Электропривод постоянного тока

Основным средством приведения в движение рабочих машин является электрический двигатель, а, следовательно, основным типом привода служит электрический привод или электропривод (ЭП). Наиболее широко используют системы автоматизированного электропривода (АЭП). Современные АЭП выполняют в виде замкнутых систем автоматического управления.

Основными управляемыми параметрами (координатами) электропривода принято считать частоту вращения, ток, момент, точность позиционирования (положение).

В качестве примера, рассмотрим электропривод с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТНВ). Электрическая схема системы управляемого ЭП постоянного тока с двигателем независимого возбуждения, включенного по системе «генератор двигатель» дана на рис. 4.

Для регулирования параметров ЭП используют типовые законы регулирования: П–закон (пропорциональный), И–закон (интегральный), ПИ–закон (пропорционально интегральный), ПИД–закон (пропорциональный интегрально дифференциальный), А–закон (апериодический). В данном случае выбираем П-закон регулирования.

По принципиальной схеме системы автоматизированного ЭП с ДПТНВ необходимо составить структурную схему (рис.5).

BR

G

M

УМ

R 2

R 1

U П

RP

U y

U зд

U я

U ос

+

-

OBG

OBM

U в

DA

 

Рис. 4. принципиальная схема ЭП ДПТНВ с регулятором по скорости

RP - устройство сравнения, Р - регулятор, УМ - усилитель мощности, ОBG -обмотка возбуждения генератора, G - генератор, М - двигатель, ОВ М – обмотка возбуждения двигателя, BR – тахогенератор

 

В структурной схеме каждый элемент электропривода представлен передаточной функцией (ПФ) W_i (s), где s – аргумент преобразования Лапласа.

 

Тахогенератор

W р(s)

W ум(s)

W г(s)

W д(s)

WBR (s)

Регулятор

Усилитель мощности

Генератор

Двигатель

Рис. 5. Структурная схема электропривода с ДПТНВ

 

Для анализа системы управления ЭП используют аппарат теории управления. Систему автоматического управления ЭП исследуют на устойчивость и определяют показатели качества. Устойчивость и качественные показатели ЭП определяют по переходному процессу. Построение переходного процесса является достаточно трудоемкой процедурой. Однако, существуют косвенные методы или критерии для определения устойчивости и качественных показателей.

Передаточные функции типовых элементов ЭП с ДПТНВ приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Выражения передаточных функций W_i (s)

 

W ум(s)	W г(s)	W д(s)	WBR (s)	W пи(s)	W п(s)
K yм					K п

 

Проверим систему ЭП на устойчивость с помощью программы VisSim. Для этого построим переходный процесс рисунок 9. С помощью программы VisSim. Для устойчивой системы переходной процесс должен быть затухающим. Построив переходный процесс определили что он затухающий, следовательно, наша система устойчива.

Определим один из качественных показателей переходного процесса – время.

t_{пер.процесса} = 15секунд

Значение коэффициентов и постоянных величин

Кум	Кг	Тг	Тд	Кд	КBR	Кп
1,6	2,4	0,14	0,8		1,5

Изобразим принципиальную схему электропривода с П регулятором (приложение 3).

Исследуем систему на устойчивость. Определим эквивалентную передаточную функцию

Применим критерий Гурвица

Построим логарифмические частотные характеристики (рис.2). Для построения амплитудо-частотной используем соотношение

Фазо-частотную характеристику строим по формуле

Таблица 3

lgA	66,9	58,7	43,8	29,0	13,6	-3,131
lgω	-1,176	0,45	1,045	1,398	1,699	2,0
φ(ω)	-45,377	-157,94	-251,496	-	-	-

 

Рисунок Структурная схема моделирования электропривода в среде VisSim

 

Рис.2. Характеристики ЛАЧХ и ЛФЧХ.

 

 

Заключение

В данной курсовой работе изучили машины постоянного тока. На примере двигателя постоянного тока независимого возбуждения разработали систему электропривода с управлением по скорости. Проверили ее на устойчивость, для чего построили переходный процесс. Определили один из качественных показателей переходного процесса – время.

Список используемой литературы

1. Буштрук Т. Н. Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Электрические машины и электропривод» для студентов специальностей «Локомотивы», «Вагоны», «Электрический транспорт железных дорог» всех форм обучения [Текст] / Т. Н. Буштрук, Л. И. Брятова. – Самара: СамГАПС, 2005. – с.: ил. Библиогр.: с.– 300 экз.

2. Учебник для вузов ж.-д. Трансп. А.Е. Зорохович А.А. Реморов, под ред. А.Е. Зороховича.-М.:Транспорт,1982.367 с.

3. Электрические машины: учебник для электротехн. средн. спец. учебных заведений / М.М. Кацман. – 4-е изд.,перераб. и доп. – М.:Высш.шк., 2002. – 469с.

4. Тяговые электрические машины и преобразователи. Л. «Энергия», 1977.

5. Винокуров В.А., Попов Д.А. Электрические машины железнодорожного транспорта. Учебник для вузов. – М.: Транспорт, 1986. – 511с.