РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН имени академика М. С. Осими Кафедра: «АЭП и ЭМ» ЗАДАНИЕ№ Введение Данное расчетное задание относится к месте проведение практи Система построена по принципу подчиненного регулирования (т. Важно отметить, что данная система не свободна от недостатк СКОРОСТЬЮ ЭЛЕКТРОПРИВОДА Математическая модель системы
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
ТАДЖИКСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика М. С. Осими
Кафедра: «АЭП и ЭМ»
ЗАДАНИЕ№ />
По «курсу исследование ЭП» на тему:
«Система с двухзонным регулированием скорости»
Выполнил: студент V – го куса
группы 1804
Сафдаршоев А.Ф.
Принял: к. т. н. доцент
Нуманов Т.И.
ДУШАНБЕ – 2005Содержание
Введение
I. Система двухзонного управления скоростью электропривода — 1
II. Система двухзонного зависимого регулирования скорости ЭП — 2
III. Математическая модель системы с двухзонным регулированием — 6
Заключение -----------------------------------------------------------------------------7
Литература -----------------------------------------------------------------------------8
Введение Данное расчетноезадание относится к месте проведение практики. Производственная практика была проведена в здании ТТУ на кафедре «И и ВТ».Основная задача практики заключалось в составлении новой лабораторной работы по курсу «СУЭП» на теме «Система стабилизации скорости с двухзонным управлением». Исследование начался с определение параметров системы как в первой так и второй зонах исследуемой системы.Система построена по принципу подчиненного регулирования (т.е. и первая и вторая зона). Система построена по принципу зависимого регулирования. Следует отметить, что была проведена только виртуальное исследование системы. В качествеинструмента было использовано программа Matlab 6.1 со своим пакетом Simulink.Исследование проводилось на основание математической модели, которая в свою очередь была получена на основании решение комплекс дифференциальных уравнений описывающие как цепь возбуждение так и якорную цепь двигателя.Важно отметить, что данная система не свободна от недостатков и требует тщательное улучшение в своём направлении. Хотя желаемые результаты еще не получены но работа в этом направлении еще не остановлена. СИСТЕМА ДВУХЗОННОГО УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Применение электропривода с двухзонным регулированием целесообразно для производственных механизмов, у которых работа на высоких скоростях происходит с незначительным моментом сопротивления на валу и наоборот, на малых скоростях требуется повышенное (номинальное) значение момента.
Двухзонный электропривод обеспечивает регулирование скорости до номинальной скорости (первая зона) за счет изменения напряжение на якоре при номинальном потоке возбуждения, а регулирование выше номинальной – за счет изменения магнитного потока (вторая зона) при постоянном напряжении на якоре.
Управление скоростью двигателя во второй зоне может производится по принципу независимого или зависимого управления по отношению к изменению напряжения на якоре двигателя. При независимом управлении скорость двигателя в каждой зоне устанавливается своими задатчиками, обеспечивающими изменение напряжения на якоре или магнитного потока двигателя. Системы зависимого управления напряжением на якоре и потоком двигателя предусматривают задание скорости в обеих зонах одним задатчиком. Такие системы более просты и обладают лучшими динамическими показателями. В таких системах управления скоростью во второй зоне производится либо в функции напряжения, либо в функции противоЭДС двигателя.
Причем схема управления возбуждением выполняется таким образом, что при изменении напряжения от 0 до Uян или ЭДС двигателя от 0 до (0,9 –0,95 )Едн, напряжение на входе контура регулирования возбуждения не изменяется и поток двигателя постоянен и равен номинальному. При значениях напряжения якоря или ЭДС двигателя, близких к номинальному, на вход контура возбуждения подается сигнал обратной связи по напряжению или ЭДС двигателя, что приводит к ослаблению потока двигателя. Причем полное ослабление потока от Фн до Фмин происходит при изменение напряжение якоря двигателя или противоЭДС двигателя всего на 5%, поэтому основное изменение скорости во второй зоне происходит за счет изменение магнитного потока. В ряде случаев для увеличение быстродействия электропривода при работе на второй зоне эдс преобразователя якорной цепи берут с некоторым запасом. В этом случае, при возмущениях со стороны нагрузки, большая часть ее будет компенсироваться за счет изменения напряжения на зажимах двигателя, так как контур регулирования возбуждения обладает большой инерционностью и ток возбуждения будет изменяться незначительно. Таким образом, электропривод во второй зоне может иметь такое же быстродействие, как и в первой зоне. В этом основное преимущество зависимого принципа регулирования.
СИСТЕМА ДВУХЗОННОГО ЗАВИСИМОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
На рис.1. приведена функциональная схема двухзонного комплектного нереверсивного электропривода типа ЭТЗ, предназначенного для привода металлорежущих станков. Система двухзонного электропривода содержит два тиристорных преобразователя для питания якорной цепи двигателя УПЯ и цепи возбуждения с промежуточными суммирующими усилителями соответственно ПУ1 и ПУ2.
На входе усилителя ПУ1суммируются сигналы задания скорости Uзс и отрицательных обратных связей по скорости и току с отсечками. С помощью этих обратных связей обеспечивается стабилизация скорости и тока как в первой, так и во второй зонах регулирования скорости. Управление скоростью во второй зоне осуществляется в зависимости от напряжения на зажимах якоря двигателя. Сигнал пропорциональный напряжению на зажимах двигателя снимается с делителя, образованного сопротивлениями R1 и R2, на датчик напряжения ДН, имеющего коэффициент передачи Кн. Сигнал через датчика напряжения через стабилитрон СТ3 подается на вход промежуточного усилителя ПУ2.
Схема настраивается таким образом, что если напряжение якоря будет меньше номинального, то сигнал, снимаемый с ДН Uон=αKнUд, где α=/> — коэффициент делителя, будет меньше напряжения пробоя стабилитрона СТ3 Uон Ucт3 и Uов=0, магнитный поток будет определяться начальной уставкой Uов и равен номинальной величине. При αKнUд, Ucт3, стабилитрон СТ3 пробивается и на вход ПУ2 подается сигнал обратной связи по напряжению двигателя и магнитный поток ослабевает. Причем параметры выбираются таким образом, что полное ослабление магнитного потока осуществляется при повышении напряжения на якоре сверх номинального всего на 5%. Если рассмотреть пуск двигателя в рассматриваемой схеме двухзонного электропривода при скачкообразном изменении сигнала задания скорости Uзс, то следует отметить, что пуск до основной скорости будет происходить точно также, как и в однозонной регулирование скорости с отрицательными обратными связями по скорости и току с отсечками. Так как почти на всем периоде разгона до Uя до Uян обратная связь по напряжению действовать не будет и поток двигателя будет постоянен и равен номинальному значению Ф=Фн, т. е. определяется начальной уставкой Uув0. После достижения номинального напряжения на якоре и при дальнейшем его нарастания до значения Uя=1,05*Uян происходит ослабление магнитного потока и двигатель разгояется до максимальной скорости при сохранение контроля тока якоря. Характер переходного процесса во второй зоне будет определятся в основном инерционностью обмотки возбуждения. Если ОВ двигателя имеет малую инерционность, то разгон двигателя во второй зоне будет происходит при iя=Iотс=const, как и первой зоне (рис 2).
/>
Рис. 2. Кривые переходного процесса при пуске двигателя с двухзонным регулированием
скорости/>
Аналогичный характер переходного процесса будет иметь место и случае наличия запаса по напряжению в преобразователе якорной УПЯ, так как появляется возможность обеспечения форсировки. В случае отсутствии запаса по напряжению якоря, при медленном ослаблении магнитного потока возможно уменьшении темпа нарастания скорости, снижении тока и увеличение времени переходного процесса (штриховые линии на рис 2).
Для анализа установившегося и переходных процессов в двухзонном ЭП составим в общем случае исходные дифференциальные уравнения в операторной форме при условии безынерцпионных промежуточных усилителей и инерционных преобразователей.
U(p)=UΣ зс(р)—γω(p)—βoтс[iя(р)-Iотс]Rяц1(∆I) (1)
Uу(р)=Ку1 UΣ(р) (2)
Епя(р)(Тпяр+1)=Uуя(р)Кпя (3)
Епя(р) –СеФ(р) ω(p)=iя(р)Rяц(Тпяр+1) (4)
СмФ(р) iя(р)-Мс= Jpω(p) (5)
Uон(р) = αКнUд(р)=Кн[СеФ(р) ω(p)+ iя(р)Rд(Тядр+1)] (6)
Uдв(р)= Uон(р)[Uя(р)-Uян(р)] 1(∆U) (7)
Uув(р)=Ку2Uвх(р) (8)
Епв(р)( Тпвр+1)=[Uув0-Ку2Uвх(р)]Кпв (9)
Епв(р)= iя(р)Rв+WФ(р)р (10)
iя(р)=Кв(Ф)Ф(р) (11)
Приведённые выше уравнения (1)--- (11) характеризуют динамические режимы для якорной цепи и для цепь возбуждения двигателя.
На рис 3 приведена структурная схема двухзонного ЭП, составленная на основе функциональной схемы рис1.
/>
Как видно из приведённых уравнений и структурной схемы при исследовании динамических режимов в двухзонном ЭП необходимо учитывать нелинейные зависимости и произведение двух переменных величин для
Рис. 3. Структурная схема двухзонного электропривода
определения момента и противо эдс двигателя. В общем случае исследование динамических режимов в таких системах целесообразно производит с применением ЭВМ. Однако для предварительных исследований в малом может быть использована принцип линеаризации нелинейностей с целью использования более простых линейных методов синтеза для выбора корректирующих устройств. Для рассматриваемой системы могут быть применены последовательные и параллельные корректирующие устройства.
На рис4 приведена функциональная схема двухзонного ЭП, с подчиненным регулированием координат. В качестве регулируемых координат в канале управления напряжения якоря является скорость и ток якоря двигателя, а в канале управления возбуждения – эдс и ток возбуждения двигателя. Канал управления напряжения якоря представляет собой двухконтурную систему регулирование скоростью с регулятором РС и подчиненным контуром регулирования тока якоря с РТЯ. Канала регулирования возбуждения также является двухконтурной системой регулирования эдс с РЭ и подчиненным контуром регулирования тока возбуждения с РТВ. Канал регулирования скорости двигателя за счет изменения напряжения на якоре полностью совпадает с системой ПР однозонного ЭП.
Ограничение тока якоря обеспечивается стабилитронами СТ1, СТ2, которые ограничивают входное напряжение регулятора РС. Напряжение пробоя стабилитронов СТ1 и СТ2 определяется по величине максимального тока якоря (Рис. 4.).
/>
Математическая модель системы
с двухзонной регулирования.
Математическая модель системы с двухзонной регулирования была создана на основании структурной схемы. Математическая модель представлена на рис. 5. На рис.6. представлены кривые переходного процесса. Кривые показывают изменение скорость, тока и эдс преобразователя на первой зоне. Важно отметить, что данные кривые были строены при помощи программ
ы Matlab 6.1 в среде Simulink./>/>
Литература
1. Садыков Х.Р. Системы непрерывного управления электроприводов постоянного тока. Изд. Первая типография. Душанбе 2. Справочник по автоматизированному электроприводу. Под ред. Елисеева В.А. и Шинянского А.В ---М: Энергоиздат, 1983. – 616с. 3. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление Электроприводами. Л: Энергоиздат, 1982. – 385с.