Материал: Методичка-КП СУЕП 2006

Для широко регульованого приводу визначимо максимальне при = ( пропорційно sin )

Кут регулювання визначити для , відповідного електропривода подачі, з рівняння

,

де – еквівалентний опір якірного ланцюга ЕП.

.

Індуктивність додаткового реактора

.

3.4.5. Згладжування пульсацій випрямленого струму

Пульсації спрямованої напруги призводять до пульсацій спрямованого струму, які погіршують комутацію двигуна і збільшують його нагрів. У симетричних мостових і в нульових схемах найбільшу амплітуду мають основні гармоніки ( =1).

Амплітуди гармонік більш високої кратності ( =2, 3) значно менше, а дія реакторів на них більш ефективна, тому розрахунки індуктивності дроселя для цих схем ведуться тільки по основній гармоніці, тобто при =1.

Амплітудні значення гармонійних складових спрямованої напруги пов'язані з її середнім значенням і кутом регулювання перетворювача виразом

,

де - число пульсацій за період ;

=1 – кратність основної гармоніки.

Визначемо максимально можливу величину , що відповідає =80⁰. При відомій амплітуді основної гармоніки і припустимому діючому значенню основної гармоніки струму ₍₁₎ % необхідна величина індуктивності ланцюга випрямленого струму може бути визначена

,

де =2 .

₍₁₎ повинно бути в межах від 2% до 15% номінального струму в залежності від потужності, діапазону регулювання і величини іскріння під щітками.

Прийняти Р₍₁₎ =10%.

Індуктивність додаткового реактора

.

Остаточна величина додаткового реактора в ланцюзі якоря двигуна визначається по найбільшому значенню . Тоді еквівалентна індуктивність якірного ланцюга двигуна :

.

3.5. РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ ОБ'ЄКТА РЕГУЛЮВАННЯ

ДЛЯ АНАЛІЗУ ДИНАМІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ СИСТЕМИ

Еквівалентний опір якірного ланцюга двигуна

.

Електромагнітна постійна часу якірного ланцюга двигуна

.

Електромеханічна постійна часу якірного ланцюга двигуна

,

де – приведений момент інерції до вала двигуна.

,

де - момент інерції двигуна ;

– момент інерції ходового гвинта;

,

де - середній діаметр ходового гвинта;

- довжина ходового гвинта;

 =7700 кг/м³ - щільність (густина) сталі;

- передатне число редуктора між ходовим гвинтом і двигуном;

– момент інерції частин машин, що рухаються поступально, приведений до вала двигуна.

,

де –маса робочого органа, що переміщується лінійно ;

– крок ходового гвинта;

– постійна двигуна.

Коефіцієнт передачі тиристорного перетворювача Вибираємо сіфк з арккосинусною характеристикою

Статична характеристика такого ТП лінійна,

,

де =10В - напруга керування на вході ТП, що відповідає максимальній ЕРС на виході ;

– постійна часу ТП.

Для практичних розрахунків передатну функцію ТП можна уявити у виді інерційної ланки

,

де ;

– число пульсацій за період (дивитися пункт 3.4.5 .);

– частота мережі.

3.6. Розрахунок параметрів регулятора і елементів контуру регулювання струму якоря у системі підпорядкованого регулювання

Система підпорядкованого регулювання являє собою багатоконтурну систему з каскадним включенням регуляторів. При цьому число регуляторів і контурів регулювання дорівнює числу регульованих параметрів. У двоконтурній схемі (Додаток 1, рис.1) вихідний сигнал регулятора швидкості , включений у зовнішній контур, є заданим для регулятора струму, включеного у внутрішній контур. Налагодження регуляторів відбувається незалежно і послідовно від внутрішнього контуру до зовнішнього.

Контур струму складається з об'єкта регулювання - ланцюга якоря двигуна, силового перетворювача і регулятора струму. Контур замикається зворотним зв'язокм по величині напруги , що знімається з датчика струму в ланцюзі якоря.

Передатний коефіцієнт зворотного зв'язоку по струму

,

де - напруга зворотного зв'язку по струму;

= =10 В;

- напруга завдання максимального струму;

- максимально припустимий струм двигуна в перехідних процесах.

Для високомоментного двигуна прийняти = 2 , що відповідає режиму роботи в номінальних обертах. При зменшенні обертів нижче величина буде коректуватися вузлом залежного струмообмеження ВЗСО (у бік збільшення) .

3.6.1. Налагодження регулятора струму

Тому що об'єкт регулювання в контурі струму поданий аперіодичними ланками, застосовується ПІ-регулятор струму, який настроюється по модульному (технічному) оптимумі. При стандартному налагодженні контуру струму звичайно зневажають внутрішнім зворотним зв'язком по ЕРС, що справедливо, якщо електромагнітна ( ) і електромеханічна ( ) постійні двигуна значно перевершують постійну часу ( ), и >> . У випадку невиконання умов характер перехідного процесу значно відрізняється від оптимального.

Передатна функція об'єкта регулювання контуру струму , приведеного до контуру з одиничним зворотним зв'язком

.

Об'єкт містить велику постійну часу і малу , що називають некомпенсованою малою постійною часу.

.

Передатна функція розімкнутого ланцюга контуру струму:

.

Передатна функція оптимізованного контуру при налагодженні на модульний (технічний) оптимум

.

Для одержання перехідного процесу в контурі струму, що відповідає налагодженню на МО, визначимо передатну функцію регулятора струму з рівності

,

.

Тобто для відповідності перехідного процесу в контурі регулювання струму перехідному процесу в контурі оптимальній структурі, необхідний ПІ-регулятор струму з коефіцієнтом передачі і постійною часу :

, .

Настроювання на технічний оптимум характеризуються невеликим перерегулюванням 4.3%. Тривалість перехідного процесу визначити тільки малою некомпенсованою постійною часу і складає 4.7 .

3.6.2. Розрахунок параметрів регулятора струму

Для розрахунку параметрів регулятора (Додаток 1, рис.2) можна задатися величиною ємності (наприклад 1мкФ=10^-6Ф)

Постійна часу зворотного зв'язку регулятора

,

відкіля визначемо .

Інші параметри :

,

,

де - коефіцієнт передачі датчика струму якоря;

- коефіцієнт передачі шунта.

При протіканні через шунт номінального струму шунта с шунта знімається напруга 75mV, тому:

; .

Вибрати номінальний струм шунта з ряду 10, 20, 40, 100, 200А по номінальному струму тиристорного перетворювача:  .

3.7. Розрахунок параметра регулятора контуру швидкості

3.7.1. Регулювання зовнішнього контуру швидкості

Об'єктом регулювання зовнішнього контуру швидкості є замкнутий контур струму і ланка, що описує механічний опір двигуна (Додаток 1, рис.3.).

Перехідна функція об'єкту регулювання контуру швидкості

,

де .

Контур замикається інерційним зворотним зв'язком по швидкості з передатною функцією

, ,

де - напруга негативного зворотного зв'язку по швидкості;