Разработка структурной схемы системы управления ПЧ-АД
Введение
Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.
В наше время большое применение нашел частотно-регулируемый привод. Его используют в конвейерных системах, резательных автоматах, управлении приводами мешалок, насосов, вентиляторов, компрессоров и т.п. Всё большую популярность ЧРП приобретает в городском электротранспорте, особенно в троллейбусах. Применение позволяет: повысить точность регулирования и снизить расход электроэнергии в случае переменной нагрузки. Во многих установках на регулируемый электропривод возлагаются задачи не только плавного регулирования момента и скорости вращения электродвигателя, но и задачи замедления и торможения элементов установки. Классическим решением такой задачи является система привода с асинхронным двигателем с преобразователем частоты, оснащённым тормозным переключателем с тормозным резистором. При этом в режиме замедления/торможения электродвигатель работает как генератор, преобразуя механическую энергию в электрическую, которая в итоге рассеивается на тормозном резисторе. Типичными установками, в которых циклы разгона чередуются с циклами замедления являются подъёмники, лифты, центрифуги, намоточные машины и т.п.
В данном курсовом проекте необходимо спроектировать замкнутую систему автоматического управления электроприводом механизма поворота. В ходе работы будут разработаны структурная, функциональная и принципиальная схема замкнутой системы управления ПЧ-АД, расчет и выбор элементов схемы, произведено параметрирование выбранного ПЧ, выбор и расчет параметров регулятора скорости и статических механических характеристик, в пакете MatLab расчитаны динамические режимы работы ЭП.
Исходные данные
Таблица 1 – Исходные данные курсовой работы | ||
Параметр | Значение | |
Количество скоростей | ||
Способ задания скорости | Дискретный | |
Устройство задания скорости | Коммандоаппарат | |
Индикация режимов работы | Работа, Перегрузка | |
Диапазон регулирования скорости, | ||
Статическая ошибка регулирования скорости, , % |
Таблица 2 – Технические характеристики двигателя двигателя 5АМX132S4 | ||
Параметр | Значение | Ед. изм. |
Номинальная мощность, Pн | 7.5 | кВт |
Номинальная частота вращения, | об/мин | |
КПД , | 87.5 | % |
Номинальный ток при 380В , Iн | 15.3 | А |
Номинальный момент, Мн | 49.4 | Нм |
Отношение пускового момента к номинальному, mн | 2.1 | |
Отношение критического момента к номинальному, mk | 2.8 | |
Динамический момент инерции ротора, | 0.032 |
Таблица 3 – Технические данные механизма поворота | ||
Параметр | Значение | Ед. изм. |
Jм =Jт | 0.022 | кг м2 |
J1 | 0.01 | кг м2 |
J2 | 0.04 | кг м2 |
J3 | 0.016 | кг м2 |
J4 | 0.033 | кг м2 |
J5 | 0.17 | кг м2 |
Jпл | кг м2 | |
Z1 | - | |
Z2 | - | |
Z3 | - | |
Z4 | - | |
Z5 | - | |
Zпл | - | |
Cм | Н м 104 | |
Сзш | Н м 105 | |
nпл | Об/мин | |
Мс | Н м | |
0.8 | - | |
tп=tт | 0.3 | р |
t01=t02 | 3.0 | c |
гр | ||
Mс.о.=k Mc | 0.7 | Н м |
На рисунке 1 представлена кинематическая схема механизма поворота:
Рисунок 1 – Кинематическая схема механизма поворота.
На рисунке 2 представлена тахограмма и нагрузочные диаграммы:
Рисунок 2 – Тахограмма и нагрузочные диаграммы.
Разработка структурной схемы системы управления ПЧ-АД
При работе АД на участке механической характеристики в пределах абсолютного скольжения используют структурную схему:
Рисунок 3 – Структурная схема замкнутой по скорости системы ПЧ-АД при скалярном управлении.
На структурной схеме приняты следующие обозначения:
- модуль жесткости линеаризованной механической характеристики АД, где , – критический момент и скольжение;
;
;
;
- эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепей статора и ротора АД;
;
- электромеханическая постоянная времени электропривода;
;
- коэффициент передачи ПЧ по ;
;
- постоянная времени цепи управления;
;
- коэффициент передачи цепи обратной связи по скорости,
где - номинальная скорость;
;