"Электропривод БЗМ"

Далее произведен выбор необходимых цифровых датчиков, выбранные датчики и их характеристики представлены ниже:

Характеристики датчиков основных координат представлены ниже в таблице 3.

Таблица 3 - Характеристики датчиков основных координат

Характеристика	Значение
1. Датчик положения	ENP-111-360-1
Максимальная частота отклика, кГц	20
Напряжение питания, В	10-15
Разрешение, делений	360
Максимальное количество оборотов, об/мин	3600
2. Датчик тока	HAS600-S/SP1:
Диапазон измеряемого тока, А	±600
Точность, %	± 1
Рабочая частота, кГц	0...25
Напряжение питания, В	± 10...15
Рабочая температура, °С	-50...+70
3. Датчик напряжения	LV25-P/ SP5:
Напряжение входное номинальное, В	0-1500
Точность, %	1

 

Продолжение таблицы 3

Характеристика	Значение
Время задержки, мс	40
Рабочая частота, кГц	0…25
Напряжение питания, В	10…15
Рабочая температура, °С	-40…+85
4. Датчик тока возбуждения	LAS50-TP:
Диапазон измеряемого тока, А	±50
Точность, %	± 1
Рабочая частота,  кГц	0...100
Напряжение питания, В	± 10...15
Рабочая температура, °С	-40...+85

 

ТП подключен к сети 380 В через  реакторы типа, параметры которых представлены ниже в таблице 4.

Таблица 4 - Характеристики датчиков основных координат

Характеристика	Значение
Сглаживающие реакторы	ФРОС -65/05у3
Номинальный ток	20 А
Индуктивность	Гн
Сопротивление	Ом

 

Произведем выбор тормозного устройства.

Максимальный момент удержания (рисунок 2, участок 9) .

Определим коэффициент запаса [6, c. 85, таблица.5.1] тормоза .

Определим тормозной момент [6, c. 107] тормоза:

  .      (19)

В существующей системе ЭП БМЗ имеется  тормоз ТКП 400.

Технические характеристики данного  тормоза представлены ниже в таблице 5:

Таблица 5 - Характеристики датчиков основных координат

Характеристика	Значение
Номинальный тормозной момент	125
Добавочное сопротивление тормоза	20 Ом
Время включения тормоза	0,5 с
Время отпадания тормоза	0,6 с

 

Тормозной момент тормоза ТКП 400 больше расчетного, следовательно, тормоз удовлетворяет  условия технологического процесса.

2.5 Проектирование установки преобразователя в соответствии с требованиями электромагнитной совместимости (ЭМС)

Правила ЭМС созданы для «электромагнитной  совместимости» и описывают способность  прибора полноценно работать в электромагнитной окружающей среде, при этом, не создавая помех для других приборов, работающих в этой же среде. Различные приборы не должны оказывать взаимных помех.

ЭМС зависит от двух свойств рассматриваемых  приборов: излучение помех и помехоустойчивость. Электрический прибор может излучать помехи (передатчик) и/или воспринимать помехи (приемник).

Электромагнитная совместимость  выполняется, когда имеющийся источник помех не оказывает влияния на функционирование прибора, находящегося в зоне воздействия этих помех.

Прибор может быть одновременно и источником и приемником помех. Так, например, силовая часть преобразователя тока выступает в роли источника помех, а блок управления — в роли приемника. Так как управление БЗМ осуществляется с помощью цифрового преобразователя фильтр для снижения излучения помех необходим.

Для обеспечения электромагнитной совместимости при проектировании привода необходимо выполнить следующие  требования:

Все металлические части электрошкафа необходимо выполнить плоскими и  хорошо прилегающими друг к другу для обеспечения проводимости (не допускается контакта с лаком!). В противном случае использовать контактные шайбы или шайбы, процарапывающие лакокрасочное покрытие. Дверцы шкафа связываются по возможности короткими проводниками (вверху, в середине, внизу) с массой шкафа.

Пускатели, реле, магнитные вентили  и пр. в шкафу (или альтернативно  в соседнем шкафу) необходимо обвязать гасящими элементами, например, RC-цепочками, варисторами, диодами. Обвязка должна производится непосредственно на катушке того или иного реле (пускателя и т.д.)

Сигнальные кабели (цифровые кабели - кабели для связи импульсных датчиков, последовательных интерфейсов или  аналоговые кабели - задание ± 10 V) прокладывать в шкафу только на одном уровне.

Неэкранированные  кабели одинаковых токовых цепей (подводящие и отводящие кабели) должны быть по возможности свиты или поверхность между этими кабелями должна быть по возможности малой, чтобы исключить возникновение «рамочной» антенны.

Резервные жилы на обоих концах кабеля необходимо связать с массой шкафа или другие металлические токопроводящие части, которые могут быть связаны с защитным проводником, например, корпус двигателя, заземляющие элементы фундамента. Благодаря этому достигается дополнительное экранирование.

Экран цифровых сигнальных кабелей присоединяется к заземлению с обеих сторон кабеля (у источника и у цели) с большой площадью контакта и хорошей проводимостью. При плохом выравнивании потенциалов между подводами экранов необходимо для понижения тока экрана проложить дополнительный выравнивающий провод с минимальным сечением 10 мм. Предпочтительно экран должен быть многократно связан с корпусом шкафа (заземлением). За пределами шкафа экран также должен быть наложен многократно.

Экран аналоговых сигнальных кабелей может  быть присоединен при хорошем выравнивании потенциалов также с двух сторон к земле (большой площадью контакта и при хорошей проводимости). Хорошего выравнивания потенциалов можно достичь, когда все металлические части хорошо связаны между собой и раздельные электрические компоненты питаются от одного блока питания. Необходимо разместить фильтр радиопомех вблизи предполагаемого источника помех. Фильтр плоско крепится к корпусу шкафа, монтажному листу и т.д. Входные и выходные кабели должны быть пространственно разделены.

Кабели  двигателя можно проложить при  применении SIMOREG неэкранированными. Сетевой кабель должен быть проложен от кабелей двигателя (возбуждение, якорь) на расстоянии не менее 20 см. В противном случае использовать разделяющий металлический лист.

Пример  возможного подключения преобразователя SIMOREG и основных компонентов преобразователя представлен на рисунке 5.

Рисунок 5 - Пример конструкции шкафа с одним преобразователем SIMOREG

 

3 ОПТИМИЗАЦИЯ КОНТУРОВ  САУ

3.1 Расчет динамических параметров САУ

Коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке:

.       (20)

Коммутационное сопротивление  преобразователя:

  ,       (21)

где ,    (22)

- реактивное сопротивление реактора;

- фазность мостового выпрямителя.

Сопротивление якоря и ДП при 75⁰ С рассчитаем по формуле:

,  (23)

где коэффициент, учитывающий изменение сопротивления обмоток при нагреве на .

Сопротивление якорной цепи:

  .   (24)

Индуктивность якоря определим  из формулы:

  .  (25)

Индуктивность якорной цепи:

  .    (26)

Электромагнитная  постоянная двигателя определится:

  .       (27)

Произведение  конструктивного коэффициента на магнитный  поток определится по формуле:

  .    (28)

Электромеханическая постоянная двигателя определяется по формуле:

.       (29)

Рассчитаем  коэффициенты обратных связей:

;       (30)

.       (31)

Для расчета  контура скорости необходимо применить  тахометрический мост:

Рисунок 6 - Схема замещения тахометрического моста

 

Согласно алгоритму, приведенному в [10, с 191] рассчитаем параметры датчика скорости.

Зададим значением емкостей конденсаторов:

С1 = 1,05 мкФ, С2 = 1,05 мкФ типа КСО - 11 рассчитанные на 500 В;

 

Произведем  расчет сопротивлений:

.       (32)

Принимаем резистор типа С5-16М-25.

; (33)

.     (34)

Принимаем R1=1кОм типа С5-16М-25.

ЭДС двигателя:

 В.      (35)

Ток через шунт:

 А.     (36)

Выберем шунт типа 400ШСМ на ток 0,4 А.

Выходное напряжение датчика скорости 10 В.

Напряжение шунта 4 В, найдем коэффициент обратной связи:

;        (37)

.     (38)

Тиристорный преобразователь опишем передаточной функцией:

,      (39)

где постоянная времени 0.01 с.

Коэффициент передачи преобразователя определим по формуле:

.        (40)

3.2 Разработка структурной схемы

Структурная схема системы, предназначенная  для определения структуры и  параметров регуляторов и для  расчета переходных процессов, приведена на рисунке - 7.

Рисунок 7 - Структурная схема электропривода

3.3 Расчет параметров регуляторов

Произведем настройку контура  тока якоря на модульный оптимум.

Согласно настройке по модульному оптимуму передаточная функция ИП - регулятора тока определяется по формуле:

.   (41)

ИП – регулятор скорости, которой делает систему астатической по нагрузке.

Передаточная функция регулятора:

;        (42)

;    (43)

.         (44)

 

 

Тогда передаточная функция регулятора скорости:

.    (45)

В качестве регулятора положения используем П - регулятор и настройку на модульный  оптимум:

;        (46)

.    (47)

Тогда передаточная функция регулятора положения примет вид:

.         (48)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РАЗРАБОТАКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ  САУ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Система питается от трехфазного напряжения 380 В, 50 Гц. На входе системы находится трехфазный автоматический выключатель с тепловым расцепителем QF.

Далее находится токоограничивающий реактор LF типа ФРОС-65/05у3 защищающий от бросков тока. Параллельность работы выпрямителей обеспечивается реакторами L1, L2.

Два моста преобразовательного агрегата («вперед» и «назад») соединены параллельно. Все тиристоры имеют защитную R-C цепочку.

Измерительные шунты RS1-RS4 (75ШСМ 4000А 75мВ), соединенные с датчиками тока ДТ1-ДТ4, подающими сигналы в блок управления SIMOREG, включены в каждый мост выпрямителя для упрощения схемы измерения токов. Якорная цепь защищена однополюсным выключателем QF типа ВАТ-42.

Принципиальная схема силовой части электропривода представлена на рисунке 8.

Структура блока управления комплектного электропривода изображена на рисунке 9. Внешние сигналы поступают в блок управления через модули ввода/вывода дискретных и аналоговых сигналов. Сигналы со всех датчиков поступают в систему управления, где они обрабатываются и выдаются управляющие сигналы.

Для защиты от перенапряжений в обмотке возбуждения создана защитная цепочка, состоящая из разрядного резистора R_P и диода VD.

 

Рисунок 8 - Принципиальная схема силовой части электропривода

 

Контроллер обрабатывает информацию от внешних источников и выполняет  функцию управления.

Пульт управления состоит из блоков индикации (дисплей), светодиодов, кнопок для ввода управляющих команд.

Через последовательный интерфейс  к электроприводу может быть подключен  ПК, значительно расширяющий возможности  управления работой электропривода.

В цифровом электроприводе Simoreg DC Masters сигналы с датчиков обрабатываются и подаются в базовую плату управления CUD1 – C98043-A7001 Simoreg DC Masters (Control Unit / Direct Current).