Автоматизированный электропривод главного движения карусельного станка

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский Институт машиностроения (ЛМЗ-ВТУЗ)

Кафедра электротехники, вычислительной техники и автоматизации

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПО АВТОМАТИЗИРОВАННОМУ ЭЛЕКТРОПРИВОДУ

Тема: “Автоматизированный электропривод главного движения карусельного станка”

Выполнил студент: Романов П.С.

Руководитель проекта:

д. т. н., проф. Шестаков В.М.

Санкт-Петербург 2011 г.

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование является важным этапом при разработке автоматизированных электроприводов (АЭП). Качество проектирования в значительной степени определяет качество функционирования АЭП.

Данный проект выполнен применительно к конкретным агрегатам с учетом реальных условий промышленной эксплуатации.

САУ по якорной цепи и цепи возбуждения двигателя целесообразно построить на базе унифицированных систем подчиненного регулирования с соответствующими контурами. В качестве регуляторов могут быть применены операционные усилители или микропроцессоры, в качестве датчиков и задающих устройств - стандартные устройства системы УБСР.

Оптимизация динамики системы производится с учетом влияния упругой механической системы станка, которая рассматривается в виде эквивалентной двухмассовой системы с учетом частоты упругих колебаний щ = 110 с^-1 и коэффициентом демпфирования о = 0,05. При необходимости вводятся дополнительные средства коррекции, предназначенные для оптимального подавления упругих колебаний. Расчет переходных процессов по скорости выполняется для ступенчатых управляющего и возмущающего воздействий. электропривод управление силовой статика

Управляющее воздействие считается равным 0,4, а изменение момента сопротивления ДМ=50% от номинального значения.

Далее определяются настроечные параметры регуляторов (для операционных усилителей) или составляются блок-схема алгоритма и программа (для микропроцессорных регуляторов).

На основании выполненных расчетов и принятых технических решений разрабатывается принципиальная электрическая схема системы электропривода карусельного станка с устройствами управления и защиты.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Исходные данные для проектирования АЭП

Наименование величин	Значения
Усилие резания	1,7
Скорость резания V, м/мин	45
Номинальный КПД станка	0,8
Максимальная скорость планшайбы	0,35
Общий диапазон регулирования скорости	90
Величина перерегулирования скорости по управлению	5
Длительность переходного процесса при управляющем воздействии	0,4
Длительность переходного процесса при возмущающем воздействии	не более 1,0
Динамическая ошибка замкнутой системы	не более 5
Момент инерции вращающихся частей, приведенный к валу двигателя	1,5
Частота упругих колебаний механической системы	110
Коэффициент демпфирования упругих колебаний	0,05
Система электропривода	Тиристорный преобразователь-двигатель

Глава 1. РАСЧЕТ И ВЫБОР СИЛОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

1.1 Выбор электродвигателя главного движения карусельного станка.

Требуемая мощность приводного электродвигателя шпинделя станка рассчитывается для длительного режима работы по формуле:

,

где, F- усилие резания, Н ;

х- скорость резания, м/мин;

- КПД станка.

Р кВт

по рассчитанной мощности выбираю двигатель: так как требуемая мощность двигателя 160 кВт, то тип двигателя 2ПФ315MУХЛ4.

Таким образом, технические данные электродвигателя постоянного тока 2ПФ315MУХЛ4:

- мощность электродвигателя P_н = 160 кВт

- частота вращения номинальная n = 1500 об/мин ;

- частота вращения максимальная n=2800 об/мин;

- ток якоря I =400 А;

- КПД =88,6 % ;

- сопротивление обмотки якорной цепи R = 0,0185 Ом ;

- сопротивление обмотки возбуждения R = 28 Ом ;

- число проводников якоря N=220;

- число витков обмотки возбуждения =770;

- число главных полюсов 2Р=4;

- момент инерции J=7 кг*м;

- номинальное якорное напряжения U=440 В;

- номинальное напряжения возбуждения U=220 В;

- число параллельных ветвей обмотки якоря 2а=2;

- управление скоростью электропривода - двухзонное.

Передаточное число редуктора находится по формуле:

i=

где, -максимальная скорость двигателя,

- максимальная скорость план-шайбы.

, с

i=

Индуктивность цепи якоря двигателя приближенно может быть рассчитана по формуле Линвиля-Уманского:

где,:

- номинальный ток якоря, А = 400А;

- номинальное якорное напряжение двигателя = 440 В;

- число пар полюсов = 2 , так как 2= 4;

- коэффициент компенсации при наличии компенсационной обмотки = 0,25...0,3. =0,25;

- номинальная угловая скорость двигателя

- вычисляется по формуле:

где, -номинальная частота вращения

Расчет активного сопротивление якорной цепи двигателя при температуре равной 150 °С , где -активное сопротивление якорной цепи двигателя при температуре равной 20 °С.

1.2 Выбор силового преобразователя

В работе должен быть выбран стандартный тиристорный преобразователь с учетом допустимой перегрузки по току (определяется кратностью пускового тока двигателя и длительностью пуска привода). Исходя из условий: >, >, выбираем тиристорный преобразователь. Номинальное напряжение ТП () работающего на якорь двигателя, должно быть ближайшим большим к номинальному якорному напряжению двигателя ().

= 440 В, = 400 А.

Исходя из требований, получаем: Преобразователь типа КТЭ 500/440.

Тип преобразователя	Напряжение U, В	Ток номинальный I, А	Ток максимальный I, А	КПД ,%
КТЭ 500/440	440	500	1000	95

Уравнение характеристики СУТП:

=

Максимальный ток - ток, при котором допускается работа агрегата в повторно- кратковременном режиме в течение 15 с. со времени цикла 10 мин при условии, что среднеквадратичное значение тока не превышает номинального значения. Управление реверсивным тиристорным агрегатом - раздельное. Силовая часть преобразователя построена по трехфазной мостовой схеме выпрямления. Число пульсаций ТП для мостовой схемы m=6.

Агрегаты с номинальным напряжением 440 В предназначены для непосредственного подключения к сети с линейным напряжением 380 В.

Для дальнейших расчетов необходимо определить индуктивность L и активное сопротивление R силовой цепи преобразователя.

Индуктивность L определяется как сумма индуктивностей элементов силовой цепи. В зависимости от выбранной схемы в L могут входить индуктивности силового трансформатора L, токоограничивающих реакторов L и уравнительного реактора L.

L=L+ L+ L

В рассматриваемой схеме нет уравнительного реактора и силового трансформатора, следовательно

L= L • 2

Следуя условию: I?, аналогично тиристорному преобразователю выберем токоограничивающий реактор ТОР, исходя из:

Получаем: Трехфазный токоограничивающий реактор типа РТСТ-410-0,101 У3

Тип реактора	Ток , А	Напряжение сети U , В	Индуктивность L, мГн	Активное сопротивление R, Ом
РТСТ-410-0,101 УЗ	410	410	0,1	0,00405

L= L• 2 = Гн

Сопротивление R , в свою очередь, определяется как сумма сопротивлений элементов силовой цепи. В общем случае в R могут входить сопротивления силового трансформатора R, токоограничивающих реакторов R, уравнительного реактора R, тиристоров R, коммутационное R.

R=R + R + R + R + R

В моем случае:

R= 2R + R

Сопротивление коммутации R_к рассчитываем по формуле:

R= L·f·m

где L- индуктивность анодной цепи тиристора L= L= 0,1 мГн;

f - частота питающей сети (50 Гц);

m - число пульсаций ТП (для мостовой схемы m = 6).

R= · 50 · 6 = 0,03 Ом

R= 2 • 0,00405 + 0,06 = 0,038 Ом

1.3 Выбор сглаживающего дросселя

При работе тиристорного преобразователя на якорь двигателя в ряде случаев необходим сглаживающий дроссель. Эту необходимость следует проверить, так как параметры силовой цепи тиристорного преобразователя и конструктивные особенности двигателя могут допускать бездроссельный вариант привода. Основными расчетными параметрами дросселя являются его номинальный ток I и индуктивность L.

При выборе дросселя по току справедливо условие: I>

Индуктивность дросселя: L =L - (L + L)

L - полная индуктивность якорной цепи

L- индуктивность тиристорного преобразователя

L- индуктивность двигателя

Требуемое значение L, рассчитывается по условию ограничения пульсаций тока до допустимого для машины уровня:

L =

где,

е- относительная величина эффективного значения первой гармоники выпрямленного напряжения (для широко регулируемых ЭП е=0,22….0,24). Выберу е=0,23

Е- максимально выпрямленная ЭДС ТП

E= 1,35*U_2л= 513 В

i- относительная величина эффективного значения первой гармоники выпрямленного тока (для двигателей серии 2ПФ и 4ПФ i = 0,07)

- угловая частота пульсаций

Найду : = 2··f·m

Где f-частота питающей сети (50 Гц)

m-число пульсаций ТП (для мостовой схемы m=6)

= 2·3,14·50·6= с

Таким образом, L ==2,236 Гн

L =L - (L + L) = 9,859>0

Дроссель нужен.

Значение L, найденное по условию сглаживания пульсаций, следует проверить по условию ограничения зоны прерывистых токов: I < I

где: I - минимальный рабочий ток двигателя.

Определим: I по формуле:

I = 0,2 · I

I = 0,2 ·400= 80 А

Гранично-непрерывный ток I растет с увеличением угла управления тиристорами , поэтому его следует определить по формуле:

I=

где: =arccos()

где: E= к· Ф·+ I·R

кФ-коэффициент передачи по магнитному потоку

R-полное активное сопротивление якорной цепи ТП-Д,

R=R+R+R

Так как, сглаживающий дроссель еще не выбран, то его сопротивление R определяется приближенно по формуле:

R=

U-падение напряжения на дросселе

U= 0,01·U

U=0,01·440=4,4 В

R= Ом

R=0,023125+0,038+11=0,072 Ом

=

где, -минимальная угловая скорость,

- максимальная угловая скорость двигателя 293 c

D- диапазон управления скоростью D = 90

==3,258 с

кФ=

кФ==2,74 В?с

E=2,74·3,25+400·0,072 =37,862 В

=arccos =86°

I=67,82 A

Условие I<I выполнено, т.к. 67,82<80 [A]

Дроссель нужен, для обеспечения непрерывного тока ТП.

Исходя из условия: выбираем сглаживающий дроссель:

РСОС-500/0,5

Тип дросселя	Ток, I А	Индуктивность L, мГн
РСОС-500/0,5	500 А	1,25

Определяем уточнённое значение L

L= L+ L+L

L=8,76·10+0,2·10+1,25=2,5 Гн

1.4 Определение коэффициентов передачи и постоянных времени силовых элементов

В работе следует использовать динамические коэффициенты передачи звеньев СЭП, определяемые как отношение приращения выходной переменной к приращению входной переменной в точке статической характеристики звена.

Коэффициент передачи двигателя при управлении напряжением якоря:

= ,

= = 0,365

Коэффициент передачи двигателя по возмущению - изменению М_с;

= ,

= = 9,523·

Коэффициент передачи тиристорного преобразователя (ТП)

= =

где Е_тпв- ЭДС ТП в верхней рабочей точке ( значение ЭДС ТП в нижней точки найдено в п. 1.3).

Е= кФщ+ I• R

Е=2,74?157+400?0,072=461,49 В

Из общей формулы зависимости ЭДС ТП от управляющего напряжения U_y при стабилизированном пилообразном опорном напряжении:

Е= Еsin (),

Е=513 В

U=10 В, таким образом:

Построим зависимость

Е от U: Е=513·sin(9· U)

	0	1	2	3	5	6	7,4	8	9	9,5	10
	0	80,28	158,58	232,98	362,87	415,17	471,03	488,06	506,86	511,6	513



Рисунок 1. Регулировочная характеристика ТП

Е=кФщ+ IR

щ=

=

==195,38 с

щ==2,17 с

Е=2,74?2,17+400?0,072=37,862 В

U=arcsin()

U=arcsin()=7,121 В

U=arcsin()

U=arcsin()=0,47 В

К =

К ==63,696

Электромагнитная постоянная времени цепи преобразователь-двигатель Т:

Т =

Т==0,035 с

Электромеханическая постоянная времени привода Т:

Т=

J-суммарный момент инерции ЭП

J=J+J

J=7 кг?м, так как в техническом задании дано, что J/ J=1,5, тогда составив пропорцию получаю J=10,5 кг?м

Таким образом,

J=10,5+7 =17,5 кг?м

Т= c

Глава 2. КОМПОНОВКА И РАСЧЕТ СТАТИКИ СЭП

2.1 Выбор структуры САУ ЭП

В соответствии с техническим заданием в курсовой работе рассматриваем двухконтурную систему регулирования скорости.

При выборе типа элементов САУ следует ориентироваться на отечественную систему УБСР-АИ.

Данные элементов УБСР-АИ

Тип элемента	Наименование элемента	Характеристики элемента
		U,В	R,кОм	R,кОм
У2-АИ У4-АИ	Операционные усилители	±10	150	2	Не менее 10000
ДТ-1АИ	Датчик тока	0,075…0,2	0,01	2	40…140
ДН-1АИ	Датчик напряжения	±10	10	2	1

2.2 Построение функциональной схемы САУ

Функциональная схема САУ позволяет определить основные функциональные связи между звеньями системы Рис.2, где введены следующие обозначения:



Рисунок 2. Функциональная схема СЭП с двухзонным управлением.

ЗС - задающее устройство скорости;

РС, РЭ - регулятор скорости, ЭДС;

БО1, БО2 - блок ограничения выходного сигналя регулятора скорости, регулятора ЭДС;

РТЯ, РТВ - регулятор тока якоря, возбуждения;

ТП, ТВ - тиристорный преобразователь, возбудитель;

ДТЯ, ДТВ - датчик тока якоря, возбуждения;

ДН, ДЭ - датчик напряжения, ЭДС;

Д - электродвигатель ;

ДС - датчик скорости ;

ОВД - обмотка возбуждения двигателя;

БМВ - блок выделения модуля сигналя датчика ЭДС;

- заданное напряжение скорости ;

- напряжение обратной связи по скорости.

В качестве типовых регуляторов тока и скорости могут использоваться пропорциональные, пропорционально-интегральные, пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы.

2.3 Расчет статических характеристик СЭП

В этом пункте рассчитаю и построю механические характеристики двигателя = f (M) в разомкнутой системе на верхней и нижней скоростях по уравнению. Строятся графики на рабочем отрезке М_с(М = М_Н).

= ,

где М_с = - статический момент двигателя

М_с = Н?м

при М = 0 = ,

при М = М_с = ,

= с с

при М = 0 ,

при М = М ,

с с

Расчет значения скорости для второй зоны регулирования при ослаблении магнитного потока в 2 раза КФ_min = получаем:

при М = 0 , при ,

с с ^-1

Рисунок 3. Механические характеристики двигателя.

На полученных механических характеристиках двигателя были показаны рабочие точки при граничных скоростях и моментах сопротивления и показана зона ограничения по условию коммутации во второй зоне управления. По характеристикам определяем статизм разомкнутой системы на верхней и нижних скоростях ЭП по формулам:

2.4 Выбор элементов САУ и расчет параметров обратных связей

При использовании аналоговых регуляторов на базе операционных усилителей, например, регуляторов серии УБСР-АИ (рис.4), коэффициент передачи обратной связи по скорости можно определить следующим образом:

В·с

где - максимальное значение управляющего напряжения задающего устройства (для элементов УБСР-АИ = 10 В );

- номинальная угловая скорость двигателя.

В качестве датчиков скорости могут применяться тахогенераторы постоянного тока типов ТМГ, ТГ, ТД, ПТ и другие. Тахогенератор выбирается из условия:

> , так как

= 2800 об/мин

Исходя из условий выбираю тахогенератор ТД-110

Коэффициент передачи	0,48 В?с
Сопротивление обмотки якоря	RТГЯ = 66 Ом
Макс. ток нагрузки	IТГmax = 0,15 А
Макс. частота вращения	nТГн = 3000 об\мин
Напряжение возбуждения	UТГв = 27 В
Ток возбуждения, А	IТГв = 0,30 А

Рисунок 4. Функциональная схема включения датчика и регулятора скорости.

Рассчитаем коэффициент передачи датчика скорости

где - коэффициент передачи потенциометра;

- коэффициент передачи сглаживающего дросселя RC - фильтра;

- коэффициент передачи тахогенератора.

В·с

Определим коэффициент приведения обратной связи по скорости к задающему входу регулятора скорости:

= В·с

В системах подчиненного регулирования рекомендуется использовать датчик тока УБСР-АИ, подключенный к стандартному шунту. Шунт типа 75ШС имеет падение напряжения при номинальном токе равным: 50, 75, 100, 150, 200, 300, 500 А,

ток выбираю исходя из условий ? I .

Коэффициент передачи шунта

= = 0,00015

Коэффициент передачи датчика тока

где - коэффициент усиления датчика тока ДТ-1АИ;

- коэффициент передачи шунта.



Тип элемента	Наименование элемента	Характеристики элемента
		U,В	R,кОм	R,кОм
ДТ-IАИ	Датчик тока	0,075…0,2	0,01	2	40…140

Коэффициент передачи обратной связи по току в системах подчиненного регулирования определяется выражением:

где = 10 В - напряжение ограничения регулятора скорости, получаемое с помощью соответствующего блока ограничения

- максимальное значение тока якоря двигателя

=

= 2 ? 400 = 800 А

=

Рассчитаем коэффициент приведения обратной связи по току к задающему входу регулятора тока:

Глава 3. СИНТЕЗ И РАСЧЕТ ДИНАМИКИ СЭП С УЧЕТОМ УПРУГОСТИ МЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

3.1 Составление передаточных функций звеньев СЭП

Построенная функциональная схема СЭП (Рис.2), даёт возможность выделить отдельные динамические звенья САУ 1-го и 2-го порядка. Для каждого динамического звена надо составить его передаточную функцию и структурную схему.

Тиристорный преобразователь вместе с системой управления (СУТП) и фильтром для сглаживания пульсаций входных сигналов в первом приближении представляется апериодическим звеном с передаточной функцией

где - постоянная времени ТП,

= - время запаздывания силовой части ТП;

= (0,003…..0,005)с - постоянная времени фильтра.

=

= 0,0016 + 0,004 = 0,0056

=

Датчики скорости и тока при наличии фильтров на выходе считают апериодическими звеньями с передаточными функциями

 .

Постоянные времени датчика скорости = 0,005…0,02c, датчика тока

= 0,002…0,003c.

=

=

Передаточная функция ДПТ с учетом упругости механической части ЭП

где - постоянная времени, определяющая упругий резонанс на частоте ;

- постоянная времени, характеризующая "провал" в ЛАХ объекта на частоте ;

- коэффициент соотношения инерционных масс;

и - коэффициенты демпфирования упругих звеньев.

Передаточная функция механической части ЭП приведенной к валу двигателя

Передаточная функция пропорционально-интегрального регулятора, построенного на базе операционных усилителей, представлена в виде:

в - динамический коэффициент усиления

ф - постоянная времени настройки регулятора

Построенная структурная схема имеет вид:



Рисунок 5 Структурная схема СЭП с упругой передачей

3.2 Построение структурной динамической схемы и синтез регуляторов

На основании разработанной функциональной схемы и передаточных функций звеньев СЭП построю динамическую структурную схему (ДСС) системы, обозначая на ней соответствующие функциональные звенья и переменные (регулируемые) параметры.

Рисунок 6 Динамическая структурная схема САР.

При преобразовании исходной структурной схемы можно пренебречь внутренней отрицательной обратной связью по ЭДС двигателя т. к. изменение ЭДС тиристорного преобразователя на много больше ЭДС двигателя ()

В системах подчиненного регулирования оптимизация контуров обычно выполняется в соответствии со стандартными настройками с учетом условий работы СЭП и соотношения параметров объекта управления.

В САР скорости контур тока чаще всего настраивается на наибольшее быстродействие оптимум по модулю (ОМ), а контур скорости на симметричный оптимум (СО). Определим параметры ПИ-регулятора тока по формулам

; с

где - суммарная малая постоянная времени контура тока.

с

Передаточная функция разомкнутого контура тока:

Передаточная функция замкнутого контура тока:

так как q < 0,5 то надо применить вторую ступень оптимизации, то есть применим активный фильтр.

; с

где - частота упругих колебаний механической системы (= 110 );

- коэффициент демпфирования упругих колебаний (= 0,05).

;

с

с^-1

Для подавления упругих колебаний в механической системе, вводим в САУ дополнительное средство последовательной коррекции на активном режекторном фильтре (АРФ) с передаточной функцией:

где =1; = 0,5…1 - обеспечивает в большинстве случаев удовлетворительную динамику СЭП при управляющем Uзс и возмущающем Мс воздействиях.

После синтеза регуляторов определяем статическую ошибку Днсз замкнутой СЭП на верхней и нижней скоростях и строим соответствующую механическую характеристику (рисунок 7).

Для нашей двухкратноинтегрирующей системы с ПИ-РС:

где - коэффициент усиления регулятора скорости в статике (= 10000).

- изменение статического момента на валу двигателя:

Нм

- значение скорости в рабочей точке

· на нижней скорости при

· на верхней скорости



Рисунок 7 Механические характеристики двигателя после синтеза регуляторов, т.е. в замкнутой системе.

При синтезе СЭП с двухзонным регулирование скорости, необходимо также оптимизировать процессы в цепи возбуждения ДПТ, с этой целью определяем основные параметры контура тока возбуждения двигателя:

Постоянная времени возбуждения двигателя

где - постоянная времени контура тока возбуждения;

- коэффициент рассеивания потока двигателя, учитывающий наличие потоков рассеивания (= 1,15..1,25) выберу =1,2;

- коэффициент намагничивания.

где Вб - номинальный поток возбуждения;

- число витков обмотки возбуждения;

- номинальный ток обмотки возбуждения.

Для того чтобы найти коэффициент намагничивания необходимо построить типовую кривую намагничивания ДПТ.

Рисунок 8 Кривая намагничивания двигателя постоянного тока.

Из графика видно, что = 6044 А•В;

= 0,02

Номинальный ток обмотки возбуждения

А

Исходя из условий: , выберу тиристорный возбудитель.

В, А

Исходя из требований получаем: Тиристорный возбудитель типа КТЭУ 10/220

Тип преобразователя	Напряжение , В	Ток номинальный I, А	Ток максимальный I, А	КПД ,%
КТЭУ 10/220	220	10	40	85

Уравнение характеристики СУТП:

=

Максимальный ток - ток, при котором допускается работа агрегата в повторно- кратковременном режиме в течение 15 с. со времени цикла 10 мин при условии, что среднеквадратичное значение тока не превышает номинального значения. Управление реверсивным тиристорным агрегатом - раздельное. Силовая часть преобразователя построена по трехфазной мостовой схеме выпрямления. Агрегаты с номинальным напряжением 220 В предназначены для подключения к сети с линейным напряжением 380 В через силовой трансформатор, вторичное напряжение которого равно 220…230 .

Расчет активного сопротивления обмотки возбуждения двигателя при температуре 150 ⁰С.

Ом

с

Эквивалентная постоянная времени возбуждения двигателя

= +

где

с

Коэффициент обратной связи по току возбуждения

где - напряжение ограничения регулятора ЭДС (для УБСР-АИ В).



При оптимизации процессов в цепи возбуждения двигателя контуры тока возбуждения и ЭДС, чаще всего настраиваются на оптимум по модулю (ОМ). При этом параметры ПИ-регулятора тока возбуждения определяются формулами:

где - коэффициент передачи и постоянная времени тиристорного возбудителя;

- коэффициент передачи датчика потока (= 0,5..1) выберу =0,7

где - максимальная выпрямленная ЭДС ТВ и рассчитывается по следующей формуле:

где = 220 В - фазное напряжение

= 0….10 В

с

- коэффициент передачи датчика потока 0,5…1 (выберу 1)

с

ПИ-регулятор ЭДС настраивается на оптимум по модулю (ОМ)

где постоянная времени датчика ЭДС;

с

- конструктивная постоянная двигателя;

- коэффициент обратной связи по ЭДС двигателя;

где- номинальная ЭДС двигателя

- напряжение ограничения задатчика ЭДС (для серии УБСР-АИ =10 В)

0,035 с

3.3 Расчет переходных процессов, построение логарифмических частотных характеристик и исследование динамики СЭП

Рисунок 9 - Блок схема моделирования САР в MatLab

Рисунок 10 - Переходной процесс по управляющему воздействию - скорость двигателя

Рисунок 11 - Переходной процесс по управляющему воздействию - скорость механизма



Рисунок 12 - График тока по управляющему воздействию

Рисунок 13 - Переходной процесс по возмущающему воздействию - скорость двигателя

Рисунок 14 - Переходной процесс по возмущающему воздействию - скорость механизма

Рисунок 15 - Ток якоря по возмущающему воздействию

Рисунок 16 - График ЛЧХ разомкнутой СЭП

ВЫВОДЫ

Целью курсового проекта являлось спроектировать автоматизированный электропривод главного движения карусельного станка, выполнить расчет статики и произвести оптимизацию динамики САУ. При выполнении оптимизации коэффициент ПИ регулятора скорости стали

1= 25, 1=0,25 с (расчетные значения 1=41,244, 1=0,057 с)

В результате оптимизации были получены графики переходных процессов по возмущению и по управлению:

1. по управлению:

- Перерегулирование:

где,:- максимальное значения выходной переменной, (находится из Рисунков 10-11)

- установившиеся значения выходной переменной, (находится из Рисунков 10-11)

Что не удовлетворяет техническому заданию, по которому перерегулирование должно составлять 5%.

Для снижения перерегулирования необходимо на вход контура скорости поставить апериодический фильтр с параметрами k_ф = 1,

- Время переходного процесса.

Границы установившегося значения

Отложив на графике 5 %-ю область получили время переходного процесса

,

что удовлетворяет техническому заданию, в соответствии с которым

2. по возмущению:

- Время переходного процесса:

Отложив на графике 5 %-ю область получили время переходного процесса

,

как видно из графиков (Рисунок 13-14) переходного процесса по возмущению, переходный процесс успевает закончится за 1 секунду, что соответствуют техническому заданию курсового проекта.

Достоинства спроектированной СЭП:

- унификация настроек регуляторов, посредством которой можно достигнуть высокой точности

и требуемого быстродействия;

- возможность разогнать двигатель выше номинальной скорости (щН);

- высокий КПД (89%);

- надежность работы преобразователя;

- в 1-ой зоне двигатель полностью используется по моменту (М=const), а во 2-ой зоне по мощности (Р=const).

Виды защиты СЭП:

- автоматический выключатель АВ реализует максимальную (защита от КЗ) и тепловую защиту (защита от небольших, но длительных перегрузок по току).

- реле обрыва поля РОП: при обрыве поля скорость двигателя щ_Д неограниченно возврастет.

Двигатель пойдет в разнос. При срабатывании реле двигатель отключается.

- Минимальная защита (защита от самозапуска) реализуется линейным контактором через кнопки «Пуск - Стоп». Если напряжение падает на 20-25%, то катушка линейного контактора отпадает и он размыкает силовые контакты в цепи двигателя.

- защита от перенапряжения осуществляется с помощью RC - цепей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Д-р. техн. наук, проф. В.М. Шестаков, канд. техн. наук А. Е. Епишкин «Автоматизированный электропривод». Методические указания к выполнению курсового проекта для студентов специальности 2102». ЛМЗ- ВТУЗ Санкт-Петербург, 2004.

2. Конспект лекций по АЭП

3. Конспект по ТАУ, 2009-2010.

4. Егоров В.Н., Шестаков В.М. Динамика систем электропривода. - Л.: Энергоатомиздат, 1983.

5. Андреев Ф.Ф. Электронные устройства автоматики. М. «Машиностроение

1978г.

6. Электроника: Справочная книга. Ю.А. Быстров, Я.М. Великсон, В.Д. Вогман

и др.;.Под ред. Ю.А. Быстрова.- СПб.: Энергоатомиздат, 1996.

7. Шестаков В. М., Егоров В. Н. Типовые замкнутые системы автоматического управления. - Л.: СЗПИ, 1979.

8. Дьяконов В. П. MATLAB 6. Учебный курс. Спб. Питер, 2002.

9. Шестаков В. М., Голик С.Е., Машин Б.А. Применение микропроцессорной техники для решения инженерных задач.-Л.: ЛИМаш (ВТУЗ-ЛМЗ), 1988.

10. Шестаков В. М., Дмитриев Б. Ф., Репкин В.И. Электронные устройства систем автоматического управления: Учебное пособие.-Л.: ЛИМаш, 1991.

11. Михайлов О. П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. - М.: Машиностроение, 1990.

12. Розанов Ю.К. Электронные устройства электромеханических систем. - М.: Академия, 2004.

Размещено на Allbest.ru

...