Реферат: Электропривод подъемного механизма крана
2. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ.
2.1. Расчет и построение статических характеристик в разомкнутой системе.
Статические характеристики в разомкнутой системе могут быть построены по следующим выражениям:
где Rя.дв – сопротивление якорной цепи двигателя с учетом нагрева:
Ом
Ток возбуждения двигателя:
А
Номинальный ток якоря:
А
Статические скорость и момент:
wс=144,67 1/с;
Мс.под=106,918 Нм;
Мс.сп=68,428 Нм.
Из уравнений для статических характеристик:
В/с
ЭДС преобразователя при wс и Мс.под:
В.
ЭДС преобразователя при wс и Мс.сп:
В.
Уравнение статической механической характеристики при Еп.необх.под:
;
.
Уравнение статической механической характеристики при Еп.необх.сп:
;
.
Максимальная ЭДС преобразователя при a=0:
В.
Уравнение статической характеристики при Еп.max:
;
.
Статическая характеристика при Еп=0:
;
.
Естественная статическая характеристика:
;
.
Рис.5. Статические и динамические характеристики в разомкнутой системе.
Рассчитаем нагрузочную диаграмму двигателя за цикл при линейном изменении ЭДС преобразователя.
Жесткость статической механической характеристики:
В2с2/Ом
Электромеханическая постоянная времени:
с
Расчетная суммарная индуктивность цепи якоря:
Гн
Электромагнитная постоянная времени:
с
Соотношение постоянных времени:
Для построения нагрузочной диаграммы двигателя за цикл при линейном изменении ЭДС, используем ЭВМ и программу 20-sim. Для моделирования введем в компьютер схему, представленную на рис. 6. Параметры для моделирования представлены в приложении 1.
Нагрузочная диаграмма процесса
представлена на рис. 7
Рис. 6. Схема для расчета нагрузочной диаграммы двигателя при линейном изменении ЭДС.
2.2. Выбор структуры замкнутой системы электропривода, расчет ее параметров.
В соответствии с рекомендациями выберем систему ТП-Д с подчиненным регулированием координат с настройкой на технический оптимум.
Рис. 8. Принципиальная схема подчиненного регулирования тока и скорости в системе ТП-Д.
2.2.1. Расчет контура тока
Рис. 9. Структурная схема регулирования тока.
Отнесем время запаздывания тиристорного преобразователя tп и инерционность фильтров Тф к некомпенсированным постоянным времени, т.е. Тm=tп+ Тф=0,01 с. Тогда, если не учитывать внутреннюю обратную связь по ЭДС двигателя, можно записать передаточную функцию объекта регулирования тока:
,
где kп – коэффициент усиления преобразователя.
Желаемая передаточная функция прямого канала разомкнутого контура при настройке на технический оптимум:
,
где ат=Тот/Тm - соотношение постоянных времени контура.
Отношение Wраз.п к Wорт есть передаточная функция регулятора тока:
,
где Тит – постоянная интегрирования регулятора тока:
Из выражения для Wр.т. видно, что необходим ПИ-регулятор тока.
Коэффициент усиления пропорциональной части:
kут=Тя/Тпт или kут=Rост/Rзт
Постоянная времени ПИ-регулятора:
Тпт=RзтСост
Компенсируемая постоянная времени регулятора:
Отсюда,
Ом,
где Тя=Тэ – электромагнитная постоянная времени.
Коэффициент обратной связи по току:
,
где kш – коэффициент передачи шунта;
kут – коэффициент усиления датчика тока.
Шунт выбираем с условием Iшн>Iяmax
А
Выбираем шунт типа ШС-75. Его параметры: Iшн=100 А Uшн=75 мВ
Коэффициент передачи датчика тока:
Примем Rот=Rзт, тогда
В/А
Коэффициент усиления преобразователя:
Постоянная интегрирования ПИ-регулятора:
Коэффициент усиления регулятора:
Ом
Стопорный ток:
А
Номинальное значение задания:
В
2.2.2. Расчет контура скорости.
Рис. 10. Структурная схема контура скорости.
Объект регулирования скорости состоит из замкнутого контура регулирования тока и механического звена электропривода и имеет вид
.
Некомпенсированная постоянная времени для контура скорости в ат раз больше, чем для контура тока:
с.
Желаемая передаточная функция разомкнутого контура:
,
где ас=Тос/Тmс – соотношение постоянных времени. ас=2 в настроенном на технический оптимум контуре.
Передаточная функция регулятора скорости (Wраз.с/Wорс):
.
Очевидно, что необходимо применить пропорциональный регулятор скорости (П-регулятор)
Его коэффициент усиления kус=Wр.с.
В замкнутой системе wс и Мс связаны соотношением:
Коэффициент обратной связи по скорости:
В/с
Коэффициент усиления П-регулятора
.
Максимальная скорость холостого хода:
Зададимся Rосс=100 кОм, тогда:
Ом
Допустим, используется тахогенератор с kтг=0,32 Вс. Тогда при w0=w0з.max максимальная ЭДС тахогенератора:
В.
Сопротивление в цепи обратной связи по скорости:
кОм.
2.3. Расчет и построение статических характеристик в замкнутой системе.
В замкнутой системе при М<119,37 Нм, уравнение статической характеристики:
При М=Мстоп=119,37 Нм скорость равна:
1/с.
2.4. Разработка схемы управления электроприводом.
Схема управления электроприводом выполнена на базе операционных усилителей постоянного тока и включает в себя регулятор тока (АА), регулятор скорости (AR), датчик интенсивности SJ. Тахогенератор BR с делителем напряжения R3 и R1 является датчиком скорости. Сигнал задания формируется в блоке задания. Уровень сигнала задания изменяется потенциометром RP, а его полярность задается с помощью реле KV1 и KV2 (движение вперед и назад). Реле KF – реле обрыва поля.
