Добавил:

Pelmeshka Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Витебский государственный технологический университет

Предмет:

Автоматизированный электропривод отрасли

Файл:

KURSACh_As-5_Poddubskiy

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

22.06.2022

Размер:

1.67 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 42 3 4 > Следующая >>>

Рисунок 2.1 -График зависимости к/ к

Согласно таблице для к = 0,33, отношение

от

I		k

I	k m

ctg			к

=	I	k


	271

=1.2

, поэтому

к = 271∙1,2 = 325,2А.

Плавкий предохранитель выбираем на основании соотношения

	W	=	W
	W	=		в
				в
	пр		k
			k	з
				з
где	W
где	пр – интеграл плавления плавкой вставки, определяющий

количество энергии необходимое для расплавления плавкой вставки [А∙с2]; kз – коэффициент запаса ( з = 1,2÷1,5);

W
в – максимальное допустимое значение интеграла квадрата аварийного
тока вентиля при длительности импульса тока 10 мс.
W	= I	2	t	имп ,
		2
в		ав

где

ав – аварийный ток (

ав =

= 325,2 А),

имп = 10 мс – длительность

аварийного тока.

= I 2

имп

=325, 22 10−2

= 1058 А2 с

ав

Wпр = Wв = 1058 = 705А2 с kз 1, 5

Номинальный ток плавления плавкой вставки предохранителя:

I	пл ном	k	з	I	ср т	= 1, 5 16,1 = 24,15 А
	пл ном		з		ср т

	По значению		Wпр из	справочника выбираем предохранитель,
номинальный ток плавления которого должен быть не менее Iпл ном . Выбираем
предохранитель 0505030.MXP с				Iпл ном =30 А и н = 500В.
					Лист
				УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ	13
Изм. Лист	№ докум.	Подпись	Дата		13
Изм. Лист	№ докум.	Подпись	Дата

Плавкие предохранители используются только для защиты от токов короткого замыкания и не могут быть использованы для защиты от перегрузок. Поэтому необходима установка дополнительного защитного оборудования. Ими могут быть автоматические выключатели, уступающие по быстродействию плавким предохранителям, а поэтому использующиеся как резервные средства защиты, обеспечивающие отключение преобразователя при отказе основных средств и перегрузках.

Автоматический выключатель выбираем по номинальным параметрам силовой части преобразователя (току и напряжению с учетом его коммутационной способности).

Действующее значение установившегося тока короткого замыкания:

100 I

100 18, 7

=1247 А

1к.з.

(%)

1,5

Ток уставки расцепителя в зоне короткого замыкания автоматического

выключателя должен быть:

ук.з.

= 1247А.

1к.з.

Ток уставки расцепителя в зоне перегрузки: I у пер = (1,2÷1,3)

I1ф , где

iв

iз

ян ,

1ф

тр

где

iв –коэффициент тока, зависящий от схемы выпрямителя (для 3-х

фазной мостовой

iв = 0,82);

Kiз –

коэффициент

запаса,

учитывающий возможную

перегрузку

преобразователя (

= 1,05÷2,5);

iз

i –

коэффициент,

учитывающий

отклонение формы анодного тока

тиристора от прямоугольной (

i = 1,05÷1,1).

Тогда

0,82 1,5 1, 05

38, 6

= 29, 6А

1ф

1, 683

у пер

= 1, 25 I

1ф

=1, 25 29, 6 = 37 А

По справочнику выбираем тип автоматического выключателя АК63 с параметрами:

-номинальный ток расцепителя Iн. р. = 0,63÷63 А;

-номинальное напряжение н = 220В

	- уставка срабатывания расцепителя в зоне перегрузки					I	=1, 2	;
	- уставка срабатывания расцепителя в зоне перегрузки				I			;

						н. р.
						н. р.
	- уставка срабатывания расцепителя в зоне к.з.		I	=14.
	- уставка срабатывания расцепителя в зоне к.з.			=14.
			Iн. р.
									Лист
		УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ							14
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата							14
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата

3. Выбор параметров элементов с учётом диапазона и точности

Формула электромеханической характеристики отрицательной обратной связью по скорости:

= К

− (R

Я .Ц

+ R

)К

зс

−U

зс

Подставляя формулу 3.2 в 3.1 получим:

U ЗС

−

Я .Ц

+ R

)К

+ К

электропривода с

(3.1)

(3.2)

где RЯ.Ц – сопротивление якорной цепи;

RП – активное сопротивление преобразователя; R=RЯ.Ц+RП – сопротивление цепи привода;

КС – коэффициент обратной связи по скорости; КД – коэффициент передачи двигателя; КП – коэффициент передачи преобразователя;

КУ – коэффициент усиления суммирующего усилителя; К=КДКПКУ – коэффициент передачи прямой цепи;

К РАЗ.К.=КСК – коэффициент передачи разомкнутого контура, тогда:

=	К			U
=	1 + К		К	U	ЗС
					ЗС
		С
		С

−	R К			Д

	1	+ К			К
			С

I	Я

, найдём статизм привода:

=	R К		Д	I	я.ном
=

	(1	+ К К )
	(1	+ К К )					.
		С				0	.
		С				0

Так как по заданию статическая ошибка не должна превышать 13%, то выражение для нее записывается в виде:

		R К		Д	I	я.ном		;
								;

ДОП	(1	+ К				)
	(1	+ К	РАЗ.К .			)	0 min
			РАЗ.К .				0 min

Найдём значение нижнего предела скорости вращения:

ном.min =

ном

314

= 2,36

;

133

314

= 2, 71

ном

0min

D (1−

)

133(1− 0,13)

доп

= 0,13 2.71 = 0, 35

;

доп

0 min

+ = 314 + 0, 35 =

314.35

ном

0 max

;

Сопротивление цепи привода:

R = RЯЦ + RП = RЯЦ + 2RT + RK

R	=	X	T	m	=	0.645 6	= 0.616 Ом
			T

K		2				2
		2				2

УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Разраб. Поддубский Р.В.

Провер.

Куксевич В.Ф.

Реценз.

Н. Контр.

Выбор параметров элементов с учётом диапазона и точности

Лит.

Лист

Листов

15 34

УО «ВГТУ», каф. ИСАП гр. Ас-5

Утверд.

R = R

ЯЦ

+ R

= R

ЯЦ

+ 2R

+ R

= 0.365 + 2 0, 215 + 0.616 =1, 411

Ом

Найдём коэффициент передачи разомкнутого контура:

R К Д

Iя ном

−1

1, 411 1.52 38, 6

−1

= 235,5

РАЗ.К .

0.35

Задаёмся UЗСmax=10 В.

РАЗ.К .

ЗС max , находим

0 max

1+ К

ЗС max

+ К

РАЗ.К .

3С max

235,5 10

= 0, 0317

(1+ К

)

314.35 (1+ 235,5)

РАЗ.К .

0max

Коэффициент передачи преобразователя:

= ЕП 0

= 220 = 31,43;

UУ .П.

Коэффициент усиления суммирующего усилителя:

РАЗ.К .

235,5

=155,5

0, 0317 31, 43 1.52

Коэффициент передачи прямой цепи:

К = К

=1.52 31, 43 155,5 = 7429

, с-1

0max=314.35

ном=314

0min=2.71

ном.min=2,36

IЯ.НОМ=38,6

IЯ, А

Рисунок 4 – Статическая характеристика привода

Лист

УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

4. Расчет и построение статической характеристики электропривода

В момент пуска ток якоря может превышать номинальный в несколько раз. Чтобы этого избежать, применяют задержанную обратную связь по току, которая вступает в действие, когда ток якоря достигнет тока отсечки IОТС. В справочнике [1] находим максимальный кратковременный ток для двигателя 2ПФ132МУХЛ4:

Imax = 3 Iя ном = 3 38, 6 =115,8 А .

Ток отсечки:

max

= M

= 59, 71 1.52 = 90,8А

ОТС

kФ

max

ном

Ток стопорения:

IСТ = Imax =115,8

А.

ЗС

−U

ЗС

− К

− к

− I

ОТС

)

;

= К

− RК

;

= К

ЗС

− К

− к

− I

ОТС

))− RК

Я ;

= К

ЗС

− К

− I

ОТС

)− RI

К U

− К

− I

)− RI К

;

ЗС

ОТС

1+ К

;

КU

ЗС − К кТ

(I Я − IОТС )− RI Я

К Д

+ К КС

U ЗС −

К к

(I Я − I

ОТС )−

RК Д

I Я

;

+ К К

1+ К К

+ К К

Далее приравниваем угловую скорость к нулю (тогда ток якоря становится равным току стопорения двигателя):

0 =

кТ

К	U	ЗС max −	К к	Т	(I		− IОТС )−	RК	Д	I	СТ , приравнивая

1 + К К			1 + К	К		СТ		1 + К К
	С				С					С

КU ЗС max − К кТ (IСТ − IОТС )− RК Д IСТ , откуда:

=K U3C(max − RK Д )IСТ = 7429 10 −(1, 411 1.52 115,8) = 0.4 K IСТ − IОТС 7429 115,8 −90,8

УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Разраб. Поддубский Р.В.

Провер.

Куксевич В.Ф.

Реценз.

Н. Контр.

Расчет и построение статической характеристики

Лит.

Лист

Листов

17 34

УО «ВГТУ», каф. ИСАП гр. Ас-5

Утверд.

электропривода

		, с-1
	Н=
	=314 с-1
0MIN=						IЯ, А
=2,71с-1						IЯ, А
		0	IЯНОМ=38,6	I ОТС=90,8	ICT=115,8
			Рисунок 5-Статическая характеристика
						Лист
				УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ		18
Изм.	Лист	№ докум.	Подпись Дата			18
Изм.	Лист	№ докум.	Подпись Дата

Разработка эквивалентной структурной схемы электропривода и

определение передаточной функции элементов

Эквивалентная структурная схема разрабатываемого электропривода

представлена на рисунке 6:

ЕУ

UУП

ЕП

IЯ

IДИН

UЗС

1/ R

R K

КУ

WКУ(p)

WП(p)

р + 1

КД

МС

КС

Рисунок 6 - Эквивалентная структурная схема

Передаточная функция преобразователя:

WП

К П

;

+Т

П р

Коэффициент усиления преобразователя:

П 0

220

= 31,43;

У .П.

Постоянная времени преобразователя:

= Т

= 0,008 +

= 0,0097

с;

СИФУ

2mf

2 6 50

сети

Электромагнитная постоянная электропривода:

+ L

+ 2 L

0, 00285 + 2 0, 00205

ЯЦ

= 0, 0049 с

1, 411

Электромеханическая постоянная электропривода:

TM = J R К Д2

= R К Д2 (J ДВ + J Р.М ) = 1, 411 1.522 (0, 038 + 0, 0456) =

= 0, 273

УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Разраб.

Поддубский Р.В.

Разработка эквивалентной

Лит.

Лист

Листов

Провер.

Куксевич В.Ф.

структурной схемы

Реценз.

электропривода и определение

Н. Контр.

передаточной функции элементов

УО «ВГТУ», каф. ИСАП гр. Ас-5

Утверд.

Передаточная

функция

двигателя

представляется

виде

апериодического звена второго порядка:

1.52

ДВ

+Т

р +1

0, 001338 р

+ 0, 273р +1

Переходный процесс рассматривается, когда ток в обмотке якоря не

достигает тока отсечки, т.е. обратная связь по току не вступает в действие, и

она не учитывается. Тогда эквивалентная структурная схема примет вид,

представленный на рисунке 7:

UУП

EП

UЗС

К П

К Д

КУ

р + 1

+ Т

р + 1

UС

КС

Рисунок 7- Эквивалентная структурная схема

КУ=155,5;

КП=31,43;

КД=1.52;

КС=0,0317;

ТП=0,0097 с;

ТМ=0,273 c;

ТЯ=0,0049 с.

Лист

УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

6. Определение устойчивости системы электропривода

Передаточная функция разомкнутой системы:

(р) = К

РАЗ

p +1

+ Т

;

Представим передаточную функцию двигателя в виде двух последовательно соединенных апериодических звеньев:

W	ДВ	(р)=
		(Т р

			1

Т яТ м = Т1Т 2 ,

Т м = Т1 +Т 2 ;

К	Д
	Д
1)(Т		2	р
		2

T1T2

Т1 +

+1)	;
+1)
				=	0, 001338
= 0, 001338,		T1				,
= 0, 001338,		T1			T2	,
Т2 = 0, 273;					T2
Т2 = 0, 273;			2	− 0, 273 T2 + 0, 001338 = 0;
		Т	2	− 0, 273 T2 + 0, 001338 = 0;

находим: Т1 = 0,005с; Т2 = 0,268 с;

Эквивалентный коэффициент усиления разомкнутой системы:

К	ЭКВ	= К	К	С	К	П	К	Д
	ЭКВ	У		С		П		Д

=155, 5 0, 0317 31, 43 1, 52 =

235, 5

;

Тогда передаточная функция разомкнутой системы запишется:

W	( р) =			К	ЭКВ			=	235,	5
		(Т			ЭКВ		р +1)		(0, 0097 р +1)(0, 005	р +1)(0.268 р +1)
РАЗ		(Т		р +1)(Т р +1)(Т			р +1)		(0, 0097 р +1)(0, 005	р +1)(0.268 р +1)
РАЗ
			П	1		2

Частоты сопряжения ЛАЧХ:

lg п = lg(1/Тп) = lg(1/0,0097) = lg 103,1 = 2,01; lg 1 = lg(1/Т1) = lg(1/0,005) = lg 200=2,3;

lg 2 = lg(1/Т2) = lg(1/0,268) = lg 3,73= 0,57;

Коэффициент усиления ЛАЧХ:

20lg(КЭКВ) = 20lg(235,5) = 47,4;

ФЧХ определяем по выражению:

исх( )= –arctg( Тп) –arctg( Т1) –arctg( Т2);

исх( )= (–arctg(0,0097∙ ) –arctg(0,005∙ ) –arctg(0,268∙ ))∙180/π;

Таблица 1

	0	0,01	0,1	0,3	0,5	0,8	1	2	4	6
lg	∞	-2	-1	-0,52	-0,3	-0,1	0	0,3	0,6	0,78
,°	0	-0,2	-1,6	-4,8	-8,1	-12,8	-15,8	-29,9	-50,4	-63,2

УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

Разраб. Поддубский Р.В.

Провер.

Куксевич В.Ф.

Реценз.

Н. Контр.

Определение устойчивости системы электропривода

Лит.

Лист

Листов

21 34

УО «ВГТУ», каф. ИСАП гр. Ас-5

Утверд.

Продолжение таблицы 1

	10	20	50	100	200	250	260	1000	∞
lg	1	1,3	1,7	2	2,3	2,4	2,415	3	∞
,°	-77,9	-96,1	-125,7	-158,6	-196,7	-208,1	-210	-252,6	-270

ЛАЧХ и ФЧХ показаны на рисунке 8.

ЛАЧХ пересекает ось частот позже		ср	= 260

1 с

, чем ФЧХ пересекает

линию –180º, а также наклон характеристики на частоте среза –60дБ/дек, свидетельствуют о том, что система неустойчива. Исходная система требует коррекции.

Чтобы система была устойчивой и удовлетворяла требованиям к динамике электропривода, построим желаемую ЛАЧХ с учетом требований к качеству системы. По условию задания время переходного процесса tпп 0,09 с и перерегулирование ≤ 9%.

По номограмме Солодовникова определяем частоту среза желаемой ЛАЧХ:

	=	2.08	= 72,5	1
срж		0.09		с

lg(ωcpж) = lg(72,5) = 1,86;

Передаточная функция желаемой ЛАЧХ:

W ( p)жел =				Кэкв	=	235,5		,
			(Тжел1 р +1)(Тжел2 р +1)			(3,5 р +1)(0, 0097 р +1)
где	T	= T		=3,5 с (определяем по ЛАЧХ), а			T
	жел1	4					жел2

ФЧХ желаемой системы:

ж( )=–arctg(Тжел2∙ ) –arctg(Тжел1∙ );ж( )=–arctg(0,0097∙ ) –arctg(3,5∙ )

Таблица 2

Tп

= 0,0097 с.

	0		0,01		0,1		1		5			10		20
lg			-2		-1		0		0,7			1		1,3
ж( ),º	0		-2		-19,3		-74,6		-89,5		-93,9			-100,2
Продолжение таблицы 2
			50	72,5		100		200		300			500		1000

lg			1,7	1,86		2		2,3		2,48			2,7		3

ж( ),º		-115,6		-124,9		-134		-152,7		-161			-168,3		-174,1	-180

Лист

УО «ВГТУ» КП.012 1-53 01 01-05 ПЗ	22

Изм. Лист

№ докум.

Подпись Дата

<<< < Предыдущая 12 / 42 3 4 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Автоматизированный электропривод отрасли

#
22.06.202267.28 Кб4Ekvivalentnaya_strukturnaya_skhema_A3.docx
#
22.06.202253.94 Кб11Elektricheskaya_funktsionalnaya_A3.docx
#
22.06.2022802.1 Кб14Elektricheskaya_printsipialnaya_A3.docx
#
22.06.2022125.37 Кб11grafik_perekhodnogo_protsessa_A3.docx
#
22.06.20221.67 Mб18KURSACh_As-5_Poddubskiy.pdf
#
22.06.202290.11 Кб11Prilozhenie.doc
#
22.06.202216.02 Кб15Titulny.docx