Автоматизированный электропривод по системе ТП-Д

Схема регулирования ТП-Д

Рис. 1.1. Функциональная схема двухконтурного подчинённого регулирования по системе ТП-Д

В настоящее время наиболее распространенными являются системы управления электроприводом, построенные по принципу подчиненного регулирования. Они обладают большим быстродействием, выполнены на базе унифицированных элементов, что облегчает их проектирование и монтаж. Хотя в наши дни существуют системы управления, обеспечивающие лучшие показатели, системы подчиненного управления все еще актуальны.

Принципы подчиненного управления позволяют соединить систему управления с объектом независимо от того, используется ли в нем система ТП-Д, Г-Д либо иной управляемый преобразователь.

Современные унифицированные системы автоматического управления электроприводом строят по принципу подчиненного регулирования параметров.

Достоинство системы подчиненного управления в возможности ограничения величины подчиненного параметра путем ограничения выходного сигнала регулятора внешнего контура.

В курсовой работе необходимо:

- описать приведённую выше функциональную схему регулирования ТП-Д (см. рис.1.1).

- указать, как реализован данный АЭП с ДПТ НВ, и кратко охарактеризовать каждый элемент контура.

- определить, как происходит регулирование скорости двигателя (позонно).

Выбор ДПТ НВ

По заданным значениям моментов и времени (приложение 1) и с учетом изменения нагрузки, показанной на диаграмме (приложение 3) построить временную диаграмму моментов для заданного механизма. Определить, какие моменты на данной диаграмме являются неизменяющимися за соответствующие промежутки времени, а какие меняют свое значение. Для внесения заданных элементов в курсовой проект создать таблицу и рисунок, используя данные приложений 1 и 3.

Определить продолжительность включения по формуле 1.1 и по результату указать режим работы.

ПВ= ; (1.1)

Определить эквивалентный момент по формуле 1.2.

М_экв= Н*м; (1.2)

где M_i - момент в определенный промежуток времени, ;

t_i - продолжительность данного промежутка времени, сек.;

Σt_раб - суммарное время работы двигателя, сек.;

Σt_nауз - суммарное время пауз в работе, сек.

- коэффициент, учитывающий продолжительность включения двигателя.

Коэффициент нужно выбрать из таблицы 1.1.

Таблица 1.1

ПВ
	0,2	0,4	0,6	0,8	0,9

Найти необходимую эквивалентную мощность в Вт, исходя из значений эквивалентного момента и заданной скорости вращения якоря n_зад, по формуле 1.3.

, Вт (1.3)

Искомую номинальную мощность двигателя в кВт принять, с учётом коэффициентов запаса, равной (формула 1.4):

P_ном=(1,1 - 1,3)∙P_{Э ,} кВт (1.4)

Определить способ соединения ОЯ и ОВ и отобразить его графически.

По справочнику (ссылка на источник информации обязательна) выбрать электродвигатель постоянного тока и обозначить его основные технические характеристики (тип, номинальную мощность P_H, кВт, номинальную скорость вращения n_ном, об/мин, максимальную скорость вращения n_max, об/мин; сопротивление обмотки якоря R_a, A и обмотки возбуждения R_в, А; номинальный ток двигателя I_ном, А; напряжение U,В, КПД, %,).

Алгоритм выбора двигателя:

1. Выбрать двигатель независимого соединения;

2. По определенному (формула 1.4) диапазону мощностей выбрать тип двигателя;

3. Проверить выбранный двигатель по напряжению – если не совпадает, то продолжать выбор;

4. Проверить выбранный двигатель по номинальной скорости – если расхождение с заданной скоростью велико, то продолжать выбор;

5. Выбранный двигатель, в итоге, должен соответствовать всем трём параметрам: диапазону мощности, величине напряжения и заданной скорости.

6. Охарактеризовать выбранный тип электродвигателя.

После выбора двигателя и определения всех его номинальных данных необходимо построить естественную механическую характеристику выбранного двигателя (прямая 1 на рис.1.2).

Так как она прямолинейна, то для её построения достаточно найти две точки с координатами {М_ном; n_ном} и {М_min; n_max}, используя формулы 1.5 – 1.8.

сек^-1 (1.5)

Нм (1.6)

сек^-1 (1.7)

Нм (1.8)

Рис.1.2 Естественная и искусственные механические характеристики ДПТ

Для определения требуемой зонности регулирования необходимо провести прямую, соответствующую заданной скорости вращения вала двигателя (прямая 4 на рис.1.2), и отметить на ней заданные в условии моменты.

Затем необходимо выбрать и обосновать способы регулирования скорости вращения вала двигателя.

В первой зоне регулирования, характеристики, при уменьшении напряжения на якоре, сохраняют свою жесткость, т.к. согласно формуле 1.9 скорость холостого хода n₀ при этом снижается, а приращение скорости n остаётся неизменным.

n= n₀ - n,об/мин

или

, об/мин (1.9)

где: U_a,B – напряжение на якоре; с – безразмерный конструктивный коэффициент; Ф, Веб – суммарный магнитный поток машины; ΣR_a , Ом – суммарное сопротивление цепи якоря; М₂, Нм – момент на валу.

Следовательно, для построения искусственных характеристик в этом случае достаточно через требуемые точки провести прямые, параллельные естественной (прямые 2а и 2б на рис. 1.2).

Во второй зоне регулирование осуществляется за счет ослабления магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения. Т.к. согласно формуле 1.9 и скорость холостого хода n₀, и приращение скорости n при этом увеличиваются, то жёсткость искусственных характеристик падает. Характеристики прямолинейны, но не параллельны естественной характеристике.

Для построения искусственной характеристики во второй зоне (прямая 3 на рис.1.2), учитывая, что при таком способе регулирования P=const, вначале нужно определить его значение по формуле 1.10, используя соответствующие координаты.

, Вт (1.10)

Затем, задавая произвольное, но близкое к нулю, значение момента, найти еще одну точку с координатами { }, рассчитав значение скорости по формуле 1.11.

, об/мин (1.11)