Материал: Методичка-КП СУЕП 2006

= ,

- напруга завдання максимальної швидкості, =10 В;

– максимальна кутова швидкість двигуна.

Об'єкт регулювання характеризується великою постійної часу , для компенсації якої можна застосувати П- або ПІ-регулятори швидкості. Системи підпорядкованого регулювання з П-регулятором швидкості є интегрованими однократно. Вони мають достатньо високу швидкодію і мале перерегулювання перехідних процесів, проте мають значний статизм. Такі системи електропривода не спроможні забезпечити великий діапазон регулювання швидкості.

Системи з ПІ-регулятором швидкості називають интегрованими дворазово. Вони забезпечують широкий діапазон регулювання і практично нульову статичну помилку при збуренні по моменті опору. При налагодженні на симетричний оптимум регулятори характеризуються перерегулюванням 43%. Зменшити перерегулювання можна шляхом включення на вхід СК фільтра (аперіодична ланка).

3.7.2. Налагодження п-регулятора швидкості

Передатна функція контуру швидкості з П-регулятором

,

де - електромеханічна постійна часу;

;

- еквівалентна постійна часу контуру швидкості.

Корекція контуру здійснюється за рахунок зміни коефіцієнта підсилення регулятора

.

Визначення коефіцієнта по формулі характеризує налагодження контуру по модульному (технічному) оптимумі з коефіцієнтом демпфування перехідного процесу .

Перехідна функція оптимізованного контура швидкості

.

Тобто перехідний процес визначає тільки малу постійну часу .

3.7.3. Налагодження пі-регулятора швидкості

Передатна характеристика розімкнутого контуру швидкості з ПІ-регулятором

.

При стандартному налагодженні на симетричний оптимум визначимо параметри ПІ-регулятора

,

, , .

3.7.4. Розрахунок параметрів регулятора швидкості

Для розрахунку параметрів ПІ-регулятора швидкості (Додаток 1, рис.5), задавшись розміром ємності , наприклад 1мк Ф=10^-6Ф, визначимо із відношення

.

Інші параметри елементів регулятора (рис.5)

,

,

де – коефіцієнт передачі тахогенератора, що визначаємо по довіднику [13] або по формулі

,

де – передатний коефіцієнт зворотного зв'язку по швидкості.

Для визначення параметрів П-регулятора (рис.4) можна задатися значенням R_зс, (наприклад 3.3к) і для відомого визначити

, .

3.8. ПОБУДОВА СТАТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

для замкнутої системи

Відповідно до рівняння

Побудувати три характеристики для , відповідної до , , , що задають відповідні швидкості переміщення РО.

для розімкнутої системи

Відповідно до рівняння

Побудувати три характеристики, розрахувавши , щоб оберти ідеального холостого ходу збігалися з відповідними точками характеристик для замкнутої системи.

Для кожної пари характеристик

звідкіля

Підставимо значення і , одержимо

,

тобто регулятор компенсував велику постійну часу - і динамічні властивості контура визначаються тільки по малій постійній часу .

Перехідна функція фільтра на вході СК з ПІ-регулятором швидкості

.

4. ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЗАМКНУТОЇ СИСТЕМИ НА ПЕОМ. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

1. На підставі структурної схеми для дослідження динамічних характеристик СУЕП, або відповідно до математичного опису побудувати математичну модель СУЕП і набрати її на ПЕОМ із використанням пакета програм Matlab

2. Визначити динамічні характеристики СУЕП по вигляду перехідних процесів (t) при подачі :

- керуючого впливу UZ. Розмір UZ повинен бути достатній для фіксації (позначення ) режиму стабілізації струму якоря ЕП при моменті опору на валу ЕД 20 - 30% ;

- впливу, що обурює, у вигляді стрибкоподібного додатка номінального моменту на валу ЕД після завершення попереднього перехідного процесу.

3. Проаналізувати характер перехідних процесів струму якоря i(t) і ЕРС тиристорного перетворювача u(t) відповідно до зміни частоти обертання вала ЕД (t).

4. Дослідити і порівняти характер перехідних процесів варіантів СУЕП:

а) із П-регулятором швидкості і настроюванням контуру регулювання на МО;

б) із ПІ-регулятором швидкості і настроюванням контуру регулювання на З;

в) із фільтром на вході ПІ-регулятора швидкості;

г) з ВЗСО (вузол залежного струмообмеження) із П- і ПІ-регуляторами швидкості.

5. Для оцінювання динамічних характеристик СУЕП відповідно до вимог техпроцесу необхідно змоделювати відповідні режими роботи ЕП .

Перелік посилань

1. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами под редакцией Круповича В.И. и др. М.: Энергоавтомиздат, 1982 г, стр.340.

2. Справочник по автоматизированному электроприводу под редакцией Елесеева В.А. и др. М.: Энергоатомиздат, 1983 г, стр.613.

3. Силовые полупроводниковые приборы. Справочник. Чебовский О.Г. и др. М.: Э. 1975 г, стр.510.

4. Управление электроприводами. Башарин А.В. Л.: Э, 1982 г, стр.391.

5. Примеры расчетов автоматизированного электропривода. Башарин А.В. Л.: Э, 1972 г, стр.420.

6. Автоматизированный электропривод. Москаленко В.В. М.: Э, 1986 г, стр.415.

7. Автоматическое управление электроприводами. Зимин Е.Н. М.: ВШ, 1979 г, стр.316.

8. Справочник по проектированию электропривода, силовых и осветительных устройств под редакцией Болшмана Я.М. М.: Э, 1974 г, стр.400.

9. Проектирование систем автоматического управления электроприводами. Анхимюк В.П. Опейко О.Ф. Минск: ВШ, 1974 г, стр.143.

10. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов. Михайлов О.П. М.: Машиностроение, 1990 г, стр.302.

11. Справочник «Комплектные тиристорные электроприводы» под редакцией В.М. Перельмутера.

12. Системы автоматического управления электроприводом Анхимюк В.П. Ильин.

13. Справочник по электрическим машинам том 1, 2 под редакцией Копылова.

Додаток 1

Рис.1. Двоконтурна система підпорядкованого регулювання.

Рис.2. ПІ-регулятор струму.

Рис.3. Контур швидкості.

Рис.4. П-регулятор швидкості.

Рис.5. ПІ-регулятор швидкості.

ДОДАТОК 2

Двигуни постійного струму серії пбс (пбст)

Двигуни серії ПБС (ПБСТ) призначені для роботи в широкорегульованих електроприводах із діапазоном регулювання до 1 : 2000 (для верстатобудування). Вони мають п'ять габаритів (із другого по шостий) і виконуються як з умонтованим тахогенератором (ПБСТ), так і без нього (ПБС).

Двигуни серії ПБСТ виготовляються з незалежним збудженням, без послідовної обмотки, що стабілізує. Стійка робота двигуна постійного струму (ДПС) забезпечується схемою керування електропривода. Напруга збудження встановлюється при замовленні і може бути 110 або 220В.

Двигуни допускають регулювання частоти обертання вище від номінальної (при постійній потужності) - ослабленням поля головних полюсів або при короткочасних режимах тривалістю не більше 5 хвилин при повному потоці - зміною напруги на якорі. При цьому для ДПС із напругою 110 В допускається підвищення напруги при номінальному струмі якоря до 220 В, із напругою 220В - до 330В, із напругою 440В - до 510В. Частота обертання не повинна превищувати у ДПС 2 – 4-го габаритів 4000 об/мин, 5 – 6-го габаритів – 3600 об/мин. Двигуни допускають роботу з малими частотами обертання (0,5 - 1,5 об/хвл) при номінальному збудженні і моменті, що не перевищує номінальний.

Граничне відхилення частоти обертання від номінальної при номінальному навантаженні, номінальній напрузі на якорі й обмотки збудження при сталому тепловому режимі не повинно перевищувати +15%, -5%.

Двигуни допускають : перевантаження по струму до 4 на протязі 10с при номінальному збудженні (момент обертання при цьому повинен бути не менше 2.5 с номінальною частотою обертання 3000об/хв.. і не менше 3 для ДПС із меншими номінальними частотами обертання); перевантаження по струму до 2I_ном на протязі 10с при ослабленому полі при максимальній частоті обертання .

Двигуни виготовляються з убудованим тахогенератором типу ТС – 1М і без тахогенератора. Основні дані тахогенератора типу ТС – 1М:

Потужність, Вт…………… ……. ……… …………………….5

Напруга якоря , В……………..……… ………… ………………...100

Частота обертання, об/хв.………………… ………………………..3000

Тип збудження………………………………….…. . постійні магніти

Припустиме відхилення кривой напруги якоря тахогенератора від лінійності при номінальному опорі навантаження тахогенератора не повинно перевищувати 2%.

Різниця між напругами тахогенератора, обмірюваними при двох різноманітних напругах обертання якоря й однакових частотах обертання, повинна становити не більше 2% установленого значення напруги.

Вимір напруги тахогенератора при переході від холостого до нагрітого стану обмоток тахогенератора і ДПС не повинно бути більш 2%.

Пульсації вихідної напруги тахогенератора, %, повинні бути не більше зазначених нижче значень у діапазоні зміни частот обертання тахогенератора :

Від номінальної до 0,1 номінальної……………………………………2

Від 0,1 номінальної до 0,01 номінальної…………………………... .. 3

Від 0,01 номінальної до 0,001 номінальної…………………………. .. 5

Не більш 0,001 номінальної……………………………………………10

Технічні дані двигунів серії ПБСТ [13]