Визначення параметрів електропривода верстата з ЧПК з підпорядкованим регулюванням координат (стр. 3 из 4)

В

Отже вибраний тахогенератор задовольняє всім умовам.

3.3 Вибір датчика струму

У системах керування електроприводами верстата сигнали, пропорційні струму, знімаються із шунтів, трансформаторів струму. Останнім часом у якості датчиків струму ширше використовуються прилади, засновані на ефекті Холу. Якщо в якості датчика струму обрано шунт, то в подальших розрахунках варто використовувати його коефіцієнт передачі, рівній 1,5 мВ/А, тобто шунт розрахований на номінальний струм у 50 А , має падіння напруги на опорі 75 мВ.

Вибираємо датчик, заснований на ефекті Холу, коефіцієнт передачі якого наводимо в таблиці 3.3.1.

Таблиця 3.3.1

Параметри датчика струму

Тип датчика	Коефіцієнт передачі Кдс
ДХГ-2	3,5

4. Розрахунок параметрів системи регулювання положення електроприводів подачі

Розрахунок параметрів системи регулювання положення електропривода верстата з підпорядкованими контурами швидкості, струму і положення проводяться на основі методу послідовної корекції. Розрахунок починаємо з визначення параметрів структурної схеми ДПС.

4.1 Визначення параметрів структурної схеми двигуна постійного струму

Для обраного двигуна складемо структурну схему на основі рівнянь:

Де :Т_а – стала часу якоря;

Т_з – стала часу ланцюга збудження

кФ – коефіцієнт зв’язку між потоком і струмом збудження;

R_aS – активний сумарний опір якоря.

Де :R_дж.жив – опір джерела живлення (трансформатора)

R_тр – опір обмоток трансформатора, приведений до ланцюга

випрямленого струму, Ом;

R_а – опір, за рахунок перекриття анодних струмів, Ом;

U_2л – вторинна лінійна напруга трансформатора.

U_ном – номінальна напруга двигуна. U_ном = 52 В.

k_a – коефіцієнт запасу, що враховує неповне відкриття вентилів при максимальному сигналі. Приймаємо рівним 1,2.

k_е – відношення напруги вторинної обмотки силового трансформатора до середнього значення випрямленої напруги. Приймаємо рівним 0,857.

k_мережі – коефіцієнт запасу по напрузі, який враховує можливе зниження напруги. Приймаємо рівним 1,15.

k_R – коефіцієнт запасу, що враховує падіння напруги в вентилях і обмотках трансформатора, а також наявності кутів комутації. Приймаємо рівним 1,06.

І₂ – струм вторинної обмотки трансформатора.

І₂ = К_і × К₂ × І_яном

К_і – коефіцієнт прямокутності струму, що враховує відхилення форму струму від прямокутної. Приймаємо рівним 1,1.

К₂ – коефіцієнт, рівний відношенню діючого значення лінійного струму вторинної обмотки силового трансформатора до середнього значення випрямленого струму. Приймаємо рівним 0,578.

Таким чином:

В

Ом

Ом

R_зS – активний сумарний опір обмотки збудження.

Е – ЕРС двигуна, яка знаходиться як добуток кутової швидкості двигуна на коефіцієнт зв’язку між потоком і струмом збудження.

Індуктивність якірного кола може бути визначена з виразу:

Де: k – коефіцієнт компенсації, який лежить у межах 8..12.

Приймаємо k=10; 2р – число полюсів, керуючись [1] ця величина рівна 2. Отже:

Гн

Загальна індуктивність якірного кола має вигляд

Де L_дж.жив – індуктивність джерела живлення (трансформатора).

Значення електромеханічної сталої двигуна Т_а наведено у таблиці параметрів вибраного двигуна – таблиця 2.2.2

Т_а = 0,063 с.

Знайдемо кФ, виходячи із рівняння:

Отже ЕРС двигуна дорівнює:

В

Статична електромеханічна характеристика двигуна будується на основі виразу:

Характеристика наведена на рисунку 2.

Рис 2. Статична електромеханічна характеристика двигуна.

Структурна схема двигуна приведена в додатках

Дані про ланцюг збудження розраховуємо наближено із рівнянь паралельного збудження :

Ом.U_з.ном = U_дв.ном = 52 В.

А.

Відповідно до параметрів двигуна :к_ф » 280 Вб/А;

Т_з = 0,9 с.

4.2 Визначення і структурна схема контуру регулювання струму в системі керований перетворювач – двигун

Визначимо параметри структурної схеми контуру регулювання струму. Для цього спочатку визначимо електромеханічну сталу часу регулювання:

J_S – сумарний момент інерції двигуна, тахогенератора і виконуючого механізму маніпулятора.

кг×м²

с

Передавальна функція об’єкта регулювання з урахуванням сталої часу тиристорного перетворювача t_тп і сталої часу інерційного фільтру t_ф у системі СІФК, які є некомпенсованими і складають:

має вигляд:

Де К_тп– коефіцієнт підсилення тиристорного перетворювача, який визначається:

Де U_к.мах – максимальне значення напруги керування тиристорним перетворювачем. Приймаємо U_к.мах = 10 В.

Таким чином передавальна функція об'єкта регулювання має вигляд :

В даному випадку об'єктом регулювання виступає лише контур регулювання струму, а не вся система.

З огляду на реальні співвідношення Т_m і Т_а в результаті послідовної корекції отримуємо передавальну функцію розімкнутого контуру:

Коефіцієнт зворотного зв’язку визначається так:

Де U_зс.мах – максимальне значення напруги задання струму, приймаємо 10 В.

В даному випадку нам важливо, щоб контур регулювання струму мав підвищену точність і виключав статичну похибку за збурюванням. Відповідно цим властивостям відповідають настройки технічного оптимуму. Швидкодія контуру визначається постійною а_с, яка дорівнює 2, при настроюванні на технічний оптимум. Таким чином передавальна функція розімкнутого контуру запишеться так:

Передавальна функція регулятора струму визначається так :

,

Де Т_іс – стала часу контуру регулювання струму :

Таким чином ми отримали ПІ-регулятор струму, налагоджений на технічний оптимум.

Визначимо параметри регулятора струму.

Приймемо С_ззс = 8,2 мкФ. Тоді:

;

;

Де R_пззс – опір у ланцюзі зворотного зв'язку ПІ-регулятора струму.

R_ззс = R_зс×К_дс /К_ззс = 4,634×3,5/0,222 = 73,059 кОм.