Электропривод кран-балки

       
 
 

     

     

Спецификация

       
 
 
 
 
 
 
 

      13. Расчет автоматики 
 

      13.1. Построение функциональной схемы

      

      

      

      Рисунок 13.1 Функциональная схема  кран-балки

      NS – орган управления исполнительным механизмом; ЕС – тахогенератор установленный на двигателе механизма подъема (барабана); SC – микроконтроллер, управляющий двигателем механизма подъема; НS – ручное управление исполнительными механизмами; SQ – конечные выключатели для ограничения перемещения. 

      13.2. Построение структурной  схемы для расчета  статики 

      Структурная схема представляет графическое  изображение системы уравнений  статики всех элементов.

      Замкнутая система электропривода необходима, если выполняется условие:

       (23) 

       (24) 
где: - требуемый статизм регулирования условий скорости; 
 
 
 
 
 

      

      

       - минимальная угловая скорость  вращения, рад/с;

       (25) 
где: - максимальная скорость вращения, рад/с;

       - диапазон регулирования угловой  скорости;

       (26) 
где: - номинальное скольжение двигателя, %.

        

      Абсолютное  снижение угловой скорости электродвигателя:

       (27) 

      Тогда , условие выполняется, нужна замкнутая система электропривода..

      Построим  структурную схему для расчета

      

      Рисунок 13.2 Первоначальная схема. 

      Для расчета статики, необходимо исходную схему привести к простейшей.

      

      К_П – коэффициент преобразователя; К_ОС – коэффициент обратной связи;

      К_Д1 – коэффициент двигателя. 

      Рисунок 13.3 Расчетная схема

      

      

       (28) 
где: - изменение частоты микроконтроллера, Гц;

       - изменение напряжения подаваемого  на микроконтроллер, В. 

        

       (29) 
где: - число полюсов двигателя. 

      Так как  то

      

       (30) 
где: ;

       - напряжение подаваемого на  вход тахогенератора, В. 

        

       (31) 
 
 
 
 
 

      

      

      13.3. Расчет динамики 

      Представим  элементы системы в виде типовых  динамических звеньев и определим  их основные параметры.

      Передаточная  функция

       - апериодическое звено первого  порядка 

      Электромеханическая постоянная

       (32) 
где: - приведенный к валу двигателя момент инерции;

       - модуль жесткости механической  характеристики.

       (33) 

        

      

      значок (Х) показывает, что схема выглядит разомкнутой. 

      Рисунок 13.4 Структурная схема  для расчета динамики 
 
 
 
 

      В разомкнутой системе

      

      Построим  ЛФЧХ и ЛАЧХ для определения устойчивости

        
 
 
 

        

                                      Рис 13.5 Определение  устойчивости

      

      САР устойчива, т.к. на , запас устойчивости равен 85,7⁰.

      Построение  вещественно частотной характеристики, построим для замкнутой САР. Для  рисунка она будет иметь следующий  вид:

        

      

      

      Подставим в  известные числовые значения

      

      Построим  зависимость  от :

      

       - частота излома горизонтальной части; - частота конца наклона участка; - частота излома 2-й трапеции; - частота конца 2-й трапеции; - начальная ордината 1-й трапеции. 

      Рисунок 13.6 Аппроксимация графика

для построения переходного процесса

      Определим

       (34) 

      Зависимости связаны в таблицу h – функций.

      Переходный  процесс представляет из себя зависимость

      Время переходного процесса (реальное):

       (35) 
(36) 

      

      

      где: - табличное значение h (для единичной трапеции) 

      По  таблице h функции получим переходную характеристику, переходной характеристикой  2-й трапеции можно пренебречь, в виду ее малой начальной ординаты и почти одинакового показателя .

      Таблица 5 – Таблица h функций и значения времени для построения графика переходного процесса (h – скорость в относительных единицах). 

        

      На  графике h в относительных единицах, а время (t) в реальном масштабе 

      Величина  перерегулирования

       (37) 

      N=2 – количество колебаний.

      Фактическое значение максимального момента

       (38) 

      где: - максимальный динамический момент;

       - приращение скорости к приращению  времени.

      

        
 
 
 
 

        

      Рисунок 13.7 График переходного процесса при регулировании скорости электродвигателя,

 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Литература

     

     

1. Грундулис А.О. Защита электродвигателей в  сельском хозяйстве.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Агропромиздат, 1988. - 111с.
2. Кисаримов Р.А. Справочник электрика.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: ИП РадиоСофт, 2004. - 512с.
3. Контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации: каталог продукции фирмы «ОВЕН». - М.: СинФазИн, 2003. – 152с.
4. Кондратьева Н.П. «Выбор аппаратуры управления электрических установок. Учебное пособие» - ИжГСХА, Ижевск,                  1995 – 140с.
5. Правила устройства электроустановок.7-е изд. Доп. с исправлениями.- М.:ЗАО «Энергосервис»,2003.-608с.
6. Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок.- М.: Изд-во НЦЭНАС, 2003-192с.
7. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.-М.:  Изд-во «Энергосервис»,2001-287с.
8. Фоменков А.П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Колос, 1984. – 288с.