Исходные данные для проектирования электропривода. Описание рабо- чей машины

 

Переходные процессы на шестой ступени  при движении с грузом описываются выражениями

 

Задаваясь t в пределах от 1,391с до 1,67с, находятся некоторые промежуточные значения. Расчёт сводится в таблицу 13.

          

Таблица 13 - Разгон на 6-ой ступени при движении с грузом

t, c	1,391	1,46	1,53	1,59	1,67
M, H∙м	130,5	115,9	103,2	93,5	82,3
ω, рад/с	72,66	77,2	81,2	84,2	87,5

 

Рисунок Р.9 - Нагрузочная диаграмма  в разомкнутой

            системе при движении с грузом

 

Переходные процессы на четвёртой  ступени при движении без груза  описываются выражениями

 

Задаваясь t в пределах от 0 до 0,878с, находятся некоторые промежуточные значения. Расчёт сводится в таблицу 15.

                         

Таблица 15 - Разгон на 4-ой ступени при движении без груза

t, c	0	0,22	0,44	0,66	0,878
M, H∙м	-130,5	-100	-77	-59,6	-46,6
ω, рад/с	0	-26,5	-46,5	-61,6	-72,66

 

Переходные процессы на шестой ступени  при движении без груза описываются выражениями

 

Задаваясь t в пределах от 0,878с до 1,031с, находятся некоторые промежуточные значения. Расчёт сводится в таблицу 17.

                       

Таблица 17 - Разгон на 6-ой ступени при движении без груза

t, c	0,878	0,91	0,95	0,99	1,031
M, H∙м	-130,5	-117,9	-103,1	-90,2	-78,2
ω, рад/с	-72,66	-76,9	-81,5	-85,5	-89

 

Переходные процессы на седьмой  ступени при движении без груза  описываются выражениями

Задаваясь t в пределах от 1,031с до 1,874с, находят некоторые промежуточные значения. Расчёт сводится в таблицу 18.

                          

Таблица 18 - Разгон на 7-ой ступени при движении без груза

t, c	1,031	1,189	1,389	1,589	1,874
M, H∙м	-130,5	-54,3	-20,8	-10,6	-6,14
ω, рад/с	-89	-103,2	-109,5	-111,4	-112,25

 

Рисунок Р.10 - Нагрузочная диаграмма в разомкнутой

              системе при движении без груза

9 Разработка замкнутой системы электропривода

 

Самым простым способом поддержания  скорости с высокой точностью  является введение отрицательной обратной связи по скорости.

Упрощённая структурная схема  для системы преобразователь  – двигатель с ООС по скорости представлена на рисунке 5.

 

Рисунок 5 - Функциональная схема замкнутой  системы

 

9.1  Выбор комплектного тиристорного электропривода

 

Для электропривода постоянного тока предусматривается реверсивный тиристорный преобразователь по трёхфазной нулевой схеме выпрямления с совместным управлением тиристорных групп.  Выбор преобразователя осуществляется на базе номинальных данных выбранного двигателя, по номинальному напряжению и току.

Выбирается тиристорный преобразователь: ЭТЗ Р12-11/220-63/1000 – У4.

Коэффициент передачи преобразователя

,

где U_{СИФУ макс} - максимальный сигнал управления на входе в СИФУ, соответствующий максимально выпрямленной ЭДС, U_{СИФУ макс} = 10 В;

       Е_{d макс} - максимальная выходная ЭДС преобразователя, Е_{d макс} = 220 В.

.

Особенностью системы ТП-Д является то, что управляющий сигнал изменяется линейно от задатчика интенсивности с заданным темпом.

Так как величина постоянной интегрирования: то напряжение на якоре находится по формуле:

.

 

 9.2 Расчёт параметров силовой цепи ТП-Д

 

Расчётное сопротивление якорной  цепи привода для 3-х фазной нулевой схемы определяется по формуле:

 ,

где  R_Я – сопротивление обмотки якоря двигателя, R_Я = 0,705 Ом;

       R_ТР – активное сопротивление трансформатора, приведённое к цепи выпрямленного тока, Ом;

       R_ТП – сопротивление, вносимое в цепь за счет перекрытия тока вентилей, Ом;

      R_др. – сопротивление уравнительного дросселя, R_др = 0,1 Ом.

Активное и индуктивное сопротивления  трансформатора приведённые к цепи выпрямленного тока определяются по формулам:

;

,

где - расчётная ЭДС вторичной обмотки силового трансформатора, В;

       - расчётный ток вторичной обмотки, А. 

Параметры силового трансформатора:

1) напряжение короткого замыкания: %;

2) активная составляющая: 3,1%;

3) реактивная составляющая: 9,5%.

Расчётная ЭДС вторичной обмотки  силового трансформатора, питающего  тиристорный преобразователь, определяется по формуле:

.

 где k_U –  коэффициент передачи по напряжению для 3-х фазной нулевой схемы, k_U  = 0,855;

       k_C – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий   возможное повышение напряжения на 10 %, k_C = 1,1;

       k_а – коэффициент запаса, учитывающий ограниченность угла открывания тиристоров инвертора, k_а = 1,05…1,1 = 1,05;

       k_r – коэффициент запаса по напряжению, учитывающий падение напряжения в обмотках силового трансформатора, k_r = 1,05;

       k_дин – коэффициент запаса по напряжению при формировании переходных процессов, k_дин = 1,1.

В.

Расчётный ток вторичной обмотки трансформатора

где S - номинальная мощность трансформатора, S = 11,0 кВА.

 Ом.

где m – число фаз выпрямления, m = 3.

Ом.

Суммарная индуктивность якорной цепи находится из уравнения:

,

где – индуктивность якорной обмотки, = 0,0197 Гн;

       L_др – индуктивность дросселя, Гн;

       L_ТР – индуктивность трансформатора, Гн.

 Гн.

,

где – максимальное значение ЭДС (для трехфазной нулевой схемы), В;

       – среднее значение уравнительного тока, А;

       k_ур  – коэффициент действующего значения уравнительного тока, k_ур  = 0,65.

В.

А.

 Гн.

 Гн.

 

9.3 Постоянные времени электропривода

 

Электромагнитная постоянная времени привода:

Электромеханическая постоянная времени привода при работе с грузом:

Электромеханическая постоянная времени привода при работе без груза:

При колебательном характере переходного процесса величина посянной интегрирования задатчика интенсивности определяется по формуле:  

,

где f_max - коэффициент зависит от соотношения а₂=Т_я/Т_м и                                      равен f_max=1,0...1,45 для Т _я /Т_м = 0,45...4,0.

Величина постоянной интегрирования задатчика интенсивности при работе с грузом определяется по формуле:

Величина постоянной интегрирования задатчика интенсивности при  работе без груза определяется по формуле:

 

9.4 Определение коэффициента  усиления контура регулирования скорости

 

Уравнение механической характеристики для электропривода постоянного  тока с ООС по скорости имеет вид:

,

где k_у – коэффициент усиления промежуточного усилителя;

      k_тп – коэффициент усиления по напряжению ТП;

     k_ос – коэффициент усиления датчика ООС по скорости;

U_зад – напряжение задания, Вольт.

Коэффициент усиления контура  регулирования скорости определяется по формуле:

.

С учетом этого уравнение  механической характеристики для замкнутой системы примет вид:

.

Введение ООС по скорости позволит увеличить жёсткость механической характеристики в (1+ k₀) раз по сравнению с жёсткостью в разомкнутой системе, также уменьшится отклонение от заданного значения скорости.

Для разомкнутой системы отклонение скорости

.

Для замкнутой системы 

.

Величина k_o определяется допустимым отклонением скорости в разомкнутой и замкнутой системах и равна

.

При заданном диапазоне регулирования в замкнутой системе, минимальная скорость определяется

По заданным величинам статизма d, w_ном, D_з определяется общий коэффициент усиления электропривода:

,

где D_з –  диапазон регулирования угловой скорости, D_з = 15;

      – требуемая точность поддержания скорости в замкнутой системе, ;

     - жёсткость механической характеристики в разомкнутой системе, Н∙м∙с;

      ω_max – максимальная скорость в электроприводе, ω_max = ω_с2 =112,5 рад/с.

.

Жесткость механической характеристики в замкнутой системе:

,

 

9.5 Напряжение задания на скорость

 

Из уравнения механической характеристики определяется напряжение задания

.

Коэффициент обратной связи по скорости определяется по формуле:

,

где U_ос – напряжение датчика обратной связи, принимается: U_ос = 8В.

 В∙с.

Коэффициент усиления контура скорости определяется по формуле:

.

При движении с грузом:

В.

При движении без груза:

В.

Скорость холостого хода при движении с грузом:

.

 рад/с.

Скорость холостого хода при движении без груза:

.

 рад/с.