Выбор двигателя постоянного тока для системы стабилизации скорости. Расчет среднеквадратичной мощности, выбор двигателя и способ управления. Моделирование динамических процессов в технической системе, страница 3

Значит, принимая во внимание преимущества данной схемы управления, рационально использовать систему ШИП-Д с транзисторными ключами  при построении системы стабилизации скорости ДПТ. К якорю подводится напряжение, среднее значение которого  определяется относительным временем замкнутого состояния транзисторного ключа (скважностью) , где   – длительность замкнутого состояния ключа;

  – длительность цикла.

Изменение скважности позволяет регулировать угловую скорость ДПТ в широких пределах. Наибольшее распространение нашло широтно-импульсное управление, при котором изменятся длительность замкнутого состояния ключа при неизменной длительности цикла.

В результате к двигателю подается напряжение . Скважность , где - длительность цикла. Тогда . Механическая характеристика определяется выражением.

Изменяя g, можно изменить не только значение, но и направление вращения угловой скорости. При 1³g³0.5 угловая скорость при холостом ходе положительна, при 0.5³g³0 она отрицательна [1, 99].

Рис. 4. Реверсивный широтно-импульсный преобразователь

По техническим данным ДПТ СЛ-621 можно сформулировать технические требования к устройству управления:

-  Устройство управления должно обеспечивать угловую скорость, как положительную, так и отрицательную. При этом диапазон изменения частоты вращения должен находиться в диапазоне .

-  Номинальное напряжение, подводимое к двигателю 110В.

-  Устройство управления должно обеспечить полную электрическую мощность, подводимую к двигателю ( ).

Номинальные значения токов в моменты запуска и торможения превышаются. Значения токов торможения и пуска ( ) превышают номинальное () значение в 1,25 раза.

Выбор транзисторов К1-К4, а также  4-х диодов обуславливается величинами напряжения питания и максимального тока двигателя.

Причем, во всех пунктах необходимо учитывать погрешности.

6. Составление математической модели технической системы

Передаточная функция двигателя будет иметь вид:

;

;

Электромагнитный коэффициент (для ДПТ с независимым возбуждением)

Электромеханическая постоянная времени ДПТ:

Индуктивность якоря (в связи с отсутствием каталожных данных об индуктивности обмотки якоря, определяем по следующей формуле, где принимаем )

Электромагнитная постоянная времени цепи якоря:

Передаточный коэффициент двигателя при управлении скоростью равен:

;

Таким образом, передаточная функция двигателя будет:

7.Выбор параметров усилителя мощности

При использовании двигателя постоянного тока практически единственным возможным способом регулирования скорости является импульсное управление. Как правило, в технике электропривода используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Усилитель мощности должен представлять собой широтно-импульсный преобразователь, который питается от сети 380В, 50Гц.  Входной ток и напряжение преобразователя:  Выходной ток и напряжение:  Частота модуляции составляет 1кГц (при использовании тиристорных ключей), соответственно,

Передаточная функция усилителя мощности имеет вид:

,  где , .

После соответствующих подстановок передаточная функция усилителя: .

8. Моделирование динамических процессов в технической системе

Рис.5. Структурная схема модели двигателя.

Рис. 6. Переходные процессы в двигателе.

9. Заключение

В результате работы выбран ДПТ СЛ-621. Для изменения частоты вращения двигателя используется широтно-импульсное управление.

Из результатов моделирования следует:

1)  выбранный двигатель и система управления соответствуют заданным характеристикам;

2)  Эквивалентный момент нагрузки меньше номинального, следовательно, двигатель не будет перегреваться при работе в соответствии с заданной тахограммой;

3)  максимальное значение тока в цепи якоря незначительно превышает номинальное;

4)  переходные процессы тока и момента качественно похожи;

5)  в замкнутой системе перерегулирование по скорости отсутствует.

В итоге, система электропривода по требованиям технического задания может быть реализована.

10.Список литературы

1.  Волков Н.И., Миловзоров В.П. Электромашинные устройства автоматики. Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 1986.

2.  Сабинин Ю.А. Электромашинные устройства автоматики: Учебник для вузов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр.отделение, 1988.