close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
Пояснения по решению контрольной работы по курсу МЭМС, часть 1.
1 . С И С Т Е М А П О Ч И Н Е Н Н О Г О Р Е Г У Л И Р О В АН И Я
1.1. Для расчета электромагнитной постоянной времени:
 определим индуктивность якоря двигателя по эмпирической формуле:
Lядв  0.5 
30U н
Гн
nн pI н
(1)
где
p = 2 — число пар полюсов двигателя.
 рассчитаем сопротивление якорной цепи двигателя, как
Rÿ ðàñ÷.  Ê t  Rÿ 
ѐ
(2)
где Rя расч. – суммарное сопротивление якоря двигателя, нагретого до допустимой
температуры,
Кt – температурный коэффициент пересчета сопротивления меди на
температуру 155°С, для изоляции класса F Кt = 1,56;
Rя – сопротивление якоря при t = 15°С, по паспорту двигателя
Электромагнитная постоянная времени якорной цепи:
Tÿ 
Lÿ
Rÿ ðàñ÷.
,
(3)
где Lя – индуктивность якорной цепи двигателя.
1.2. Конструктивная постоянная двигателя С.
При условии постоянства магнитного потока:
C
U í  I í R
В·с
í
(4)
где номинальная угловая скорость вращения двигателя определяется как
í 
  n’
1/с,
30
1.3. Постоянная времени тиристорного преобразователя ТП=0.0033 с
1.4. Коэффициент усиления тиристорного преобразователя КП выбирается одно из
значений диапазона КП = 22 ÷88.
1.5. Коэффициент передачи датчика тока определяется как
Ê ÄÒ 
где UPT
max
U PT max
,
I max
(5)
– максимальное значение выходного напряжения регулятора тока, как правило
UPT max = 10 В.
1.6. Коэффициент передачи датчика скорости определяется как
Ê ÄÑ 
U PÑ max
max
(6)
где UPС max – максимальное значение выходного напряжения регулятора тока, как правило
UPС max = 10 В, Ωmax – максимальное значение скорости, принимается Ωmax = 1,1 ÷ 1,2
Ωн.
1.7. Параметры регуляторов в системе подчиненного регулирования
Расчет параметров и настройка систем подчиненного регулирования производится
путем последовательной оптимизации отдельных контуров, начиная с самого внутреннего до
самого внешнего.
Под оптимизацией контура понимают выбор типа регулятора и настройку его
параметров т.о., чтобы максимально удовлетворялись технические требования, с учетом
ограничений в электрической и механической частях электропривода.
В общем случае каждый контур может быть представлен следующей структурной
схемой
HR(s)
Uу
1
Uп
1+Т  s
HОК(s)
i
Здесь:
HОК(s) – передаточная функция компенсируемой части объекта управления,
включающая все коэффициенты передачи, «большие» и «средние» постоянные времени;
n
T   Ti - «малые» постоянные времени;
i 1
HR(s) – передаточная функция регулятора.
Простейшее правило выбора передаточной функции регулятора
H R (s) 
1
aT sH OK ( s)
Коэффициент a определяет качества переходного процесса контура.
При a=2 перерегулирование составляет σ=4.35%, длительность переходного процесса tпп =
4.1 Тμ
Эту настройку называют настройку по техническому или модульному оптимуму.
Контур тока
Представляется в виде структурной схемы, в которой не учитывается действие Ед=СΩ
Uу
HR(s )
Kп
1+Т п s
Kдт
Представляем в виде расчетной структурной схемы
Uп
1/Rя
1+Т я s
i
Uу
HR(s )
Здесь K o 
1
Uп
KO
1+Т  s
i
1+Т o s
K П K ДТ
- суммарный коэффициент усиления контура
RЯ
Tμ- некомпенсируемые малые постоянные времени, ТО = TЯ– компенсируемая постоянная
времени контура
1  TЯ s
1
1
H RT ( s) 

 K RT 
,
aT sH OK ( s) aT sK O
TRT s
где
K RT 
TЯ R Я
;
aT K П К ДТ
TRT 
aT K П К ДТ
RЯ

TЯ
.
K RT
Контур скорости
Оптимизированный контур тока приближенно можно представить звеном 1- го порядка
1 К ДТ
H КT ( s) 
1  aT Т s
i
HRS (s)
HKT (s)
С

Js
KДС
1+Т Фs
Передаточная функция объекта управления
1 К ДТ
K ДС R Я
С K ДС
1
H ОС ( s) 
 
 H ОСК ( s)  H ОСН ( s) 

,
1  aT Т s Js 1  TФ s
К ДТ TM Cs 1  TC
JR Я
- электромеханическая постоянная времени,
С2
 aTT  TФ - «малые» постоянные времени
где TM 
TС
Тогда передаточная функция регулятора скорости
TM CК ДТ
1
H RS ( s) 

 K RS .
aTC sH OCK ( s) aTC R Я K ДС
Т.о. получается пропорциональный регулятор скорости
Если пропорциональный регулятор не обеспечивает требуемой статической точности
регулирования скорости в заданных пределах изменения момента статического
сопротивления, используют ПИ-регулятор
8T s  1
H RS ( s)  K RS .
8T s
2. ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВУХЗОННЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ
СКОРОСТИ
2.1 Для расчета электромагнитной постоянной времени:
 определим индуктивность якоря двигателя по эмпирической формуле:
Lядв  0.5 
30U н
Гн
nн pI н
(1)
где
p = 2 — число пар полюсов двигателя.
 рассчитаем сопротивление якорной цепи двигателя, как
Rÿ ðàñ÷.  Ê t  Rÿ 
ѐ
(2)
где Rя расч. – суммарное сопротивление якоря двигателя, нагретого до допустимой
температуры,
Кt – температурный коэффициент пересчета сопротивления меди на
температуру 155°С, для изоляции класса F Кt = 1,56;
Rя – сопротивление якоря при t = 15°С, по паспорту двигателя
Электромагнитная постоянная времени якорной цепи:
Tÿ 
Lÿ
Rÿ ðàñ÷.
,
(3)
где Lя – индуктивность якорной цепи двигателя.
2.2 Номинальный коэффициент ЭДС двигателя определяется по формуле
С
U н  I н  Rя расч.
н
.
2.3 Конструктивная постоянная электродвигателя К может быть определена из
выражения:
K
C
,
Фн
(6)
где Фн , Вб – номинальный поток возбуждения двигателя;
2.4 Постоянная времени преобразователя якорной цепиТП=0.0033 с.
2.5 Коэффициент усиления преобразователя якорной цепи: КП выбирается одно
из значений диапазона КП = 22 ÷88.
2.6 Коэффициент передачи датчика тока якоря определяется как
Ê ÄÒ 
U PT max
,
I ÿ max
(5)
где UPT max – максимальное значение выходного напряжения регулятора тока якоря, как
правило UPT max = 10 В.
2.7 Коэффициент передачи датчика скорости определяется как
Ê ÄÑ 
U PÑ max
max
(6)
где Ω max- максимальная угловая скорость вращения двигателя определяется как
max 
  nmax’
1/с,
30
2.8 Постоянная времени обмотки возбуждения может быть найдена из выражения:
TÂ 
где
L В–
индуктивность
обмотки
LÂ
RÂ ðàñ÷
,
(11)
возбуждения,
RÂ ðàñ÷.  Ê t  RÂ
–
суммарное
сопротивление обмотки возбуждения, нагретой до допустимой температуры, Кt –
температурный коэффициент пересчета сопротивления меди на температуру 155°С, для
изоляции класса F Кt = 1,56;
RВ – сопротивление обмотки возбуждения при t = 15°С, по паспорту двигателя
Индуктивность обмотки возбуждения будем считать постоянной при условии, что
изменение потока возбуждения будет в линейной области кривой намагничивания.
2.9 Коэффициент преобразователя цепи возбуждения определим как
КПВ = 0.5 КП
2.10 Постоянная времени преобразователя обмотки возбуждения
ТВ=6 мс.
Далее рассчитаем параметры регуляторов системы электропривода
2.11 Контур регулирования скорости электродвигателя
Синтез регулятора скорости выполним для режима работы электропривода в первой
зоне при постоянном значении магнитного потока Ф=ФН.
В этом случае расчетная структурная схема принимает вид, приведенный на рис. 1.
Действие Е=СΩ здесь не учитывается.
E
Uz
Uу
HR(s)
Kп
Uп
1+Тп s
1/Rя
1+Тя s
i
С

Js
KДС
Передаточную функцию регулятора скорости определим из известного соотношения
H R (s) 
1
aT sH OK ( s)
Здесь:
HОК(s) – передаточная функция компенсируемой части объекта управления,
включающая все коэффициенты передачи, «большие» и «средние» постоянные времени;
n
T   Ti - «малые» постоянные времени;
i 1
HR(s) – передаточная функция регулятора.
Коэффициент a определяет качества переходного процесса контура.
При a=2 перерегулирование составляет σ=4.35%, длительность переходного процесса tпп =
4.1 Тμ Эту настройку называют настройку по техническому или модульному оптимуму.
Передаточная функция объекта управления
H ОС ( s) 
K К C
1 RЯ
KП С
1

  H ОСК ( s)  H ОСН ( s)  П ДC 
,
1  TЯ s 1  TП s Js
RЯ Js 1  TC
где TС  TЯ  TП - «малые» постоянные времени.
Тогда передаточная функция регулятора скорости
H RS ( s) 
1
JRЯ

 K RS .
aTC sHOCK ( s) aTC CK П K ДС
Если пропорциональный регулятор не обеспечивает требуемой статической точности
регулирования скорости в заданных пределах изменения момента статического
сопротивления, используют ПИ-регулятор
H RS ( s)  K RS .
8T s  1
8T s
 K RS 
1
TRS s
,
где TRS 
8T
K RS
2.12 Контур регулирования тока возбуждения
Канал регулирования ЭДС и потока возбуждения двигателя имеет обратную связь по
абсолютной величине ЭДС и внутренний контур регулирования тока возбуждения.
Расчетная структурная схема контура тока возбуждения приведена на рис. 2.
Uz
Uу
HRTB(s)
Kпв
Uп
1+Тпв s
1/RВ
1+ТВ s
KДТВ
Рис. 2. Расчетная структурная схема контура тока возбуждения
Передаточная функция объекта управления
iВ
H ОС ( s) 
K ПВ К ДТВ
1 RВ
K ПВ
1

 K ДТВ  H ОСК ( s)  H ОСН ( s) 

,
1  TВ s 1  TПВ s
RЯ 1  TПВ s  1  T s
где TС  TПВ - «малая» постоянная времени.
Тогда передаточная функция регулятора тока возбуждения
H RTВ ( s) 
где
1  TВ s RВ  K  1 ,
1

RTВ
aT sH OK ( s) aT sK ПВ K ДТВ
TRTВ s
K RTВ
TВ RВ

;
aT K ПВ К ДТВ
TRTВ
T
 В .
K RTВ
(13)
Для ограничения тока возбуждения на значении IВ.ном при напряжении задания тока
возбуждения UZВв.=10 В определим КДТВ. из выражения:
K ДТВ 
1.1.
U ZВ.
I В ном
(14)
Контур регулирования ЭДС
Выходной сигнал регулятора ограничен на уровне максимального напряжения
задания тока возбуждения – 10 В.
Коэффициент передачи обратной связи по ЭДС определяется из условия:
пока скорость двигателя меньше номинальной регулятор ЭДС должен находиться в
насыщении и по обмотке возбуждения должен протекать номинальный ток, при больших
скоростях регулятор вступает в работу и уменьшает напряжение задания контура тока
возбуждения, а следовательно, и ток возбуждения, который в свою очередь снижает поток
возбуждения двигателя.
K ДE 
U Z _ RE
С   ном
(17)
где UZ_RE =10 В – напряжение задания контура регулирования ЭДС.
Для расчета параметров регулятора ЭДС воспользуемся линеаризованной расчетной
структурной схемой, приведенной на рис. 3.
Uzэдс
Uу
HRE(s)
1
K ДТ
1  2T s
iВ
k  kФ
IН
1
Js
E
K ДЕ
CН
Рис. 3. Расчетная структурная схема контура ЭДС
Передаточная функция объекта управления
H ОE ( s) 
k  kФ  I Н  CН  K ДЕ 1
1
 
 H ОEК ( s)  H ОEН ( s) ,
K ДТВ
Js 1  2TE s
где TE  2T - «малая» постоянная времени.
Тогда передаточная функция регулятора тока возбуждения
H RE ( s) 
8  TE
K ДТВ  J
1

 K RE , TRE 
.
aT sHOK ( s) aTE sk  kФ  I Н  CН  K ДЕ
K RE
(13)
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа