5. Выбор тахогенератора

В качестве датчика обратной связи по частоте вращения выбирается тахогенератор. При выборе тахогенератора необходимо учитывать следующее [2]:

- номинальная частота вращения тахогенератора должна быть не меньше частоты вращения электродвигателя

- мощность тахогенератора должна составлять

Технические данные тахогенератора приведена в [8]. Двигатели серии ПБСТ выпускаются со встроенным тахогенератором ПТ-1.

Коэффициент передачи тахогенератора определяется выражением

или приближенно

где - номинальные значения напряжения, В; тока, А; угловой скорости, рад/с тахогенератора,

- сопротивление якорной цепи тахогенератора, Ом.

Напряжение тахогенератора будет

где s – крутизна напряжения тахогенератора, мВ/об/мин.

Номинальная угловая скорость тахогенератора равна номинальной угловой скорости двигателя

3.Синтез сау электропривода подачи

3.1. Принципы построения и расчета систем подчиненного регулирования

Синтез САУ тиристорного электропривода, построенного по принципу подчиненного регулирования координат, начинают с составления структурной схемы электропривода, состоящей из передаточных функций электродвигателя, вентильного преобразователя, регулятора, угловой скорости (РС), регулятора тока (РТ), датчиков обратной связи по току и угловой скорости двигателя с коэффициента передачи k_τ и k_с, рис.3.1.

Сущность принципа подчиненного регулирования координат состоит в том, что для регулирования каждой координаты электропривода используется отдельный регулятор, образующий с объектом управления контур, замкнутый соответствующей обратной связью. При этом каждый внутренний контур управляется сигналом от внешнего контура, т.е. является подчиненным по отношению к внешнему контуру. Такое построение позволяет произвести оптимальную настройку каждого контура и одновременно подчинить работу внутренних контуров регулированию основной выходной координаты системы. Под оптимальной настройкой (оптимизацией) контура понимают получение достаточно быстропротекающего переходного процесса с малым перерегулированием [12] (наилучшего демпфирования в нем переходного процесса). Оптимизация заключается в выборе передаточной функции регулятора, обеспечивающего с учетом возможных ограничений, требуемые показатели качества переходного процесса.

Передаточная функция регулятора W_рег(p) при единичной обратной связи контура определяется из соотношения

,

где W_ж(p)- желаемая передаточная функция разомкнутого контура;

W_о(p) – передаточная функция объекта регулирования (управления).

Для получения переходного процесса с перерегулированием меньше 5% и с минимальным временем переходного процесса контур настраивается на технический оптимум (оптимум по модулю).

Желаемая передаточная функция контура в разомкнутом состоянии будет

(3.1)

где - нескомпенсированная малая постоянная времени контура.

Переходный процесс характеризуется следующими показателями: перерегулированием

σ = 4,3% и быстродействием t_p = 4,7 , t_п = 8,4 , t_макс = 6,3 .

Если к контуру предъявляются более высокие требования по точности регулирования, контур настраивается на симметричный оптимум.

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура будет.

(3.2.)

Переходный процесс при этом характеризуется: перерегулированием σ = 43% и быстродействием t_p = 3,1 , t_п = 16,5 , t_макс = 6,3 .

Рассмотрим синтез САУ угловой скорости двигателя постоянного тока в независимым возбуждением. Структурная схема электропривода имеет вид, рас.3.1.

В состав системы входят регуляторы скорости и тока, объект управления, состоящий из электродвигателя с вентильным преобразователем и датчиков обратной связи по току и угловой скорости с коэффициентами передачи k_т и k_c[2].

Электродвигатель на структурной схеме представлен двумя типовыми звеньями:

Рис.3.1. Структурная схема электропривода

.

При синтезе не учитываем действие внутренней отрицательной обратной связи по ЭДС двигателя [3].

Управляемый вентильный (тиристорный) преобразователь представлен апериодическим звеном с передаточной функцией

(3.3)

Постоянная времени Т_п тиристорного преобразователя складывается из постоянной времени фильтра на входе СИФУ Т_сифу -0,006-0,008 с [13] и времени запаздывания τ, которое обусловлено неполной управляемостью тиристоров

,

где - пульсность выпрямительной схемы (число пульсаций выпрямленного напряжения за период).

Т_п=Т_сифу+τ, с. (3.4)

В комплектных электроприводах СИФУ чаще всего выполняется по вертикальному принципу управления с линейным опорным напряжением и коэффициент усиления тиристорного преобразователя при изменении угла управления определяется выражением [1,14]

(3.5)

где U_d0=E_d0,В – напряжение на выходе тиристорного преобразователя при α = 0,

U_у.макс=10В – напряжение управления, соответствующее

Коэффициент передачи обратной связи по току находят из условия ограничения тока на уровне I_доп=λI_н,

(3.6)

где - максимальное значение задающего сигнала регулятора тока .

Коэффициент передачи обратной связи по угловой скорости

(3.7)

где - максимальное значение задающего сигнала регулятора скорости.