![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Теоретическая часть. Кафедра “Автоматическое управление промышленными установками иСтр 1 из 5Следующая ⇒
МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра “Автоматическое управление промышленными установками и технологическими процессами”
“Теория автоматизированного электропривода”
Методические указания
САМАРА 19992007
Составитель: Л.Я. Макаровский
УДК 62-83-52(07)
Теория автоматизированного электропривода: Метод. указ./ Самар. гос. техн. ун-т; Сост. Л.Я. Макаровский. Самара, 1999. 28с.
Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теория автоматизированного электропривода”. Двигатель постоянного тока независимого возбуждения рассмотрен как объект управления. Проведен синтез добавочного сопротивления в якорной цепи машины при различных пуско-тормозных режимах. Приведены программа расчета механических характеристик двигателя на персональной ЭВМ.
Методические указания рассчитаны на студентов специальностей 1801 и 1804 дневной и заочной форм обучения.
Ил. 28. Табл. 1. Библиогр.: 4 назв.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Самарского Государственного Технического Университета.
Цель методических указаний по выполнению контрольной работы
Целью методических указаний является формулирование требований к выполнению контрольной работы по плану обучения студентов дневной и заочной формы обучения специальностей 1801 и 1804. Целью методических указаний является также углубление и закрепление знаний, полученных при изучении теоретического курса. Методические указания содержат справочный и расчетный материал для выполнения контрольной работы, а также варианты выполняемых контрольных. Методические указания касаются электромеханических расчетов характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения, как объекта управления. В методических указаниях приведен вариант программы расчета характеристик на ЭВМ.
Теоретическая часть
Двигатель постоянного тока независимого возбуждения является звеном системы автоматического управления, предназначенным для преобразования электрической энергии в механическую. В силу обратимости двигатель постоянного тока независимого возбуждения может работать как в двигательном, так и тормозных режимах. На (рис. 2.1) представлена схема замещения электродвигателя с учетом параметров преобразователя, от которого получает питание якорная цепь машины, потока рассеяния и вихревых токов. Обозначения на (рис. 2.1) соответствуют: Еп – э.д.с. преобразователя; Rп, Lп – соответственно активное и индуктивное сопротивления преобразователя; Eд, Iя – э.д.с. и ток двигателя; Rд, Lд – соответственно активное и индуктивное сопротивления двигателя; Uв – напряжение на обмотке возбуждения машины с числом витков Wв; F - поток машины; Rв – сопротивление обмотки возбуждения; Ls – индуктивность рассеяния; Iв – ток возбуждения; Rк – эквивалентное сопротивление контура вихревых токов; Mд и Mс – соответственно (рис. 2.2) момент двигателя и момент статических сопротивлений; J – момент инерции двигателя. Для якорной цепи машины и механической части электропривода имеем соотношения: Eп(p)-Eд(p)=Iя(p)× [Rп+Rд+(Lп+Lд)p] (1) Mд(p)-Mс(p)=J× p× w(p) (2) Mд(p)=k× F× Iя(p) (3) Eд(p)=k× F× w(p) (4) С учетом реакции якоря с величиной коэффициента Kря, а также нелинейности кривой намагничивания с коэффициентом пропорциональности между величиной потока F и тока возбуждения Iв уравнения цепи возбуждения, полученного на основании законов Кирхгофа для узла I и контуров IK и 2K (рис. 2.1) имеем соотношения: Iм(p)=Iв(p)-Iк(p)-Kря× Iя(p) (5) Uв(p)=Iв(p)× [Rs+Ls× p]+Iк(p)× Rк (6) Iк(p)× Rк-Wв× p× F(p)=0 (7) F(p)=KF× Iм(p) (8)
где: Tвт – постоянная времени вихревых токов
Tв – эквивалентная постоянная времени обмотки возбуждения Tв=Tво+Ts Ts – постоянная времени потока рассеяния
![]()
На основании соотношений (1)-(4), (9), (10) на (рис. 2.2) приведена структурная схема двигателя, электромагнитная постоянная времени Tя которого определяется по соотношению
На (рис. 2.3) приведена структурная схема двигателя, полученная без учета влияния реакции якоря. Считая поток F машины постоянным, имеем структурную схему двигателя, представленную на (рис. 2.4) Перенося возмущающее воздействие в виде момента Mс(p) на выход, а также учитывая значение электромеханической постоянной времени двигателя Tэм и коэффициент передачи двигателя Kд
имеем структурную схему двигателя, приведенную на (рис. 2.5), преобразовывая которую получаем передаточные функции машины по управляющему и возмущающему воздействиям
Структурная схема двигателя в динамике представлена на (рис. 2.6) Учитывая, что в статике p=0, связь между моментом Mд и током IЯ двигателя по соотношения (3), а также полагая э.д.с. преобразователя Eп равной напряжению U сети постоянного тока, имеем структурные схемы двигателя в статике, приведенные на (рис. 2.7). Уравнения электромеханической и механической характеристик двигателя соответственно имеют вид:
Графически электромеханические и механические характеристики (рис. 2.8) двигателей представляются на плоскости в 4-х квадратах. Электромеханические и механические характеристики представляют соответственно зависимости w=f(Iя), w=f(M), где w - скорость вращения двигателя (рад/с); Iя – якорный ток двигателя (A); M – развиваемый момент двигателя (нм). Естественной характеристикой двигателя считается характеристика двигателя, которую он имеет при номинальном напряжении питающей сети, нормальной схеме соединения и отсутствии добавочных сопротивлений Rдоб в якорной цепи двигателя. В тормозных режимах машина постоянного тока работает в качестве генератора, а различные виды торможения отличаются друг от друга только ориентацией
якорного напряжения относительно сети постоянного тока. Существуют три вида торможения: рекуперативное, динамическое, противовключение.
На (рис. 2.9) представлена принципиальная схема двигателя M постоянного тока независимого возбуждения, на якорь которого подано постоянное напряжение U. Поток F машины M создается обмоткой возбуждения LM. Практическое применение получил реверс двигателя (изменение направления вращения), осуществляемый изменением полярности напряжения U на якоре машины. Уравнение электромеханической характеристики двигателя при реверсе будет:
В режиме рекуперативного торможения противо–э.д.с. двигателя превышает напряжение U сети постоянного тока и уравнение электромеханической характеристики в режиме рекуперативного торможения будет:
В режиме противовключения противо-э.д.с. двигателя совместно с сетью напряжением U обеспечивают питание якорной цепи двигателя. Двигатель работает генератором последовательно с сетью постоянного тока U, и вся энергия выделяется в виде тепла в якорной цепи двигателя. В этом режиме двигатель вращается в сторону противоположно развиваемого им момента. Уравнение электромеханической характеристики двигателя в режиме противовключения будет:
В режиме динамического торможения якорь двигателя отключен от сети (U=0) и замкнут на тормозное сопротивление. Уравнение электромеханической характеристики в режиме динамического торможения будет:
![]() Крутизна электромеханических и механических характеристик двигателя оценивается величиной ошибки e, равной:
где Dwс – статическое падение скорости двигателя M, определяемое из соотношений (13) – (14)
Ограничение броска пускового тока двигателя осуществляется путем изменения величины сопротивления в якорной цепи двигателя, регулируемого в функции одного из параметров: тока якоря, скорости двигателя или времени. При правильно построенной диаграмме запуска машины переключение сопротивлений осуществляется при токах якоря, соответствующих максимально-возможных и минимально-возможных значениях. Максимально-возможное значение якорного тока соответствует значению lI× Iн, а минимально-возможное значение (1, 05¸ 1, 1)× Iн, где Iн – номинальное значение якорного тока двигателя lI – коэффициент перегрузки двигателя по току. Анализ передаточных функций двигателя Wу(p) и Wв(p) соответственно по управляющему и возмущающему воздействиям по соотношениям 11-12 показывает, что в зависимости от вида корней характеристического уравнения двигатель может быть представлен одним из звеньев: колебательным, двойным апериодическим, апериодическим. При этом переходные процессы w=f(t) по управлению имеют соответственно различный характер: v при комплексных корнях – колебательный переходный процесс; v при вещественных корнях – переходный процесс в виде двух экспонент выпуклого и вогнутого типа с явно выраженной точкой перегиба; v при соотношениях между постоянным временем двигателя Tэм> > Tя – экспоненциальный переходный процесс. Двигатель постоянного тока независимого возбуждения имеет хорошие регулировочные свойства. Появившиеся в последнее время частотные электроприводы с микропроцессорным управлением определяют асинхронную короткозамкнутую машину конкурентноспособной в сравнении с двигателем постоянного тока.
|