 |
Расчет статических характеристик
|
|
|
|
Содержание
Введение. 3
Задание курсового проектирования……………………………….….…………….4
1. Выбор звеньев сау...
2. Расчет статических ХАРАКТЕРИСТИК.. 6
3. Оптимизация системы.. 12
4 Статические характеристики системы.. 14
5. Динамические характеристики замкнутой системы.. 15
Заключение. 17
Список литературы ..... 18
Введение
Системы управления электроприводами обеспечивают требуемые характеристики электропривода. Они состоят из аналоговых или цифровых регуляторов, изменяющих с необходимой точностью по заданному закону основную координату электропривода и ограничивающих допустимые значения промежуточных координат; логических систем, служащих для управления режимами электропривода, сигнализации и защиты.
В зависимости от выполняемых функций основного регулятора электроприводы делятся на электроприводы:
- с регуляторами скорости двигателя;
- с регуляторами ЭДС или напряжения электродвигателя;
- с регуляторами положения исполнительного органа или вала электродвигателя;
- с регуляторами взаимного положения двух или нескольких исполнительных органов, приводимых отдельными электродвигателями;
- с регуляторами тока;
- с регуляторами мощности (как правило, для размоточно-намоточных механизмов).
В зависимости от использованной элементной базы системы управления выполняются аналоговыми, цифровыми и цифро-аналоговыми.
Для получения высокой точности отработки задания используются цифро-аналоговые системы. На базе цифровой техники в этом случае выполняется регулятор основной координаты, а также, возможно, нескольких промежуточных. Часто цифровые системы реализуются на основе микропроцессоров.
|
|
|
Техническое задание
| Вид САУ | Мощность двигателя, кВт | Вариант пуска | Режимы работы | Статическая ошибка, % |
| ТП-Д | 1,1 | БО | П, Т |
ТП – Д – система «тиристорный преобразователь-двигатель»
БО– блок ограничения
П – пуск в холостую, Т – торможение на останов
Выбор звеньев САУ
В качестве электродвигателя выберем машину серии 2П, поскольку эти машины обладают хорошими эксплуатационными характеристиками, более совершенной конструкцией и большим диапазоном регулирования, чем устаревшие машины серии П, которые больше не выпускаются и использование которых в разработках не рекомендуется [2, с. 369-371, 399]. Кроме того, среди этих машин имеются двигатели требуемой мощности, в отличие от еще более совершенной серии 4П.
Выберем двигатель 2ПО132МУХЛ4 [2, с. 388, табл. 10.12; с. 394, табл. 10.16].
Технические данные двигателя 2ПО132МУХЛ4
Номинальная мощность 
………………………………………………1,3 кВт
Напряжение 
…………………………………………………………….220 В
Номинальная частота вращения 
…………………………………800 об/мин
Максимальная частота вращения 
……………………………..2500 об/мин
КПД 
………………………………………………………………………..66,5 %
Сопротивления обмоток при 15 °C
якоря 
……………………………………..…….1,88 Ом
добавочных полюсов 
…………………………1,39 Ом
Число пар полюсов p …………………………………………………..………..2
Момент инерции 
……………………………………………….…0,038 
Номинальный ток 
………………………………………………………..8,88 А
Номинальный ток рассчитан на основании формулы 
[1].
Выберем по техническому заданию комплектный тиристорный электропривод типа КТЭУ-25/220-УХЛ4(О4) [4, с. 14, табл. 1.2].
Из [4, с.270, табл. 8.5] выберем сухой трансформатор типа ТС3П-10/0,7-УХЛ4.
Технические данные трансформатора ТС3П-10/0,7-УХЛ4
Мощность S …………………………………………………………………….7,3 кВА
Напряжение сетевой обмотки 
……………………………….…………….380 В
|
|
|
Напряжение вентильной обмотки 
……………………………………..…...205 В
Ток в вентильной обмотке 
…………………………………………………...20,5 А
Потери
холостого хода…………………………………………………..…130 Вт
короткого замыкания…………………………………………..….320 Вт
Напряжение короткого замыкания 
……………………………………..…4,7 %
Ток холостого хода 
………………………………………………………....16 %
Масса………………………………………………………………………….…100 кг
Максимальная ЭДС преобразователя: 
В
Средний ток, протекающий через вентиль: 
А
Силовая часть преобразователя строится по трехфазной мостовой полууправляемой схеме. Это удовлетворяет техническому заданию, поскольку такая схема обеспечивает пуск в холостую и торможение электродвигателя.
В соответствии с рекомендациями [4, с.61, табл. 2.14] для силовой части ЭП выберем тиристоры Т9-250 с естественной вентиляцией. Технические данные данного типа тиристоров приведены в [6, с. 143-146].
Электрические параметры тиристора Т9-250
| Максимально допустимый ток в открытом состоянии | Iтир = 250 А |
| Максимально допустимое напряжение в закрытом состоянии | Uтир = 9 В |
| Динамическое сопротивление в открытом состоянии | 1,2 мОм |
В качестве датчика скорости выберем тахогенератор постоянного тока ПТ-22/1 [3, с.114, табл. 3.25].
Технические данные тахогенератора типа ПТ-22/1
Номинальная частота вращения 
………………………………2400 об/мин
Номинальное выходное напряжение 
…………………………230 В
В качестве датчика тока якоря двигателя выберем шунт ШС-75-25-0,5 [Рекомендации профессора]:
Технические данные шунта ШС-75-20-0,5
Номинальный ток шунта 
………………………………………25 А
Номинальное напряжение шунта 
……………………………………..75мВ
Сопротивление шунта: 
Ом
Расчет статических характеристик
Угловая скорость вращения двигателя:
Осуществим приведение указанных в справочнике сопротивлений обмоток к рабочей температуре 75 °C:
Ом
(
- коэффициент, учитывающий изменение удельного сопротивления меди обмоток при нагреве).
Рассчитаем коэффициент КФ:
Передаточный коэффициент двигателя:
Найдем индуктивность якоря двигателя по формуле Уманского – Лиумвилля [1, с.9, ф.11]:
Активное сопротивление и индуктивность двух фаз трансформатора:
|
|
|
[1, с.9, ф.10]:
Ом
Гн
Ом
где m – фазность схемы выпрямления (для мостового преобразователя m=6), 
- ЭДС преобразователя, 
- номинальный выпрямленный ток, 
- частота питающей сети (50 Гц).
Коммутационное сопротивление преобразователя найдем по формуле:
Ом
Эквивалентное сопротивление цепи якоря (с учетом динамического сопротивления тиристоров, коммутационного сопротивления, активного сопротивления обмоток трансформатора и шунта):
Построим естественные электромеханическую и механические характеристики двигателя:
Для построения характеристики воспользуемся точкой идеального холостого хода (ИХХ) и точкой с номинальными параметрами:
ИХХ: 
Переход к механической характеристике прост и осуществляется через коэффициент КФ (из известного соотношения M=КФI).
Рисунок 1. Естественная электромеханическая и механическая характеристики двигателя
Также построим естественные характеристики системы ТП-Д:
Определим максимально возможный диапазон регулирования. Для этого построим естественную механическую характеристику и характеристику при ослабленном напряжении, проходящую через точку 
. Номинальный момент: 
Естественная характеристика двигателя: 
Напряжение при котором характеристика пересекает ось абсцисс в точке : 
Характеристика при ослабленном напряжении: 
Минимальная скорость на этой характеристике, соответствующая 
:
Рисунок 2. Механические характеристики системы ТП-Д
Достигаемый диапазон регулирования:
Рассчитаем предельный угол регулирования:
где 
,
.
Рассчитаем величину индуктивности якорной цепи, необходимую для обеспечения режима непрерывного тока:
,
где 
–граничный ток, разделяющий зону прерывистого и непрерывного тока
Определим индуктивность сглаживающего дросселя:
Выбираем сглаживающий дроссель ФРОС-65/0,5У3[4, с.300] (Фильтровой, Реактор, Однофазный, С естественным охлаждением при открытом исполнении):
Номинальный постоянный ток…………………….………………….…….250 А
|
|
|
Класс напряжения…………………………………………..…………….….0,5
Индуктивность…………………………………..………………..……….…1,5 мГн
Определим постоянную времени якорной цепи:
Электромеханическую постоянную времени найдем, приняв момент инерции механизма равным моменту инерции двигателя:
Тиристорный преобразователь опишем передаточной функцией (ПФ) вида 
. Постоянную времени 
примем равной 0,01с. Коэффициент передачи преобразователя определится:
На основании этого построим структурную схему разомкнутой системы ТП-Д.
Рисунок 3. Структурная схема разомкнутой системы ТП-Д
Рассчитаем коэффициенты обратной связи (ОС) по току и скорости. Канал ОС по току содержит измерительный шунт с коэффициентом 
и стандартную ячейку датчика тока ДТ-3АИ [4, с.215], имеющую коэффициент [1, с.34]:
.
Тогда общий коэффициент канала ОС по току составит:
В канале ОС по скорости использован тахогенератор, передаточный коэффициент которого равен:
ОС по скорости должна обеспечивать напряжение ОС 10 В при максимально возможной скорости двигателя(так как в схеме САУ регулирования вверх от основной не производится, то максимально возможной считаем скорость ИХХ (
):
Значит, после тахогенератора необходимо установить делитель напряжения с коэффициентом деления:
|
Тиристорный преобразователь опишем ПФ:
Оптимизация системы
|
|
|
