Другие предметы \ Технические средства систем автоматики и управления

Выбор двигателя постоянного тока для системы стабилизации скорости по заданной тахограмме и моменту нагрузки, страница 3

Несимметричное управление (рис. 4в) получают при постоянно открытом ключе, например ТК1(VT1), и постоянно закрытом другом ключе ТК2(VT2), последовательно подключенных к источнику питания. Два других ключа переключаются в противофазе. Тогда на якоре двигателя формируется однополярные импульсы напряжения Uя. Изменение полярности импульсов напряжения на якоре достигается при постоянно открытом ключе ТК3(VT3) и постоянно закрытом ключе ТК4(VT4). Недостатком несимметричного управления является наличие зоны нечувствительности при   γ→0 и большая токовая нагрузка верхних ключей в схеме.

Последний недостаток исключается в схеме с поочередным управлением ключами (рис. 4г). Здесь в состоянии переключения в течении двух периодов находятся все четыре транзисторных ключа. Причем два диагонально расположенных ключа, например ТК1(VT1) и ТК4(VT4), имеют длительность открытого состояния (1+ γ)Т, а два других – (1- γ)Т. Однако моменты открывания каждого из диагонально расположенных ключей сдвинуты на период выходного напряжения. Поэтому однополярное выходное напряжение состоит из импульсов продолжительности γТ.

5.РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ ДВИГАТЕЛЯ

Передаточная функция двигателя будет иметь вид

.

,

 ,

,

,

,               , передаточная функция двигателя

, которая после соответствующих преобразований представляет собой

.

Выбор параметров усилителя мощности.

Входной ток и напряжение (вых. регулятора) Iвх = 1мА, Uвх = ±10В. Выходной ток и напряжение (подаваемое на двигатель) Iвых = 0,25А, Uвых = 110В + 20%.  Тц = 1мс.

Передаточная функция усилителя мощности

, где  ,       .

После соответствующих подстановок передаточная функция усилителя

.

Выбор датчика скорости вращения вала.

В качестве датчика скорости вращения вала двигателя выбираем тахогенератор (ТГ) постоянного тока, функционально предназначенный для преобразования частоты вращения вала в пропорциональное частоте выходное напряжение постоянного тока. Такие тахогенераторы выполняются как маломощные генераторы с независимым возбуждением или магнитоэлектрическим возбуждением от постоянных магнитов. К недостаткам ТГПТ относятся: зона нечувствительности, зависящая от сопротивления щеточного контакта; пульсации выходного напряжения, обусловленные зубцовой структурой якоря и коммутацией на коллекторе; якорная пульсация, связанная с неровностями статора и ротора; высокая стоимость и большие габариты. К достоинствам можно отнести значительный диапазон измерения частоты вращения и аналоговый вид выходного сигнала.

Возьмем, например, тахогенератор СЛ-221 – коллекторный постоянного тока с независимым электромагнитным возбуждением. Режим работы - продолжительный. Технические данные следующие:

.

Передаточная функция тахогенератора

,

.

Выбор регулятора.

Регулятор выбирается из условия, чтобы при последовательном включении его с соответствующим звеном системы была скомпенсирована большая постоянная времени Т и взамен ее действовала существенно меньшая постоянная времени Т0. При этом результирующее эквивалентное звено, состоящее из исходного звена и регулятора, должно быть интегрирующим с передаточной функцией

.

Так как передаточная функция объекта (двигателя) является колебательным звеном, то необходимо выбирать пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор, передаточная функция которого имеет вид:

, .

Запишем передаточную функцию двигателя в виде:

Рассчитаем параметры регулятора:

з,

.

Результирующая схема будет иметь вид, представленный на рисунке:


Рис. 4.

Заключение

По заданному  моменту нагрузки и построенной по исходным данным тахограмме для системы стабилизации скорости выбран ДПТ СЛ-621. Для изменения частоты вращения двигателя используется широтно-импульсное управление. Проверка по теплу показала, что выбранный двигатель не будет перегреваться при работе в соответствии с заданной тахограммой. Следовательно, СЛ-621 может использоваться в указанной системе.

Список литературы и программного обеспечения:

1.  Волков Н.И., Миловзоров В.П. Электромашинные устройства автоматики: Учеб. для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика». – 2-е изд. – М.: Высшая школа, 1986.

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

3.  Русаков О.П. Курс лекций по курсу: Технические средства систем автоматики и управления.

4.  Средства программирования MathCad2000Professional.

5.  Средства программирования MathLab 5.3.

Скачать файл