4. Анализ динамических и статических характеристик суэп

4.1 Структурная схема системы управления

4.2. Статические характеристики системы, рабочие режимы суэп на статических характеристиках.

Для проектируемой системы векторного управления запишем уравнения статических электромеханических и статических механических характеристик системы, соответствующие установившемся режимам работы.

Причем как следует из оптимизации контура скорости регулятор является статическим (П-регулятор), поэтому статические характеристики в рабочей области (до критического момента) будут абсолютно. Статическая механическая и статическая электромеханическая характеристики замкнутой системы имеют вид:

Рисунок 4.2.1  Статические электромеханические характеристики замкнутой системы.

Рисунок 4.2.2  Статические механические характеристики замкнутой системы.

4.3 Моделирование основных режимов суэп.

На основании составленной структурной схемы, выполненного синтеза системы и расчетов приступаем к компьютерному моделированию САУ.

Рисунок 4.3.1 – Структурная схема СУ в MATLAB.

Рисунок 4.3.2 – Модель объекта управления.

В результате моделирования были получены графики переходных процессов, которые изображены на рисунках 4.3.3-4.3.4

Рисунок 4.3.3 – Графики переходных процессов s(t), ω(t), Ψ₂(t) при минимальном статическом моменте.

Рисунок 4.3.4 – Графики переходных процессов ω(t), i_1x(t), i_1y(t), M(t) при минимальном статическом моменте

4.4 Оценка динамических и статических показателей системы

Результатом моделирования является определение установившейся ошибки системы и, следовательно, подтверждение правильности выбора типа синтезированной САУ. График, иллюстрирующий характер изменения ошибки представлен на рисунке 4.3.1:

Р исунок 4.4.1 – График изменения ошибки в переходном процессе.

Рисунок 4.4.2 – График изменения ошибки в переходном процессе при увеличении.

Система отрабатывает заданный диапазон перемещений 0,001-0,6 м.

Статическая ошибка при допустимой по заданию

5 Проектирование дискретной части системы управления, защиты и сигнализации

В разработанной САУ электропривода необходимо применение систем защиты и сигнализации при аварийных режимах работы электропривода. Необходимо применить следующие виды защиты:

1) Максимальная токовая защита – должна мгновенно отключать защищаемую цепь при возникновении токов короткого замыкания.

2) Нулевая защита – защита должна отключить установку при снижении напряжения сети ниже допустимого уровня и исключить повторное включение ЭП и схем автоматики без повторной подачи команды на пуск.

3) Тепловая защита – обеспечивает защиту двигателя от перегрева при длительных перегрузках.

4) Защита от обрыва фазы – должна отключить двигатель при потере фазы.

С учётом вышесказанного применим:

1) Максимальную токовую защиту выполним при помощи плавких предохранителей FU1, FU2, FU3, и автоматического выключателя QF.

При возникновении аварийного режима, максимальная токовая защита отключает потребителя от сети.

Определим ток плавкой вставки предохранителя исходя из того, что пуск лёгкий:

I_пл.вст. =0,4I_макс. = 0,472,8=29,12 А.

Предохранитель выбираем по:

а) номинальному напряжению (из условия гашения электрической дуги): U_ном.п  U_н.д = 220В.

б) номинальному току плавкой вставки: I_{ном.пл.вст.}  I_пл.вст.=29,12 А. Таким образом выбираем из [8] предохранитель плавкий ПР-2 15-60 со следующими характеристиками:

Номинальный ток предохранителя – 60 А;

Номинальный ток плавкой вставки – 35 А;

Предельная отключающая способность на переменном токе при Uном=380В – 4,5 кА;

Автоматический выключатель выбирается по:

а) напряжению: U_{ном.авт}  U_н.д. = 220 В.

б) по частоте и роду тока: переменный ток с частотой f=50Гц.

в) по количеству полюсов: 3-ёх полюсный автомат.

г) по номинальному току электромагнитного расцепителя: I_{ном.элмагн.} I_ном.=10,22А.

д) по току уставки: I_уст.=1,2I_макс.=1,272,8=87,36А.

Выбираем автоматический выключатель из [8] АВМ 4Н/С (в цепях для защиты от КЗ)

2) Нулевая защита осуществляется пускателем КМ. Выбираем пускатель из [8] электромагнитный типоисполнения ПМ12-010640У3. Эти пускатели предназначены для применения в стационарных установках для пуска непосредственным подключением к сети, остановки и реверсирования трёхфазных АД с КЗ при напряжении до 660 В и номинальном токе частотой 50Гц. Имеют в наличие тепловые реле и таким образом осуществляют защиту управляемых ЭД от перегрузки недопустимой продолжительности и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз. Технические характеристиками ПМ12-010640У3:

Род тока цепи управления – переменный;

Номинальный ток контактов вспомогательной цепи – 10А;

Степень защита IP40;

Реверсивный, без кнопок, с тепловым реле.

3) Реализация тепловой защиты осуществляем с помощью тепловых реле, встроенных в пускатель КМ.

4) Защита от обрыва фазы выполнена в виде тепловой защиты, т.к. при потере фазы в двух других фазах ток возрастает и вызывает срабатывание теплого реле.

Для задания напряжения пропорционального положению двигателя используем резистор типа СП3-9 с мощностью рассеивания 0,25 Вт.

При замыкании автоматического выключателя SF на схему управления подаётся напряжение сети. При нажатии на кнопку «Пуск» SB2 (при отпущенной кнопке «Аварийный стоп» SB), включается пускатель КМ, становиться на самопитание и подаёт напряжение на силовую часть схемы – система готова к пуску электродвигателя.

Если в процессе работы срабатывает тепловое реле, встроенное в пускатель, катушка пускателя КМ обесточивается. Силовой контакт КМ при этом обесточивает силовую часть схемы.

В случае возникновения токов короткого замыкания должен сработать автоматический выключатель и обесточить силовую схему и схему управления.