Автоматизированный электропривод центрифуги (стр. 7 из 10)

Рисунок.8.6 Принципиальная схема задатчика интенсивности

Где номиналы элементов в соответствии со значениями параметров системы регулирования рассчитываются по следующим формулам:

Исходя из данных формул и в соответствии со значениями номинального ряда напряжений, выбираем: R5=150кОм, R4=100кОм, R6=200кОм, C1=10мкФ, R7=100кОм, С2=1мкФ.

Подставим рассчитанные значения регуляторов и коэффициентов обратных связей в структурную схему САУ и получим законченный вариант замкнутой системы электропривода:

Рассчитаем β_{з. с}, который обеспечивает частоту вращения двигателя 1500 об/мин.

β_{з. с}=

; (8.18)

Данные расчётов приведены в приложении II

Расчёт производится при помощи пакета Matlab6.5, а моделирование переходных процессов в приложении Simulinkпакета Matlab6.5

Подставим рассчитанные значения регуляторов и коэффициентов обратных связей в структурную схему САУ и получим законченный вариант замкнутой системы электропривода:

Рис.8.6 Структурная схема системы регулирования.

Рисунок.8.7 Структурная схема системы регулирования с параметрами.

Рисунок.8.8 Переходная характеристика по скорости.

Рисунок.8.9 Переходная характеристика электромагнитного момента.

С учетом того, что мы синтезировали астатическую систему управления, то статические характеристики системы при различных частотах питающего двигатель напряжения будут представлять собой горизонтально-расположенные линии в координат М-w

Рисунок.8.10. Статические характеристики СУЭП.

9. Моделирование переходных процессов СУЭП за цикл работы, определение основных энергетических показателей (ΔР,COSφ).

9.1 Моделирование переходных процессов СУЭП за цикл работы

Для расчета переходных процессов синтезируем схему: в Приложении II

График переходных процессов скорости за цикл работы приведен на рис 9.1.

График переходных характеристик моментов за цикл работы приведены на рис.9.2:

Рисунок 9.1.

Рисунок 9.2.

9.2 Определение основных энергетических показателей (ΔР,COSφ)

Потери мощности в регулируемом электроприводе равны:

где

- потери мощности в механической передаче;

- потери мощности в электродвигателе.

.

Потери мощности в электродвигателе можно условно разделить на постоянные и переменные:

Под постоянными, понимают потери не зависящие от нагрузки. К ним относятся: потери в стали, механические потери, вентиляционные потери, потери на возбуждение электродвигателя. Постоянные потери в действительности не являются постоянными, а изменяются с изменением угловой скорости, частоты, напряжения, но при работе двигателя на естественной характеристике их изменения незначительны.

Под переменными потерями понимают потери мощности, зависящие от нагрузки.

При частотном управлении АД постоянные потери можно записать в виде:

.

где

- потери мощности в стали статора;

f, f_ном - текущее и номинальное значение частоты тока статора;

- механические потери мощности;

- потери мощности от протекания намагничивающего тока по обмотке статора;

m=1,4 - коэффициент зависящий от сорта электротехнической стали.

Переменные потери мощности при частотном управлении АД определяются из соотношения:

.

Для построения графика переменных потерь, а также для определения КПД двигателя за цикл работы и определения cosφвоспользуемся пакетом Simulinkпакета Matlab6.5, для этого синтезируем схему:

Расчёты приведены в Приложении II

Рисунок 9.4 Потери мощности за цикл работы

Рисунок 9.5 COSφ за цикл работы

Рисунок 9.6 КПД за цикл работы

10. Проектирование функциональной схемы ЭП. Расчет и выбор силовых элементов ЭП

В качестве устройства управления ЭП используем частотно регулируемый привод.

Современный частотно регулируемый электропривод состоит из асинхронного или синхронного электрического двигателя и преобразователя частоты (см. рис 8.1 раздел 8).

Электрический двигатель преобразует электрическую энергию в механическую энергию и приводит в движение исполнительный орган технологического механизма.

Преобразователь частоты управляет электрическим двигателем и представляет собой электронное статическое устройство. На выходе преобразователя формируется электрическое напряжение с переменными амплитудой и частотой.

В наиболее распространенном частотно регулируемом приводе на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяются скалярное и векторное частотное управление.

Векторное управление позволяет существенно увеличить диапазон управления, точность регулирования, повысить быстродействие электропривода. Этот метод обеспечивает непосредственное управление вращающим моментом двигателя.

Векторное управление позволяет существенно увеличить диапазон управления, точность регулирования, повысить быстродействие электропривода. Этот метод обеспечивает непосредственное управление вращающим моментом двигателя.

Вращающий момент определяется током статора, который создает возбуждающее магнитное поле. При непосредственном управлении моментом необходимо изменять кроме амплитуды и фазу статорного тока, то есть вектор тока. Этим и обусловлен термин "векторное управление".

Для управления вектором тока, а, следовательно, положением магнитного потока статора относительно вращающегося ротора требуется знать точное положение ротора в любой момент времени. Задача решается либо с помощью выносного датчика положения ротора, либо определением положения ротора путем вычислений по другим параметрам двигателя. В качестве этих параметров используются токи и напряжения статорных обмоток.

Менее дорогим является частотно регулируемый электропривод с векторным управлением без датчика обратной связи скорости, однако векторное управление при этом требует большого объема и высокой скорости вычислений от преобразователя частоты.

Кроме того, для непосредственного управления моментом при малых, близких к нулевым скоростям вращения работа частотно регулируемого электропривода без обратной связи по скорости невозможна.

Векторное управление с датчиком обратной связи скорости обеспечивает диапазон регулирования до 1: 1000 и выше, точность регулирования по скорости - сотые доли процента, точность по моменту - единицы процентов.

Вращающий момент определяется током статора, который создает возбуждающее магнитное поле. При непосредственном управлении моментом необходимо изменять кроме амплитуды и фазу статорного тока, то есть вектор тока. Этим и обусловлен термин "векторное управление".

Для управления вектором тока, а, следовательно, положением магнитного потока статора относительно вращающегося ротора требуется знать точное положение ротора в любой момент времени. Задача решается либо с помощью выносного датчика положения ротора, либо определением положения ротора путем вычислений по другим параметрам двигателя. В качестве этих параметров используются токи и напряжения статорных обмоток.

Менее дорогим является частотно регулируемый электропривод с векторным управлением без датчика обратной связи скорости, однако векторное управление при этом требует большого объема и высокой скорости вычислений от преобразователя частоты.

Кроме того, для непосредственного управления моментом при малых, близких к нулевым скоростям вращения работа частотно регулируемого электропривода без обратной связи по скорости невозможна.