Разработка технического предложения о возможности реализации системы электропривода по требованиям технического задания. Выбор типа и мощности двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) для системы управления скоростью, страница 2

Момент двигателя при пуске по условию равен:

Момент на валу при пуске:

Момент двигателя при торможении по условию равен:

Момент на валу при торможении:

Время пуска для каждого интервала рассчитывается по формуле:

Время торможения для каждого интервала времени рассчитывается по формуле:

Значения времен разгона и торможения приведены в таблице 1.

Таблица 1

Значения времен разгона и торможения, мс

Характер движения	№ интервала
	1	2	3	4	5	6	7
Разгон	11,613	17,419	23,226	29,032	34,839	40,645	46,452
Торможение	5,775	8,663	11,551	14,439	17,326	20,214	23,102

Номинальный ток якоря и вращающий момент связаны соотношением , следовательно, расчет токов при пуске, торможении и в установившемся режиме имеет вид:

Рис. 2. Временная диаграмма момента двигателя

Рис. 3. Временная диаграмма тока якоря двигателя

5.   Проверка выбранного двигателя по теплу

Считая выделяющуюся в двигателе теплоту пропорциональной квадрату тока, находят эквивалентное с точки зрения тепловых потерь значение тока .

Если удовлетворяется неравенство , то двигатель не перегревается.

Для двигателя постоянного тока можно оценивать тепловую нагрузку методом эквивалентного момента.

Если удовлетворяется неравенство , то двигатель не перегревается.

В данном случае:

Так как , то двигатель не будет перегреваться.

6.   Определение параметров динамической модели двигателя  

Электромагнитная постоянная времени двигателя:

где             – коэффициент самоиндукции якоря;

             – сопротивление обмотки якоря.

Электромеханическая постоянная времени двигателя:

где  – конструктивные постоянные двигателя, определяемые по формулам:

где  Нм     – номинальный вращающий момент двигателя;

             – номинальный ток якоря;

                    – номинальное напряжение двигателя.

В качестве силового преобразователя используется широтно-импульсный преобразователь (ШИП) с частотой 5 кГц.

7.  Настройка параметров регулятора

Для поддержания скорости двигателя на заданном уровне и для улучшения временных характеристик привода, используется система подчиненного регулирования,  расчет которой подробно описан в [2,3].

Для удобства реализации регулятора, расчет его коэффициент производится для безразмерной модели двигателя [3, стр. 191].  

Передаточная функция двигателя в упрощенной записи:

В качестве некомпенсируемой постоянной времени принимается период широтно-импульсного преобразователя:

Передаточная функция двигателя с преобразователем:

В первую очередь синтезируется регулятор тока. Желаемая результирующая передаточная функция разомкнутого контура тока:

Следовательно, передаточная функция регулятора тока равна:

Настройка контура тока производится на модульный оптимум:

Результирующая передаточная функция замкнутого контура тока:

Передаточная функция контура скорости до введения регулятора:

Теперь  представляет собой малую некомпенсируемую постоянную времени контура скорости. Желаемая результирующая передаточная функция разомкнутого контура скорости:

Следовательно, передаточная функция регулятора скорости равна:

Настройка контура скорости производится на модульный оптимум:

8.  Моделирование привода

Модель разомкнутого привода на основе ДПТ НВ, модель ДПТ НВ, модель момента сопротивления представлены на рис. 4, 5 и 6. Результаты моделирования привода на рис. 7, 8 и 9.

Рис. 4. Функциональная модель разомкнутого привода на основе ДПТ НВ

Рис. 5. Функциональная модель ДПТ НВ

Рис. 6. Функциональная модель момента сопротивления

Рис. 7. Временная диаграмма скорости

Рис. 8. Временная диаграмма момента двигателя

Рис. 9. Временная диаграмма тока якоря двигателя

Уточненный эквивалентный момент двигателя равен:

Из рис. 4 видно, что быстродействия ДПТ без системы регулирования достаточно для работы с заданным нагрузочным моментом, по заданной тахограмме, однако, при небольших изменениях параметров двигателя или момента нагрузки, будет существенно изменяться частота вращения. Для уменьшения этого изменения используется замкнутая система (рис. 10). Сопоставление замкнутой и разомкнутой системы при увеличении момента нагрузки на 50% приведены на рис. 14.     

Рис. 10. Функциональная модель замкнутого привода на основе ДПТ НВ

Рис. 11. Временная диаграмма скорости

Рис. 12. Временная диаграмма момента двигателя

Рис. 13. Временная диаграмма тока якоря двигателя

Рис. 14. Сопоставление выхода замкнутой и разомкнутой системы при увеличении нагрузочного момента на 50%

ЗАКЛЮЧЕНИЕ