Электропривод сталкивателя блюммов

Электропривод сталкивателя блюммов

СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

1. Задание и исходные данные

2. Выбор типа электропривода

3. Выбор и проверка электродвигателя

3.1. Расчет мощности двигателя

3.2. Предварительный выбор двигателя и расчет его параметров

3.3. Расчет передаточного числа редуктора

3.4. Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя

3.5. Проверка двигателя по нагреву

4. Выбор основных узлов силовой части электропривода

4.1. Выбор тиристорного преобразователя

4.2. Выбор силового трансформатора (токоограничивающего реактора).

4.3. Выбор сглаживающего реактора

4.4. Разработка принципиальной электрической схемы силовой части электропривода

5. Расчет параметров математической модели силовой части электропривода

5.1. Расчет параметров силовой части электропривода в абсолютных единицах

5.2. Выбор базисных величин системы относительных единиц

5.3. Расчет параметров силовой части электропривода в относительных единицах

5.4. Расчет коэффициентов передачи датчиков

6. Разработка системы управления электроприводом

6.1. Выбор типа системы управления электроприводом

6.2. Расчет регулирующей части контура тока якоря

6.3. Расчет регулирующей части контура скорости

6.4. Расчет задатчика интенсивности 

1. Задание и исходные данные

Для заданного механизма в курсовом проекте требуется выполнить:

-выбор типа электропривода;

-выбор электродвигателя и его проверку по нагреву;

-расчет передаточного числа редуктора;

-выбор тиристорного преобразователя, силового трансформатора (токоограничивающего реактора), сглаживающего реактора (при необходимости);

-расчет элементов системы автоматического управления электроприводом Расчет параметров математической модели силовой части электропривода - регулятора тока, звеньев цепи компенсации ЭДС, регулятора скорости, задатчика интенсивности.

Темой моего курсового проекта является:

Параметр	Обозначение	Величина
Масса заготовки, т.	mм	1,2
Масса штанги, т.	Mш	1,0
Путь толкания, м.	Lт	4,5
Путь, подхода штанг к заготовке, м.	Lп	1,2
Рабочая скорость прямого хода, м/c	Vпр	0,5
Радиус ведущей шестерни, м.	Rш	0,26
Момент инерции ведущей шестерни, кг.м	Јm	7,6
Продолжительность включения,%	ПВ	42
Отношение обратной скорости к рабочей скорости	Коб	2
Отношение пониженной скорости к рабочей скорости	Кпон	0,5
Коэффициент трения штанги о ролики	μρ	0,06
Коэффициент трения заготовки о рольганг	μм	0,5
КПД механических передач при рабочей нагрузке	ηпN	0,95
КПД механических передач при работе на холостом ходу	ηпхх	0,5

2. Выбор типа электропривода

Выбираем электропривод постоянного тока с тиристорным преобразователем электрической энергии

3.Выбор и проверка электродвигателя

Для выбора двигателя необходимо рассчитать его требуемую номинальную мощность, исходя из нагрузочной диаграммы механизма (т.е. временной диаграммы моментов или сил статического сопротивления механизма на его рабочем органе). По рассчитанной мощности затем выполняется предварительный выбор двигателя (или двух двигателей при проектировании двухдвигательного привода). Рассмотрим расчет мощности двигателя для сталкивателя блюмов, предложенного в курсовом проекте.

3.1. Расчет мощности двигателя

Построим нагрузочную диаграмму сталкивателя блюмов (график статических усилий перемещения штанг). Расчет времени участков цикла на этапе предварительного выбора двигателя выполняем приблизительно, т.к. пока нельзя определить время разгона и замедления (суммарный момент инерции привода до выбора двигателя неизвестен).

Пониженная скорость штанг:

Скорость обратного хода штанг:

Усилие перемещения штанг на холостом ходу:

 ,

где g-ускорение свободного падения (g=9,81м/с²).

Усилие при толкании заготовки:

Время толкания (приблизительно):

Время подхода штанг к заготовке (приблизительно):

Время возврата штанг (приблизительно)

Время работы в цикле(приблизительно):

Время паузы (приблизительно):

Эквивалентное статическое усилие за время работы в цикле:

При расчете требуемой номинальной мощности двигателя предполагаем, что будет выбран двигатель, номинальные данные которого определены для повторно кратковременного режима работы со стандартного значения продолжительности включения ПВ_N=40%.номинальной скорости должна соответствовать скорость обратного хода штанг, которая является максимальной скоростью в заданном рабочем цикле. Такое соответствие объясняется тем, что принято однозонное регулирование скорости, осуществляемое вниз от номинальной скорости двигателя.

Расчетная номинальная мощность двигателя:

,

где К_з- коэффициент запаса (примем К_з =1,2)

3.2.Предварительный выбор двигателя и расчет его параметров

Выбираем двигатель серии Д. Для сталкивателя блюмов, выбираем 2 двигателя с естественным охлаждением, номинальные данные которого определены для повторно кратковременного режима с П.В.=40%. Выбираем двигатель Д21.

Данные выбранного двигателя

Параметр	Обозначение	Значение
Мощность номинальная, кВТ. Номинальное напряжение якоря, В. Номинальный ток якоря, А. Номинальная частота вращения, об/мин. Максимально допустимый момент, Нм, Сопротивление обмотки якоря (Т=20оС), Ом. Сопротивление обмотки добавочных полюсов (Т=20оС), Ом. Момент инерции якоря двигателя, кг*м2. Число пар полюсов Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря Изоляция класса	PN UяN IяN nN Mmax Rяо Rд.п Jд pn k1(доп) Н	3,6 220 21 1080 90 0,66 0,28 0,125 2 0,15

Определим эквивалентные данные:

Мощность номинальная:

P_N=2 P_N

P_N=2*3,6=7,2 кВт

Момент инерции:

J_д=2 J_д

J_д=2*0,125=0,25 кг*м².

Номинальная частота вращения:

n_N= n_N=1080

Максимально допустимый момент:

M_max=2 M_max

M_max=2*90=180 Нм

Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря

k_1(доп)= k_1(доп)=0,15

Обмотки двигателей соединим параллельно тогда:

Номинальное напряжение якоря :

U_яN= U_яN=220В

Номинальный ток якоря:

I_яN=2 I_яN

I_яN=2*21=42А

Сопротивление обмотки якоря:

R_яо=0,5*0,66=0,33Ом

Сопротивление обмотки добавочных полюсов

R_д.п=0,5* R_д.п

R_д.п=0,5*0,28=0,14Ом

Составим таблицу полученных эквивалентных параметров

Параметр	Обозначение	Значение
Мощность номинальная, кВТ. Номинальное напряжение якоря, В. Номинальный ток якоря, А. Номинальная частота вращения, об/мин. Максимально допустимый момент, Нм, Сопротивление обмотки якоря (Т=20оС), Ом. Сопротивление обмотки добавочных полюсов (Т=20оС), Ом. Момент инерции якоря двигателя, кг*м2. Число пар полюсов Максимально допустимый коэффициент пульсаций тока якоря Изоляция класса	PN UяN IяN nN Mmax Rяо Rд.п Jд pn k1(доп) Н	7,2 220 42 1080 180 0,33 0,14 0,25 2 0,15

Для дальнейшего расчета определим:

Сопротивление цепи якоря двигателя, приведенное к рабочей температуре:

R_я=k_Т(R_яо+R_ДП),

Где k_Т –коэффициент увеличения сопротивления при нагреве до рабочей температуры (k_T=1,38 для класса Н при перерасчете от 20^оС).

 R_я=1,38(0,33+0,14)=0,65Ом.

Номинальная Э.Д.С. якоря:

Е_яN=U_яN-I_яNR_я.

Е_яN=220-42*0,65=192,7 В

Номинальная угловая скорость:

Ω_N=n_Nπ/30

Ω_N=1080*3,14/30=113,04 рад/с.

Конструктивная постоянная двигателя, умноженная на номинальный магнитный поток:

сФ_N=E_zN/ Ω_N

 

сФ_N=192,7 /113,04 =1,7

Номинальный момент двигателя:

М_N= сФ_N*I_яN

 

М_N=1,7*42=71,4 Н*М

Момент холостого хода двигателя:

ΔМ= М_N-P_N/ Ω_N

 

ΔМ=71,4 -7,2*1000/113,04 =7,7 Н*М

Индуктивность цепи якоря двигателя:

,

где С=0,6 (не компенсированный двигатель серии Д)

3.3.Расчет передаточного числа редуктора

Расчет производим так, чтобы максимальной скорости соответствовала номинальная скорость двигателя.

3.4 Расчет и построение нагрузочной диаграммы двигателя

Для проверки предварительно выбранного двигателя по нагреву выполним построение упрощенной нагрузочной диаграммы двигателя (т.е. временной диаграммы момента двигателя без учета электромагнитных переходных процессов). Для ее построения произведем приведение моментов статического сопротивления и рабочих скоростей к валу двигателя, определим суммарный момент инерции привода и зададимся динамическим моментом при разгоне и замедлении привода.

Момент статического сопротивления при толкании, приведенный к валу двигателя:

Момент статического сопротивления при перемещении штанг на холостом ходу, приведенный к валу двигателя:

Пониженная скорость, приведенная к валу двигателя:

Скорость прямого хода, приведенная к валу двигателя:

Скорость обратного хода, приведенная к валу двигателя:

Суммарный момент инерции механической части привода:

,

где δ-коэффициент, учитывающий моменты инерции полумуфт, ведущей шестерни и редуктора (принимаем δ=1,2)

Модуль динамического момента двигателя по условию максимального использования двигателя по перегрузочной способности:

где к- коэффициент, учитывающий увеличение максимального момента на уточненной нагрузочной диаграмме, к=0,95

Ускорение вала двигателя в переходных режимах:

Ускорение штанг в переходных режимах:

Разбиваем нагрузочную диаграмму на 9 интервалов. Выполним расчет нагрузочной диаграммы.

Интервал 1. Разгон до пониженной скорости.

Продолжительность интервала 1:

Путь пройденный на интервале 1

Момент двигателя на интервале 1:

Интервал 4. Разгон от пониженной скорости до скорости прямого хода.

Продолжительность интервала 4.

Путь пройденный на интервале 4:

Момент двигателя на интервале 4:

Интервал 6. Замедление от скорости прямого хода до остановки.

Продолжительность интервала 6:

Путь пройденный столом на интервале 6:

Момент двигателя на интервале 6:

Интервал 7. Разгон до скорости обратного хода.

Продолжительность интервала 7:

Путь, пройденный столом на интервале 7:

Момент двигателя на интервале 7:

Интервал 9. Замедление от скорости обратного хода до остановки.

Продолжительность интервала 9:

Путь, пройденный столом на интервале 9:

Момент двигателя на интервале 9:

Интервал 2. Подход штанг к заготовке с пониженной скоростью.

Путь, пройденный на интервале 2:

Продолжительность интервала 2.

Момент двигателя на интервале 2:

Интервал 3. Толкание на пониженной скорости.

Путь, пройденный на интервале 3 (принимаем):

Продолжительность интервала 3:

Момент двигателя на интервале 3:

Интервал 5. Толкание на скорости прямого хода.

Путь, пройденный на интервале 5:

Продолжительность интервала 5

Момент на интервале 5:

Интервал 8. Возврат штанг со скоростью обратного хода.

Путь, пройденный на интервале 8:

Продолжительность интервала 8:

Момент двигателя на интервале 8:

3.5 Проверка двигателя по нагреву

Для поверки двигателя по нагреву используем метод эквивалентного момента. Используя нагрузочную диаграмму двигателя, определим эквивалентный по нагреву момент за время работы в цикле.

Приведем эквивалентный момент к номинальной ПВ.

условие выполняется, значит двигатель на перегреется

4. Выбор основных узлов силовой части электропривода

4.1 Выбор тиристорного преобразователя

Для обеспечения реверса двигателя и рекуперации энергии в тормозных  режимах выбираем двухкомплектный реверсивный преобразователь для питания цепи якоря. Принимаем встречно параллельную схему соединения комплектов и раздельное управление комплектами. Выбираем трехфазную мостовую схему тиристорного преобразователя. Выбираем стандартный преобразователь, входящий в состав комплектного тиристорного электропривода КТЭУ.

Параметры выбранного преобразователя:

 Выберем способ связи тиристорного преобразователя с сетью. Питание силовых цепей в электроприводах КТЭУ с номинальными токами до 1000 А осуществляется от трехфазной сети переменного тока с линейным напряжением U=380В через понижающий трансформатор или токоограничивающий реактор. В нашем случае, способ связи преобразователя с сетью- понижающий трансформатор. Питание цепи возбуждения в электроприводе КТЭУ выполняется от однофазной сети переменного тока с напряжением 380В через мостовой выпрямитель.

 Выбираем КТЭУ– 50/220 –23280– УХЛ4

 КТЭУ – Комплектный тиристорный электропривод унифицированный;

    50/220 – Номинальный ток и напряжение якоря;

    2 – Двухдвигательный с параллельным соединением якорей;

    3 – Реверсивный с изменением полярности напряжения на якоре;

    2 – Исполнение с трансформатором;

    8 – Специальная система регулирования;

    0 – Без аппаратуры;

4.2 Выбор силового трансформатора

Выбираем трансформатор типа ТСП- трехфазный двухобмоточный сухой с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения

Определим вторичный номинальный ток трансформатора:

 

 

 

 

Выпишем данные выбранного трансформатора

Тип трансформатора: ТСП-16/0,7-УХЛ4

Схема соединения первичной и вторичной обмотки:Y/Δ

Номинальная мощность S(кВт)=14,6кВт

Номинальное линейное напряжение первичной обмотки U=380В

Номинальное линейное напряжение вторичной обмотки U=205В

Номинальный линейный ток вторичных обмоток I=41А

Мощность потерь короткого замыкания Р=550Вт

Относительное напряжение короткого замыкания u=5,2%

Рассчитаем параметры трансформатора.

Коэффициент трансформации:

Номинальный линейный ток первичных обмоток

Активное сопротивление обмоток одной фазы трансформатора:

Активная составляющая напряжения короткого замыкания:

Реактивная составляющая напряжения короткого замыкания:

Индуктивное сопротивление обмоток фазы трансформатора:

Индуктивность обмоток одной фазы трансформатора:

,

где Ώ-угловая частота сети (при частоте 50Гц  Ώ=314рад/с)

4.3. Выбор сглаживающего реактора

Сглаживающий реактор включается в цепь выпрямленного тока преобразователя с целью уменьшения переменной составляющей тока (пульсаций). Пульсации должны быть ограничены на уровне допустимых для выбранного двигателя.

ЭДС преобразователя при угле управления α=0:

,

где К=1,35 трехфазная мостовая схема

Минимальная эквивалентная индуктивность главной цепи по условию ограничения пульсаций выпрямленного тока:

,

где коэффициент пульсаций Кu=0,13- трехфазная мостовая схема

пульсность преобразователя p=6- трехфазная мостовая схема

Расчетная индуктивность сглаживающего реактора:

,

значит сглаживающий реактор не требуется

4.4 Разработка принципиальной электрической схемы силовой части электропривода

5. Расчет параметров математической модели силовой части электропривода

5.1 Расчет параметров силовой части электропривода в абсолютных единицах

 

Рисунок 5.1 Схема замещения главной цепи

                                                      R_γ= ,  

где R_γ — фиктивное сопротивление преобразователя, обусловленное коммутацией тиристоров, Ом                                  

R_γ =  = 0,096 Ом

                                                R_э = R_я + R_с + R_γ + 2R_т ,

где R_э — эквивалентное сопротивление главной цепи, Ом

R_э = 0,65 + 0 + 0,096 +2 ^. 0,11 = 0,966 Ом

                                                    L_э = L_я + L_с + 2L_т ,

где L_э — эквивалентная индуктивность главной цепи, Гн

L_э = 0,014 + 0 + 2 ^. 0,00032 = 0,015 Гн

Т_э = ,

где Т_э — электромагнитная постоянная времени главной цепи, cек

Т_э =  = 0,016 сек

 

Рисунок 5.1.2 Эквивалентная схема замещения главной цепи

                                                           Т_я =  , 

где Т_я — электромагнитная постоянная времени цепи якоря, сек

Т_я =  = 0,022 cек

                                                         К_п =  ,

где К_п — коэффициент передачи преобразователя;

U_y(max) – напряжение на входе системы импульсно-фазного управления тиристорного преобразователя (напряжение управления), при котором угол управления равен нулю и ЭДС преобразователя в режиме непрерывного тока максимальна, U_y(max) = 10 В

К_п =  = 27,68

5.2 Выбор базисных величин системы относительных единиц

Принимаем следующие основные базисные величины силовой части электропривода:

Базисное напряжение: U_б = Е_яN = 192,7В

Базисный ток: I_б = I_яN = 42 А

Базисная скорость: Ω_б = Ω_N = 113,04 рад/с

Базисный момент: М_б = М_N = 71,4 Нм

Базисный магнитный поток: Ф_б = Ф_N = 1,7 Вб

Принимаем следующие основные базисные ток и напряжения регулирующей части электропривода:

Базисное напряжение системы регулирования:

U_бр = 10 В

Базисный ток системы регулирования:

I_бр = 0,5 мА

                                                            R_б =  ,

где R_б — базисное сопротивление для силовых цепей, Ом

R_б =  = 4,59Ом

                                                          R_бр =  ,

где R_бр — базисное сопротивление для системы регулирования, Ом

R_бр =  = 20 кОм

                                                       Т_j =  ,

где Т_j  — механическая постоянная времени электропривода, сек

Т_j =  = 0,87 c

5.3 Расчет параметров силовой части электропривода в относительных единицах

Рисунок 5.3 Структурная схема силовой части электропривода

k_п = К_п ^.  ,

где k_п — коэффициент передачи преобразователя

k_п = 27,68 ^.  = 1,44

                                                           r_э =  ,

где r_э — эквивалентное сопротивление главной цепи, Ом

r_э =  = 0,21 Ом

                                                           r_я =  ,

где r_я — сопротивление цепи якоря электродвигателя, Ом

r_я =  = 0,14 Ом

Определяем магнитный поток электродвигателя:

φ =  =  = 1

5.4 Расчет коэффициентов передачи датчиков

Рассчитываем коэффициенты передачи датчиков в абсолютных единицах:

                                                         I_я(max) =  ,

где I_я(max) — максимальный ток якоря, А

I_я(max) =  = 105,88 А

                                                          К_дт =  ,

где К_дт — коэффициент передачи датчика тока

К_дт =  = 0,09

                                                           К_дн =  ,

где К_дн — коэффициент передачи датчика напряжения

К_дн =  = 0,036

                                                           К_дс =  ,

где К_дс — коэффициент передачи датчика скорости

К_дс =  = 0,088

Рассчитываем коэффициенты передачи датчиков в относительных единицах:

                                                       k_дт = К_дт ^.  ,

где k_дт — коэффициент передачи датчика тока

k_дт = 0,09 ^.  = 0,38

                                                      k_дн = К_дн ^.  ,

где k_дн — коэффициент передачи датчика напряжения

k_дн = 0,036 ^.  = 0,69

                                                       k_дс = К_дс ^.  ,

где k_дс — коэффициент передачи датчика скорости

k_дс = 0,088 ^.  = 0,995

6. Разработка системы управления электроприводом

6.1 Выбор типа системы управления электроприводом

Рассмотрим функциональную схему системы управления электроприводом. Система управления электроприводом представляет собой двухконтурную систему автоматического регулирования (САР) скорости. Внутренним контуром системы является контур регулирования тока якоря, внешним и главным контуром – контур регулирования скорости.

Для проектируемого электропривода выбираем однократную систему регулирования скорости. Однократная САР скорости по сравнению с двукратной не обладает астатизмом по возмущающему воздействию (моменту сопротивления), однако для проектируемой системы обеспечение такого астатизма не требуется. Однократная САР скорости обладает лучшими динамическими свойствами по сравнению с двукратной САР. Для контуров регулирования тока якоря и скорости применяется настройка на модульный оптимум. Данную настройку обеспечивают пропорционально-интегральный регулятор тока (РТ) и пропорциональный регулятор скорости (РС). Плавное ускорение и замедление привода обеспечиваются с помощью задатчика интенсивности (ЗИ). Для разгона или торможения привода задатчик интенсивности формирует линейно изменяющийся во времени сигнал задания на скорость.

Сигналы обратных связей поступают в систему регулирования от датчиков тока якоря (ДТ), напряжения якоря (ДН) и скорости (ДС). Датчики состоят из измерительного элемента и устройства согласования. Измерительным элементом для датчика тока якоря является шунт в цепи якоря Rш , для датчика напряжения – делитель напряжения Rд, для датчика скорости – тахогенератор (ТГ). Устройство согласования обеспечивает необходимый коэффициент передачи датчика и гальваническую развязку силовых цепей от цепей управления. Косвенный датчик ЭДС (ДЭ) вычисляет ЭДС якоря по сигналам датчиков тока и напряжения.

Сигнал ЭДС через звено компенсации (ЗК)    подается    на     вход    регулятора    тока,   что   требуется     для    компенсации отрицательного влияния ЭДС якоря на процессы в контуре тока.

Некомпенсируемая постоянная времени Тμ закладывается в фильтрах Ф1 и Ф2. Эти фильтры обеспечивают защиту объекта управления от высокочастотных помех. Величина Тμ , принятая при проектировании системы, определяет быстродействие контура регулирования тока и всей системы в целом.

Управляющим воздействием на объект управления (силовую часть электропривода) является напряжение управления Uy. Напряжение управления подается на вход системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя, которая регулирует угол управления, т.е. фазу подачи управляющих импульсов на тиристоры.

Нелинейные элементы НЭ1 и НЭ2 предназначены для ограничения координат системы. Элемент НЭ1 ограничивает выходной сигнал регулятора тока, а следовательно, напряжение управления преобразователя и его выходную ЭДС. Элемент НЭ2 ограничивает выходной сигнал регулятора скорости, тем самым ограничивается сигнал задания тока и сам ток якоря.

6.2 Расчет регулирующей части контура тока якоря

 

Рисунок 6.2.1 Структурная схема контура регулирования тока якоря

Рассчитаем параметры математической модели контура тока:

W_i(p) =  ,

W_i(p) =  = 6,3

R_i(p) =  ,

где Т_µ — некомпенсированная постоянная времени, Т_µ = 0,004 ÷ 0,01 сек, выбираем Т_µ = 0,005 сек

R_i(p) =  = 2,65

T_i1 = T_э = 0,016 сек

T_i2 = 2T_μ ^.  ,

T_i2 = 2 ^. 0,005 ^.  = 0,07 сек

Ф_i(p) =  ,

Ф_i(p) =  = 0,942

 

Рисунок 6.2.2 Структурная схема контура тока с компенсацией ЭДС

W_к(p) =  ,

W_к(p) =  = 0,26

T_к1 = 2T_μ ^. r_э^-1 ,

T_к1 = 2 ^. 0,005 ^. 0,21^-1= 0,048 сек

T_к2 = T_э = 0,016 сек

 

Рисунок 6.2.3 Структурная схема датчика ЭДС и звена компенсаций

Конструктивный расчет датчика ЭДС и звена компенсации:

В аналоговых системах автоматического управления электроприводами реализация регуляторов и других преобразователей сигналов осуществляется на базе операционных усилителей.

Принципиальная схема датчика ЭДС и звена компенсации показана на рис.6.2.4. Фильтр в канале напряжения реализуется на элементах R12, R13, C6. Форсирующее звено в канале тока реализуется на элементах R10, R11, С5. Операционный усилитель DАЗ предназначен для суммирования сигналов в датчике ЭДС, что осуществляется путем суммирования токов I1, и I2. Звено компенсации выполнено на операционном усилителе DА2. Элементы входной цепи и цепи обратной связи усилителя DА2 R8, R7, С4 обеспечивают реализацию свойств реального дифференцирующего звена.

 

Рисунок 6.2.4 Принципиальная схема датчика ЭДС и звена компенсации

R₁₂ = R₁₃ =  ,

R₁₂ = R₁₃ =  = 6,9 кОм

R₁₁ =  ,

R₁₁ =  = 54,3 кОм

R₉ = R₇ = R_бр = 20 кОм

                                                          С₆ =  ,

С₆ =  = 1,45 мкФ

                                                          С₄ =  ,

С₄ =  = 2,4 мкФ

R₈ =  ,

R₈ =  = 6667 Ом

Конструктивный расчет регулятора тока:

На рис.6.2.5 показана принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей. Регулятор тока выполнен на операционном усилителе DА1. Последовательное включение в цепь обратной связи усилителя DА1 сопротивления R₁ и емкости С₁ обеспечивает пропорционально-интегральный тип   регулятора.   На   входе   усилителя   DА1    суммируются    три    сигнала,

приходящие по каналам задания на ток, обратной связи по току и по каналу компенсации ЭДС, путем суммирования токов I₁, I₂ и I₃. В цепи задания на ток и в цепи обратной связи по току установлены фильтры на элементах R₂, R₃, С₂ и R₄, R₅, С₃ соответственно. Нелинейный элемент НЭ₁ реализуется на стабилитронах VD₁ и VD₂.

 

Рисунок 6.2.5 Принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей

R₆ = R_бр = 20 кОм

                                                    R₂ = R₃ =  ,

R₂ = R₃ =  = 10 кОм

                                                    R₄ = R₅ =  ,

R₄ = R₅ =  = 3,8 кОм

С₃ =  ,

С₃ =  = 2,6 мкФ

С₂ =  ,

С₂ =  = 1 мкФ

С₁ =  ,

С₁ =  = 3,5 мкФ

R₁ =  ,

R₁ =  = 4,6 кОм

6.3 Расчет регулирующей части контура скорости

Расчет параметров математической модели контура скорости:

W_ω(p) =  ,

W_ω(p) =  = 0,192

 

Рисунок 6.3.1 Структурная схема контура регулирования скорости

k_рс =  ,

где k_рс — коэффициент передачи регулятора скорости

k_рс =  = 43,5

∆ω_с(max) =  ,

где ∆ω_с(max) — величину максимальной статической ошибки по скорости, рад/с

m_с(max) – Максимальный по модулю статический момент на валу двигателя (смотри    нагрузочную диаграмму двигателя М₄ =174,5 Н∙м),

m_с(max) = 174,5

∆ω_с(max) =  = 4 рад/с

Конструктивный расчет регулирующей части контура скорости:

Принципиальная схема регулирующей части контура скорости представлена на рис.6.3.2. Регулятор скорости выполнен на операционном усилителе DА4. Суммирование сигнала задания на скорость и сигнала обратной связи по скорости осуществляется путем суммирования токов I₁ и I₂. Включение в цепь обратной связи усилителя DА4 сопротивления R₁₆ обеспечивает пропорциональный тип регулятора. Стабилитроны VDЗ, VD4 реализуют нелинейный элемент НЭ₂.

 

Рисунок.6.3.2 Принципиальная схема регулирующей части контура скорости

R₁₄ = R_бр = 20 кОм

R₁₅ = k_дс ^. R_бр   ,

R₁₅ = 0,995 ^. 20000  = 19,9 кОм

R₁₆ = k_рс ^. R_бр   ,

R₁₆ = 43,5 ^. 20000  = 870 кОм

6.4 Расчет задатчика интенсивности

Расчет параметров математической модели задатчика интенсивности:

Задатчик интенсивности предназначен для формирования линейно изменяющегося во времени сигнала задания на скорость с определенным темпом. Структурная схема задатчика представлена на рис.6.4.1. Темп изменения выходного сигнала задатчика определяется уровнем ограничения Q нелинейного элемента (НЭ) и постоянной времени Т_И интегратора (И).

А =  ,

где А — темп задатчика, сек

А =  = 1,6 сек

 

Рисунок 6.4.1 Структурная схема задатчика интенсивности

                                                              Т_и =  ,

где Т_и — постоянная времени интегрирующего звена ЗИ, сек

 Q – Уровень ограничения нелинейного элемента, Q = 0,9

Т_и =  = 0,56 с

Конструктивный расчет задатчика интенсивности:

Принципиальная схема задатчика интенсивности представлена на рис.6.4.2. Нелинейный элемент реализуется на операционном усилителе DА7. Ограничение выходного сигнала обеспечивается за счет включения в цепь обратной связи усилителя DА7 стабилитронов VD5 и VD6. Интегратор реализуется на операционном усилителе DА6. Емкость С₇ в цепи обратной связи усилителя DА6 определяет постоянную времени интегратора. Усилитель DА5 предназначен для инвертирования сигнала, чтобы обеспечить отрицательную обратную связь, охватывающую нелинейный элемент и интегратор.

С₇ = ,

С₇ =   = 28 мкФ

 

Рисунок 6.4.2 Принципиальная схема задатчика интенсивности

                                                      R₂₀ = К_л ^. R_бр   ,

где К_л – Коэффициент передачи в линейной зоне нелинейного элемента,

К_л = 100;

R₂₀ = 100 ^. 20000  = 2 МОм

R₁₇ = R₁₈ = R₁₉ = R₂₁ = R₂₂ = R_бр = 20 кОм