Розрахунок параметрів регуляторів систем регулювання координатами реверсивного електропривода (стр. 2 из 3)

k_a – коефіцієнт запасу, що враховує неповне відкриття вентилів при максимальному сигналі. Слід прийняти k_a= 1,2;

k_МЕРЕЖІ – коефіцієнт запасу по напрузі, який враховує можливе зниження напруги мережі. Слід прийняти k_МЕРЕЖІ = 1,1;

k_R – коефіцієнт запасу, що враховує падіння напруги в вентилях і обмотках трансформатора, а також наявності кутів комутації, слід прийняти k_R = 1,05.

Слід розраховувати, що напруга вторинної обмотки вибраного трансформатора рівна розрахунковому значенню. Струм вторинної обмотки трансформатора буде:

де k_i – коефіцієнт прямокутності струму, що враховує відхилення форми струму від прямокутності. Слід прийняти k_і = 1,1;

k₂ – коефіцієнт, рівний відношенню діючого значення лінійного струму вторинної обмотки силового трансформатора до середнього значення випрямленого струму слід прийняти k₂ = 0,578;

І_Я.Н – номінальний струм двигуна, А.

Розрахункова індуктивність якірного двигуна становить:

де L_ТР – індуктивність трансформаторної обмотки

де реактивна складова опору трансформаторної обмотки:

де U_K – напруга короткого замикання трансформатора в відсотках. Слід прийняти U_K = 0,095;

Індуктивність обмотки якоря двигуна, знаходиться як:

де k_K = 5..6 для компенсованих машин;

n_H – номінальна частота обертання, об/хв.

Електромеханічна постійна часу для ланцюга якоря знаходиться як:

Електромеханічна постійна часу для заданого значення J_S, буде:

Швидкість обертання вала двигуна знаходиться як:

Опір обмотки якоря двигуна буде:

Передавальний коефіцієнт двигуна знаходиться як:

Передавальний коефіцієнт тахогенератора буде:

Для знаходження передавального коефіцієнта тиристорного перетворювача слід використати регулювальну характеристику перетворювача Е_d = E_d0×cosa. Слід прийняти максимальну напругу керування U_k.max= 10 (B), де E_d0 – максимальне значення ЕРС тиристорного перетворювача при куті керування, що рівний нулю:

Для мінімальної швидкості, при роботі з номінальним навантаженням величина a дорівнює:

де

Це відповідає ЕРС тиристорного перетворювача:

При арккосинусоїдальній залежності E_d = f(U_k) знаходиться U_k і коефіцієнт підсилення тиристорного перетворення k_ТП:

Напруга від’ємного зворотного зв’язку по струму подається на датчик струму US з шунта якірного ланцюга двигуна. Передавальний коефіцієнт шунта знаходиться як:

Двигун слід уявити у вигляді двох ланок з постійними часу Т_Я та Т_М. Схеми регуляторів слід представити у слідуючому вигляді

а)

б)

Рис 2. Схема регулятора струму

w

а)

б)

Рис 3. Схема регулятора швидкості

При розгляданні тиристорного перетворювача, слід враховувати його інерційність. В системі, утворений внутрішній контур (рис 2 а,б) регулювання струму з датчиком струму US (зворотній зв’язок по струму) і регулятором струму AS. Зовнішній контур регулювання швидкості (рис 3 а,б) має датчик швидкості тахогенератор BR і регулятор швидкості AV. На вхід регулятора швидкості AV подається сигнал задання U_x і сигнал U_ЗЗ зворотнього зв’язку, що пропорційний по величині швидкості двигуна. Регулятор швидкості виробляє сигнал U_ЗТ для регулятора струму, на другий вхід якого подається сигнал U_ОТ , пропорційний величині струму двигуна.

В цьому випадку передавальну функцію електродвигуна при статичному моменті М_С = 0 слід представляти як:

Передавальна функція тиристорного перетворювача буде:

де Т_ТП – постійна часу тиристорного перетворювача. Слід приймати Т_ТП = 0,007 (с).

Слід виконати оптимізацію внутрішнього контура струму по технічному (модульному оптимуму). В якості малої постійної часу, що не компенсується, слід прийняти Т_m = 0,007 (с).

Передавальна функція об’єкта регулювання контура струму знаходиться як:

Постійна інтегрування контура струму визначається з умови на модульний оптимум таким чином:

Передавальна функція розімкненого оптимізованого контура струму (див. Рис. 2а) буде:

Передавальна функція ПІ – регулятора струму може бути представлена у вигляді:

де

К_РС і Т_РС – відповідно, коефіцієнт підсилення і постійна часу регулятора струму.

Для обмеження величини струму граничним значенням І_Я достатньо обмежити значенням U_РШ.MAX сигнал на виході регулятора швидкості, тобто задаючий сигнал для контура струму.

Коли розгалудження на виході регулятора швидкості досягне величини напруги насичення, то на виході регулятора швидкості напруга постійна; при цьому система підтримує постійним струм якоря двигуна. Обмеження рівня вихідного сигналу регулятора швидкості здійснюється шунтуванням ланцюга зворотнього зв’язку регулятора швидкості зустрічно увімкнутими стабілітронами. При цьому

Слід використати стабілітрони типу Д814Г з напругою пробою

Передавальний коефіцієнт ланцюга зворотнього зв’язку по струму знаходиться як:

Прийняти

Слід визначити величини коефіцієнта підсилення і постійної часу регулятора струму:

Параметри регулятора струму (рис. 2,б) слід визначати в такій послідовності:

Прийнявши

і отримаємо:

Аналогічно, прийнявши

, отримаємо:

Величину коефіцієнта підсилення датчика струму одержимо з відношення:

Передавальна функція замкнутого оптимізованого контура струму матиме вигляд:

Із цього виразу, відкинувши член другого порядку мализни в знаменнику, отримуємо так звану усічену передавальну функцію:

Передавальна функція розімкненого оптимізованого контура швидкості (рис. 3,а), що настроєний на симетричний оптимум буде: