Раздел 1. Выбор электрооборудования

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………… 5
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ…………… 8
РАЗДЕЛ 1. ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ……………… 12

1.1.Выбор электродвигателя…………………………………………….14
1.1.1. Определение режима работы электродвигателя………….. 14
1.1.2 Расчет эквивалентного момента на валу

электродвигателя……………………………………………….. 16

1.1.3. Определение необходимой скорости вращения

электродвигателя………………………………………………. 17

1.1.4. Определение мощности электродвигателя………………….. 17

1.1.5. Выбор электродвигателя по каталожным данным………….. 18

1.1.6. Проверка электродвигателя по условию перегрузки………..19

1.2. Выбор управляемого выпрямителя……………………………… 20

1.2.1. Краткий обзор существующих управляемых

преобразователей……………………………………………… 20

1.2.2. Выбор управляемого преобразователя………………………22

1.3. Выбор согласующего трансформатора……………………………. 23

1.4. Выбор датчика тока…………………………………………………. 24

1.5. Выбор уравнительного реактора…………………………………...26

1.6. Выбор тахогенератора……………………………………………… 26

1.7. Расчет параметров цепи «тиристорный выпрямитель -

двигатель постоянного тока»……………………………………… 27

1.8. Обоснование необходимости применения замкнутой

системы управления электроприводом…………………………… 29

1.9. Выводы по разделу………………………………………………….. 30
РАЗДЕЛ 2. РАСЧЕТ СТАТИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА …. …….. 32

2.1. Составление схем для расчета системы управления

электроприводом…………………………………………………… 33

2.1.1. Составление упрощенной принципиальной схемы………...33

2.1.2. Составление функциональной схемы……………………….. 33

2.1.3. Составление структурной схемы…………………………….34

2.2. Определение коэффициента обратной связи по скорости ………35

2.3. Определение напряжения задания задатчика скорости…………. 39

2.4. Определение коэффициента обратной связи по току…………… 40

2.5. Определение коэффициента усиления суммирующего

усилителя……………………………………………………………. 46

2.6. Построение статической характеристики электропривода

в замкнутой и разомкнутой системе управления…………………47

2.7. Выводы по разделу…………………………………………………..53

РАЗДЕЛ 3. РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА………. 54

3.1. Составление структурной схемы электропривода

постоянного тока для расчета динамики…………………………. 55

3.2. Составление передаточных функций элементов………………… 56

3.2.1. Составление передаточной функции двигателя

постоянного тока……………………………………………. 56

3.2.2. Составление передаточной функции тиристорного

преобразователя (тиристорного выпрямителя)…………….. 57

3.2.3. Составление передаточной функции цепи обратной

связи по скорости…………………………………………… 58

3.3. Составление передаточной функции системы…………………… 60

3.4. Проверка устойчивости системы электропривода……………… 61

3.5. Синтез корректирующего устройства…………………………… 63

3.6. Построение переходного процесса в системе

электропривода……………………………………………………. 69

3.7. Оценка показателей качества……………………………………… 69

3.8. Выводы по разделу…………………………………………………..71
ВЫВОДЫ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ………………………… 72
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………. 73
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Двигатели постоянного тока серии ПБСТ ………75
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Устройство комплектное тиристорное

серии УКЭ-Л……………………………………… 79
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Параметры схем выпрямления и данные

тиристорных преобразователей…………………..83
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Параметры согласующих трансформаторов……. 85
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Параметры датчиков тока……………………….. 86
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Принципиальная схема электропривода

постоянного тока………………………………… 87
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Корректирующие цепи………………………….. 90

ВВЕДЕНИЕ

Для современного промышленного производства характерно широкое внедрение автоматизированного электропривода - основы механизации и комплексной автоматизации технологических про­цессов.

Современный электропривод определяет собой уровень сило­вой электровооруженности труда и благодаря своим преимуществам по сравнению со всеми другими видами приводов является основ­ным и главным средством автоматизации рабочих машин и произ­водственных процессов.

Электропривод определяется как электромеханическая сис­тема, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, пе­редаточного и управляющего устройств, предназначенная для при­ведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. В отдельных случаях в этой систе­ме - могут отсутствовать преобразовательное и передаточное уст­ройство. Структура электропривода приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Структура электропривода.

Она содержит преобразовательное устройство (ПРУ), опре­деляемое как электротехническое устройство, преобразующее род тока, напряжение, частоту и изменяющее показатели качества элек-

трической энергии, предназначенное для создания управляющего воздействия на электродвигательное устройство.

Электродвигательное устройство (ЭДУ), является электро­техническим устройством - электрической машиной, - предназна­ченным для преобразования электрической энергии в механическую или механической энергии в электрическую.

 

Передаточное устройство (ПУ) предназначено для передачи механической энергии от электродвигательного устройства электро­привода к исполнительному органу рабочей машины (ИОРМ) и согласования вида и скоростей их движения.

 

Управляющее устройство (УУ), является электротехниче­ским устройством, предназначено для управления преобразователь­ным, электродвигательным и передаточным устройствами. Управ­ляющее устройство, как правило, содержит информационную часть, получающую информацию от задатчиков (сигнал задания) и датчи­ков обратной связи (сигнал о состоянии привода) и в соответствии с заданными алгоритмами вырабатывает сигналы управления.

Посредством системы электропривода приводятся в движение рабочие органы технологических (производственных) машин и осу­ществляется управление преобразованной энергией. Под управлени­ем здесь понимают организацию процесса преобразования энергии, обеспечивающую в статических и динамических условиях требуе­мые режимы работы технологических машин. Если основные функ­ции управления выполняются без непосредственного участия чело­века (оператора), то управление называют автоматическим, а электропривод - автоматизированным.

Параметрами электропривода являются скорость, нагрузка, диапазон регулирования, жесткость механической характеристики и электромеханическая постоянная времени.

Для управления электроприводами применяется множество различных устройств, однако, в настоящее время наиболее рацио­нальным кажется использование тиристорного управления электро­приводами. Для этой цели в разомкнутой или замкнутой системах управления электроприводами используют управляемые выпрями­тели (для систем с двигателями постоянного тока) и тиристорные регуляторы напряжения или преобразователи частоты (для систем с асинхронными двигателями).

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Вариант 03.33.03

Диапазон регулирования угловой скорости D=6

Статизм регулирования угловой скорости не более δ=10%

Допустимое перерегулирование угловой скорости σ=15%

Время регулирования не более t_p=1,5 c

Допустимое число колебаний не более N_p=2

 

Данные механизма для кратковременного режима работы:

Моменты сопротивления на валу механизма:

Mm1=400 H*м

Mm2=300 H*м

Mm3нач=100 Н*м

Mm3кон=280 H*м

Mm4=400 H*м

 

Интервалы времени: t1=10мин,t2=40мин,t3=5мин,t4=10мин

 

Момент инерции механизма Jm=8кг*м²

Максимальная угловая скорость механизма wm_max= 7с^-1

 

Данные редуктора:

Передаточное отношение I_п=32

КПД η_п=0,92

 

 

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

ВЫБОР ТАХОГЕНЕРАТОРА

Электродвигатели серии ПБСТ оснащаются встроенными тахогенераторами серии TC-IM

Коэффициент передачи тахогенератора вычисляется по фор­муле

где n - число оборотов в минуту вала тахогенератора;

е_тг - ЭДС тахогенератора, соответствующая числу об/мин его ва­ла, В

 

Тахогенератор серии TC-IM имеет следующие параметры: номинальная мощность якорной цепи тахогенератора, Р= 5 Вт
номинальная ЭДС тахогенератора, В... e_тг= 100 номинальная частота вращения тахогенератора, об/мин 3000
Тип возбуждения – постоянные магниты.

k_тг=30*100 /3.14*3000 =9,55*100*3000=0,318

 

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ

«ТИРИСТОР-НЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ - ДВИГАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО ТОКА»

Рассчитываются следующие параметры: Сопротивление якорной цепи двигателя:

R_яцД=b_Т*(R_Я+R_ДП)+R_щ

 

где (b_Т =1.32 - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивле­ния при нагреве обмотки якоря двигателя на 6O⁰C;

R_ДП - сопротивление добавочных полюсов при 15⁰C, Ом;

R_щ =2/I_ном - сопротивление щеточного контакта, Ом.

Активное сопротивление трансформатора:

Максимальная ЭДС тиристорного преобразователя:

E_do=k_cx*U_2ф

где k_cx -коэффициент схемы выпрямления

k_cx =1,17

U_2ф - фазное напряжение вторичной обмотки согласующего трансформатора, В. U_2ф=205

 

Коэффициент усиления тиристорного преобразователя при исполь­зовании системы управления с пилообразным напряжением определяется

где Ed=C*w_ном+I_пот*R_яд -ЭДС двигателя при рабочей нагрузке, В;

 

U_y^max - максимальное напряжение цепи управления (поскольку планируется использование стандартной блочной системы регулято­ров, то максимально допустимое напряжение управления надо при­нять U_y^max= 8 В

 

 

Еd=0,445*230,38+17,54*0,462=110,62 В

.kтп=3.14*239,85/2*8*

Эквивалентное сопротивление трансформатора, обусловленное пе­рекрытием токов в фазах преобразователя при коммутации венти­лей:

Rk=0,225 Ом

Полное активное сопротивление якорной цепи:

R_э=R_яцД+R_т+R_изм+R_k+R_ш =211,116 Ом

Индуктивность обмотки якоря двигателя:

 

где р - число пар полюсов двигателя (для двигателей серии ПБСТ число пар полюсов р=2);

g=0,25 для компенсированных двигателей.

 

Lяцд=0,25*110 /2*230,38*16=0,004 Гн

Индуктивное сопротивление фазы трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке:

 

Индуктивность рассеяния трансформатора:

L_T=X_T/w_с

где w_с=2*p* f_c f_c - частота питающей сети, Гц.

w c =2*3,14*50 =314,16

Lт=0,19 / 314,16 = 0,0006 Гн

Суммарная индуктивность якорной цепи двигателя:

Lэ=Lяцд+ Lур+2* Lт =0,004+0,36+0,0006*2=0,365

Электромагнитная постоянная якорной цепи

 

T_яц= L_э / R_э

T_яц = 0,365 / 211,116 = 0,002 с

Электромеханическая постоянная

 

T_мц=J_полн*R_э/C²

где J_полн = J_дв+J*m/i_п²+0.15*J_д- полный приведенный момент инерции системы, состоящий из момента инерции двигателя, момента инер­ции механизма приведенного к валу двигателя, и момента инерции передаточного механизма, учитываемого как 15% от момента инер­ции двигателя.

J_полн= 0,026 + 8 / 32*32 +0,15*0,026 =0,038 кг*м

T_мц= 0,038 *211,116 / 0,445 =40,5 с

 

1.8. ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ ПРИМЕНЕ­НИЯ ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕК­ТРОПРИВОДОМ

Для обоснования применения замкнутой системы электропри­вода необходимо найти требуемое абсолютное снижение угловой скорости электропривода, абсолютное снижение угловой скорости электропривода в разомкнутой системе и сравнить их между собой.

1) Находим требуемое абсолютное снижение угловой скорости электропривода при номинальной нагрузке:

(1.33)

где d - заданный статизм в системе электропривода в относительных единицах.

2) Находим действительное абсолютное снижение угловой скорости электропривода в разомкнутой системе:

(1.34)

3) Для целесообразности применения замкнутой системы управления электроприводом необходимо соблюдение условия:

(1-35)

Если данное условие выполняется, то, для получения характе­ристик электропривода, удовлетворяющих заданным требованиям, необходимо применить замкнутую систему управления электропри­водом.

Статизм разомкнутой системы вычисляется

 

 

(1.36)

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ

В данной главе сделали выбор элементов системы электропри­вода: электродвигателя (с проверкой его по перегрузке) и тахогена-ратора, управляемого выпрямителя, согласующего трансформатора, сглаживающего реактора; рассчитали параметры якорной цепи сис­темы «преобразователь-двигатель»; обосновали необходимость применения замкнутой системы управления электроприводом.

Для удобства дальнейших расчетов запишем все найденные значения в таблицу.

Сводная таблица расчетных параметров. Табл. 1.6.

Сводная таблица расчетных параметров.-Табл. 1.6 (продолжение).

Где

Второй участок характеризуется вступлением в действие от­рицательной обратной связи по току, которая увеличивает наклон (уменьшает жесткость) механической характеристики. Задаваясь то­ком I₂ большим чем I_у, можно найти вторую точку (2) характеристи­ки на этом участке. Ее координаты (I₂; w₂), где из (2.3)

(2.61)

 

где

по формуле

Можно построить второй участок статической характеристики

 

(2.62)

Дальнейшая работа электропривода происходит следующим образом: увеличение сигнала управления с ростом нагрузки приво­дит к пробою стабилитрона в узле отсечки, после чего в системе управления начинает действовать фактически только одна отрица­тельная связь по току с постоянным напряжением управления, рав­ным напряжению пробоя стабилитрона Uvd⁼const, а уравнение элек­тромеханической характеристики на третьем участке имеет вид

(2.63)

 

Принимая w_з=0 и I _з=I_max, можно найти U vd.

Третий участок статической характеристики строиться по

формуле

(2.64)

где

Построим статическую характеристику разомкнутой системы в соответствии с (2.4) при отсутствии обратной связи по скорости

(2.65)

 

Напряжение задания в этом случае находится из условия

w=w_{н о м} , I_я=0

Изменение коэффициентов передачи по скорости (если есть, то по напряжению и положительной по току) приведет к изменению угла наклона статических характеристик на первом и втором участ­ках. Наклон статической характеристики на третьем участке зависит только от коэффициента передачи задержанной отрицательной об­ратной связи по току.

Отрицательная обратная связь по напряжению действует так же, как и отрицательная связь по скорости, она компенсирует паде­ние напряжения в цепи преобразователя под воздействием нагрузки, но не компенсирует падение напряжения в якоре двигателя. Поэтому при изменении коэффициента усиления отрицательной обратной связи по напряжению до максимального значения статическая ха­рактеристика может приблизиться к естественной характеристике двигателя. С одной отрицательной связью по напряжению невоз­можно получить режим, когда заданный перепад скорости меньше перепада скорости на естественной характеристике двигателя.

Комбинации различных обратных связей обеспечивают полу­чение различных статических характеристик замкнутых систем управления электроприводом постоянного тока.

 

2.7. ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ

В данном разделе были определены коэффициенты обратных связей по скорости и току, максимальное напряжение задания задат-чика скорости, коэффициенты промежуточного усилителя по кана­лам задающего воздействия и обратных связей, а так же построены статические электромеханические характеристики электропривода в замкнутой и разомкнутой системе управления.

 

 

Получим функцию вида

(3.15)

либо

(3.16)

 

Передаточную функцию системы можно упростить, если ма­лые постоянные времени фильтра обратной связи по скорости и ти-ристорного преобразователя объединить [10], т.е.

(3.17)

 

где

(3.18)

 

3.4. ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ ЭЛЕК­ТРОПРИВОДА

Для расчета устойчивости систем регулирования применяются различные методы. Наиболее распространенным является метод, ос­нованный на построении логарифмических частотных характери­стика.

Критерий устойчивости Найквиста применим и в случае изо­бражения амплитудно-фазовых характеристик в виде логарифмиче­ских амплитудной и фазовой частотных характеристик разомкнутой системы.

Необходимым и достаточным условием устойчивости системы является пересечение логарифмической амплитудно-частотной ха­рактеристикой (ЛАЧХ) разомкнутой системы оси абсцисс раньше, чем логарифмическая фазно-частотная характеристика пересечет линию, соответствующую ее фазовому сдвигу -p.

Для проверки устойчивости системы электропривода необхо­димо построить на одном графике логарифмические амплитудную и фазную частотные характеристики, и применить критерий Найкви­ста.

 

 

Рис.3.5. Пример устойчивой системы.

Просто и удобно строить характеристики посредством про­граммы MathCad на персональной ЭВМ.

Для этого воспользуемся формулами:

- вещественная частотная характеристика

 

- мнимая частотная характеристика

 

- амплитудно-частотная характеристика

 

- логарифмическая амплитудно-частотная характеристика

 

- логарифмическая фазно-частотная характеристика

или

где, например,

 

 

Построив графики в логарифмическом масштабе можем полу­чить следующее

Рис.3.6. Характеристики системы электропривода.

Видим, что система неустойчива, т.е. необходимо вводить корректирующие устройства.

В том случае, если бы система была устойчива, можно было бы сразу переходить к построению переходного процесса в системе электропривода. Однако если показатели качества не удовлетворяют заданным, то систему придется корректировать.

ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ

В данном разделе мы определили передаточные функции от­дельных элементов системы электропривода, составили общую пе­редаточную функцию в соответствии с расчетной структурной схе­мой, проверили систему на устойчивость, синтезировали корректи­рующее устройство, построили переходный процесс и определили показатели качества регулирования.

Сделали выводы о соответствии динамических показателей привода заданию.

ВЫВОДЫ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

По результатам расчетов необходимо сделать выводы, в кото­рых следует сопоставить результаты расчета статических и динами­ческих показателей работы системы электропривода с заданием, и высказать свои соображения.

Необходимо оценить правильность выбора электрооборудова­ния и дать рекомендации по возможной эквивалентной замене обо­рудования.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………… 5
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ…………… 8
РАЗДЕЛ 1. ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ……………… 12

1.1.Выбор электродвигателя…………………………………………….14
1.1.1. Определение режима работы электродвигателя………….. 14
1.1.2 Расчет эквивалентного момента на валу

электродвигателя……………………………………………….. 16

1.1.3. Определение необходимой скорости вращения

электродвигателя………………………………………………. 17

1.1.4. Определение мощности электродвигателя………………….. 17

1.1.5. Выбор электродвигателя по каталожным данным………….. 18

1.1.6. Проверка электродвигателя по условию перегрузки………..19

1.2. Выбор управляемого выпрямителя……………………………… 20

1.2.1. Краткий обзор существующих управляемых

преобразователей……………………………………………… 20

1.2.2. Выбор управляемого преобразователя………………………22

1.3. Выбор согласующего трансформатора……………………………. 23

1.4. Выбор датчика тока…………………………………………………. 24

1.5. Выбор уравнительного реактора…………………………………...26

1.6. Выбор тахогенератора……………………………………………… 26

1.7. Расчет параметров цепи «тиристорный выпрямитель -

двигатель постоянного тока»……………………………………… 27

1.8. Обоснование необходимости применения замкнутой

системы управления электроприводом…………………………… 29

1.9. Выводы по разделу………………………………………………….. 30
РАЗДЕЛ 2. РАСЧЕТ СТАТИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА …. …….. 32

2.1. Составление схем для расчета системы управления

электроприводом…………………………………………………… 33

2.1.1. Составление упрощенной принципиальной схемы………...33

2.1.2. Составление функциональной схемы……………………….. 33

2.1.3. Составление структурной схемы…………………………….34

2.2. Определение коэффициента обратной связи по скорости ………35

2.3. Определение напряжения задания задатчика скорости…………. 39

2.4. Определение коэффициента обратной связи по току…………… 40

2.5. Определение коэффициента усиления суммирующего

усилителя……………………………………………………………. 46

2.6. Построение статической характеристики электропривода

в замкнутой и разомкнутой системе управления…………………47

2.7. Выводы по разделу…………………………………………………..53

РАЗДЕЛ 3. РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА………. 54

3.1. Составление структурной схемы электропривода

постоянного тока для расчета динамики…………………………. 55

3.2. Составление передаточных функций элементов………………… 56

3.2.1. Составление передаточной функции двигателя

постоянного тока……………………………………………. 56

3.2.2. Составление передаточной функции тиристорного

преобразователя (тиристорного выпрямителя)…………….. 57

3.2.3. Составление передаточной функции цепи обратной

связи по скорости…………………………………………… 58

3.3. Составление передаточной функции системы…………………… 60

3.4. Проверка устойчивости системы электропривода……………… 61

3.5. Синтез корректирующего устройства…………………………… 63

3.6. Построение переходного процесса в системе

электропривода……………………………………………………. 69

3.7. Оценка показателей качества……………………………………… 69

3.8. Выводы по разделу…………………………………………………..71
ВЫВОДЫ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ………………………… 72
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………………………. 73
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Двигатели постоянного тока серии ПБСТ ………75
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Устройство комплектное тиристорное

серии УКЭ-Л……………………………………… 79
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Параметры схем выпрямления и данные

тиристорных преобразователей…………………..83
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Параметры согласующих трансформаторов……. 85
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Параметры датчиков тока……………………….. 86
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Принципиальная схема электропривода

постоянного тока………………………………… 87
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Корректирующие цепи………………………….. 90

ВВЕДЕНИЕ

Для современного промышленного производства характерно широкое внедрение автоматизированного электропривода - основы механизации и комплексной автоматизации технологических про­цессов.

Современный электропривод определяет собой уровень сило­вой электровооруженности труда и благодаря своим преимуществам по сравнению со всеми другими видами приводов является основ­ным и главным средством автоматизации рабочих машин и произ­водственных процессов.

Электропривод определяется как электромеханическая сис­тема, состоящая из электродвигательного, преобразовательного, пе­редаточного и управляющего устройств, предназначенная для при­ведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением. В отдельных случаях в этой систе­ме - могут отсутствовать преобразовательное и передаточное уст­ройство. Структура электропривода приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Структура электропривода.

Она содержит преобразовательное устройство (ПРУ), опре­деляемое как электротехническое устройство, преобразующее род тока, напряжение, частоту и изменяющее показатели качества элек-

трической энергии, предназначенное для создания управляющего воздействия на электродвигательное устройство.

Электродвигательное устройство (ЭДУ), является электро­техническим устройством - электрической машиной, - предназна­ченным для преобразования электрической энергии в механическую или механической энергии в электрическую.

 

Передаточное устройство (ПУ) предназначено для передачи механической энергии от электродвигательного устройства электро­привода к исполнительному органу рабочей машины (ИОРМ) и согласования вида и скоростей их движения.

 

Управляющее устройство (УУ), является электротехниче­ским устройством, предназначено для управления преобразователь­ным, электродвигательным и передаточным устройствами. Управ­ляющее устройство, как правило, содержит информационную часть, получающую информацию от задатчиков (сигнал задания) и датчи­ков обратной связи (сигнал о состоянии привода) и в соответствии с заданными алгоритмами вырабатывает сигналы управления.

Посредством системы электропривода приводятся в движение рабочие органы технологических (производственных) машин и осу­ществляется управление преобразованной энергией. Под управлени­ем здесь понимают организацию процесса преобразования энергии, обеспечивающую в статических и динамических условиях требуе­мые режимы работы технологических машин. Если основные функ­ции управления выполняются без непосредственного участия чело­века (оператора), то управление называют автоматическим, а электропривод - автоматизированным.

Параметрами электропривода являются скорость, нагрузка, диапазон регулирования, жесткость механической характеристики и электромеханическая постоянная времени.

Для управления электроприводами применяется множество различных устройств, однако, в настоящее время наиболее рацио­нальным кажется использование тиристорного управления электро­приводами. Для этой цели в разомкнутой или замкнутой системах управления электроприводами используют управляемые выпрями­тели (для систем с двигателями постоянного тока) и тиристорные регуляторы напряжения или преобразователи частоты (для систем с асинхронными двигателями).

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Вариант 03.33.03

Диапазон регулирования угловой скорости D=6

Статизм регулирования угловой скорости не более δ=10%

Допустимое перерегулирование угловой скорости σ=15%

Время регулирования не более t_p=1,5 c

Допустимое число колебаний не более N_p=2

 

Данные механизма для кратковременного режима работы:

Моменты сопротивления на валу механизма:

Mm1=400 H*м

Mm2=300 H*м

Mm3нач=100 Н*м

Mm3кон=280 H*м

Mm4=400 H*м

 

Интервалы времени: t1=10мин,t2=40мин,t3=5мин,t4=10мин

 

Момент инерции механизма Jm=8кг*м²

Максимальная угловая скорость механизма wm_max= 7с^-1

 

Данные редуктора:

Передаточное отношение I_п=32

КПД η_п=0,92

 

 

РАЗДЕЛ 1. ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

В современном автоматизированном электроприводе можно условно выделить два канала распространения сигналов:

- канал управления (информационный канал), по которому передаются сигналы управления со входа привода к объекту управ­ления. Элементами канала управления являются датчики, корректи­рующие устройства, усилители напряжения и мощности, исполни­тельные устройства и силовой редуктор;

- силовой канал, по которому преобразуемая энергия распро­страняется от источника питания к объекту управления. Силовой ка­нал привода включает в себя источники питания, преобразователь­ные устройства электродвигательные устройства, исполнительные элементы, силовой редуктор, выходные цепи усилителей мощности.

Таким образом, некоторые элементы привода являются общи­ми для канала управления и силового канала.

Назначение силового канала состоит в преобразовании энер­гии источника питания в механическую энергию движения объекта управления (выходного вала привода), а назначение информацион­ного канала - в управлении потоком энергии в силовом канале.

Выбор двигателя будем проводить на основе метода эквива­лентного момента.

выбор электрооборудования включает следующие этапы:

• анализ характера изменения возмущающих моментов;

• расчет мощности и выбор электродвигателя по требуемым мак­симальным значениям параметров движения;

• проверка правильности выбора электродвигателя по перегрузоч­ной способности и тепловому режиму;

• выбор элементов силового комплектного тиристорного преобра­зователя;

• расчет параметров системы «тиристорный преобразователь -двигатель постоянного тока».

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ