величин

    Зіставляючи структурні схеми (див. Рис.26 і 29), отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі регулюючої частини контуру швидкості в відносних одиницях і параметрами елементів принципової схеми.

    Для забезпечення одиничних коефіцієнтів передачі в каналах завдання швидкості і зворотного зв'язку по швидкості повинні виконуватися умови:

    Для забезпечення необхідного коефіцієнта передачі регулятора швидкості має виконуватися умова:


    Розрахунок задатчика інтенсивності

    Розрахунок параметрів математичної моделі задатчика інтенсивності

    Вказівник інтенсивності призначений для формування лінійно змінюється в часі сигналу завдання на швидкість з певним темпом. Структурна схема задатчика представлена ​​на рис. . Темп зміни вихідного сигналу задатчика визначається рівнем обмеження Q нелінійного елемента (НЕ) і постійної часу інтегратора (І)







    Ріс19 Структурна схема задатчика інтенсивності

    Визначимо параметри математичної моделі задатчика інтенсивності в відносних одиницях. Темп задатчика:

    Рівень обмеження нелінійного елемента (приймається)

    Постійна часу інтегруючого ланки ЗІ

    Коефіцієнт передачі в лінійній зоні нелінійного елемента (приймається)





    Конструктивний розрахунок задатчика інтенсивності

    Принципова схема задатчика інтенсивності представлена ​​на рис. . Нелінійний елемент реалізується на операційному підсилювачі DА7. Обмеження вихідного сигналу забезпечується за рахунок включення в ланцюг зворотного зв'язку підсилювача DА7 стабилитронов VD5 і VD6. Інтегратор реалізується на операційному підсилювачі DА6. Ємність в ланцюзі зворотного зв'язку підсилювача DА6 визначає постійну часу інтегратора. Підсилювач DА5 призначений для інвертування сигналу, щоб забезпечити негативний зворотний зв'язок, що охоплює нелінійний елемент і інтегратор (див. Рис.20).

    Рис 20 Принципова Схема задатчике інтенсивності

    На рис 21 показана структурна схема для абсолютних величин струмів і напруг, відповідна принциповою схемою на рис 20

    Рис 21Структурная схема задатчика інтенсивності для абсолютних величин

    Від структурної схеми задатчика інтенсивності для абсолютних величин перейдемо до структурної схемою для відносних величин (рис.22).

    Рис 22 Структурна схема задатчика інтенсивності для відносних величин

    З порівняння структурних схем задатчика інтенсивності (див. Рис. І) отримаємо співвідношення між параметрами математичної моделі і параметрами елементів принципової схеми задатчика.

    Для забезпечення необхідної постійної часу інтегратора має виконуватися умова

    Для забезпечення необхідного коефіцієнта передачі в лінійній зоні нелінійного елемента має виконуватися умова

    Решта опору в схемі задатчика повинні бути такі щоб забезпечити поодинокі коефіцієнти передачі. Для цього повинні виконуватися наступні умови



    Список літератури


    1. Євзеров ЇХ і ін. Комплектні тиристорні електроприводи: Справ. / Под. ред. В.М. Перельмутера-М .: Вища школа, 1988. -319с.

    2. Томагіевскій Н.І. та ін. Типові завдання до курсовому проекту з основ електроприводу, - Свердловськ: Вид-во Свердл. инж.-пед. ін-ту,

    1989.-48 с,

    3. Усатенко СТ., Каченюк Т.К., ТереховаМ.В. виконання електричної
    чеських схем по ЕСКД: Справ.- 2-е изд., перераб. і доп. - М: Изд-во стан
    дартов, 1992.-316 с.

    4. Чілішн М.Г., Сандлер А.С Загальний курс електроприводу: Учеб.
    для вузів-6-е изд., доп. і перераб - М: Вища школа, 1981- 576 с.

    (5) Шрейіер Р. Т. Системи підлеглого регулювання електроприводів. Ч. 1: Електроприводи постійного струму з підлеглим регулюванням координат: Учеб. посібник для вузів. - Єкатеринбург: Изд-во Урал, держ. проф.-пед. ун-ту, 1997.- 279 с.




    Головна сторінка


        Головна сторінка



    Автоматизований електропривод ланцюгового транспортера

    Скачати 40.03 Kb.