Построение структурной схемы для расчета статики

Структурная схема представляет графическое изображение системы уравнений статики всех элементов.

Замкнутая система электропривода необходима, если выполняется условие:

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (23)

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (24)
где: Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - требуемый статизм регулирования условий скорости;

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - минимальная угловая скорость вращения, рад/с;

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (25)
где: Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - максимальная скорость вращения, рад/с;

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - диапазон регулирования угловой скорости;

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (26)
где: Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - номинальное скольжение двигателя, %.

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Абсолютное снижение угловой скорости электродвигателя:

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (27)
Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Тогда Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru , условие выполняется, нужна замкнутая система электропривода..

Построим структурную схему для расчета

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Рисунок 13.2 Первоначальная схема.

Для расчета статики, необходимо исходную схему привести к простейшей.

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

КП – коэффициент преобразователя; КОС – коэффициент обратной связи;

КД1 – коэффициент двигателя.

Рисунок 13.3 Расчетная схема

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (28)
где: Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - изменение частоты микроконтроллера, Гц;

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - изменение напряжения подаваемого на микроконтроллер, В.

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (29)
где: Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - число полюсов двигателя.

Так как Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru то Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (30)
где: Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru ;

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - напряжение подаваемого на вход тахогенератора, В.

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (31)

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru 13.3. Расчет динамики

Представим элементы системы в виде типовых динамических звеньев и определим их основные параметры.

Передаточная функция

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - апериодическое звено первого порядка

Электромеханическая постоянная

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (32)
где: Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - приведенный к валу двигателя момент инерции;

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - модуль жесткости механической характеристики.

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (33)

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

значок (Х) показывает, что схема выглядит разомкнутой.

Рисунок 13.4 Структурная схема для расчета динамики

В разомкнутой системе

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построим ЛФЧХ и ЛАЧХ для определения устойчивости

ω 1.25 16.4 Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru
φ(ω) -900 -94,30 -1350 -1800

 
  Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Рис 13.5 Определение устойчивости

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru САР устойчива, т.к. на Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru , запас устойчивости равен 85,70.

Построение вещественно частотной характеристики, построим для замкнутой САР. Для рисунка она будет иметь следующий вид:

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Подставим в Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru известные числовые значения

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построим зависимость Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru от Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru :

ω
Re 21.3 6.98 0.97 -1.1 -1.2 -1.16 -0.98 -0.45 -0.051

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - частота излома горизонтальной части; Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - частота конца наклона участка; Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - частота излома 2-й трапеции; Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - частота конца 2-й трапеции; Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - начальная ордината 1-й трапеции.

Рисунок 13.6 Аппроксимация графика для построения переходного процесса

Определим

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (34)
Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Зависимости Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru связаны в таблицу h – функций.

Переходный процесс представляет из себя зависимость Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Время переходного процесса (реальное):

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (35)
Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (36)

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru где: Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - табличное значение h (для единичной трапеции)

По таблице h функции получим переходную характеристику, переходной характеристикой 2-й трапеции можно пренебречь, в виду ее малой начальной ординаты и почти одинакового показателя Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru .

Таблица 5 – Таблица h функций и значения времени для построения графика переходного процесса Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (h – скорость в относительных единицах).

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

На графике h в относительных единицах, а время (t) в реальном масштабе

Величина перерегулирования

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (37)
Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

N=2 – количество колебаний.

Фактическое значение максимального момента

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru (38)

где: Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - максимальный динамический момент;

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru - приращение скорости к приращению времени.

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Рисунок 13.7 График переходного процесса при регулировании скорости электродвигателя, Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Литература

1. Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru Грундулис А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Агропромиздат, 1988. - 111с.

2. Кисаримов Р.А. Справочник электрика.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: ИП РадиоСофт, 2004. - 512с.

3. Контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации: каталог продукции фирмы «ОВЕН». - М.: СинФазИн, 2003. – 152с.

4. Кондратьева Н.П. «Выбор аппаратуры управления электрических установок. Учебное пособие» - ИжГСХА, Ижевск, 1995 – 140с.

5. Правила устройства электроустановок.7-е изд. Доп. с исправлениями.- М.:ЗАО «Энергосервис»,2003.-608с.

6. Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок.- М.: Изд-во НЦЭНАС, 2003-192с.

7. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.-М.: Изд-во «Энергосервис»,2001-287с.

8. Фоменков А.П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Колос, 1984. – 288с.

Приложение

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

1 – барабан; 2 – тельфер; 3 – балка

Рисунок 1 Схема устройства кран – балки

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

1 – двигатель; 2 – муфта; 3 – редуктор; 4 – муфта;

5 – трансмиссионный вал; 6 – колесо балки

Рисунок 2 Кинематическая схема механизма передвижения балки

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

1 – двигатель; 2 – редуктор; 3 – барабан; 4 – крановая подвеска; 5 – трос

Рисунок 3 Кинематическая схема механизма подъема и опускания груза

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Рисунок 4 Механическая характеристика рабочей машины

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Рисунок 5 Механическая характеристика двигателя. (Естественная и

искусственная, при минимальной скорости вращения)

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru

Рисунок 6 Принципиальная схема управления

Построение структурной схемы для расчета статики - student2.ru Заключение

Основная задача проектирования рационального электропривода состоит в том чтобы наиболее правильно сочетать свойства всех его элементов со свойствами рабочей машины и технологического процесса, выполняемого машинным устройством.

Первостепенное значение для автоматизации производства имеют многодвигательный привод и средства электрического управления. Развитие электропривода идет по пути упрощения механических передач и приближение электродвигателей к рабочим органам машин и механизмов, а также возрастающего применения электрического регулирования скорости приводов. Широко внедряются комплектные тиристорные преобразовательные устройства. Применение тиристорных преобразователей не только позволило создать высокоэкономичные регулируемые электроприводы постоянного тока, но и открыть большие возможности для использования частотного регулирования двигателей переменного тока, в первую очередь наиболее простых и надежных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Свойства технологического процесса и рабочей машины, знание которых необходимо для проектирования электропривода, описываются приводными характеристиками машины. К этим характеристикам относятся: технологическая, кинематическая, энергетическая, механическая, нагрузочная.

После внимательного изучения технологической, кинематической характеристик машины и требований к схеме автоматического управления составляется принципиальная схема автоматического управления.

Наши рекомендации