Электропривод подъемного механизма крана (стр. 3 из 5)

где R_я.дв – сопротивление якорной цепи двигателя с учетом нагрева:

Ом

Ток возбуждения двигателя:

Номинальный ток якоря:

Статические скорость и момент:

w_с=144,67 1/с;

М_с.под=106,918 Нм;

М_с.сп=68,428 Нм.

Из уравнений для статических характеристик:

В/с

ЭДС преобразователя при w_с и М_с.под:

В.

ЭДС преобразователя при w_с и М_с.сп:

В.

Уравнение статической механической характеристики при Е_{п.необх.под}:

;

Уравнение статической механической характеристики при Е_{п.необх.сп}:

;

Максимальная ЭДС преобразователя при a=0:

В.

Уравнение статической характеристики при Е_п._max:

;

Статическая характеристика при Е_п=0:

;

Естественная статическая характеристика:

;

Рис.5. Статические и динамические характеристики в разомкнутой системе.

Рассчитаем нагрузочную диаграмму двигателя за цикл при линейном изменении ЭДС преобразователя.

Жесткость статической механической характеристики:

В²с²/Ом

Электромеханическая постоянная времени:

Расчетная суммарная индуктивность цепи якоря:

Гн

Электромагнитная постоянная времени:

Соотношение постоянных времени:

Для построения нагрузочной диаграммы двигателя за цикл при линейном изменении ЭДС, используем ЭВМ и программу 20-sim. Для моделирования введем в компьютер схему, представленную на рис. 6. Параметры для моделирования представлены в приложении 1.

Нагрузочная диаграмма процесса представлена на рис. 7

Рис. 6. Схема для расчета нагрузочной диаграммы двигателя при линейном изменении ЭДС.

2.2. Выбор структуры замкнутой системы электропривода, расчет ее параметров.

В соответствии с рекомендациями выберем систему ТП-Д с подчиненным регулированием координат с настройкой на технический оптимум.

Рис. 8. Принципиальная схема подчиненного регулирования тока и скорости в системе ТП-Д.

2.2.1. Расчет контура тока

Рис. 9. Структурная схема регулирования тока.

Отнесем время запаздывания тиристорного преобразователя t_п и инерционность фильтров Т_ф к некомпенсированным постоянным времени, т.е. Т_m=t_п+ Т_ф=0,01 с. Тогда, если не учитывать внутреннюю обратную связь по ЭДС двигателя, можно записать передаточную функцию объекта регулирования тока:

где k_п – коэффициент усиления преобразователя.

Желаемая передаточная функция прямого канала разомкнутого контура при настройке на технический оптимум:

где а_т=Т_от/Тm - соотношение постоянных времени контура.

Отношение W_раз.п к W_орт есть передаточная функция регулятора тока:

где Т_ит – постоянная интегрирования регулятора тока:

Из выражения для W_р.т. видно, что необходим ПИ-регулятор тока.

Коэффициент усиления пропорциональной части:

k_ут=Т_я/Т_пт или k_ут=R_ост/R_зт

Постоянная времени ПИ-регулятора:

Т_пт=R_зтС_ост

Компенсируемая постоянная времени регулятора:

Отсюда,

Ом,

где Т_я=Т_э – электромагнитная постоянная времени.

Коэффициент обратной связи по току:

где k_ш – коэффициент передачи шунта;

k_ут – коэффициент усиления датчика тока.

Шунт выбираем с условием I_шн>I_я_max

Выбираем шунт типа ШС-75. Его параметры: I_шн=100 А U_шн=75 мВ

Коэффициент передачи датчика тока:

Примем R_от=R_зт, тогда

В/А

Коэффициент усиления преобразователя:

Постоянная интегрирования ПИ-регулятора:

Коэффициент усиления регулятора:

Ом

Стопорный ток:

Номинальное значение задания:

2.2.2. Расчет контура скорости.

Рис. 10. Структурная схема контура скорости.

Объект регулирования скорости состоит из замкнутого контура регулирования тока и механического звена электропривода и имеет вид

Некомпенсированная постоянная времени для контура скорости в а_т раз больше, чем для контура тока:

с.

Желаемая передаточная функция разомкнутого контура:

где а_с=Т_ос/Т_m_с – соотношение постоянных времени. а_с=2 в настроенном на технический оптимум контуре.

Передаточная функция регулятора скорости (W_раз.с/W_орс):

Очевидно, что необходимо применить пропорциональный регулятор скорости (П-регулятор)

Его коэффициент усиления k_ус=W_р.с.

В замкнутой системе w_с и М_с связаны соотношением:

Коэффициент обратной связи по скорости:

В/с

Коэффициент усиления П-регулятора

Максимальная скорость холостого хода:

Зададимся R_осс=100 кОм, тогда:

Ом

Допустим, используется тахогенератор с k_тг=0,32 Вс. Тогда при w₀=w_0з_.maxмаксимальная ЭДС тахогенератора: