регистрация /  вход

Разработка системы управления электроприводом (стр. 1 из 2)

Введение

Электроприводы играют в настоящее время важную роль при решении задач автоматизации во всех отраслях народного хозяйства. Их технические параметры существенно влияют на качество и надёжность автоматизированных технологических процессов.

Развитие силовой электроники и микроэлектроники оказало плодотворное влияние на разработки в области электропривода и автоматики. Современный автоматизированный электропривод включает в себя системы управления и регулирования с высоким уровнем организации и одновременно сам является подсистемой в иерархической структуре автоматизации.

Возросшие требования к скорости и точности, выполняемых электроприводом движений, необходимость обеспечить взаимную связь одновременных движений нескольких рабочих органов машины или ряда агрегатов технологической цепи при оптимальных показателях и заданных ограничениях существенно усложнили функции управления электроприводом.


1. Определение структуры и параметров объекта управления

В состав объекта управления входят широтно-импульсные преобразователи и двигатель постоянного тока 4ПФ112L – 3,55кВт – 425 мин –1 с параметрами:

– номинальная мощность

кВт,

– номинальный ток якоря

А,

– КПД

,

– номинальная частота вращения

мин –1 ,

– напряжение в якорной цепи

В,

– напряжение в обмотке возбуждения

В,

– момент инерции на валу двигателя

кг×м2 ,

– номинальный момент

Н×м,

– номинальный ток возбуждения

А.

Двигатель типа 4ПФ предназначен для привода механизма главного движения станков с ЧПУ, гибких производственных систем и роботизированных производственных комплексов. Двигатель поставляется со встроенными тахогенераторами типа ТП80-20-0,2 и датчиками тепловой защиты – терморезистором типа СТ 14-1Б. Двигатель выдерживает нагрузку по току при номинальной частоте вращения

в течении
и
в течении
; при максимальной частоте вращения –
в течении
. [2]

Суммарный момент инерции, приведённый к валу двигателя:

кг×м2

Сопротивление якорной обмотки:

[4]

тогда
Ом

Постоянная двигателя

В×с

где

В×с/Вб

тогда

Вб

Номинальная угловая скорость вращения:

с –1

Максимальная скорость вращения:

с–1

Индуктивность рассеяния якорной цепи двигателя вычислим по приближённой формуле Уманского-Линвилля: [1]

Гн =
мГн [1]

Учитывая индуктивность трансформатора и сглаживающих дросселей, полная индуктивность

Гн

Электромагнитная постоянная времени:

с

Максимальный момент при максимальной скорости и номинальном потоке:

Н×м

Определим во сколько раз можно уменьшить поток, чтобы момент развиваемый двигателем не снизился меньше чем

Н×м

С учётом запаса зададимся максимальным снижением потока в 2 раза, тогда:

Н×м

Тогда максимально возможная скорость:

с–1

Принимаем

с-1

Найдём количество витков в обмотке возбуждения:

Сопротивление цепи возбуждения:

Ом

2. Расчёт параметров элементов структурной схемы

В качестве исходной структурной схемы выберем двухконтурную систему ЭП (рис.1).

Будем настраивать на технический оптимум контур тока и скорости

Контур тока.

Ом

следовательно, требуется ПИ-регулятор тока.

Контур скорости.

Контур тока возбуждения.

Ом

следовательно, требуется ПИ-регулятор тока возбуждения.





Рис.2. Характеристика задающего звена.

На вход звена, изображённого на рис. 2 приходит сигнал рассогласования (Uze-Eя).

При

, (Uze-Eя)>0 и на выходе нелинейного элемента идёт задание на номинальный ток возбуждения. При
, (Uze-Eя)<0 и Uztv уменьшается в зависимости от Eя. Так как ток возбуждения уменьшается, то и магнитный поток обмотки возбуждения уменьшается, а следовательно скорость увеличивается.

Выбор элементов контура тока якоря.

В качестве датчика тока якоря выбираем ДТХ–50. На вход этого датчика можно подавать

. При этом он выдаёт на выходе
.

Так как

и является максимальным значением, то при
мы имеем
.

Тогда

.

Изобразим ПИ–РТЯ.


Рис.9. Принципиальная схема ПИ–РТЯ.

В качестве ОУ выбираем прецизионный ОУ типа КР140УД17А [3].

Он имеет следующие параметры:

В начальное значение времени необходимо обнулить интеграторы. Для этого будим использовать аналоговый ключ типа КР590КН2, который содержит в себе два ключа. Пусть

, тогда

Используя [3] выбираем резисторы, конденсатор и стабилитрон, а также пользуясь стандартным рядом Е96.

Выбор элементов контура скорости.

Двигатель 4ПФ112L поставляется со встроенным тахогенератором типа ТП80-20-0.2.

Его параметры:

Крутизна выходной характеристики

.

Номинальная скорость вращения

.

Максимальная скорость вращения

.