Разработка структурной схемы системы управления ПЧ-АД

Введение

 

Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

В наше время большое применение нашел частотно-регулируемый привод. Его используют в конвейерных системах, резательных автоматах, управлении приводами мешалок, насосов, вентиляторов, компрессоров и т.п. Всё большую популярность ЧРП приобретает в городском электротранспорте, особенно в троллейбусах. Применение позволяет: повысить точность регулирования и снизить расход электроэнергии в случае переменной нагрузки. Во многих установках на регулируемый электропривод возлагаются задачи не только плавного регулирования момента и скорости вращения электродвигателя, но и задачи замедления и торможения элементов установки. Классическим решением такой задачи является система привода с асинхронным двигателем с преобразователем частоты, оснащённым тормозным переключателем с тормозным резистором. При этом в режиме замедления/торможения электродвигатель работает как генератор, преобразуя механическую энергию в электрическую, которая в итоге рассеивается на тормозном резисторе. Типичными установками, в которых циклы разгона чередуются с циклами замедления являются подъёмники, лифты, центрифуги, намоточные машины и т.п.

В данном курсовом проекте необходимо спроектировать замкнутую систему автоматического управления электроприводом механизма поворота. В ходе работы будут разработаны структурная, функциональная и принципиальная схема замкнутой системы управления ПЧ-АД, расчет и выбор элементов схемы, произведено параметрирование выбранного ПЧ, выбор и расчет параметров регулятора скорости и статических механических характеристик, в пакете MatLab расчитаны динамические режимы работы ЭП.

Исходные данные

 

Таблица 1 – Исходные данные курсовой работы
Параметр	Значение
Количество скоростей
Способ задания скорости	Дискретный
Устройство задания скорости	Коммандоаппарат
Индикация режимов работы	Работа, Перегрузка
Диапазон регулирования скорости,
Статическая ошибка регулирования скорости, , %

 

Таблица 2 – Технические характеристики двигателя двигателя 5АМX132S4
Параметр	Значение	Ед. изм.
Номинальная мощность, Pн	7.5	кВт
Номинальная частота вращения,		об/мин
КПД,	87.5	%
Номинальный ток при 380В, Iн	15.3	А
Номинальный момент, Мн	49.4	Нм
Отношение пускового момента к номинальному, mн	2.1
Отношение критического момента к номинальному, mk	2.8
Динамический момент инерции ротора,	0.032

 

Таблица 3 – Технические данные механизма поворота
Параметр	Значение	Ед. изм.
Jм =Jт	0.022	кг м2
J1	0.01	кг м2
J2	0.04	кг м2
J3	0.016	кг м2
J4	0.033	кг м2
J5	0.17	кг м2
Jпл		кг м2
Z1		-
Z2		-
Z3		-
Z4		-
Z5		-
Zпл		-
Cм		Н м 104
Сзш		Н м 105
nпл		Об/мин
Мс		Н м
	0.8	-
tп=tт	0.3	р
t01=t02	3.0	c
		гр
Mс.о.=k Mc	0.7	Н м

 

На рисунке 1 представлена кинематическая схема механизма поворота:

 

 

Рисунок 1 – Кинематическая схема механизма поворота.

 

На рисунке 2 представлена тахограмма и нагрузочные диаграммы:

Рисунок 2 – Тахограмма и нагрузочные диаграммы.

 

 

Разработка структурной схемы системы управления ПЧ-АД

 

При работе АД на участке механической характеристики в пределах абсолютного скольжения используют структурную схему:

 

Рисунок 3 – Структурная схема замкнутой по скорости системы ПЧ-АД при скалярном управлении.

На структурной схеме приняты следующие обозначения:

- модуль жесткости линеаризованной механической характеристики АД, где , – критический момент и скольжение;

;

;

;

- эквивалентная электромагнитная постоянная времени цепей статора и ротора АД;

;

- электромеханическая постоянная времени электропривода;

;

- коэффициент передачи ПЧ по ;

;

- постоянная времени цепи управления;

;

- коэффициент передачи цепи обратной связи по скорости,

где - номинальная скорость;

;