3.1. Мета заняття

Навчитися розраховувати параметри елементів системи автоматичного регулювання швидкості в заданому діапазоні зі статизмом, який не перевищує при зміні навантаження від нуля до номінального, а також контуру обмеження струму.

3.2. Розрахунок передаточних коефіцієнтів сар

Вихідними даними для розрахунків є двигун постійного струму потужністю ; , , , , , і функціональна схема, наведена на рис.3.1. На схемі: - задавач швидкості;

Рис.3.1

і - підсилювачі напруги з коефіцієнтами підсилення і ; - випрямляч керований з системою фазо-імпульсного керування і коефіцієнтом підсилення ; - двигун незалежного збудженням з коефіцієнтом передачі ; - тахогенератор з коефіцієнтом передачі ; - реактор згладжуючий; - опір обмоток додаткових полюсів двигуна; - давач струму з коефіцієнтом передачі і стабілітрони і .

Виходячи з заданих діапазону регулювання і статизму , необхідно розрахувати коефіцієнти передачі всіх ланок, які забезпечують діапазон регулювання швидкості зі статизмом і обмеження струму в усталеному режимі величиною .

Для живлення двигунів постійного струму потужністю використовують трифазну нульову схему випрямлення зі згладжуючим ректором (рис.3.2). Потужність трансформатора приймається типовою і рівною .

Основною характерис-тикою керованого випрям-ляча є залежність ЕРС вто-ринної обмотки від кута керування :

. /3.1/

Зміну кута керування здійснює система імпульс-но-фазового керування, структурна схема якої на-ведена на рис.3.3. Принцип фазового керування полягає у наступному: на вході ге-

нератора імпульсів по-

Рис.3.2 рівнюються опорна пилкопо-

дібна напруга генератора змінної напруги з напругою керування вихідного пристрою , яка пропорційна відхиленню швидкості двигуна від заданого значення. Формування керуючого імпульсу генератором імпульсів відбувається в момент зміни знаку різниці напруг , що здійснює порівняльна ланка .

Рис.3.3

Характеристика є нелінійною. При розрахунках замість характеристик і користуються характеристикою , яка у відносних одиницях наведена на рис.3.4. Зовнішня характеристика ВК

/3.2/

де - падіння напруги на відкритому тиристорі, яке не залежить від струму; і відповідно приведені до вторинної обмотки індуктивний і активний

опори обмоток фази трансформатора.

Напруга на якорі двигуна

,/3.3/

д

Рис.3.4

е . Активний опір зглад-

жуючого реактора .

Індуктивний опір ,

де - напруга короткого замикання трансформатора; - фазна напруга мережі;

; - коефіцієнт трансформації трансформа

тора; - фазна напруга вторинної обмотки трансформатора для живлення двигуна випрямленого напругою .

Активний опір ,

де - потужність короткого замикання трансформатора.

Активний опір згладжую чого реактора

,

де .

Еквівалентний опір

.

Усталений режим в системі автоматизованого електропривода (рис.3.1) для описується наступними рівняннями:

;

;

; /3.4/

;

;

,

де і - коефіцієнти підсилення підсилювача і керованого випрямляча; - коефіцієнт зворотного зв’язку за швидкістю двигуна; - коефіцієнт передачі

двигуна і .

Систему рівнянь /3.4/ необхідно розв’язати відносно , щоб отримати рівняння електромеханічної характеристики. Для цього включимо проміжні зміни у такій послідовності:

або

або

. /3.5/

В рівнянні /3.5/ коефіцієнти , і невідомі, але вони повинні бути таким, щоби забезпечити статизм і діапазон регулювання . Діапазон регулювання , де . Статизм системи автоматич-ного регулювання .З цього рівняння визначаємо - падіння швидкості у замк-неній системі регулювання при номінальному струмі .

Падіння швидкості в розімкненій системі при номінальному навантаженні

. /3.6/

З рівнянь /3.5/ і /3.6/ знаходимо

, /3.7/

або ,

де ; - коефіцієнт підсилення розімкненої системи.

Прийнявши задаючу напруги, яка буде відповідати швидкості , , і підставивши це значення в /3.5/ при

, одержимо .

Звідки коефіцієнт зворотного зв’язку за швидкістю

.

Коефіцієнт передачі керованого перетворювача визначають із умови роботи привода на мінімальний швидкості. За цієї умови

.

Згідно характеристики рис.3.4 і відповідає і або . Усереднене значення коефіцієнта підсилення ВК

.

Для забезпечення статизму коефіцієнт підсилення підсилювача має дорівнювати

.

Для реалізації зворотного зв’язку за швидкістю вибираємо тахогенератор за умов і . Цим умовам відповідає тахогенератор ЕТ4/110 з постійними магнітами і такими даними: швидкість обертання , що відповідає ; напруга ; номінальний струм ; крутизна наростання або .

Оскільки і , то вибраний тахогенератор задовольняє нашим умовам.

Оскільки , о необхідно вибрати подільник з опором

Вибираємо подільник з опором . Тоді опір , а .

Щоби струм в колі зворотного зв’язку не спричиняв не лінійність, більшу за , опір зовнішнього кола повинен бути більшим опору подільника в 25 разів. Приймаємо . При даному в колі зворотного зв’язку буде протікати струм .

Потужність резистора

. Потужність резистора дорівнює . За каталогом вибираємо резистори і .

Побудова граничних електромеханічних характеристик. Підставивши в /3.5/ значення коефіцієнтів, одержимо

.

При .

Рівняння нижньої граничної характеристики одержимо, підставивши в /3.5/ :

При частота обертання .

За цими даними на рис.3.5 побудовані граничні електромеханічні характеристики.

Рис.3.5