Система автоматического управления электроприводом

- нормированные  сигналы: I_Я норм, n_норм.

Электроприводы  обрабатывают следующие сигналы:

- "Работа";

- "АО" -аварийное  отключение;

- "Сброс" - сброс защит;

- "Вход УЗТ" - внешнее токоограничение;

- "Управление  ЗИ" - внешнее изменение уставки;

- "Коррекция  PC" - внешнее изменение коррекции  PC;

 

Подключение БУ, БС, БВ производим через коммутационные аппараты:

А3110  со следующими параметрами:

I_н.расц=100 - номинальный ток расцепителя, А

I_н=150 - номинальная уставка на ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А.

 

Схема внешних  подключений электропривода к сети дана в приложении №1.

 

2.3 Выбор тахогенератора

 

В комплектных  электроприводах серии ЭПУ исполнения М, П, Д, И в качестве датчика скорости применяется тахогенератор постоянного тока.

Выбор тахогенератора осуществляется по номинальной скорости двигателя и максимальной рабочей  скорости двигателя во всем диапазоне  регулирования.

1500=1500об/мин

где  - номинальная скорость тахогенератора

Выберем тахогенератор типа ТМР-800-Т

Таблица 3

Тип	Рн, Вт	Uн, В	,об/мин	Рабочий диапазон частот, об/мин	Возбуждение
ТРМ-800-Т	500	440	1500	До 2000	Независимое постоянного тока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Выбор силового трансформатора:

 

Расчетная типовая  мощность трансформатора:

,

где  

- коэффициент запаса по напряжению, учитывающий возможное снижение напряжения в питающей сети на 15%;

 - коэффициент, учитывающий отклонение формы анодного тока от прямоугольной;

 - коэффициент, учитывающий падение напряжения в вентилях, обмотках трансформатора, а также наличие узлов коммутации;

 - среднее значение напряжения на выходе ТП, В;

 - среднее значение тока на выходе ТП, А;

 - выходная мощность преобразователя, Вт.

 

Тогда мощность найдется как:

 

Расчетным данным соответствует трансформатор ТС-16 со следующими номинальными данными:

Таблица 4

Мощность трансформатора Sн, кВА	16
Напряжение U1Л, В	380
Напряжение  вторичной цепи U2Л, В	230
Потери холостого хода DPх.х., Вт	213
Потери при  кз DPкз., Вт	529
Напряжение  к.з. Uк, %	4,6

 

Расчет значения

Полное  сопротивление фазы трансформатора:

где  - напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

 - действующее значение фазовой ЭДС вторичной обмотки, В;

 - номинальный фазовый ток этой обмотки.

Активное  сопротивление фазы трансформатора , приведенное к вторичной обмотке:

 

Индуктивное сопротивление фазы трансформатора:

.

 

Индуктивность фазы трансформатора, приведенная к  вторичной обмотке:

 – активное сопротивление  силового трансформатора (для мостовой  трехфазной схемы  );

 - активное сопротивление тиристора, Ом;

  – коммутационное сопротивление преобразователя;

 - кратность пульсаций выпрямленного напряжения (для трехфазной мостовой симметричной схемы ).

 

 

Индуктивность преобразователя  :

Гн

 

2.5 Выбор сглаживающего дросселя:

 

При работе ТП на якорь двигателя часто  необходимы сглаживающий дроссель, который  служит для сглаживания пульсаций  выпрямленного тока, ограничивает зону  прерывистых токов, ограничивает ток  через вентили при К.З. на стороне постоянного тока или опрокидывании инвертора.

 

Индуктивность сглаживающего дросселя:

 - полная индуктивность якорной цепи.

 

Расчет значения :

а) ограничение зоны прерывистых  токов:

 – полное сопротивление  якорной цепи ТП-Д;

 

Постоянная  двигателя:

 

 

где  граничное значение непрерывного тока , А;

m - кратность пульсаций;

 максимальный угол регулирования:

 

б) ограничение  пульсаций выпрямленного тока

где   амплитуда основной гармонической составляющей выпрямленного напряжения , В;

 кратность гармоники (К=1, 2, 3). Для мостовой и нулевой схем  выпрямления К=1;

 номинальный выпрямленный  ток преобразователя, А;

допустимое действующего значение основной гармоники тока .

 

Таким образом,

 

Полученным  расчетным данным удовлетворяет  реактор ФРОС-8/0,5:

 

Тогда полная индуктивность якорной цепи:

 

3.1 Расчет регуляторов скорости и тока:

 

Система регулирования  электропривода двухконтурная с  ПИ-регуляторами скорости и тока с  задатчиком интенсивности на входе  регулятора скорости:

 

 

Рис.1. Структурная схема ЭП с подчинённым регулированием

 

 - постоянная времени регулятора тока якоря;

 - коэффициент обратной связи по току;

 – коэффициент усиления  преобразователя;

 - номинальное напряжение преобразователя, В;

 - номинальное напряжение управления преобразователя.

 - малая постоянная времени контура тока якоря.

 - коэффициент усиления регулятора тока;

 

Передаточная  функция ПИ-регулятора тока:

 

 

3.2  Расчет параметров элементов регулятора тока:

 

Постоянная  времени: , задаваясь , находим

Сопротивление на входе регулятора тока:

Сопротивление в цепи обратной связи по току находится из выражения:

где - коэффициент датчика тока.

 

Суммарный момент инерции

 - механическая постоянная времени электропривода, с;

Оптимальная неточность стабилизации скорости при  использовании П–РС по формуле:

где - статический ток якоря двигателя, обусловленный нагрузкой на валу,А

Неточность  стабилизации скорости по заданию:

Так как  , то в контуре скорости нужно использовать ПИ–РС.

 

Передаточная функция ПИ - регулятора скорости имеет вид:

Коэффициент обратной связи по скорости,

 

 

3.3  Расчет параметров элементов регулятора скорости:

 

Примем 

Коэффициент передачи тахогенератора (ТГ), В·с

где - номинальная скорость и напряжение на якоре ТГ соответственно

где - для электроприводов ЭПУ исполнения М, Д, П, И;

 

 

 

3.4  Выбор коммутационной  аппаратуры

 

Автоматические  выключатели служат для отключения электрических цепей при ненормальных режимах работы: коротких замыканиях, перегрузках, снижении напряжения. Автоматические выключатели могут также использоваться для редких коммутаций нагрузки с током, например для редкого включения и отключения двигателей.

Основными параметрами автоматических выключателей являются: номинальное напряжение, номинальный ток.

где - номинальное напряжение и ток автоматического выключателя

220 < 500В

33,2 < 50А

 

Выберем автоматический выключатель типа АП50 с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Моделирование переходных процессов:

 

 

 

 

 

 
5. Статическая характеристика электропривода:

 

 

Рис.6. Статическая электромеханическая характеристика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В курсовой работе выполнено следующее:

1. Рассчитаны постоянные времени, коэффициенты передачи и электромеханическая характеристика электродвигателя.

2.  Выбран комплектный тиристорный преобразователь из серии ЭПУ3.

3.  Рассчитаны параметры всех элементов силовой цепи и вспомогательного оборудования.

5.  Рассчитаны и построены статические электромеханические характеристики электропривода во всем диапазоне изменения задающих и возмущающих воздействий.

6.  Определены передаточные функции звеньев, входящих в состав САР, и рассчитаны параметры. Составлена структурная схема САР.

7.  Рассчитаны параметры регуляторов и выбраны элементы входных цепей и цепей обратной связи операционных усилителей.

8.  Рассчитан на ЭВМ переходный процесс САР при заданном изменении управляющего и возмущающего воздействия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение:

 

Приложение 1

 

Рис.7. Схема подключения электропривода

 

Приложение 2

Рис.8. Функциональная схема реверсивного однозонного  электропривода

Литература:

 

1. Ишутинов Д.В. - Моделирование электромеханических систем электропривода: методические указания и лабораторный практикум. Киров: ПРИП ВятГУ, 2004. 42с.
2. Ишутинов Д.В. - Системы управления электроприводами: задания и методические указания по выполнению курсового проекта. Киров: ПРИП ВятГУ, 2005. 19с.
3. Промышленный каталог 08.35.37-03. Электроприводы унифицированные трёхфазные серии ЭПУ3.
4. Дубровский В.В. - Резисторы: справочник. Москва «Радио и связь» 1991. 528с.
5. Кисаримов Р.А. - Справочник электрика. 2 раздел. 1992