Разработка электропривода клети непрерывного стана холодной прокатки

Базовый момент:

М_б- - ~_лсл -'ЮООн-м.т_б 34,54

Базовое напряжение цепи управления принимаем: U_бр = U_{у ном} = 10 В.

б) Базовые величины для цепи возбуждения:

Базовый ток возбуждения:

1_бВ = 1_Ш ~ 44 А.

Базовое сопротивление цепи возбуждения:

= *, *^ = 1,24-^ = 3,038 Ом,

где k_t = 1,24 - коэффициент, учитывающий изменение сопротивления при нагреве.

Базовое напряжение возбуждения:

U_бв = 1_6В ¦R_6B = 44 * 3,038 = 133,67 В.

Базовый поток возбуждения:

Ф_б = Ф_и = 0,304 Вб.

Базовое потокосцепление:

^6В =^М = ^тв W_B-0_m =10 * 294 * 0,304 = 893,76в-с,

где т_в = 10 - число полюсов;

W_B = 294 - число витков на полюс.

Базовая постоянная времени цепи возбуждения:

^₌ 893Д6 “ [/„ 133,67

Базовая индуктивность цепи возбуждения:

6В j дд-I й.¹ б.в ^

Базовое напряжение цепи управления принимаем:

U_бр = U_{у ном} = 10 В.

3.3.2 Расчёт параметров объектов регулирования

а) Параметры объекта регулирования по цепи якоря: Эквивалентное активное сопротивление якорной цепи в о.е.:

R₃ 0,01394

Го = -- = = 0,0658

^{э R< 0,212}

Эквивалентная постоянная времени якорной цепи:

0,000554 = 0,397 сЯ_э 0,01394

3.3.3 Выбор некомпенсируемой постоянной времени Тц

Динамические свойства многоконтурной системы определяются количеством контуров и величиной базовой некомпенсируемой постоянной времени Тц, «поэтому выбор величины постоянной Tji во многом определяет качественные [показатели электропривода.

Увеличение базовой постоянной времени Тц, приводит к снижению быстродействия проектируемой САР, увеличению статических и динамических ошибок.

Целесообразно выбирать возможно более высокое быстродействие контуратока. При этом уменьшаются выбросы тока при внезапном стопорении двигателя, наблюдается влияние колебаний напряжения питающей сети на параметры контуража, сокращается время прохождения зоны нечувствительности в характеристике преобразователя с раздельным управлением, уменьшается влияние режима прерывистых токов (РПТ) на динамику электропривода.

В тоже время существует нижняя граница, обусловленная влиянием дискретности преобразователя. Неоправданное уменьшение постоянной времени неизбежно сопровождается излишним расширением полосы пропускания и соответственно снижением помехоустойчивости электропривода.

Уменьшение базовой постоянной времени Тц и повышение быстродействия, [не оправданное требованиями технического задания, приводит к излишнему расширению полосы пропускания и, как следствие, приводит к снижению помехоустойчивости электропривода, кроме того значительно возрастают требования к качеству датчиков информации САР (прежде всего - к снижению уровня пульсаций) и тщательности их сочленения с контролируемыми объектами.

При выборе быстродействия СПР тиристорного электропривода следует учитывать также и то, что представление тиристорного преобразователя безынерционным звеном допустимо лишь при ограниченном темпе изменения управляющего сигнала на его входе. В противном случае начинает проявляться [дискретность работы СИФУ и вентильной схемы преобразователя, что может [Привести к появлению автоколебаний и нарушению работоспособности замкнутой САР. Поэтому в технической литературе [4] рекомендуется следующее минимально I допустимое (взятое с двукратным запасом) по условиям учёта дискретности преобразователя значение постоянной времени Тц:

7L 71 1

= 1,6-10“³ с,

р-ш_с 6-2 -ж- f_c 6-2-50

где р = 6 -- пульсность для трёхфазной мостовой схемы преобразователя; со с = 50 Гц - угловая частота сети переменного тока частотой.

3.3.4 Разработка и моделирование САР тока

Найдём передаточную функцию и рассчитаем параметры регулятора тока. |Как уже было отмечено раньше, синтез регуляторов осуществляется по |стандартной методике синтеза систем подчинённого регулирования.

Структурная схема контура тока представлена на рис. 11.

Рис. 11.

Для синтеза регулятора тока используется упрощенная схема контура тока, изображённая на рисунке 12, которая отражает принятое допущение о том, что ЭДС вращения двигателя е_д = 0.

Рис. 12. Упрощенная структурная схема контура тока

Для данной схемы звено объекта регулирования имеет следующую передаточную функцию по управлению:

ТТЛ/ ч ^кп^/гэ 0,133/0,0658 2,021

Т_эр +1 0,0397/? +1 0,0397/? +Г.

\ + G_t(p) 2-Т ²p²+2-T p + \ 0,0000056p² +0,00334p + l'

3.3.5 Разработка и моделирование САР скорости

Используя стандартную методику синтеза систем подчинённого регулирования, определим передаточную функцию и рассчитаем параметры регулятора скорости.

Структурная схема контура скорости приведена на рис. 14.

Коэффициент передачи датчика скорости в абсолютных единицах:

ю

бр

= °>²⁹ В/А.

34,54

Коэффициент передачи датчика скорости в о.е.

Рис. 14. Структурная схема контура скорости Постоянная времени контура скорости:

T_m = 2-Tj = 4-Tjj = 4-0,00167 = 0,00668 с - настройка на модульный оптимум.

Постоянная времени фильтра контура скорости:

Т_а = 2-Т_ю~ 8-Т_м = 8-0,00167 = 0,0134 с.

Рассчитаем передаточную функцию регулятора скорости:

T_a'p + \ Tj К_дт 1 0,0134/? +1 3,015 1 1 0,0134;? + ! 1

^{Rco (P) =}

0,000297/?

В результате синтеза получили ПИ -- регулятор скорости, который является [нелинейным, так как применённая САР является двухзонной. В двухзонной САР [регулирование скорости выше номинальной, во второй зоне, осуществляется шосредством регулирования магнитного потока электродвигателя. Данная [нелинейность является нелинейностью типа деление.

Рис. 15.

Синтезированный нелинейный ПИ - регулятор скорости имеет следующие параметры:

к РС =(45,12)4;

ФТ_рс =(0,000297)'

3.3.6 Разработка и моделирование САР тока возбуждения

Структурная схема цепи возбуждения двигателя постоянного тока как объекта регулирования представлена на рисунке 16.

Цепь возбуждения двигателя является нелинейным объектом регулирования, поэтому прежде чем приступить к синтезу регулятора тока возбуждения постандартной методике синтеза систем подчинённого регулирования, разработанной для линейных систем, необходимо провести линеаризацию данного объекта регулирования. Для линеаризации цепи возбуждения используем метод линеаризации объекта в малом.

Структурная схема линеаризованного объекта регулирования представлена на |рисунке 16.

Рис. 16. Структурная схема цепи возбуждения как объекта регулирования

Рис. 17. Структурная схема линеаризованного объекта регулирования

После того, как получена линеаризованная структура объекта регулирования, [можно синтезировать регулятор тока возбуждения, воспользовавшись стандартной [методикой синтеза, пригодной для линейных систем.

Структурная схема контура регулирования тока возбуждения представлена на рис. 18.

Рис. 18. Структурная схема контура тока возбуждения

Коэффициент передачи датчика тока в абсолютных единицах:

U ЛТ J Л Л Y 10

Расчетная схема системы регулирования ЭДС приведена на рис. 20. одчиненную регулятору ЭДС систему тока возбуждения с технической неаризацией, заменим на контур регулирования потока возбуждения, который проксимируется эквивалентным звеном со стандартной передаточной функцией:

ФЛр) 5--т~

(2Г>² + 27> + 1)

Звено объекта в контуре ЭДС подвержено влиянию управляющего бездействия Дф и возмущающего воздействия Дсо. Параметры звена зависят от координат со⁰ и ф° режима, выбранного для линеаризованной модели в качестве нового. В двухзонной САР эти координаты являются переменными величинами.

Рис. 20. Линеаризованная расчетная схема системы регулирования ЭДС якоря двигателя

Если на этапе приближенного синтеза пренебречь влиянием возмущения и учитывать лишь передаточную функцию звена объекта по управлению

We(p) = a>°,

то в соответствии с типовой методикой получаем интегральный регулятор ЭДС с передаточной функцией

1

к(р)=1к(р) Г *