Системы автоматического управления скоростью электроприводов постоянного тока. Выбор электродвигателя и расчет его параметров

где: ω_С – угловая скорость вращения напряжения сети (^рад/_с)

ω_C = 2⋅π⋅ f_C,

            f_C – частота напряжения сети (50 Гц).

Расчет параметров якорной цепи двигателя производится по следующим формулам:

–  активное сопротивление при нулевой или мостовой силовой схеме тиристорного преобразователя, соответственно

RЯ = RЯД + RТ + RК,

2⋅π

где p – количество пульсаций выпрямленного напряжения за период сети ( p = 2 для однофазной мостовой, p = 3 для трехфазной нулевой и p = 6 для трехфазной мостовой схемы выпрямления);

–  индуктивность при нулевой или мостовой силовой схеме тиристорного преобразователя, соответственно

LЯ = LЯД + RТ,

–  коэффициент передачи преобразователя

                                                                       E    ⋅π          ⎛         ⎛ U    ⎞⎞

(для однофазной мостовой схемы k_СХ = 0,9 , для трехфазной нулевой k_СХ =1,17 и для трехфазной мостовой k_СХ = 2,34);

               U_{ОП MAX} – амплитуда пилообразного опорного напряжения СИФУ.

1.3.  Выбор структуры системы управления. Расчет параметров структурной схемы

Для механизмов передвижения металлорежущих станков и реверсивных конвейеров необходимо выбирать двухзонную систему, поскольку для повышения производительности механизма обратный ход целесообразно осуществлять при повышенной скорости, выше номинальной. Для привода главного движения токарных станков в ряде случаев требуется стабилизация мощности резания, поэтому также желательно применение двухзонной системы. В остальных случаях следует выбирать однозонную систему управления.

Количество контуров в якорном канале системы управления выбирается следующим образом: если возможен режим работы “на упор” или требуется ограничение тока двигателя в переходных процессах, то следует применять 2 контура регулирования (внутренний контур тока якоря и внешний контур скорости). В канале управления возбуждением всегда следует применять 2 контура (внутренний контур регулирования тока возбуждения и внешний контур ЭДС якоря).

Полная структурная схема всей системы управления с двумя контурами регулирования в якорном канале приведена на рис. 1.2. Структурная схема линеаризованной модели, используемая для синтеза контуров регулирования – на рис. 1.3.

Параметры двигателя и преобразователей уже определены.

Коэффициенты влияния сетевого напряжения определяются видом силовой схемы соответствующего преобразователя и имеют значение, обратное схемному коэффициенту

1

                                                                K_С =       . (1.19) k_СХ

Выбираем вначале номинальные значения сигналов задания всех регулируемых переменных: скорости U_ЗСН , тока якоря U_ЗТН , ЭДС якоря U_ЗЕН , тока возбуждения U_ЗТВН . Выбирать номинальные значения следует так, чтобы максимально возможное значение сигнала не превышало напряжения насыщения операционного усилителя. Т.е. для двухзонной системы управления максимальное значение сигнала задания скорости соответствует максимальной скорости двигателя ω_MAX . Максимальное значение напряжения задания тока якоря соответствует допустимому току двигателя с учетом его перегрузочной способности. Исходя из принципа двухзонного регулирования, в канале возбуждения переменные ограничены на уровне номинальных значений.

Требуемые коэффициенты передачи обратных связей определяются выбранными номинальными значениями сигналов задания и номинальными значениями соответствующих переменных

                                                                              UЗТН                        UЗСН

                                                              ^K_ОТ =  , ^K_ОС =  , 

                                                                                  IН                             ωН

                                              UЗТВН                        UЗЕН                       UЗЕН              UЗЕН

                                 KОТВ =     , KОН =      , KОЕ =       =      .         (1.20) IВН      UН        EЯН      kΦН ⋅ωН

Коэффициенты передачи в канале обратной связи по ЭДС определяются следующим образом:

– коэффициент согласования в канале обратной связи по току

K^ОН ⋅ R^Я

                                                   K_Т =              ,                               (1.21)

K_ОТ

– коэффициент передачи выделителя модуля

K^ОЕ

                                                     K_ВМ = .                                  (1.22)

K_ОН

Определение постоянных времени датчика напряжения T_ДН и фильтра в цепи обратной связи по току возбуждения T_Ф будут рассмотрены позднее, при синтезе соответствующих контуров регулирования. Остальные постоянные: T_ДС , T_ДТ , T_ДТВ – определяются реализацией соответствующих датчиков в выбранном комплектном электроприводе. При отсутствии фильтра в канале обратной связи соответствующая постоянная времени принимается равной нулю.

Выбор начальных значений координат в рабочей точке kΦ_НАЧ и

Ω_НАЧ , принимаемых для настройки, будет рассмотрен позже, в разделе синтеза контуров регулирования.

1.4.  Синтез контуров регулирования методом стандартных настроек контуров. Расчет ограничения регуляторов

Для синтеза контуров регулирования систем подчиненного управления