Тема 1.2 Системы автоматизированного управления электропривода Практическое занятие № 21 Расчет системы автоматического регулирования
Формируемая) компетенция:
ПК 1.1. Выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования.
Цель работы:
1. Повторить теоретический материал.
2. Освоить методику расчета системы автоматического регулирования
Выполнив работу, Вы будете:
уметь:
- определять электроэнергетические параметры электрических машин и аппаратов, электротехнических устройств и систем;
- организовывать и выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования;
Материальное обеспечение:
калькулятор, конспект лекций, справочник
Задание:
Рассчитать параметры элементов системы автоматического регулирования
Краткие теоретические сведения:
Система управления с обратной связью по скорости двигателя построена по принципу подчиненного регулирования. Отличительной особенностью такой системы является последовательное включение регуляторов, количество которых равно числу регулируемых параметров.
Система регулирования скорости двигателя двухконтурная, состоящая из внутреннего регулятора тока и внешнего регулятора скорости. В качестве задающего устройства применен ручной сельсинный командоаппарат. Сигнал задания скорости поступает на вход задатчика интенсивности ЗИ, который предназначен для преобразования ступенчатого сигнала управления в линейно-изменяющееся напряжение, которое определяет закон изменения регулируемого параметра. Интенсивность изменения выходного напряжения ЗИ не зависит от уровня входного напряжения и может регулироваться. С выхода ЗИ управляющий сигнал поступает на вход регулятора скорости РС, где происходит сравнение задающего сигнала с сигналом обратной связи. РС выполнен, как пропорциональное звено (П-регулятор).
В качестве датчика скорости используется тахогенератор ТГ. С тахогенератора поступает сигнал на датчик напряжения ДН и далее на датчик тока ДТ. Напряжение выхода регулятора скорости РС является задающим сигналом тока и поступает на вход регулятора тока РТ. Сигнал обратной связи подается на вход РТ с выхода ДТ, который служит для усиления сигнала по току и гальванической развязки. РТ выполнен пропорционально интегральным (ПИ-регуляторам).
В контуре регулирования тока якоря используется ПИ-регулятор. Он обеспечивает высокое быстродействие и минимальную статическую погрешность в контуре.
Схема регулятора тока якоря показана на рисунке 27.
Схема регулятора скорости показана на рисунке 28.
Рисунок 27 - Схема ПИ - регулятора тока якоря
Рисунок 28 - Схема П - регулятора скорости
Схема датчика ЭДС показана на рисунке 29: отрицательный сигнал напряжения и положительный сигнал тока по отдельным цепям подаются на вход датчика ЭДС (ДЭ), в качестве которого применен операционный усилитель с гальваническими разделенными входом и выходом и встроенным выходным сопротивлением RОДЭ.
В цепи напряжения между потенциометром двигателя и датчиком ДЭ включен фильтр RH – CH, выполняющий функцию инерционного звена с постоянной времени ТФ. Фильтр состоит из двух сопротивлений RH1, RH2 между которыми включен конденсатор емкостью СН = 10мкФ.
Рисунок 29 - Схема датчика ЭДС
Схема регулятора ЭДС показана на рисунке 30.
Передаточные функции регуляторов выбираются таким образом, чтобы обеспечить оптимальную по быстродействию отработку задания, с минимальным перерегулированием. Этим требованиям соответствует настройка на технический оптимум.
Рисунок 30 - Схема регулятора Э.Д.С.
Порядок выполнения работы:
1. Рассчитать контур тока якоря
2. Рассчитать контур скорости
3. Рассчитать контур ЭДС
Исходные данные для расчетов приведены в таблицах 25, 26.
Ход работы:
Расчет постоянных времени электропривода.
Электромеханическая постоянная времени электропривода Тм, с
где RΣ – суммарное сопротивление силовой цепи преобразователь-двигатель, Ом;
Rош – сопротивление соединения проводов в цепи двигателя, Ом
где Rа – полное сопротивление обмотки якоря двигателя, Ом
где
- номинальный КПД
RТР - активное сопротивление фазы трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке, Ом
где ΔРМ - потери в меди, кВт
mТР - число фаз трансформатора, mТР =3
КТ - коэффициент трансформации
I1ф ном - фазный первичный ток трансформатора, А
Rэкв – эквивалентное сопротивление, учитывающее снижение выпрямленного напряжения при коммутации тока между вентилями, Ом;
где mТР – количество фаз трансформатора, mТР = 3;
ХТР - индуктивное сопротивление фазы трансформатора, приведенное к вторичной обмотке, Ом
J𝚺 – суммарный момент инерции механизма, кг·м2
кФ – коэффициент ЭДС двигателя, Вс
где ЕНОМ.ДВ – номинальная ЭДС двигателя, В
ωНОМ – номинальная угловая скорость двигателя, рад/с
Электромагнитная постоянная времени силовой цепи ТЭ, с
где L𝚺 – суммарная индуктивность силовой цепи преобразователь - двигатель, Гн
где LТР - индуктивность трансформатора, мГн
где f - частота сети, Гц
Lа - индуктивность якоря, Гн
где β – коэффициент, для компенсированных машин β = 0,25, для некомпенсированных машин β = 0,6;
р – число пар полюсов двигателя, 2р =4
Расчет контура регулирования тока якоря.