5 Моделирование в программе «VisSim»

Оценку качества управления процессом металлообработки целесообразно выполнять методом математического моделирования в программе «Visim». Данная оценка производится по показателям качества при переходных процессах, которые возникают при изменении управляющих и возмущающих воздействий. Управляющим воздействием в электроприводах «управляемый преобразователь-электродвигатель» является задающее напряжение, в зависимости от которого происходит пуск, торможение и реверс двигателя. Возмущающим воздействием, в частности, является изменение по величине или направлению момента статических сопротивлений.

Структурная схема электропривода с отрицательной обратной связью по скорости в относительных единицах приведена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Структурная схема электропривода подчиненного регулирования с отрицательной обратной связью по скорости в относительных единицах

Для моделирования необходимо перевести параметры электропривода в относительные единицы.

Для этого определим необходимые параметры двигателя.

Мощность электродвигателя Вт, рассчитывается по формуле:

(5.1)

Номинальный ток электродвигателя А, определяется по формуле:

_(5.2)

где η – КПД электродвигателя, η=0,9;

U_ном – номинальное напряжение питания, U_ном=110В.

Номинальная частота вращения, об/мин определяется по формуле:

_(5.3)

Скорость при номинальной частоте вращения, мм/мин:

_(5.4)

Рассчитаем электромагнитную постоянную времени Т_м и якорную постоянную времени Т_я.

Сопротивление якорной цепи:

(5.5)

где U_н – номинальное напряжение, U_н=110 В;

kФ_ном – номинальный поток, определяется по формуле:

(5.6)

ω_ном – номинальная угловая скорость, определяется по формуле:

(5.7)

R_VT – сопротивление одновременно работающих транзисторных ключей:

_(5.8)

где ∆U_VT – падение напряжение в транзисторном ключе, ∆U_VT≈4 В;

R_VD – сопротивление одновременно работающих диодов выпрямителя:

_(5.9)

где ∆U_VD – падение напряжение в диоде, ∆U_VD≈0,5 В;

Механическая постоянная двигателя определяется:

(5.10)

где – приведенный момент инерции консоли:

Электромагнитную постоянную двигателя найдём как:

(5.11)

Запаздывание преобразователя:

(5.12)

где – частота ШИМа, примем _=5000Гц.

Постоянная фильтра:

(5.13)

Ток короткого замыкания I_к.з., А:

(5.14)

Момент короткого замыкания:

_(5.15)

Уставка токоограничения рассчитывается по формуле:

_(5.16)

где F_кз – усилие при коротком замыкании:

_(5.17)

Угловая скорость холостого хода:

(5.18)

Базовое напряжение датчика скорости:

_(5.19)

_{где кдс - коэффициент передачи датчика скорости:}

_(5.20)

где U_пит.су – напряжение питания системы управления, U_пит.су=15 В;

ω_max– максимальная угловая скорость:

(5.21)

Базовое напряжение датчика тока:

_(5.22)

_{где кдт - коэффициент передачи датчика тока:}

_(5.23)

где U_пит.су – напряжение питания системы управления, U_пит.су=15 В;