Разработка системы автоматического управления электроприводом пассажирского лифта, страница 2

Р_хх = 440 Вт;         Р_кз = 2300 Вт;

U_кз,% = 5,8 %;        I_хх,% = 5%.

Активное сопротивление обмотки трансформатора:

         

где     m = 3 – число фаз трансформатора.

Полное сопротивление трансформатора:

         

Индуктивное сопротивление трансформатора:

         

Индуктивность трансформатора:

         

Коммутационное сопротивление:

         

где     р = 6 – пульсность для мостовой схемы.

Суммарное сопротивление:

          R_я = R_яд + 2·R_т + R_к = 0,083 + 2·0,011 + 0,023 = 0,128 Ом

Суммарная индуктивность:

          L_я = L_яд + 2·L_т = 5,7 + 2·0,0764 = 5,85 мГн

Постоянная времени якорной цепи:

         

Механические постоянные времени:

         

         

Выбираем электропривод серии КТЭУ–320/220–23213–УХЛ4 с номинальным напряжением U_ном = 220 В и номинальным током I_ном = 320 А.

          Для обеспечения ограничения ускорения рассчитаем задатчик интенсивности. Принципиальная схема задатчика интенсивности приведена на рис.1. Для ограничения рывка на выходе задатчика интенсивности устанавливается апериодическое звено.

Требуемое ускорение:

         

Скорость нарастания напряжения задания:

         

Время нарастания сигнала задания скорости до значения U_зс = 5 В:

         

Рис.1. Электрическая схема задатчика интенсивности (предполагаемая)

Необходимые данные для расчета задатчика интенсивности:

t = 0,79 с; U_{зад max} = 10 В; U_{вых max} = 10 В.

Рассчитываем интегратор на ОУ DA1.2. Конденсатор С₁ должен быть неэлектролитическим. Емкость конденсатора С₁ принимаем равной С₁ = 1,0 мкФ. Выбираем стабилитроны с напряжением стабилизации U_ст = 9,1 В. Выбираем стабилитроны серии КС191Ф.

Из формулы  находим R₃:

,

где     U₁ = U_{cт VD1} + U_{пр VD2} = 9,1 + 0,7 = 9,8 В.

Принимаем R₃ = 78 кОм.

Принимаем значение сопротивлений R₁ = R₂ = R₄ = 12 кОм и рассчитываем сопротивление R₅:

.

Принимаем R₅ = 12 кОм.

4. Разработка структуры САУ

          Для электропривода лифта выбираем систему регулирования скорости с частыми пусками, торможением и реверсом, обеспечивающую высокое быстродействие и достаточно высокие статические показатели в виде однозонной системы автоматического управления скорости с подчиненным контуром тока. Наличие внутреннего подчиненного контура тока необходимо для улучшения качества переходных процессов и для уменьшения динамической ошибки. Система автоматического управления содержит обратную связь по скорости, реализованную при помощи тахогенератора, и обратную связь по току, реализованную при помощи датчика тока якоря.

          Структурная схема системы автоматического управления представлена на рис.2.

Рис.2. Структурная схема однозонной двухконтурной системы автоматического управления скоростью с подсиненным контуром тока.

          На входе системы автоматического управления для ограничения ускорения и рывка устанавливается задатчик интенсивности и апериодическое звено. Величины напряжений задания скорости U_зс и тока U_зт принимаем равными 5 В.

Коэффициент обратной связи по скорости:

         

Коэффициент обратной связи по току:

         

Постоянная времени тиристорного преобразователя:

         

ЭДС преобразователя:

         

Коэффициент передачи тиристорного преобразователя:

         

5. Синтез системы автоматического регулирования и

выбор элементов контуров регулирования

1. Настройка контура тока на технический оптимум.

          Синтезируем регулятор тока по структурной схеме контура тока, представленной на рис.3.

Рис.3. Структурная схема контура тока якоря.

Малая постоянная времени контура тока:

          Т_μI = Т_тп = 3,33 мс

При Т_м = 22 мс < 4·Т_я = 4·45,7 = 182,8 мс передаточная функция регулятора тока:

         

         

          Т_рт = Т_Д = 31,7 мс

          2. Настройка контура скорости на технический оптимум.

Для синтеза внешнего контура скорости контур тока заменяется эквивалентным апериодическим звеном:

С учетом замены контура тока якоря эквивалентным звеном структурная схема контура скорости при двухконтурном якорном канале системы управления, будет иметь вид, представленный на рис.4.

Рис.4. Структурная схема контура скорости

двухконтурной по якорному каналу системы управления.

Для настройки на технический оптимум необходим П-регулятор:

       

          Т_μω = 2·Т_μI = 2 · 3,33 = 6,66 мс

          Выбор элементов схем регуляторов тока и скорости.

Регулятор тока представлен на рис.5.

Рис.5. Электрическая схема регулятора тока якоря.

R₂C₁ = R₄C₂ = Т_рт = 31,7 мс

Принимаем С₁ = С₂ = 1 мкФ. Тогда:

         

Принимаем R₂ = R₄ = 30 кОм.

         

Принимаем R₁ = R₃ = 45 кОм.

Регулятор скорости представлен на рис.6.

Рис.6. Электрическая схема регулятора скорости.

Принимаем R₂ = 10 кОм. Тогда:

         

Принимаем R₃ = 280 кОм.

6. Анализ статических показателей

          Спроектированная система автоматического управления должна обеспечить статическую ошибку скорости менее 5%. Для получения значения статической ошибки контура по моменту сопротивления найдем передаточную функцию замкнутого контура скорости по возмущению: