- •«Электромеханические системы»
- •«Автоматизированный электропривод»
- •Содержание
- •Задание на курсовую работу
- •Основные требования к оформлению работы
- •Введение
- •1 Функциональная схема сар положения
- •2 Выбор мощности электродвигателя
- •3 Выбор и проверка электропривода
- •4 Определение передаточной функции электродвигателя
- •5 Определение передаточной функции датчика положения
- •6 Определение передаточной функции датчика скорости
- •7 Определение передаточной функции тиристорного преобразователя
- •8 Определение коэффициента разомкнутой системы
- •9 Расчёт регулятора скорости
- •10 Настройка контура позиционирования
- •11 Структурная схема сар положения
- •12 Исследование и анализ переходных процессов
- •13 Заключение
- •Список литературы
1 Функциональная схема сар положения
Упрощённая функциональная схема САР положения приведена на рисунке:
Рисунок 1.1 - Функциональная схема САР
На рисунке:
РП – регулятор положения
ДП – датчик положения
ТГ – тахогенератор
РС – регулятор скорости
М – двигатель (механизм)
ТП – тиристорный преобразователь
ОВ – обмотка возбуждения
2 Выбор мощности электродвигателя
Выбор мощности электродвигателя произведём по методу эквивалентных величин.
По заданию, максимальное число позиционирований механизма 100 в час, а максимальный коэффициент продолжительности цикла равен 0,7. Тогда:
- минимальное время цикла.
Режим работы механизма повторно-кратковременный, нагрузочная диаграмма выглядит следующим образом:
Рис. Нагрузочная диаграмма механизма
Относительный коэффициент продолжительности цикла:
, где tp=tp1+tp2=2tp1, tp+to=Tц
Откуда tp=12.6 с, tp1=tp2=6.3 c, to=18-12.6=5.4 c.
Mcmax=2000 Hm, Mcmin примем равным 10% Mcmax, тогда эквивалентное значение мощности момента для стандартного значения относительной продолжительности цикла 0.6 вычисляются по следующим формулам:
Мощность на валу механизма вычислим как произведение момента на скорость вращения: Pмехmax=2000*1,5=3 кВт, Pмехmin=200*1,5=300 Вт, тогда:
Рэмех=1148 Вт
Fэмех=2521 Нм
Далее, учитывая КПД редуктора 20%, получим Рэдв=228 Вт. Выбираемый электродвигатель должен удовлетворять следующим условиям:
Рном дв >= Рэ дв
Мном дв >= Мэ дв
3 Выбор и проверка электропривода
В качестве привода подачи выберем электропривод типа ЭТУ-3601, в состав которого входят следующие элементы:
- двигатель 2ПБ 90LГ;
- тахогенератор ПТ 1;
- трансформатор ТТ 25;
- тиристорный преобразователь рода тока ПТТР-230-100.
Технические данные двигателя 2ПБ 90LГ приведены в таблице 3.1
Таблица 3.1
Технические данные двигателя 2ПБ 90LГ
Наименование параметра |
Значение |
Частота вращения, n, об/мин |
2240 |
Мощность номинальная Рн, Вт |
0,53 |
Ток номинальный Iн , А |
3.09 |
Момент номинальный Мн , Н м |
2,26 |
КПД, % |
73 |
Частота вращения мах nmax,, об/мин |
4000 |
Момент инерции, кг*м^2 |
0,005 |
Число пар полюсов, 2p |
4 |
Сопротивление якоря, Rя, Ом |
4,26 |
Сопротивление дополнительной обмотки , Rд, Ом |
2,84 |
Индуктивность якоря, Lя, мГн |
108 |
Рном дв >= Рэ дв 530 Вт >= 228 Вт
Передаточное число редуктора , тогда момент сопротивления, создаваемый силой сопротивления механизма, приведённый к валу двигателя равен Мэ дв=1.2 Нм
Мном дв >= Мэ дв 2.26 Нм >= 1.2 Нм
Значит, выбранный электропривод нам подходит.
4 Определение передаточной функции электродвигателя
Таблица 4.1
Технические данные трансформатора ТТ25
Наименование параметра |
Значение |
Мощность номинальная Рн, кВА |
25 |
Напряжение первичной обмотки Uв.н, В |
380 |
Напряжение вторичной обмотки Uн.н.,В |
104/208/416 |
Мощность холостого хода Pх.х., Вт |
200 |
Мощность короткого замыкания ,Pк.з., Вт |
580 |
Ток номинальный Iн, А |
38 |
Напряжение короткого замыкания Uк, % |
10 |
Ток холостого хода Iх.х., А |
0,15*Iн |
Двигатель постоянного тока при управлении изменением напряжения якоря представляют в виде следующей системы:
Рисунок 4.1 - Структурная схема электродвигателя
Постоянную времени якорной цепи Тя определяют по следующей формуле:
, (1)
где Lя.ц – индуктивность якорной цепи;
Rя.ц – сопротивление якорной цепи.
Индуктивность якорной цепи вычисляют по формуле:
, (2)
где Lтр – приведенная индуктивность трансформатора:
Lя.д.- индуктивность якоря двигателя
Приведенную индуктивность обмотки трансформатора определяют по формуле:
, (3)
где Zтр – полное приведенное сопротивление обмоток трансформатора;
Rтр – приведенное активное сопротивление трансформатора.
Полное приведенное сопротивление обмоток трансформатора вычисляют по формуле:
, (4)
где Uк – напряжение короткого замыкания;
Pн – номинальная мощность трансформатора;
Uн – номинальное напряжение вторичной обмотки.
Подставив численные значения, получим:
Приведенное активное сопротивление трансформатора определяют по формуле:
, (5)
где Pк.з.- потери при коротком замыкании.
Подставив значения в данную формулу, получим следующее значение:
Подставив полученные значения в формулу (3), получим значение приведенной индуктивности обмотки трансформатора
Приведенную индуктивность трансформатора определяют по формуле:
(6)
Индуктивность якоря двигателя определяют по формуле:
, (7)
(8)
Полное сопротивление якорной цепи вычисляют по формуле:
(9)
Сопротивление якоря двигателя:
, (10)
где Rя – сопротивление якорной обмотки;
Rд.п – сопротивление дополнительной обмотки;
Rк.о. – сопротивление компенсационной обмотки; Rщ – сопротивление щеточного контакта.
Сопротивление щеточного контакта определяют по формуле:
(11)
Подставив значения в формулу (10), получим значение сопротивления якоря двигателя:
(12)
Динамическое сопротивление тиристора
(13)
где Uт=1В – классифицикационное падение напряжения на тиристоре;
Iт.н – среднее значение тока через тиристор при номинальном моменте сопротивления на двигателе.
Среднее значение тока через тиристор определяется по формуле:
(14)
Подставив полученное значение в формулу (13) получим:
Коммутационное сопротивление тиристора определяют по формуле
(15)
где m- число фаз преобразователя (для мостовой 3-фазной схемы m=6)
Подставив полученные значения в формулы (1), (2), (9) получим следующие результаты
Момент инерции