Электропривод моталки

где Тj — механическая постоянная времени электропривода, сек

Тj = 55,6/1320*0,4= 0,16 c  

Рисунок 2 Структурная схема силовой части электропривода

Расчет  параметров силовой  части электропривода в относительных  единицах

kп = Кп* ,

где kп — коэффициент передачи преобразователя

kп = 27,68 * 10/220= 1,25

rэ = , где rэ — эквивалентное сопротивление главной цепи, Ом  

rэ = 2,86/1,57= 1,8 Ом

rя = ,  

где rя — сопротивление цепи якоря электродвигателя, Ом

rя = 0,65/1,57= 0,41 Ом

Расчет  коэффициентов передачи датчиков

Рассчитываем коэффициенты передачи датчиков в абсолютных единицах:

Iя(max) = ,

где Iя(max) — максимальный ток якоря, А

Iя(max) = 5150/17= 302,2А

Кдт = ,

где Кдт — коэффициент передачи датчика тока

Кдт = 20/302,2= 0,06

Кдн = ,

где Кдн — коэффициент передачи датчика напряжения

Кдн = 20/276,75= 0,07

Кдс = ,

где Кдс — коэффициент передачи датчика скорости

Кдс = 20/55,6=0,35

Рассчитываем коэффициенты передачи датчиков в относительных  единицах:

kдт = Кдт* ,

где kдт — коэффициент передачи датчика тока

kдт = 0,06*165/20 = 0,49

kдн = Кдн* ,

где kдн — коэффициент передачи датчика напряжения

kдн = 0,07 *220/ 20= 0,77

kдс = Кдс* ,

где kдс — коэффициент передачи датчика скорости

kдс = 0,35*55,6/20 = 0,97

Выбор типа системы управления электроприводом

Рассмотрим функциональную схему системы управления электроприводом. Система управления электроприводом  представляет собой двухконтурную  систему автоматического регулирования (САР) скорости. Внутренним контуром системы  является контур регулирования тока якоря, внешним и главным контуром – контур регулирования скорости.

Для проектируемого электропривода выбираем однократную  систему регулирования скорости. Однократная САР скорости по сравнению с двукратной не обладает астатизмом по возмущающему воздействию (моменту сопротивления), однако для проектируемой системы обеспечение такого астатизма не требуется. Однократная САР скорости обладает лучшими динамическими свойствами по сравнению с двукратной САР. Для контуров регулирования тока якоря и скорости применяется настройка на модульный оптимум. Данную настройку обеспечивают пропорционально-интегральный регулятор тока (РТ) и пропорциональный регулятор скорости (РС). Плавное ускорение и замедление привода обеспечиваются с помощью задатчика интенсивности (ЗИ). Для разгона или торможения привода задатчик интенсивности формирует линейно изменяющийся во времени сигнал задания на скорость.

Сигналы обратных связей поступают в систему регулирования  от датчиков тока якоря (ДТ), напряжения якоря (ДН) и скорости (ДС). Датчики  состоят из измерительного элемента и устройства согласования. Измерительным  элементом для датчика тока якоря  является шунт в цепи якоря Rш , для датчика напряжения – делитель напряжения Rд, для датчика скорости – тахогенератор (ТГ). Устройство согласования обеспечивает необходимый коэффициент передачи датчика и гальваническую развязку силовых цепей от

цепей управления. Косвенный  датчик ЭДС (ДЭ) вычисляет ЭДС якоря  по сигналам датчиков тока и напряжения.

Сигнал ЭДС через  звено компенсации (ЗК) подается на вход регулятора тока, что требуется  для компенсации отрицательного влияния ЭДС якоря на процессы в контуре тока.

Некомпенсируемая  постоянная времениТμ закладывается  в фильтрах Ф1 и Ф2. Эти фильтры обеспечивают защиту объекта управления от высокочастотных помех. Величина Тμ , принятая при проектировании системы, определяет быстродействие контура регулирования тока и всей системы в целом.

Управляющим воздействием на объект управления (силовую часть  электропривода) является напряжение управления Uy. Напряжение управления подается на вход системы импульсно-фазового управления тиристорного преобразователя, которая регулирует угол управления, т.е. фазу подачи управляющих импульсов на тиристоры. Нелинейные элементы НЭ1 и НЭ2 предназначены для ограничения координат системы. Элемент НЭ1 ограничивает выходной сигнал регулятора тока, а следовательно, напряжение управления преобразователя и его выходную ЭДС. Элемент НЭ2 ограничивает выходной сигнал регулятора скорости, тем самым ограничивается сигнал задания тока и сам ток якоря.

Расчет  регулирующей части  контура тока якоря

Рисунок 3 Структурная схема контура регулирования тока якоря

Рассчитаем  параметры математической модели контура тока:

Wi(p) = ;

 Wi(p) = 1,25*1,8/0,005 *10+1= 2,3 ;

Ri(p) = ,

где Тµ — некомпенсированная постоянная времени, Тµ = 0,004 ÷ 0,01 сек, выбираем Тµ = 0,005 сек

Ri(p) = 1/2,3*1/0,005*10= 8,6

Ti1 = Tэ = 0,016 сек  

   Ti2 = 2Tμ . ,

Ti2 = 2 *0,005*1,25/1,8  = 0,007 сек

Фi(p) = ,

Фi(p) = 1/(2*0,005^2*10^2+2*0,005*10+1)=0,9 

Рисунок 4 Структурная схема контура тока с компенсацией ЭДС

Wк(p) = ,

Wк(p) = 1/2,65*1/1,25=0,16

Tк2 = Tэ = 0,016 сек

Конструктивный расчет датчика ЭДС и звена компенсации:

В аналоговых системах автоматического управления электроприводами реализация регуляторов и других преобразователей сигналов осуществляется на базе операционных усилителей.

Фильтр в канале напряжения реализуется на элементах R12, R13, C6. Форсирующее звено в канале тока реализуется на элементах R10, R11, С5. Операционный усилитель DАЗ предназначен для суммирования сигналов в датчике ЭДС, что осуществляется путем суммирования токов I1, и I2. Звено компенсации выполнено на операционном усилителе DА2. Элементы         

входной цепи и цепи обратной связи усилителя DА2 R8, R7, С4 обеспечивают реализацию свойств реального дифференцирующего звена.

R12 = R13 = ,

R12 = R13 = 0,94*10000/2= 4,7 кОм

R11 = ,

R11 = 0,84*10000/0,41= 20,48 кОм

R9 = R7 = Rбр = 10 кОм

С6 = ,

С6 = 0,005/0,5*4700= 2,13 мкФ

С4 = ,

С4 = 0,048/10000= 4,8 мкФ

R8 = ,

R8 = 0,016/0,0000048= 3,3 кОм

Конструктивный расчет регулятора тока:

На рис.6.2.5 показана принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей. Регулятор  тока выполнен на операционном усилителе DА1. Последовательное включение в  цепь обратной связи усилителя DА1 сопротивления R1 и емкости С1 обеспечивает пропорционально-интегральный тип регулятора. На входе усилителя DА1 суммируются три сигнала, приходящие по каналам задания на ток, обратной связи по току и по каналу компенсации ЭДС, путем суммирования токов I1, I2 и I3. В цепи задания на

ток и в цепи обратной связи по току установлены фильтры  на элементах R2, R3, С2 и R4, R5, С3 соответственно. Нелинейный элемент НЭ1 реализуется на стабилитронах VD1 и VD2.

Рисунок 6 Принципиальная схема регулятора тока и его входных цепей

R6 = Rбр = 10 кОм

R2 = R3 = ,

R2 = R3 = 10000/2= 5 кОм

R4 = R5 = ,

R4 = R5 = 0,84*10000/2= 4,2 кОм

С3 = ,

С3 = 0,005/0,5*4200= 2,4 мкФ

С2 = ,

С2 = 0,005/0,5*5000= 2 мкФ

С1 = ,

С1 = 0.007/10000= 7 мкФ

R1 = ,

R1 = 0,016/0,000007= 2,3 кОм

Расчет  задатчика интенсивности

Расчет параметров математической модели задатчика интенсивности:

Задатчик интенсивности предназначен для формирования линейно изменяющегося во времени сигнала задания на скорость с определенным темпом. Структурная схема задатчика представлена на рис.6.4.1. Темп изменения выходного сигнала задатчика определяется уровнем ограничения Q нелинейного элемента (НЭ) и постоянной времени ТИ интегратора (И).

А = ,

где А — темп задатчика, сек

А = 180,56/55,6= 3,2 сек

Ти = ,

где Ти — постоянная времени интегрирующего звена ЗИ, сек

Q – Уровень ограничения  нелинейного элемента, Q = 0,9

Ти = 0,9/3,2= 0,3 с

 

Принципиальная схема  задатчика интенсивности представлена на рис.6. Нелинейный элемент реализуется на операционном усилителе DА7. Ограничение выходного сигнала обеспечивается за счет включения в цепь обратной связи усилителя DА7 стабилитронов VD5 и VD6. Интегратор реализуется на операционном усилителе DА6. Емкость С7 в цепи обратной связи усилителя DА6 определяет постоянную времени интегратора. Усилитель DА5 предназначен для инвертирования сигнала, чтобы обеспечить отрицательную обратную связь, охватывающую нелинейный элемент и интегратор.

С7 = ,

С7 = 0,3/10000= 30 мкФ

R20 = Кл .Rбр ,

где Кл – Коэффициент  передачи в линейной зоне нелинейного  элемента,

Кл = 100;

R20 = 100*10000 = 1 МОм

R17 = R18 = R19 = R21 = R22 = Rбр = 10 кОм

 
 
 

2.4 Построение нагрузочной  диаграммы

 

2.5 Вопросы техники безопасности при обслуживании электрооборудования.

  Безопасность  эксплуатации электрооборудования  обеспечивается самой конструкцией его (ограждения, блокировки, сигнализация, заземление и т. д.), а также мероприятиями  организационного и технического характера, выполняемыми личным составом в процессе обслуживания электрооборудования (приемы безопасной  работы,  различные  защитные средства и т. д).

Изучение  устройства электрооборудования и  правил его эксплуатации должно быть основой подготовки личного состава. При осмотре и обслуживании электрооборудования  следует проверить, нет ли неисправностей, создающих опасность поражения  личного состава электрическим  током.

Места, где  возможно прикосновение к токоведущим  частям, должны быть ограждены и  снабжены плакатами «Не трогать! Жизнеопасно!».

Защитные  ограждения токоведущих частей электрооборудования  должны соответствовать своему назначению и иметь достаточную механическую прочность. Все соединения выводных концов электрических машин и  подключения кабелей должны быть постоянно ограждены специальными кожухами, исключающими возможность   прикосновения к токоведущим  частям.

  Металлические части электрооборудования, которые  не находятся под напряжением, но могут оказаться под ним при  повреждении изоляции, должны быть надежно заземлены. Особое внимание необходимо обращать на состояние заземления электрооборудования, установленного на амортизаторах.

  Для облегчения обслуживания и возможности  быстрого и безошибочного ориентирования кабели и провода электрических  трасс должны иметь четкую маркировку. Освещение щитов, пультов и контрольно-измерительных  приборов должно быть равномерным и  не вызывать слепящего действия.

  При осмотрах и обслуживании электрооборудования  запрещается: 

• загромождать  проходы вблизи электрооборудования;

• включать электрооборудование  при неисправностях, а также при его R_изол ниже допустимых норм;
• использовать контрольные лампы в цепях с напряжением выше 220 В;
• производить измерения токоизмерительными клещами на шинах распределительных устройств;
• использовать электрооборудование с превышением мощности и времени перегрузки, указанных в формулярах и инструкциях;
• подавать питание для переносного электрооборудования от контактных соединений и частей электрооборудования, не предназначенных для этих целей (ножей рубильников, губок предохранителей и т. п.);
• подвешивать, а также держать переносные светильники и инструмент за провод;
• применять автотрансформаторы и сопротивления для понижения напряжения при питании переносного электрооборудования;
• пользоваться неисправным инструментом и приспособлениями;
• заменять приборы (амперметры и т. п.), требующие разрыва первичной цепи без снятия напряжения;
• использовать для промывки электрооборудования растворители и моющие средства, не предусмотренные нормами снабжения кораблей;
• самостоятельно изменять заводские электрические схемы и установки регулировочных устройств.