Cиловой управляемый электропривод

    ; 

   где U_ка–активная составляющая напряжения короткого замыкания: 

     U_ka=U_k*0.3=0,3*6,2=1,86 %

   R_тр= 0,0094 Ом;

   5.3.2 Реактивное сопротивление трансформатора  рассчитывается по формуле:

    ;

   где U_кр–реактивная составляющая напряжения короткого замыкания;

   U_кр=U_k*0.95=6,2*0.95=5,89 %

   

   Находим реактивное сопротивление трансформатора:

   X_тр= .0,03 Ом;

   5.3.3 Активное сопротивление тиристорного  преобразователя:

   R_n= 0,029 Ом;

   Где m – число тиристоров (в данном случае m=6)

   Находим активное сопротивление якорной  цепи:

   R_яц=2*0,0619+2*0,0094+0,002+0,029=0,17 Ом.

   5.3.4 Суммарная индуктивность якорной  цепи:

   L_яц=2*L_тр+L_р+2*L_дв;

   где L_тр –индуктивность обмоток трансформатора, находится:

   L_тр= 0,1 мГн;

   Где f₁  – частота питающей сети-50Гц;

   L_р=0,5 мГн -индуктивность сглаживающего реактора;

   L_дв - индуктивность якоря двигателя, находится:

   L_дв= 4,2 мГн;

   где р=2  – число пар полюсов двигателя;

   найдем  суммарную индуктивность якорной  цепи:

   L_яц=2*0,1+2*4,2+0,5=9,1 мГн.

     Электромагнитная постоянная времени  якоря:

   T_я= 0,054с.

     Жесткость естественной характеристики  электропривода:

    15

     Механическая  постоянная времени  электропривода:

   T_m= 0,56 с.

     Максимальный ток якорной цепи  двигателя(ток упора):

   

   I_{я макс}=2.3*I_н=2,3*692,4=1592,5 А.

   5.3. Определим коэффициенты передачи электропривода.

     При этом будем считать, что  рабочие области передаточных  характеристик линейны, а сигнал  управления, соответствующий максимальному значение управляемого  параметра равен 10В, т.е. максимальному уровню напряжения системы управления.

   Коэффициент передачи тиристорного преобразователя для одного двигателя:

   k_min= ,

   где U_ном– номинальное напряжение на выходе тиристорного преобразователя;

   U_СИФУ - максимальное входное напряжение СИФУ.

   Коэффициент передачи обратной связи по скорости:

   к_ос= ,

   где –скорость холостого хода двигателя(принимаем ее как максимальную).

   Коэффициент передачи обратной связи по току:

   k_от= ;

     Коэффициент передачи датчика  напряжения:

   k_дн= . 
 
 

   6. Синтез регуляторов.

   6.1 Синтез контура  тока.

   Контур  тока является внутренним и выполнен с отрицательной обратной связью по току. Настройку контура тока осуществляет регулятор тока. При этом один регулятор тока воздействует на оба вентильных преобразователя.

   Регулятор тока якоря на вход получает сигнал задания u_зт с выхода регулятора скорости и сигнал обратной связи u_дт с выхода датчика тока. На выходе он формирует напряжение управления u_у в СИФУ ТП, определяющие угол управления . Параметры регулятора выбираются по соотношениям:

   R₂*C=T_я;

   R₁*C=T_и;

   Сигнал  обратной связи по току снимается  с шунта, установленного в главной  цепи; датчик  тока осуществляет гальваническое разделение цепей управления от главных цепей и усилению по напряжению. Возможно также использования датчика тока на основе трансформаторов тока, установленных на стороне переменного тока ТП, и ключей, изменяющих полярность обратных связей при переключение мостов.

   На  регулятор возлагаются также  другие функции: ограничение скорости нарастания тока di/dt, улучшение динамики тока в зоне прерывистого тока, компенсация влияния ЭДС двигателя на характеристики контура, обеспечение режима стоянки двигателя, управление переключением выпрямительных  мостов реверсивного ТП.

Для определения  W_РТ(р), выделим в структурной схеме контур тока, перенеся обратную связь по ЭДС двигателя через сумматор получаем:

              U_ЗТ                                                                 U_У                                 Ed                      I_Я

     

   е

                               U_ост  

      кФ 
 

      Звеном  с малой некомпенсированной постоянной времени является преобразователь, выделим в структурной схеме передаточные функции объекта регулирования и звена с некомпенсированной постоянной времени.  

              U_ЗТ                                                                 U_У                                 Ed                      I_Я

      

                               U_ост  
 

                           Передаточную функцию регулятора тока можно найти как:

     

      W_РТ = 1/ W_ОР(р)·а·Т_µТ·р;

где, W_ОР(р)= ;  

      W_РТ = = = 

      = К_РТ+ ;

   Общая передаточная функция контура имеет  вид:

   W_РТ = - что соответствует настройке на МО.

   Где: -постоянная времени тиристорного преобразователя;

   а=2- коэффициент настройки при настройки  на модульный оптимум.

   

   Регулятор тока при настройки на модульный  оптимум должен быть пропорционально-интегральным. Наличие интегрального канала позволяет  получить вертикальный наклон механической характеристики. Пропорциональный канал позволяет увеличить быстродействие.

   Постоянная  времени ПИ-регулятора:

   T_и= ;

   Где, К_от=0,01 – коэффициент обратной связи контура тока;

 Находим постоянную времени, коэффициент усиления ПИ-регулятора:

   T_и= 0,035 с.

   к_рт= 1,56.

По  определенной передаточной функции для ПИ-регулятора рассчитываются элементы регулятора тока.

   Для регулятора тока, реализуемого на операционном усилителе К553УД2 передаточная функция записывается:

    ;

   где: k_рт= ; T_и=R_вх*C_ос.

   Принимаем значение емкости в цепи обратной связи операционного усилителя  С_ос=0,5 мкФ.

   Значение  сопротивления входа ОУ определим  из соотношения:

   

    70 кОм.

   Значение  сопротивления обратной связи ОУ определим из соотношения:

   

   

   Из  стандартного ряда сопротивлений Е24(ГОСТ 28884-90) выбираем резисторы допускается ошибка 5%:

   Мощность  резисторов: Р=I²·R. (I-10 mA-ток управления),

   Р_вх=I²·R=70·10³·(10·10^-3)²=7 Вт; 

   Выбираем  R_вх=68кОм.(δ=2,9%);                          Р_вх= Вт.

   Р_ос = I²·R=107,8·10³·(10·10^-3)² =10,7 Вт;

   Выбираем  R_oc =110 кОм.(δ=2,04%)                     Р_вх= Вт.

   С учетом выбранных сопротивлений  получаем:

   k_рт= =110/68=1,61;

   T_и=R_вх*C_ос=68·10³·0,5·10^-6=0,034 с; 

   6.2 синтез контура  скорости.

   Контур  регулирования скорости является внешним  по отношение к контуру регулирования  тока, т.е. система является с подчиненным  регулированием координат.

   В системах подчиненного регулирования  выходной сигнал регулятора скорости является сигналом задания тока u _зт для регулятора тока. На регулятор скорости и связанные с ним узлы возлагаются дополнительные задачи: ограничение сигнала u _зт допустимым значением, которое может зависеть от потока двигателя Ф, ограничение скорости изменения тока di/dt, формирование требуемой жесткости механических характеристик ЭП, прием сигналов задания скорости двигателя обеспечения изменения с определенным ускорением и др.

   

    Замкнутый контур скорости имеет структурную схему:

Uзс      δUc                   Uзт                        Iя                          М         Мс                    w

   

   

       Uосс

   

     

  Где звеном с малой некомпенсированной постоянной времени является контур тока. Для упрощения решения задачи синтеза контура скорости понизим порядок передаточной функции контура тока и считаем что контур тока имеет передаточную функцию:

 W(p)_КТ= =

Передаточную функцию регулятора скорости можно найти как:     

      W_РС = 1/ W_ОР(р)·а_МС·Т_µС·р;

где, W_ОР(р)= 1/Кт·С·(1/J·p)·Кос;

      W_РТ = = =К_РТ; 

   где, к_ос=0,05 В*с/рад; Т_µс =2* Т_µт

   К_рс= = =28.9