Анализ лачх нескорректированного электропривода

Составим принципиальную электрическую схему системы регулирования частоты вращения ДПТ:

ДПТ - двигатель постоянного тока

ТП - тиристорный преобразователь

ТГ - тахогенератор

РС - регулятор скорости

Рисунок 3.3 ­­- Принципиальная электрическая схема системы регулирования частоты вращения ДПТ.

Данные выбранного электродвигателя привести в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Данные электродвигателя ПБВ160L

Исходные данные	Обозначение	Единицы измерения	Значение
Двигатель постоянного тока
Марка электродвигателя	ПБВ 160 L
Номинальная мощность	Pном	кВт	5,5
Номинальное напряжение	Uном	В	78,5
Номинальная частота вращения	nном	об/мин
КПД		%
Сопротивление якорной цепи	Rя	Ом	0,0343
Индуктивность якорной цепи	L	мГн	0,405
Момент инерции		кг/м^2	0,298
Тиристорный преобразователь
Коэффициент усиления	Ктп
Постоянная времени	Ттп	с	0,02
Тахогенератор
Коэффициент усиления	Ктг		1,3
Режимы работы САУ
Время переходного процесса	tпп	с	1-2
Величина перерегулирования		%	Не более 20
Колебательность переходного процесса	N		Не более 2

 

Построим функциональную схему исследуемой системы автоматического управления, то есть разобьем систему на составляющие её элементы, исходя из выполняемых или функций с указанием связи между ними.

Uзад (s) - задающее напряжение

Мн (s) - момент нагрузки внешнего воздействия

ω (s) - угловая частота вращения

Рисунок 3.4 - Функциональная схема исследуемой системы автоматического управления.

По функциональной схеме, подставляя в неё конкретные функции, составляющих её звеньев, составляем обобщающую структурную схему исследуемой САУ.

Структурные схемы тиристорного преобразователя, тахогенератора и двигателя постоянного тока приведены на рисунках 3.5; 3.6; 3.7; 3.8.

 

 

Рисунок 3.5 - Структурная схема тиристорного преобразователя

Рисунок 3.6 - Структурная схема тахогенератора.

 

 

Рисунок 3.7 - Структурная схема двигателя постоянного тока

 

 

Рисунок 3.8- Обобщающая структурная схема исследуемой САУ.

Находим расчетные параметры для двигателя постоянного тока.

Электромагнитная постоянная времени якорной цепи , с, находится по формуле:

(3.3)

где L_я – индуктивность якорной цепи двигателя; Гн;

R_я –сопротивление якорной цепи двигателя, Ом.

Находим номинальный ток двигателя Iном, А по формуле:

(3.4)

где Р_ном – номинальная мощность двигателя, Вт;

h _дв – коэффициент полезного двигателя

Угловую частоту вращения ω_ном,, с^-1, определяем по формуле:

(3.5)

где п_ном – номинальная скорость вращения, об/мин.

Находим конструктивную постоянную двигателя Сд, по формуле:

(3.6)

где U_ном – номинальное напряжение, В;

I_ном – номинальный ток двигателя, А;

ω_ном – угловая частота вращения, с^-1.

Электромеханическая постоянная времени Тм, с., определяется по формуле:

(3.7)

где Сd – конструктивная постоянная двигателя;

J – момент инерции приведенный к валу двигателя, кг´м².

Определим передаточные функции исследуемой САУ.

W₁ (s), W₂ (s), W₃ (s), W₄ (s) – передаточная функции двигателя постоянного тока.

W₅ (s) – передаточная функция тиристорного преобразователя.

W₆ (s) – передаточная функция тахогенератора.

Используя обобщающую структурную схему САУ приведенную на рисунке 3.8 составляем структурную схему ДПТ по управляющему воздействию.

Структурная схема ДПТ по управляющему воздействию приведена на рисунке 3.9 и по ней определяем передаточную функцию.

 

 

Рисунок 3.9 – Структурная схема ДПТ по управляющему воздействию

 

По рисунку 3.7, используя правила соединений динамических звеньев, составляем выражение для нахождения передаточной функции по управляющему воздействию.

 

 

Используем передаточные функции ДПТ по управляющему и возмущающему воздействию, тогда обобщающая структурная схема примет вид приведенный на рисунке 3.10

 

Wдв воз (s) – передаточная функция ДПТ по возмущающему воздействию;

Wтп(s) – передаточная функция ТП;

Wтг(s) – передаточная функция ТГ;

Wдв.упр(s) – передаточная функция ДПТ по управляющему воздействию.

 

Рисунок 3.10 – Структурная преобразованная схема САУ

 

Используя рисунок 3.10, построим замкнутую структурную схему САУ по управляющему воздействию и по ней определим передаточную функцию.

 

Рисунок 3.11 – Замкнутая структурная схема САУ по управляющему воздействию

 

Используя рисунок 3.10, построим разомкнутую структурную схему САУ по управляющему воздействию и по ней определяем передаточную функцию.

 

Рисунок 3.12 – Разомкнутая структурная схема САУ по управляющему воздействию

 

 

Решаем уравнение (0,00005782s²+0,0049s+1), находим по формуле:

 

D =b ²-4ас

D=0

 

Тогда, p₁ = -42.38

 

Выражение W(s) примет вид:

 

 

Значения сопрягающих частот.

 

Wсоп_1,2,3 = 1/0,02 = 50 с^-1

Lg50 = 1,69

L(w=1) =20 lg ´ К = 20 lg ´ 1,6 = 8,3 дБ

 

Наклон низкочастотного участка 0 дБ/дек