Расчет системы тиристорный преобразователь двигатель (ТП-Д) с обрат-ной связью по скорости

Ом- сопротивление добавочных полюсов.

    Для  построения электромеханической  характеристики при питании ДПТ НВ  от сети бесконечно большой мощности (естественной характеристики) понадобиться скорость идеального холостого хода    и статический перепад скорости:

     рад/с  [7]

1.2 Построение электромеханической характеристики

разомкнутой системы ТП-Д. 

 

    При  построении электромеханической  характеристики  разомкнутой системы  ТП-Д, для удобства сравнения характеристик разомкнутой и замкнутой системы,  примем скорость холостого хода, равную

      рад/с                            [8]                          

    Статическая  ошибка  разомкнутой системы ТП-Д  при изменении  тока нагрузки  от 0,5  до 1,5 определяется отношением:

     . рад/с  [9]       

    Полное  сопротивление якорной цепи при  питании двигателя от  реверсивного тиристорного  преобразователя находится по выражению:

     ,  [10]

 ^_Ом

где ,   - активное сопротивление сглаживающего дросселя  и уравнительного  реактора (см.задание);

  Ом    [11]

  - сопротивление вторичной обмотки трансформатора (данные трансформатора см. задании);

 Ом      [12]

- сопротивление  открытого   вентиля; 

- падение напряжения на вентиле;  - номинальный ток вентиля;

 Ом     [13]

- сопротивление  коммутации  вентилей;

 Ом    [14]

-  индуктивное  сопротивление   обмотки трансформатора; 

- число фаз для  схемы  Ларионова.

    В разомкнутой системе  вследствие значительной статической  ошибки при  изменении  нагрузки на  валу  не удается  получить большой диапазон  регулирования  угловой скорости  и обеспечить  высокую  точность  регулирования. Для  расширения диапазона  регулирования  и  повышения  точности используются замкнутые  системы  регулирования. Идея замкнутых  систем регулирования сводится  к тому, что в системе автоматически компенсируется  действие возмущающих  факторов (нагрузки, изменения напряжения  сети и других) и угловая скорость может  поддерживаться с  большой точностью на требуемом уровне. Для получения  характеристики с  высокой жесткостью  и расширения диапазона регулирования  необходимо автоматически  с ростом нагрузки повышать в системе ТП-Д  ЭДС  или напряжение на выходе тиристорного преобразователя.

    Для  осуществления автоматического  регулирования необходимо измерить сигнал  обратной связи, затем этот результат в виде  напряжения  сравнить (произвести  алгебраическое суммирование) с заданным  в виде  напряжения  значением регулируемой величины и направить результат сравнения  регулируемому  объекту. Обычно энергии измерительного органа оказывается недостаточно для воздействия на  регулирующий орган, поэтому возникает необходимость в  применении усилительного  устройства. Перечисленные элементы (измерительный орган,  усилитель  и регулирующий орган) входят в устройство регулятора, осуществляющего процесс регулирования. Таким образом, система автоматического регулирования (САР) состоит  из регулируемого объекта и регулятора, реагирующего на  изменение регулируемой величины.

    Ограничение момента (тока) двигателя  до требуемого значения с  определенной точностью  может  произойти, например, при снижении ЭДС преобразователя,  питающего  якорь ДПТ НВ. Автоматически это  выполняется при использовании  отрицательной обратной связи по току, которая  вступает в действие  только при достижении  током  (или моментом  при ) заданного значения тока отсечки (16).

1.3 Построение статических характеристик  системы ТП-Д с обратными связями по скорости и току с отсечкой

 

    Для составления  системы  уравнений,  описывающих  поведение системы  ТП-Д (рис.1) в  статическом режиме при наличии  отрицательных  обратных связей по скорости (ОСС)  и  току, рассмотрим функциональную схему этой системы, представленную на рис.2. Ей соответствует следующая система уравнений:

                (1)

- напряжение на выходе регулятора  скорости(30);

- задающее напряжение системы  ТП-Д(35);

- коэффициент усиления регулятора  скорости (38);

- коэффициент усиления усилителя  обратной связи по току с  отсечкой(39);

- коэффициент усиления тахогенератора(21);

- входное напряжение СИФУ  ТП(29);

    [15]

-  эталонное напряжение обратной  связи по току с отсечкой;

-ток отсечки по заданию  (16):

А      [16]

- сопротивление шунта с учетом  температурного коэффициента;

  Ом    [17]

- ЭДС ТП;

- коэффициент усиления ТП().

 

Рис.2. Функциональная схема системы ТП-Д с обратными связями

по  скорости и току с отсечкой 

    Совместное  решение этих уравнений дает выражение  для статических  характеристик:

                      [18]

     ,  [19]

,    

где

  - требуемый коэффициент усиления  разомкнутой  системы; 

- коэффициент усиления двигателя (20).

       [20]  

Коэффициент усиления тахогенератора определяется по выражению (21):

  ,  [21]

где

=2200  Ом – нагрузочное сопротивление,

 Ом - сопротивление, величина которого указана в варианте задания.

`           Определение коэффициента усиления ТП .

    Регулировочная  характеристика ТП  (рис. 3,а) строится по выражению

     ,       [22]

где    для схемы Ларионова.  [23]

Величину  ЭДС ТП можно определить также  по выражению        

     ,     [24]

отсюда  входное напряжение СИФУ ТП  можно  найти как

     ,     [25]

где - максимальное значение входного напряжения СИФУ ТП.

    Зная  предельное значение напряжения  на входе  системы управления , можно построить в соответствии  с таблицей  1 регулировочную  характеристику ТП - (рис. 3,б).

                  

                                                                                                         Таблица 1

 
 

    Далее  определяются  рабочие значения ЭДС ТП для трех характеристик замкнутой системы:

      В    [26]

      В       [27]

      В      [28]

    Для системы ЭП с ОСН можно принять  значение диапазона  .Для значений  определим по графику 3.б значения напряжения системы управления ТП  - , , . Для значений  определяют по формуле (25) значения напряжения системы управления ТП  - , , .

          [29]

     В

     В

     В 

    Учитывая, что значение ЭДС ТП равно  , можно определить значения коэффициента усиления ТП для каждой из рассчитываемых характеристик:

     ;       [30]

      ;   

      .

    В дальнейших  расчетах используется значение  ,  минимальное из полученных по этим формулам =36,9 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

Рис.3. Регулировочные характеристики тиристорного преобразователя:

                     ,     [31]

                  [32] 

    Если  требуемый коэффициент усиления разомкнутой системы  считать постоянным, то формула (18) - уравнение прямой. Очевидно, что, как и в предыдущем случае, первый  член правой части уравнения (18) определяет угловую скорость  идеального  холостого хода  двигателя:

      

                                           [33]

    а второй  член – падение  угловой  скорости, обусловленное изменением  нагрузки:

     рад/с.   [34]

    При значении требуемого коэффициента усиления разомкнутой системы точность поддержания скорости стремится к нулю , т.е. с возрастанием коэффициента усиления разомкнутой системы жесткость электромеханической характеристики системы  увеличивается. Поэтому в системе с отрицательной ОСС при  большом значении можно получить большой диапазон регулирования с высокой точностью  поддержания скорости.

    Из  уравнения (19) можно найти выражение для определения напряжения  задания, соответствующее  угловой скорости холостого хода

     В.  [35]

    Также  из уравнения (18)  при токе   можно найти выражение для определения угловой скорости, соответствующей точке излома статической характеристики замкнутой системы

     .      [36]

    Для построения характеристик замкнутой  системы ЭП с ОСС и токовой  отсечкой  необходимо  рассчитать все параметры, входящие в уравнения (18)  и (19) по формулам, приведенным выше.

    Расчет  коэффициентов усиления усилителей и . Требуемый  коэффициент  усиления разомкнутой системы с ОСС можно определить по выражению

     .    [37]

    Располагая  этим значением, можно приступить к  вычислению коэффициента усиления регулятора скорости по формуле

      .   [38]

    Коэффициент усиления усилителя обратной связи  по току с отсечкой   можно определить из уравнения (19) для точки короткого замыкания ( и ) как

     [39]