Введение
Электроприводы играют в настоящее время важную роль при решении задач автоматизации во всех отраслях народного хозяйства. Их технические параметры существенно влияют на качество и надёжность автоматизированных технологических процессов.
Развитие силовой электроники и микроэлектроники оказало плодотворное влияние на разработки в области электропривода и автоматики. Современный автоматизированный электропривод включает в себя системы управления и регулирования с высоким уровнем организации и одновременно сам является подсистемой в иерархической структуре автоматизации.
Возросшие требования к скорости и точности, выполняемых электроприводом движений, необходимость обеспечить взаимную связь одновременных движений нескольких рабочих органов машины или ряда агрегатов технологической цепи при оптимальных показателях и заданных ограничениях существенно усложнили функции управления электроприводом.
1. Определение структуры и параметров объекта управления
В состав объекта управления входят широтно-импульсные преобразователи и двигатель постоянного тока 4ПФ112L – 3,55кВт – 425 мин –1 с параметрами:
– номинальная мощность
– номинальный ток якоря
– КПД
– номинальная частота вращения
– напряжение в якорной цепи
– напряжение в обмотке возбуждения
– момент инерции на валу двигателя
– номинальный момент
– номинальный ток возбуждения
Двигатель типа 4ПФ предназначен для привода механизма главного движения станков с ЧПУ, гибких производственных систем и роботизированных производственных комплексов. Двигатель поставляется со встроенными тахогенераторами типа ТП80-20-0,2 и датчиками тепловой защиты – терморезистором типа СТ 14-1Б. Двигатель выдерживает нагрузку по току при номинальной частоте вращения
Суммарный момент инерции, приведённый к валу двигателя:
Сопротивление якорной обмотки:
Постоянная двигателя
где
тогда
Номинальная угловая скорость вращения:
Максимальная скорость вращения:
Индуктивность рассеяния якорной цепи двигателя вычислим по приближённой формуле Уманского-Линвилля: [1]
Учитывая индуктивность трансформатора и сглаживающих дросселей, полная индуктивность
Электромагнитная постоянная времени:
Максимальный момент при максимальной скорости и номинальном потоке:
Определим во сколько раз можно уменьшить поток, чтобы момент развиваемый двигателем не снизился меньше чем
С учётом запаса зададимся максимальным снижением потока в 2 раза, тогда:
Тогда максимально возможная скорость:
Принимаем
Найдём количество витков в обмотке возбуждения:
Сопротивление цепи возбуждения:
2. Расчёт параметров элементов структурной схемы
В качестве исходной структурной схемы выберем двухконтурную систему ЭП (рис.1).
Будем настраивать на технический оптимум контур тока и скорости
Контур тока.
следовательно, требуется ПИ-регулятор тока.
следовательно, требуется ПИ-регулятор тока возбуждения.
|
Рис.9. Принципиальная схема ПИ–РТЯ.
В качестве ОУ выбираем прецизионный ОУ типа КР140УД17А [3].
Он имеет следующие параметры:
В начальное значение времени необходимо обнулить интеграторы. Для этого будим использовать аналоговый ключ типа КР590КН2, который содержит в себе два ключа. Пусть
Используя [3] выбираем резисторы, конденсатор и стабилитрон, а также пользуясь стандартным рядом Е96.
Выбор элементов контура скорости.
Двигатель 4ПФ112L поставляется со встроенным тахогенератором типа ТП80-20-0.2.
Его параметры:
Крутизна выходной характеристики
Номинальная скорость вращения
Максимальная скорость вращения