Краново-металлургический двигатель постоянного тока с независимым возбуждением

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные

Тип двигателя: Краново-металлургический двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, МП-42, 220В, ПВ=25%

Вид пуска двигателя: реостатный, по принципу времени;

Вид торможения: динамическое, по принципу скорости;

Пуск двигателя до рабочей скорости осуществляется в три ступени;

Разработанная система управления должна быть предназначена для реверсивного электропривода.

Тип	Независимого (параллельного) возбуждения
		об/мин	А	Ом			об/мин	J,
МП-42	16	700	84	0,168	81	1,97	2100	0,95



2. Разработка принципиальной схемы объекта управления силового канала электропривода

Объект управления (ОУ) - электропривод с силовыми резисторами, содержит: якорь ДПТ, обмотку возбуждения, три силовых резистора используемых, как пусковых для ограничения пускового тока.

Рисунок 2.1 - Принципиальная схема подключения ДПТ с НВ с ограничением пускового тока

Принципиальная схема - схема, определяющая полный состав элементов связи между ними и дающая детальное представление о принципах работы изделия.

Обычно для двигателей типа МП пусковой ток ограничивают:

Для ускоренного пуска двигателя используются добавочные сопротивления (, которые в процессе пуска выводятся (шунтируются) последовательно.

При работе электропривода момент сопротивления ( и ток ( определяется соотношение:



3. Расчет и построение электромеханических характеристик и диаграмм пуском и торможением

3.1 Расчет и построение электромеханической характеристики

Строим, электромеханическую характеристику для этого используются 2 точки:

1 Скорость идеального XX (

2 Номинальный режим работы электродвигателя (

3.2 Расчет секций добавочного сопротивления

Алгоритм расчета:

1.Строится естественная электромеханическая характеристика

2

3 Принимаем количество ступеней пуска резисторов (m=3);

4 Экспериментально по искусственной электромеханическим характеристикам подбирается значение (ток переключения а пределе (1.1 электропривод релейный двигатель торможение

5 На искусственной характеристики ) наносятся траектория движения тока якоря при запуске.

Отрезки: аб, бв, вг, гд - соответствуют сопротивлениям

аб=

бв=

вг=

гд=

По заданию для двигателя МП-42

тогда

=

=

=

Проверка:

Ом;



Вывод: Для обеспечения оптимального пуска ДПТ с НВ необходимо осуществить пуск по принципу времени.

3.3 Динамическое торможение ДПТ

Динамическое торможение электродвигателя через статические характеристики двигателя:

Более эффективное, с точки зрения времени торможения- торможение противовключением по сравнению с динамическим торможением т.к. в последнем среднее значение тормозного момента меньше, чем при торможение противовключением.



4. Разработка принципиальной схемы релейно-контакторной системы управления пуском и торможением электродвигателя

4.1 Разработка принципиальной схемы системы управления

Контакторы КМ1 и КМ2 обеспечивают выборку направления перемещения; КМ3-КМ5 служат для реостатного пуска двигателя в три ступени; реле КТ1-КТ4 обеспечивают выведение пусковых реостатов. Реле контроля скорости РКС и контактор КМ6 обеспечивают динамическое торможение по принципу скорости.

4.1.1 Командные элементы

Для запуска двигателя а одном или другом направлении используются две кнопки:

-SB2(Пуск “Вперед”)

-SB3(Пуск “Назад”)

Для остановки двигателя вводим в схему управления кнопку SB1(“Стоп”).

4.1.2 Запуск двигателя

Для обеспечения пуска двигателя функцией времени ( в соответствии с заданием) вводим реле времени:

КТ1, КТ2, КТ3 - обеспечивают задержку времени при выводе из работы ступеней пускового резистора (R1, R2, R3).

4.1.3 Торможение

Для обеспечения динамического торможения вводим резистор RT включенного параллельно якорю двигателя через силовой контакт контактора КМ6 .

Процесс электрического торможения заканчивается при приближении к нулю при этом необходимо отключать контактор КМ6.

В соответствии с заданием отключение контактора КМ6 производится функцией скорости.

4.2 Разработка электрической схемы системы управления пуском и торможением двигателя

4.2.1 Элементы СУ

Все элементы системы управления делим на три группы:

- исполнительные элементы (контакторы КМ1-КМ6);

- командные элементы (кнопки SB1-SB, РКС);

- промежуточные элементы (реле времени КТ1-КТ4).

4.2.2 Для защиты силовой цепи от КЗ

Вводим автоматический выключатель (QF), а для защиты СУ предохранители FU1, FU2.

4.2.3 Для защиты электродвигателя от длительной перегрузки

Вводим тепловое реле (KK).

4.2.4 Для защиты катушек контактора и обмотки возбуждения двигателя коммутационных перенапряжений

Вводим обратные вентили (VD1-VD10).

4.2.5 Для ограничения в процессе эксплуатации предельных перемещений

Вводим конечные выключатели в СУ (SQ1, SQ2).



4.2.6 Для недопустимости одновременного срабатывания контакторов КМ1 и КМ2

Ввводим электрическую блокировку, с помощью контактов (КМ 1.4 и КМ 2.4)

4.2.7 В электрическую схему вводим электрическую блокировку о недопустимости одновременной работы тормозного пускателя (КМ6) и рабочего контактора (КМ1 или КМ2)

Это выполняется последовательно включенными контактами контакторов (КМ1.6; КМ2.6).



5. Разработка математической модели СУ двигателя в форме Булевых выражений

Элементы СУ и их сигналы:

1 Командные элементы: SB1, SB2, SB3, SQ1, SQ2;

1.1 их сигналы: SB1, SB2, SB1.1, SB1.2, SQ1, SQ2.

2 Исполнительные элементы : КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ5, КМ6;

2.1 их сигналы: КМ1.1, КМ1.2, КМ1.3, КМ1.4, КМ1.5, КМ1.6, КМ2.1, КМ2.2, КМ2.3, КМ2.4, КМ2.5, КМ2.6, КМ3.1, КМ4.1, КМ5.1, КМ6.1, КМ6.2.

3 Промежуточные элементы: КТ1, КТ2, КТ3, КТ4;

3.1 их сигналы: КТ1, КТ2, КТ3, КТ4.

Составляем алгебраические выражения

-для исполнительных элементов:

f(КМ1) =

f(КМ2) =

f(КМ3) = (КМ1.5 + КМ2.5) · КТ1

f(КМ4) = (КМ1.5 + КМ2.5) · КТ1· КТ2

f(КМ4) = (КМ1.5 + КМ2.5) · КТ1· КТ2 · КТ3

f(КМ6) = ( SB1.2 + ()

f(КМ4) = КМ3 · КТ2

f(КМ5) = КМ4 · КТ3

-для промежуточных элементов:

f(КТ1) = КМ1.5 + КМ2.5

f(КТ2) = (КМ1.5 + КМ2.5) · КТ1

f(КТ3) = (КМ1.5 + КМ2.5) · КТ1· КТ2

f(КМ6) = ( SB1.2 + ()

f(КТ2) = КТ1

f(КТ3) = КТ2

f(КТ4) = КМ6

В результате преобразовываем полученные алгебраические выражения:

КМ3 = КТ1

КМ4 = КТ2

КМ5 = КТ3

КМ6 = КТ4

Для исполнительных элементов полное алгебраическое выражение примет вид:

F(КМ1) = (

F(КМ2) = (

F(КМ3) = КТ1 · КМ3

F(КМ4) = КТ2 · КМ4

F(КМ5) = КТ3 · КМ5

F(КМ6) = КТ4 · КМ6

Алгебраическое выражение для всей системы управления:

F(KM1 ч КМ6) = F(КМ1) + F(КМ2) + F(КМ3) + F(КМ4) + F(КМ5) + F(КМ6)

F(КМ1 - КМ6) =



6. Разработка математической модели ДПТ с НВ с управляющим воздействием - напряжение якоря и выходной координатной частотой вращения двигателя

6.1 Математическая модель ДПТ с НВ для расчета механической и электромеханической характеристик привода с силовыми резисторами

Форма математической модели - это система алгебраических выражений.

где - напряжение якоря двигателя (управляющее воздействие на объект управления), [B];

- частота вращения двигателя (выходная координата), [рад/сек];

М - электромагнитный момент двигателя (вращающий момент), [Н м];

двигателя

Е - ЭДС вращения двигателя.

Эта математическая модель позволяет составить статистические характеристики и электромеханических характеристик для заданных параметров электродвигателя и добавочных сопротивлений.



6.2 Математическая модель ДПТ с НВ для расчета динамических характеристик электропривода с силовыми резисторами

Формами модели - система дифференциальных и алгебраических уравнений.

- ЭДС индукции;

- индуктивность якорной обмотки, [Гн];

=

суммарный момент инерции двигателя и механизма, [кг мІ];

- момент инерции якоря двигателя;

- момент инерции механизма, приведенного к валу двигателя.

Обозначим:

электромагнитная постоянная времени двигателя;



электромагнитная постоянная времени якорной цепи;

электромагнитная постоянная времени электропривода;

- статическая жесткость механической характеристики двигателя или электропривода;

где р - оператор

- суммарное сопротивление.

Размещено на Allbest.ru

...