Проектирование позиционирующего электропривода станка с ЧПУ

 -

Упрощенный  расчет тиристорного преобразователя (ТП)

 

     ТП для комплектных электроприводов построены на основе тиристорных реверсивных преобразователей с раздельным управлением, причем построенных как по нулевой схеме, так и по мостовой. В рамках данного курсового проекта примем мостовую схему построения ТП. При этом  вследствие раздельного управления будет иметь место большая зона прерывистых токов и возникающая из-за них нелинейность характеристики управления. Данные обстоятельства значительно снижают коэффициент передачи ТП, приводят к отсутствию влияния постоянной времени якорной цепи двигателя и увеличению механической постоянной времени электропривода.  

1) Определим напряжение на вторичной обмотке трансформатора по формуле:

,

 где - это отношение эффективного значения фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора к наибольшему значению средней выпрямленной ЭДС; 

- коэффициент, учитывающий падение  напряжения на вентилях и обмотках  трансформатора, вследствие перекрытия анодов в процессе коммутации;

- коэффициент запаса, учитывающий  возможное снижение напряжения  сети;

- коэффициент, учитывающий неполное  открытие вентилей при максимальном  управляющем сигнале.

2) Определим ток вторичной обмотки трансформатора по формуле:

где - схемный коэффициент вторичной обмотки; 

- коэффициент непрямоугольности, учитывающий отклонение формы кривой тока от прямоугольной.

3) Определим ток первичной  обмотки трансформатора по формуле:

где  - схемный коэффициент первичной обмотки; 

- коэффициент трансформации.

4) Определим теоретическое значение типовой мощности трансформатора для идеального выпрямителя по формуле:

где - схемный коэффициент типовой мощности трансформатора;

5) Определим расчетную  мощность трансформатора:

,

По полученному результату выберем трансформатор по табл.2 [2]. Так как отсутствует трансформатор с расчетной мощностью, то принимаем рассчитанные значения мощности и линейного напряжения вторичной обмотки, а значения напряжения короткого замыкания и активных потерь при КЗ примем из таблицы для трансформатора ближайшей мощности: ;

6) Определим среднее  значение тока тиристора по формуле:

- коэффициент, зависящий от  схемы преобразователя.

7) Определим максимальное обратное напряжение:

- коэффициент, зависящий от схемы преобразователя.

8) Определим параметры  ТП необходимые для дальнейшего  расчета комплектного электропривода:

- пульсность схемы преобразователя;

, ;

 В - максимальное значение  пилообразного напряжения СИФУ;

  - амплитуда линейной ЭДС;

  - коэффициент передачи ТП;

9) Определим параметры согласующего  трансформатора:

Активное сопротивление вторичной обмотки:

Индуктивное сопротивление вторичной обмотки:

 

 

 

 

 

Параметры силовой  цепи

 

1) Определим эквивалентное  активное сопротивление цепи  якоря, с учетом температурного  коэффициента сопротивления, при  изменении температуры от  ⁰С, до  ⁰С:

,

,

Тогда определим конструктивную постоянную двигателя: 

,

2) Определим эквивалентное  индуктивное сопротивление цепи якоря, с учетом того, что при использовании высокомоментных двигателей постоянного тока рекомендуется устанавливать сглаживающий дроссель индуктивностью Гн:

,

3) Определим электромагнитную  постоянную двигателя:

,

Параметры механической части привода

 

1) Определим постоянную  времени механической части привола:

,

2) Определим относительную  постоянную времени:

,

3) Определим коэффициент  передачи механической части  в относительных единицах:

,

4) Определим коэффициент передачи датчика положения в относительных единицах:

,

5) Выбираем следующие параметры настройки комплектного позиционного привода табл.7 [1]:

; ; ; ; ; 1/с.

 

 

 

Параметры регуляторов и обратных связей

 

1) Определим коэффициент  передачи ОС по току, при максимальном  напряжении на датчике тока  В и с учетом того что в пусковых режимах ток может превышать номинальное значение в 3 раза:

 

2) Определим коэффициент передачи ОС по скорости:

,

3) Определим коэффициент передачи регулятора скорости(РС):

 

4) Определим постоянную времени РС:

,

5) Определим постоянные времени оптимизирующего фильтра:

,

,

6) Определим коэффициент передачи регулятора положения(РП):

При этом необходимо выбрать  масштаб времени: ,

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Математическое  моделирование рассчитанной системы регулирования в относительных единицах

 

Структурная схема автоматизированного  следящего электропривода станка с ЧПУ, построенного на базе комплектного электропривода БТУ с П- регулятором положения, имеет вид показанный на листе графической части проекта, где   - ПФ оптимизирующего фильтра, необходимого для получения качественного переходного процесса по управляющему и возмущающему воздействиям, при:

  - ПФ регулятора скорости, представляет собой ПИ-регулятор, при:

- коэффициент передачи тиристорного  преобразователя;

  - ПФ электродвигателя, при

 и    - ПФ механической части привода, при:

k_M= 0,34,

- коэффициент передачи ОС по току;

- коэффициент передачи ОС по скорости;

- коэффициент передачи ОС по положению.

Моделирование было произведено  с помощью пакета программ MatLab.

Список использованной литературы

 

1. Динамический расчет комплектных электроприводов постоянного тока для металлорежущих станков с ЧПУ и промышленных роботов – Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов., Чубукин А.В., 1997 г.
2. Расчет силовых тиристорных преобразователей для электроприводов постоянного тока – Методические указания к курсовому проекту., Чубукин А.В., 2001 г.