2. Анализ характеристик силовой части электропривода как объекта управления

1. Силовая часть электропривода как объекта управления

Объектом управления является тележка трубоволочильного стана. Тележка трубоволочильного стана приводятся в движение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором мощностью P_N=200 кВт через редуктор с передаточным числом i_р=45,7. Управление механизмом будем осуществлять через асинхронный двигатель, воздействуя на управляемую величину посредством преобразователя частоты. Для достижения желаемой цели управления на входы преобразователя подаются управляющие воздействия. Управляемой координатой силовой части является угловая скорость.

Возмущающим воздействием выступают:

1. Изменение момента нагрузки, т.е. момент сопротивления в процессе волочения трубы;

2. Параметрические возмущения в электродвигателях, полупроводниковых преобразователях и кинематических передачах;

3. Погрешность измерения датчиков информации;

4. Помехи в каналах управления.

Будем учитывать возмущения только от изменения момента нагрузки.

На рис.1 представлена схема силовой части электропривода трубоволочильного стана.

Рис. 1 Силовая часть электропривода как объекта управления

П – преобразователь частоты; М – асинхронный двигатель; Р – редуктор; ИМ – исполнительный механизм.

2. Разработка мат.Модели силовой части

Наиболее удобной моделью силовой части для задач синтеза является модель, в которой есть только токи статора и потокосцепления ротора. При составлении модели выберем ориентирующий вектор. Сориентируем систему по вектору потокосцепления ротора (по полю ротора). Приведем уравнения модели силовой части:

Двигатель

Паспортные данные двигателя приведены в табл.1

Таблица1

Двигатель	РN, кВт	n, об/мин	IN, А	КПД, %	Cosφ	λi	λm	Мк/МN	Jд, кгм2	xµ	r1’	x1’	r2’’	x2’’
4А80B6У3	1.1	920	3.05	74	0,74	4,0	2	2,2	0,0046	1,6	0,12	0,11	0,11	0,19

Параметры схемы замещения:

Основные базисные величины:

Расчёт эквивалентных параметров главной цепи двигателя:

Относительные параметры двигателя:

Сведем полученные величины в таблицу

Таблица 3. Параметры модели

Обозначение параметра в а.е.	Значение параметров в а.е.	Обозначение параметров в о.е.	Значение параметров в о.е.
ΩsN	314 1/c	ωsN	1
ΨrN	0,9144 В с	ΨrN	1,369
MN	Нм	m	1
Rr	Ом	rr
Lsσ	Гн	lsσ
Lrσ	н	lrσ
Lm	Гн	lm
Lr	Гн	lr	1.79
Lэ	Гн	lэ
Rэ	Ом	rэ
-	-	αr
-	-	kr
Tэ	с	-	-
Tr	с	-	-
Tj	с	-	-

После расчетов параметров системы, приведем мат.модель и структурную схему АД с КЗ-ротором.

Математическая модель:

Рис. 3 Структурная схема АД с КЗ-ротором

Произведем моделирование путем подачи единичного ступенчатого воздействия на двигатель. Приведем реакции двигателя по скорости и моменту, а так же его динамическую механическую характеристику.

Рис. 4 Реакция скорости и момента на ступенчатое воздействие

Рис. 5. Динамическая механическая характеристика АД